Daftar Isi

1 Mesin Pendingin...........................................................................................1

1.1 Teori dasar...................................................................................................................................1

1.1.1 Sistem refrigerasi kompresi uap..........................................................................................1

1.1.2 Siklus refrigerasi uap............................................................................................................1

1.2 Kinerja sistem pendingin..............................................................................................................3

2 Motor Bakar.................................................................................................4

2.1 Teori Dasar...................................................................................................................................4

2.2 Jenis motor bakar........................................................................................................................4

2.2.1 Motor Pembakaran Luar......................................................................................................4

2.2.2 Motor Pembakaran Dalam...................................................................................................4

2.3 Cara kerja pembakaran pada mesin 4 Tak...................................................................................5

2.4 Cara kerja pembakaran pada mesin 2 Tak...................................................................................5

3 Pompa..........................................................................................................6

3.1 Pompa sentrifugal........................................................................................................................6

3.2 Hukum bernoulli..........................................................................................................................7

3.3 Head............................................................................................................................................7

3.4 Head statis...................................................................................................................................7

3.5 Friction loss (Hl)............................................................................................................................8

3.6 Kerugian gesek di pipa (Hf)...........................................................................................................8

3.7 Kerugian gesek pada fitting..........................................................................................................9

3.8 Kerugian gesek pada nozel..........................................................................................................9

3.9 Kapasitas (Q)..............................................................................................................................10

3.10 Torsi...........................................................................................................................................10

3.11 Kecepatan spesifik.....................................................................................................................10

3.12 Efisiensi pompa-Head................................................................................................................12

3.13 Daya (W)....................................................................................................................................12

4 Turbin........................................................................................................ 13

4.1 TURBIN AIR................................................................................................................................13

4.2 JenisTurbin Air...........................................................................................................................13

4.2.1 Turbin Impuls.....................................................................................................................13

4.2.2 Tubin reaksi........................................................................................................................14

4.3 Karakteristik Turbin...................................................................................................................14

4.4 Seleksi Awal Jenis Turbin...........................................................................................................14

4.5 Gaya...........................................................................................................................................15

4.6 Kecepatan air.............................................................................................................................15

4.7 Daya yang diberikan pada roda turbin pelton...........................................................................16

4.8 Daya poros turbin......................................................................................................................16

4.9 Efesiensi turbin :........................................................................................................................16

Mesin Pendingin

1.1 Teori dasarSistem kompresi uap adalah sistem dasar yang paling banyak digunakan, dengan

komponen utamanya adalah kompresor, evaporator, kondensor, dan alat ekspansi (throttling device).

Keempat komponen tersebut melakukan proses yang saling berhubungan dan membentuk siklus refrigerasi kompresi uap.

1.1.1 Sistem refrigerasi kompresi uap

1.1.2 Siklus refrigerasi uap

Proses yang terjadi pada refrigerasi uap

1) Proses kompresi (1-2)

Proses ini berlangsung pada kompresor secara isentropik adiabatik, karena proses kompresi ini, maka temperatur refrigrant pada saat keluar akan naik.

Dan besarnya kerja kompresi per satuan massa :

qw = h1 – h2

Qw = besarnya kerja kompresi (KJ/Kg)

h1 = entalpi refrigran pada saat masuk (KJ/Kg)

h2 = entalpi refrigran pada saat keluar (KJ/Kg)

2) Proses kondensasi (2-3)

Proses kondensasi berlangsung di kondensor. Proses ini adalah terjadinya perpindahan kalor dari refrigran ke udara, dan akhirnya refrigran mengembun menjadi cair.

Besar kalor yang dilepaskan per satuan massa di kondensor adalah :

qc = h2 – h3

qc = besarnya panas dilepas di kondensor (KJ/Kg)

h2 = entalpi refrigran pada saat masuk kondenser (KJ/Kg)

h3 = entalpi refrigran pada saat keluar kondenser (KJ/Kg)

3) Proses ekspansi (3-4)

Proses ini terjadi secara isoentalpi, artinya tidak ada penambahan entalpi. Dan disini terjadi penurunan tekanan dan temperatur.

h3 = h4

4) Proses evaporasi

Proses ini terjadi secara isothermal. Refrigran dalam bentuk cair bertekanan rendah menyerap kalor dari udara, dan berubah menjadi fase gas bertekanan rendah.

Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator :

qe = h1 – h4

qe = besar kalor yang diserap di evaporator (KJ/Kg)

h1 = entalpi keluar evaporator (KJ/Kg)

h4 = entalpi masuk evaporator (KJ/Kg)

1.2 Kinerja sistem pendinginPerformansi suatu sistem refrigerasi disebut dengan coefficient of performance (COP).

Besaran ini menyatakan kemampuan sistem untuk menarik kalor dari suatu ruangan per satuan daya kompresor.

1) COPcarnot atau COPideal

COPcarnot atau COPideal ialah COP maksimum yang dapat dimiliki oleh suatu sistem. COPcarnot dapat dicari dengan menggunakan persamaan :

COPcarnot = Tevaporasi

(Tkondensasi – Tevaporasi)

2) COPsebenarnya atau COPaktual

COPsebenarnya atau COPaktual adalah COP sebenarnya yang dimiliki oleh suatu sistem. COPaktual ini dapat dicari dengan persamaan :

COP = energi diserap di evaporator [Watt]

Kerja kompresor [Watt]

Perbandingan COPaktual dan COPcarnot menunjukan efisiensi sistem refrigerasi dengan persamaan berikut :

η =(COPaktual/ COPcarnot) x 100%.

2 Motor Bakar

2.1 Teori DasarMotor bakar adalah suatu pesawat yang digunakan untuk merubah energi kimia bahan

bakar menjadi energi panas (termal), dan menggunakan energi tersebut untuk melakukan kerja mekanik.

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi bolak-balik ( reciprocating engine ). Didalam silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Gas pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros engkol oleh batang penghubung (batang penggerak). Gerak translasi torak tadi menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya.

2.2 Jenis motor bakarJika ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini (proses pembakaran bahan bakar),

maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan yaitu:

motor pembakaran luar motor pembakaran dalam.

2.2.1 Motor Pembakaran Luar Motor pembakaran luar yaitu motor yang proses pembakaran bahan bakar terjadi di

luar motor, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mekanisme tersendiri.

2.2.2 Motor Pembakaran Dalam Motor pembakaran dalam yaitu motor yang proses pembakaran bahan bakar terjadi di

dalam motor,sehingga panas dari hasil pembakaran langsung diubah menjadi tenaga mekanik.

2.3 Cara kerja pembakaran pada mesin 4 Tak

2.4 Cara kerja pembakaran pada mesin 2 Tak

Mesin Bensin adalah sebuah engine yang bahan bakarnya menggunakan gasoline atau bensin,

1. Kecepatannya tinggi dan tenaganya besar

2. Mudah pengoperasiannya

3. Pembakaran sempurna

4. Umunnya digunakan untuk mobil penumpang dan kendaraan truk kecil, dsb

5. Efisiensi panas kecil

6. Bahan bakar relative lebih boros daripada mesin diesel

7. Getaran mesin relative lebih halus dibanding mesin diesel

3 Pompa

3.1 Pompa sentrifugalPompa adalah jenis mesin yang berfungsi untuk memindahkan fluida melalui pipa dari

suatu tempat ke tempat lain.

Pada umumnya pompa digunakan untuk menaikan fluida subuah reservoit, pengairan, pengisi katel, dan sebagainya.

Beberapa hal penting pada karakteristik pompa

a) Head (H)

Head adalah energi angkat atau dapat digunakan sebagai perbandingan antara suatu energi pompa per satuan berat fluida. Pengukuran dilakukan dengan mengukur beda tekanan antara pipa isap dengan pipa tekan, satuannya adalah meter.

b) Kapasitas (Q), sayuannya adalah m3/s.

Kapasitas adalah jumlah fluida yang dialirkan persatuan waktu.

c) Putaran (n), satuan rpm

Putaran adalah dinyatakan dalam rpm dan diukur dengan tachometer.

d) Daya (P), satuan Watt

Daya dibedakan atas 2 macam, yaitu daya dengan poros yang diberikan motor listrik dan daya air yang dihasilkan pompa.

e) Momen Puntir (T), satuan N/m.

Momen puntir diukur dengan memakai motor listrik arus searah, dilengkapi dengan pengukur momen.

f) Efisiensi (η), satuan %

Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya air yang dihasilkan pompa dengan daya poros dari motor listrik.

3.2 Hukum bernoulliJika fluida mengalir dari tempat satu ke tempat dua, maka persamaan Bernoulli

dinyatakan dengan:

3.3 HeadHead merupakan fungsi energi angkat atau dapat dinyatakan dengan satuan energi

pompa persatuan fluida, satuannya meter atau feet. Sedangkan untuk pengukuran dilakukan dengan cara mengukur beda tekanan fuida pada pipa isap dan pipa buang pada pompa. Dari penurunan persamaan bernoulli didapat :

=head elevasi, perbedaan tinggi muka air sisi masuk dan keluar

=head kecepatan sisi masuk dan keluar

=head tekanan sisi masuk dan keluar

=head kerugian

3.4 Head statisHead statis adalah penjumlahan dari head elevasi dengan head tekanan. Head statis

terdiri dari head statis sisi masuk (head statis hisap) dan sisi ke luar (head statis hisap). Persamaanya adalah sebagai berikut :

3.5 Friction loss (Hl)Friction loss adalah kerugian tekanan (penurunan tekanan) yang terjadi akibat gesekan

cairan sepanjang pipa melalui fitting (katup, elbow, strainer, reducer, expansion, dll) dan nozel.

Friction loss dapat dihitung dengan persamaan :

3.6 Kerugian gesek di pipa (Hf)Aliran fluida cair yang mengalir di dalam pipa adalah fluida viskos sehingga faktor gesekan

fluida dengan dinding pipa tidak dapat diabaikan, untuk menghitung kerugian gesek dapat menggunakan perumusan sebagai berikut :

Dimana :

Hf =head kerugian gesek (m)

λ =koefisien kerugian gesek pipa

L = panjang pipa (m)

D =diameter dalam pipa (m)

v =kecepatan aliran dalam pipa (m/s)

g =percepatan gravitasi (m/s2)

3.7 Kerugian gesek pada fittingKerugian head jenis ini terjadi karena aliran fluida mengalami gangguan aliran

yang disebabkan oleh fitting, sehingga mengurangi energi alirnya, secara umum rumus kerugian head ini adalah :

Dimana :

Hl.fiting = head loss pada fiting (m)

δ =faktor gesekan fiting

v =kecepatan aliran (m/s)

g =percepatan gravitasi (m/s2)

3.8 Kerugian gesek pada nozelKerugian yang terjadi karena pemasangan nozel pada saluran keluar air. Besar kerugian ini

dapat dihitung dengan persamaan :

Dimana :

Hl.nozel = kerugian gesek pada nozel (m)

Sg = gravitasi spesifik. (Untuk air = 1)

v = kecepatan aliran (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

3.9 Kapasitas (Q)Jumlah fluida yang dapat dialirkan persatuan waktu, dapat diukur menggunakan

venturimeter.

Dimana:

Q = Kapasitas pompa (m3/detik)

V = Volume yang diukur (m3)

T = waktu yang diukur (detik)

3.10 TorsiDiukur dengan menggunakan dinamometer, untuk menentukan besarnya dengan cara

mengalirkan gaya (F) dengan lengan pengukur momen (l). Satuannya adalah Nm.

Dimana :

F = gaya pembebanan (N)

l = lengan momen (m)

3.11 Kecepatan spesifikPutaran spesifik adalah suatu istilah yang dipakai untuk memberikan klasifikasi impeller

yang berdasarkan kemampuan pompanya tanpa memperhatian ukuran aktual dan kecepatannya.

Untuk mencari kecepatan spesifik dapat digunakan rumus :

Dimana :

ns = Kecepatan spesifik

N = putaran pompa (rpm)

Q = kapasitas pompa (m3/det)

H = head total (m)

3.12 Efisiensi pompa-Head

3.13 Daya (W)Daya poros

Dimana

P = daya pompa (Watt)

ρ = rapat massa (Kg/m3)

g = percepatan gravitasi (9,81 m/s2)

H = head total (m)

Q = kapasitas pompa (m3/s)

ηp = efisiensi pompa (%)

4 Turbin

4.1 TURBIN AIRTurbin adalah salah satu dari mesin tenaga atau penggerak mula yang prinsip kerjanya

mengubah tenaga fluida / air menjadi suatu tenaga mekanik. Sejumlah massa air dari sebuah pompa sentrifugal yang di analogikan dengan ketinggian air, dialirkan masuk ke rumah turbin yang oleh sudu-sudu turbin diubah menjadi tenaga mekanik berupa putaran poros, putaran dari poros yang dihasilkan oleh suatu turbin pada umumnya digunakan untuk menggerakkan suatu generator listrik.

4.2 JenisTurbin AirTurbin dapat diklasifikasikan beberapa cara, mamun yang paling utama adalah klasifikasi

turbin air berdasarkan cara turbin air tersebut merubah energi air menjadi energi puntir. berdasarkan klasifikasi ini maka turbin air dibagi menjadi dua yaitu

Turbin Impuls Turbin Reaksi

4.2.1 Turbin ImpulsTurbin impuls adalah turbin yang digerakkan oleh sebuah atau beberapa pancaran air

(water jet) berkecepatan tinggi. Jenis-jenis turbin impuls adalah turbin Pelton, turbin Turgo, dan turbin Crossflow.

4.2.2 Tubin reaksiTubin reaksi (reaction turbine), yaitu turbin yang digerakkan oleh gaya tekanan air. Rotor

dari turbin reaksi terbenam secara keseluruhan dalam air dan ditutupi oleh selubung tekan (pressure casing).Jenis-jenis turbin reaksi adalah turbin Propeler, turbin Kaplan, dan turbin Francis.

4.3 Karakteristik TurbinUntuk dua turbin atau lebih mempunyai dimensi yang berlainan disebut homologous jika

kedua turbin ataui lebih tersebut sebangun geometri dan mempunyai karakteristik sama. Karakteristik suatu turbin dinyatakan secara umum oleh enem buah konstanta yaitu :

1. Rasio Kecepatan (Φ)

2. Kecepatan satuan ( Nu)

3. Debit Satuan ( Qu )

4. Daya satuan ( Pu )

5. Kecepatan Spesifik ( Ns)

6. Diameter Spesifik ( Ds)

4.4 Seleksi Awal Jenis TurbinSeleksi awal dari jenis turbin yang cocok untuk suatu keperluan paling tepat dilakukan

dengan menggunakan kecepatan spesifik ( Ns ). Dalam table 1. 1 disajikan nilai kecepatan spesifik ( Ns ) untuk berbagai jenis turbin table 1.1 dapat digunakan sebagai panduan awal dalam pemilihan jenis turbin yang tepat untuk nilai Ns tertentu.

4.5 GayaGaya yang diberikan kepada roda pelton secara teoritis adalah

Dimana :

F = daya air yang diberikan pada roda turbin pelton (N)

ρ = massa jenis air (Kg/m3)

Q = debit air (l/meter3)

Vj = kecepatan semburan air (m/detik)

U = kecepatan linier roda turbin (m/detik)

Cos β = sudut ember (160o)

4.6 Kecepatan air

Dimana :

Vj = kecepatan air (m/detik)

Cv = koefisien kecepatan 0,92-0,98

H = Head (m)

4.7 Daya yang diberikan pada roda turbin pelton

Dimana

Nt = daya teoritis (Kw)

F = gaya air yang diberikan pada roda (N)

u = Kecepatan linier roda turbin pelton (m/detik)

Dengan

Dimana :

n = putaran roda turbin (rpm)

r = jari-jari roda turbin (m)

4.8 Daya poros turbinDaya yang didapat pada poros turbin adalah :

Dimana

Np = daya pada poros (KW)

MT = momen puntir (Nm)

ω = kecepatan sudut (rad/detik)

4.9 Efesiensi turbin :