Gambar 3.1 : Mekanisme kerja Turbocharger dengan intercooler
Keterangan : B = kompresor sentrifugal
T = turbin Radial C = Interkuler Udara
Mekanisme kerja sederhana Turbocharger dengan intercooler diatas adalah ketika piston melakukan langkah buang, dimana gas buang yang masih bertemperatur tinggi dan juga
mempunyai tekanan yang tinggi pula diekspansikan keluar kesaluran buang exhaust manifold dan gas yang keluar dari saluran buang mempunyai laju aliran yang tinggi yang kemudian
masuk ke turbin Turbocharger dan akan memutar turbin, dengan berputarnya turbin maka kompresor juga akan ikut berputar, ini dikarenakan turbin dan kompresor dihubungkan seporos
dikopel langsung. Menurut lit.15 hal.36 bahwa putaran turbin Turbocharger dapat mencapai 50.000 – 100.000 rpm. Kompresor yang berputar akan menghisap udara atmosfer kedalam
kompresor dan udara yang bertemperatur tinggi dan bertekanan diatas tekanan atmosfer akan disalurkan kedalam Intercooler untuk menurunkan temperatur udara sebelum masuk kedalam
ruang bakar.ini dikarenakan temperatur udara yang tinggi akan menurunkan kerapatan udara sehingga dapat menurunkan tekanan efektif rata – rata.
3.3 Bahan Bakar Motor Bakar Diesel
Jenis Bahan Bakar yang digunakan pada motor bakar diesel di Indonesia adalah minyak solar yang diproduksi oleh Pertamina. bahan bakar yang baik merupakan hal yang memegang
peranan utama dalam pengoperasian motor bakar agar diperoleh pembakaran yang sempurna. Sifat minyak bahan bakar yang mempengaruhi prestasi dan keandalan dari mesin diesel,
yaitu :
Universitas Sumatera Utara
- mempunyai nilai kalor yang tinggi - memiliki viskositas tertentu
- tidak mudah membentuk endapan - pencemaran terhadap lingkungan rendah
Pada motor bakar ini digunakan bahan bakar diesel dengan rumus molekul C
n
H
2n+2
yaitu C
13
H
28
Medium Diesel Oil. Menurut literatur Bahan bakar ini mempunyai:
Berat molekul = 184
Nilai Kalor Atas HHV = 19.110 Btulbm = 44449,86 kJkg Nilai Kalor Bawah LHV = 18.000 Btulbm = 41868 kJkg
Reaksi pembakaran bahan bakar dengan udara secara kimia dapat ditulis: C
13
H
28
+ 20 O
2
+ 3,76 N
2
13 CO
2
+14 H
2
O + 20 3,76 N
2
+ Q
kal
Sehingga, C
13
H
28
+ 20 O
2
+ 75,2 N
2
13 CO
2
+ 14 H
2
O + 75,2N
2
+ Q
kal
Adapun perbandingan bahan bakar dengan udara adalah sebagai berikut:
th
A F
=
2 2
28 13
2 ,
75 20
N O
H C
+
th
A F
=
6 ,
2105 640
184 +
th
A F
= 0,0670163
th
A F
=
92 ,
14 1
Universitas Sumatera Utara
Pada motor bakar diesel faktor kelebihan udara mempunyai peranan yang sangat penting karena motor bakar diesel ini menggunakan pemampatan udara untuk membakar bahan bakar,
lain halnya dengan motor bakar bensin yang menggunakan percikan bunga api untuk membakar bahan bakar. Oleh karena itu untuk menjamin terjadinya pembakaran sempurna diambil faktor
kelebihan udara sebesar α 200 atau 2.menurut lit.3 Hal.38 faktor kelebihan udara untuk: - motor bakar diesel
α = 200 - 300 -
motor bakar bensin α = 5 - 20 sehingga,
act
A F
=
th
A F
x α
1
act
A F
=
92 ,
14 1
x
2 1
act
A F
=
84 ,
29 1
maka fuel air rationya menjadi :
act
A F
= 0,0335
pada analisa termodinamika ini bahan bakar yang digunakan yaitu : C
13
H
28
medium diesel oil Bilangan molekul ;
C = 12 H = 1
Persentase :
7826 ,
84 100
184 156
= =
x C
21739 ,
15 100
184 28
= =
x H
Universitas Sumatera Utara
persentase kandungan: O
2
= 21 N
2
= 79 Dimana secara teoritis udara yang dibutuhkan untuk pembakaran bahan bakar 1 kg.
ditentukan dari rumus:
− +
= 32
4 12
21 ,
1 o
h c
l
o
− +
= 32
4 1521739
, 12
847826 ,
21 ,
1
o
l
0380434 ,
070652 ,
21 ,
1 +
=
o
l kg
mole l
o
5175 ,
= sedangkan jumlah udara aktual yang dibutuhkan untuk pembakaran 1 kg bahan bakar
sangat dipengaruhi oleh adanya faktor kelebihan udara excess air coefficient. Kebanyakan mesin membutuhkan udara lebih banyak dari yang disarankan secara teoritis.
Kebutuhan udara aktual sebagai berikut:
o
l L
. =
α molekg . . . . . . . . . . . . . . . . . lit.3.hal 38
L’ = 2. 0,5175 molekg L’ = 1,035 molekg
Pembakaran dari 1 kg bahan bakar akan menghasilkan : Karbon dioksida Mco
2
=
kg mole
c 070652
, 12
847826 ,
12 =
=
Uap air MH
2
O =
kg mole
h 07608
, 2
1521739 ,
2 =
=
Oksigen MO
2
= 0,21 α – 1 L’
o
Universitas Sumatera Utara
= 0,21 2 – 1 0,5175 = 0,1086 molekg
Nitrogen MN
2
= 0,79 α L’
o
= 0,79. 2.0,5175 = 0,8176 molekg
Sehingga total dari pembakaran, yaitu: M
g
= Mco
2
+ MH
2
O + MO
2
+ MN
2
M
g
= 0,07065 + 0,07608 + 0,1086 + 0,8176 M
g
= 1,0729 molekg Dimana koefisien perubahan molarnya:
L M
g
= µ
kg mole
kg mole
035 ,
1 0729
, 1
= µ
= 036 ,
1
µ
3.4 Analisa Termodinamika pada Turbochrger dan Intercooler
