1 – 2 : Langakah kompresi isentropik 2 – 3a : Proses pemasukan Kalor pada volume konstan
3a – 3 : Proses pemasukan kalor pada Tekanan konstan 3 – 4 : Langakah ekspansi isentropik
4 – 1 : Langakah Buang 0 – 1 – 4 – 5 : Kerja turbocharger
Analisa termodinamika pada turbin dan kompresor adalah sama pada halaman sebelumnya.
a. Langkah isap titik 0
= P
1,013 x 10
5
Pa =
T 303
K Kerapatan udara luar :
RT P
= ρ
303 10
013 ,
1
5
K kg
kJ Pa
x 0,287
= ρ
3
16 ,
1 m
kg =
ρ
3.7.1 Analisa Termodinamika Pada Ruang Bakar
Dengan menggunakan analisa setiap titik pada ruang bakar dapat di peroleh sebagai berikut :
b.Kondisi Titik 1
kondisi temperatur masuk ruang bakar menurut lit.3 hal 29 di uraikan sesuai persamaan berikut :
r r
r w
O
T t
T T
γ γ
+ +
∆ +
= 1
2 1
Universitas Sumatera Utara
dimana :
r
γ = koefisien gas sisa pembakaran, 0 untuk sistem turbocharger
w
t ∆ = kenaikan temperatur akibat kontak dinding silinder dengan piston,yaitu:
sebesar 10 – 15 K lit.3 hal 81
dalam hal ini diambil 13 K
r
T = temperatur yang terkandung didalam gas sisa, karena nilainya terlalu kecil maka dianggap 0.
Sehingga ,
1 13
0112 ,
518
1
+ +
+ =
K K
T K
T
1
0112 ,
531 =
Kerapatan udara pada ruang bakar adalah:
1 1
RT P
= ρ
0112 ,
531 287
, 10
87 ,
1
5
K K
kg kJ
Pa x
= ρ
3
891 ,
1 m
kg =
ρ volume spesifik pada titik 1:
1 1
1
p RT
v =
Pa x
K K
kg kJ
v
5 1
10 84
, 1
0112 ,
513 287
, =
kg m
v 6293
,
3 1
= Pada T
1
= 513,0112 K menurut lit.8 hal.830, diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
Kg kJ
U 062
, 291
1
= 24236
, 3
1
=
r
p 123657
, 85
1
=
r
v kg
kJ h
680 ,
3407
1
=
c.Kondisi Titik 2
Pada kondisi titik 2 ini merupakan langkah kompresi dari titik 1 – 2. pada langkah kompresi ini terjadi secara isentropik. Dimana pada data sebelumnya perbandingan kompresi sebesar r = 18.
Menurut lit.1 hal.9 hubungan kompresi rasio adalah: r =
2 1
V V
18
2 1
= =
V V
r Keterangan
V
1
= Volume langkah m
3
V
2
= Volume sisa m
3
Dimana pada keadaan kompresi berlaku hubungan :
2 1
2 1
V V
v v
r r
=
1 2
1 2
V V
v v
r r
=
18 123657
, 85
2
=
r
v
663860 ,
4
2
=
r
v menurut lit.8 hal.830 pada
663860 ,
4
2
=
r
v diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
K T
2
5421 ,
1156 =
2531 ,
160
2
=
r
p kg
kJ U
849 ,
879
2
= kg
kJ h
553 ,
1219
1
= kondisi tekanan pada titik 2 keadaan isentropik berlaku hubungan :
1 2
1 2
P P
p p
r r
=
=
1 2
1 2
r r
p p
P P
= 24236
, 3
123657 ,
85 10
89 ,
1
5 2
Pa x
P
Pa x
P
5 2
10 43
, 96
= volume spesifik pada titik 2:
r v
v =
2 1
18 =
kg m
v 6293
,
3 2
=
2
v 0,03496 m
3
kg d.Kondisi Titik 2 – 3a - 3
Pada kondisi titik 2 - 3a terjadi pemasukan kalor pada volume konstan dan dilanjutkan dengan pemasukan kalor pada tekanan konstanyaitu terjadi pada titik 3a – 3, menurut lit.3 hal. 50
bahwa perbandingan tekanan maksimum :
2 3
2 3
P P
P P
a
= =
λ
Universitas Sumatera Utara
Untuk λ = Mesin dengan pengabutan mekanis peningkatan tekanannya 1,7 ~ 2,2 dalam hal ini
dipilih λ =1,7
Sehingga tekanan maksimum yang diperoleh adalah :
2 3
2 3
P P
P P
a
= =
λ
7 ,
1
2 3
= P
P
a
7 ,
1 10
94 ,
96
5 3
= Pa
x P
a
Pa x
P
a 5
3
10 79
, 164
=
karena pada titik 3a = titik 3 pada tekanan konstan maka besar tekanan P
3
= P
3a
. P
3
=
Pa x
P
a 5
3
10 79
, 164
=
Menurut lit.1 hal 22. Hubungan antara temperatur titik 2 – 3a adalah pada volume konstan. λ
= =
2 2
3 3
2 3
v P
v P
T T
a a
a
keterangan : λ dinamai ”laju ledakan” sehingga, temperatur T
3a
dapat dicari: λ
=
2 3
T T
a
7 ,
1 54
, 1047
3
= Kx
T
a
K T
a 3
60 ,
1970 =
menurut lit.8 hal 830 pada
K T
a 3
60 ,
1970 =
diperoleh: kg
kJ U
a
269 ,
1649
3
= kg
kJ h
a
892 ,
2214
3
=
Universitas Sumatera Utara
pemasukan kalor pada titik 2 - 3a – 3, yaitu:
a a
in
q q
q
3 3
2 3
− −
+ =
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lit.2. hal.20 Dimana
in
q panas yang masuk ke dalam siklus sesuai dengan persamaan berikut
in
q = FA LHV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lit.10 hal.385
in
q = 0,033 41868 kJkg
in
q = 1381,644 kJKg sehingga entalpi pada titik 3 dapat diperoleh:
3 3
2 3
a a
in
h h
U U
q −
+ −
= .
3 3
3 3
2 3
J v
P U
h U
U q
a a
a a
in
+ −
+ −
=
in a
a
q J
v P
U h
+ +
=
3 3
2 3
.
kg kJ
kJ m
kg kg
m Pa
x kg
kJ h
644 ,
1381 102
03496 ,
10 79
, 164
849 ,
879
3 5
3
+ −
+ =
kg kJ
h 771
, 2843
3
= menurut lit.8 hal.830 dari tabel pada
kg kJ
h 703
, 2692
3
= diperoleh:
K T
3
2469 =
kg kJ
U 035
, 2135
3
= 79
, 164
3
=
r
p 3934045
,
3
=
r
v
e. Kondisi Titik 4
