9. Pada Putaran 2000 Rpm dengan spesimen diperkecil dari standar dan dibuat dengan Material titanium
Gambar 4.18. Distribusi Temperatur Knalpot yang hanya berupa ruang kosong
Dengan Perubahan dimensi knalpot menjadi lebih kecil dari standar maka akan terjadi perubahan penurunan suhu yang kecil dari standar. Penurunan ini dapat terlihat pada
gambar diatas dari awalnya 220
o
C menjadi 212,668
o
C.
4.4 ANALISA PERHITUNGAN KEBISINGAN
Untuk menghitung bunyi terlebih dahulu kita meng hitung bunyi pada mesin.[14] Lw = 95 + 5 log
10
kW – lin 1.8 dB 41
Dimana : Lw = Sound power level , dB kW = Energi atau tenaga mesin , kwatts
lin = Panjang pipa Untuk mencari kW atau tenaga yang timbul kita mencari tenaga yang terjadi pada
mesin. [14] Ni = P . V
L
. z . n . a . 450000
1 PS
42
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
Dimana : Ni = Tenaga mesin PS P = tekanan efektif rata-rata, kgcm
3
V
L
= Volume langkah torak, cm
3
z = Jumlah piston a =jumlah siklus perputaran , ½ untuk motor 4 langkah
n = Putaran poros engkol rpm untuk itu kita mencari tekanan efektif rata-rata pada proses pembakaran.[15]
Pefektif =
L
V Q
J η
44 Dimana : P
efektif rata-rata
= Tekanan efektif rata-rata kgcm
2
η = efisiensi Q = kalor yang masuk Kcal
V
L
= Volume langkah torak cm
3
J = Faktor pengubah satuan, 427 m kgkcal Dengan menggunakan persamaan gas ideal.[14]
PV = m RT 45
P
1
= 1 atm tekanan udara luar = 101325 Nm
2
= 10332.27 kgm
2
V
1
= ¼ D
2
L = ¼ x 3.14 x 0.0805
2
x 0.073 = 0.000371 m
3
R = 29.3 m kgkg.K untuk udara T
1
= 30
o
C untuk temperatur luar = 303 K m =
RT PV
= 303
3 .
29 000371
. 27
. 10332
x x
= 0.000432 kg Untuk mencari T
2
T
2
= T
1
r
k-1
= 303 9
1.4 -1
= 729.69 K Dimana k = 1.4 untuk udara
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
r = compresi ratio untuk bensin 6-12 diambil rata-rata yaitu 9 untuk mendapatkan T
3
T
4
= 205 C + 273 = 478 K temperatur gas buang
T
4
= T
3
1
1
− k
r 478 K = T
3
1 4
. 1
9 1
−
T
3
= 1151.80 K Q = m x Cv x T
3
– T
2
= 0.000432 kg x 0.1715 kcalkg x 1151.80 – 729.69K = 0.031 kcal
η = 1 –
1
1
− k
r η = 1 –
1 4
. 1
9 1
−
= 0.585
P efektif rata-rata =
3
000371 .
427 031
. 585
. m
kcal kg
m x
kcal x
= 2.09 kgcm
2
Ni = 2.08 kgcm
2
x 371.35 cm
3
x 4 x 745 x ½ x 1450000 = 2.557 PS = 2.52 hp = 1.89 kW
Lw = 95 + 5 log
10
kW – lin 1.8 dB = 95 + 5 log
10
1.89 – 0.451.8 = 95 + 1.33 – 0.25
= 96.08 dB Selanjutnya kita menghitung Transmission Loss pada knalpot atau kehilangan bunyi
pada knalpot.[8] TL = 10 log
10
[ 1 + 0.25
λ
πLc Se
Sc 2
sin Sc
Se -
2 2
] dB 46
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
Dimana TL = transmission loss, dB Se = Luas daerah masuk atau keluar, m
2
14 x 3.14 x 0.042
2
= 0.001384 m
2
Sc = Luas daerah kanlpot, m
2
= 14 x 3.14 x 0.122
2
= 0.01168 m
2
Lc = panjang knalpot, m = 0.13 m λ = panjang gelombang, m
λ πLc
2 = angle, dalam radians
Menghitung panjang gelombang, dengan menggunakan persamaan λ = c f = 382.25 ms 700 Hz = 0.54 m
Dimana c = kecepatan suara = 49.03 T
+ 460
, ftsec = 49.03 236
. 194
460 +
= 1254.09 ftsec = 382.17 ms
f = frekuensi suara, Hz = 700 Hz T = Temeperatur,
F = 1.890.131 C + 32 = 194.236
F TL = 10 log
10
[1+0.25 ]
54 .
13 .
14 .
3 2
sin 01168
. 001384
. 001384
. 01168
.
2 2
x x
− = 10 log
10
[1+0.258.32
2
0.9946] = 10 log
10
[18.21] = 10 1.2603 = 12.602 dB
Selanjutnya menghitung Lw yang terjadi pada knlapot, pada persamaan.[16] TL = Lw mesin – Lw knalpot
47 Lw knalpot = Lw mesin – TL
= 96.08 – 12.60 = 83.48 dB untuk elemen I
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
4.5 HASIL ANALISA MATERIAL TITANIUM. 1. Pada Putaran 745 Rpm dengan ukuran standar dan dibuat dengan material
titanium.
Tabel 4.1 Hasil tabulasi konversi temperatur untuk knalpot dengan ruang kosong
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.13 363.13
382.17 12.602
83.475 2
0.13 361.39
381.25 12.604
70.871 3
0.13 359.66
380.34 12.606
58.266 4
0.13 357.48
379.19 12.608
45.657
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
363.13 361.39 359.66 357.48
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.19. Sound power Level vs Temperatur
Dari grafik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu maka akan terjadi penurunan tingkat kebisingan. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketikan masuk
knalpot adalah 83,475 dB dan menuju keluar knalpot 45,657 dB
Tabel 4.2 Hasil tabulasi konversi temperatur untuk knalpot dengan pipa
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.13 363.11
382.16 12.602
83.475 2
0.13 361.32
381.21 12.604
70.871 3
0.13 359.55
380.28 12.606
58.265 4
0.13 357.32
379.10 12.608
45.656
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
363.11 361.32 359.55 357.32
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.20. Sound power Level vs Temperatur
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu maka akan terjadi penurunan tingkat kebisingan. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketikan masuk
knalpot adalah 83,475 dB dan menuju keluar knalpot 45,656 dB
Tabel 4.3 Hasil tabulasi konversi temperatur untuk knalpot dengan 1 sekat
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.13 362.95
382.07 12.602
83.475 2
0.13 360.84
380.96 12.604
70.870 3
0.13 358.72
379.84 12.607
58.264 4
0.13 356.09
378.45 12.610
45.654
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
362.95 360.84 358.72 356.09
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.21. Sound power Level vs Temperatur
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu maka akan terjadi penurunan tingkat kebisingan. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketikan masuk
knalpot adalah 83,475 dB dan menuju keluar knalpot 45,654 dB
Tabel 4.4 Hasil tabulasi konversi temperatur untuk knalpot dengan 2 sekat
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.13 362.77
381.98 12.602
83.475 2
0.13 360.30
380.67 12.605
70.870 3
0.13 357.81
379.36 12.608
58.262 4
0.13 354.70
377.71 12.611
45.650
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
362.77 360.30 357.81 354.70
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.22. Sound power Level vs Temperatur
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu maka akan terjadi penurunan tingkat kebisingan. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketikan masuk
knalpot adalah 83,475 dB dan menuju keluar knalpot 45.650 dB
Tabel 4.5 Hasil tabulasi konversi temperatur untuk knalpot dengan 3 sekat
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.13 362.50
381.84 12.602
83.474 2
0.13 359.49
380.25 12.606
70.868 3
0.13 355.78
378.28 12.610
58.258 4
0.13 351.24
375.86 12.615
45.644
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
359.55 352.05 346.78 343.53
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.23. Sound power Level vs Temperatur
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu maka akan terjadi penurunan tingkat kebisingan. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketikan masuk
knalpot adalah 83,474 dB dan menuju keluar knalpot 45,644 dB
Tabel 4.6 Hasil tabulasi konversi temperatur untuk knalpot dengan 3 sekat yang berlubang
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.13 362.53
381.85 12.602
83.474 2
0.13 359.58
380.29 12.606
70.868 3
0.13 356.63
378.73 12.609
58.259 4
0.13 352.94
376.77 12.613
45.646
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
362.53 359.58 356.63 352.94
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.24. Sound power Level vs Temperatur.
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu maka akan terjadi penurunan tingkat kebisingan. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketikan masuk
knalpot adalah 83,474 dB dan menuju keluar knalpot 45,646 dB.
2. Pada Putaran 745 Rpm dengan spesimen diperbesar dari standar dan dibuat dengan Material titanium.
Tabel 4.7 Hasil tabulasi konversi data temperatur untuk knalpot ruang kosong
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.1625 362.91
382.05 16.045
80.031 2
0.1625 360.75
380.91 16.031
64.001 3
0.1625 358.57
379.76 16.015
47.986 4
0.1625 355.85
378.32 15.996
31.990
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
362.91 360.75 358.57 355.85
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.25. Sound power Level vs Temperatur
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu maka akan terjadi penurunan tingkat kebisingan. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketika masuk
knalpot adalah 80.031 dB dan menuju keluar knalpot 31.990 dB.
3. Pada Putaran 745 Rpm dengan spesimen diperkecil dari standar dan dibuat dengan Material titanium.
Tabel 4.8 Hasil tabulasi konversi data temperatur untuk knalpot ruang kosong
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.0975 363.35
382.28 7.136
88.941 2
0.0975 362.06
381.61 7.143
81.798 3
0.0975 360.74
380.91 7.150
74.649 4
0.0975 359.12
380.05 7.158
67.491
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
363.35 362.06 360.74 359.12
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.26. Sound power Level vs Temperatur
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu maka akan terjadi penurunan tingkat kebisingan. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketika masuk
knalpot adalah 88,941 dB dan menuju keluar knalpot 67,941 dB.
4. Pada Putaran 1500 Rpm dengan spesimen standar dan dibuat dengan Material titanium.
Tabel 4.9 Hasil tabulasi konversi data temperatur untuk knalpot ruang kosong
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.13 428.05
414.91 12.471
83.606 2
0.13 424.16
413.02 12.480
71.126 3
0.13 420.27
411.12 12.490
58.636 4
0.13 415.40
408.73 12.502
47.133
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
428.05 424.16 420.27 415.40
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.27. Sound power Level vs Temperatur
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketika masuk knalpot adalah 83,606 dB dan menuju keluar
knalpot 47,133 dB.
5. Pada Putaran 1500 Rpm dengan spesimen diperbesar dari standar dan dibuat dengan Material titanium.
Tabel 4.10 Hasil tabulasi konversi data temperatur untuk knalpot ruang kosong
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.1625 428.54
415.15 16.334
79.742 2
0.1625 425.62
413.73 16.327
63.416 3
0.1625 422.70
412.31 16.319
47.097 4
0.1625 419.05
410.53 16.308
30.789
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
428.54 425.62 422.70 419.05
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.28 Sound power Level vs Temperatur
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketika masuk knalpot adalah 79,742 dB dan menuju keluar
knalpot 30,789 dB.
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
6. Pada Putaran 1500 Rpm dengan spesimen diperkecil dari standar dan dibuat dengan Material titanium.
Tabel 4.11 Hasil tabulasi konversi data temperatur untuk knalpot ruang kosong
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.0975 427.57
414.67 6.809
89.268 2
0.0975 422.70
412.31 6.833
82.435 3
0.0975 417.83
409.93 6.857
75.578 4
0.0975 411.74
406.93 6.888
68.690
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
427.57 422.70 417.83 411.74
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.29. Sound power Level vs Temperatur
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketika masuk knalpot adalah 89,268 dB dan menuju keluar
knalpot 68,690 dB.
7. Pada Putaran 2000 Rpm dengan spesimen standar dan dibuat dengan Material titanium.
Tabel 4.12 Hasil tabulasi konversi data temperatur untuk knalpot ruang kosong
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.13 491.92
444.77 12.285
85.791 2
0.13 489.75
443.79 12.292
73.499 3
0.13 487.58
442.81 12.299
62.200 4
0.13 484.87
441.58 12.307
49.893
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
491.92 489.75 487.58 484.87
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.30. Sound power Level vs Temperatur
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketika masuk knalpot adalah 83,791 dB dan menuju keluar
knalpot 49,893 dB.
8. Pada Putaran 2000 Rpm dengan spesimen diperbesar dari standar dan dibuat dengan Material titanium.
Tabel 4.13 Hasil tabulasi konversi data temperatur untuk knalpot ruang kosong
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.1625 491.64
444.65 16.425
79.652 2
0.1625 488.93
443.42 16.423
63.229 3
0.1625 486.22
442.19 16.422
46.807 4
0.1625 482.83
440.65 16.419
30.388
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
491.64 488.93 486.22 482.83
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.31. Sound power Level vs Temperatur
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketika masuk knalpot adalah 79,652 dB dan menuju keluar
knalpot 30,388 dB.
9. Pada Putaran 2000 Rpm dengan spesimen diperkecil dari standar dan dibuat dengan Material titanium.
Tabel 4.14 Hasil tabulasi konversi data temperatur untuk knalpot ruang kosong
No Jarak
m Temperatur
K Kec Partikel
ms Transmission
Loss dB Lw knalpot
dB 1
0.0975 492.19
444.90 6.501
89.576 2
0.0975 490.57
444.16 6.508
83.068 3
0.0975 488.94
443.43 6.516
76.553 4
0.0975 486.90
442.50 6.525
70.028
0.000 20.000
40.000 60.000
80.000 100.000
492.19 490.57 488.94 486.90
Temperatur L
w
Lw vs T
Gambar 4.32. Sound power Level vs Temperatur
Dari garfik diatas dapat terlihat bahwa dengan terjadinya penurunan suhu. Ini dapat terlihat tingkat kebisingan ketika masuk knalpot adalah 89,576 dB dan menuju keluar
knalpot 70,028 dB.
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
10. Rekapitulasi Noise Dengan Parameter Semua Putaran Tabel 4.15 Hasil Tabulasi Noise Dengan Temperatur Untuk Semua Putaran
suhu K putaran 745
rpm suhu K
putaran 1500 rpm
suhu K putaran 2000
rpm 363.13
83.475 428.05
83.606 491.92
85.791 361.39
70.871 424.16
71.126 489.75
73.499 359.66
58.266 420.27
58.636 487.58
62.2 357.48
45.657 415.4
47.133 484.87
49.893
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
491.92 489.75
487.58 484.87
TEMPERATUR K N
O IS
E d
B
745 rpm 1500 rpm
2000 rpm
Gambar 4.33. temperatur vs noise
Mastria Suandika : Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan Profil Silinder yang Dibuat dari Material Titanium dengan Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga, 2007.
USU Repository © 2009
4.6 KECEPATAN ALIR GAS BUANG
