MESIN STIRLING SEDERHANA (APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA)

VIDEO KERJA MESIN 4 TAK (MESIN 4 LANGKAH)

VIDEO KERJA MESIN 2 TAK (MESIN 2 LANGKAH)

PRINSIP KERJA MESIN 4 TAK (MESIN 4 LANGKAH)

Mesin 4 tak itu mesin yang melunasi 4 siklus mesin bakar dengan melakukan 2 putaran kruk as/crankshaft. Mesin ini berputar 2 kali atau 720 derajat untuk melakukan 4 siklus, sehingga 1 putaran kruk as/crankshaft (360 derajat) melakukan 2 siklus. Dimana, mesin ini kurang responsif dibandingkan mesin 2 tak tetapi mesin ini lebih effisien. Mesin ini lebih ramah lingkungan karena mesin ini hanya meminum bensin saja, tidak ada oli samping. Mesin ini mengeluarkan tenaga relatif di putaran/RPM lebih rendah dibandingkan mesin 2 tak, dan tenaga yang dikeluarkan lebih rendah juga.

Mesin ini menggunakan klep/valve yang digerakan oleh noken as yang tidak dipakai oleh mesin 2 tak, sehingga semua siklus yang harus dilakukan lebih sempurna. Pada mesin motor, oli mesin 4 tak menjadi 1 untuk melumasi keseluruhan mesin dan transmisi pada mobil tetap terpisah karena saluran oli mesin dan transmisi terpisah.

Mari kita bahas lebih dalam tentang siklusnya mesin 4 tak.

Langkah ke 1 

Piston bergerak dari TMA ke TMB, posisi katup masuk terbuka dan katup keluar tertutup, mengakibatkan udara (mesin diesel) atau gas (sebagian besar mesin bensin) terhisap masuk ke dalam ruang bakar. Proses udara atau gas sebelum masuk ke ruang bakar dapat dilihat pada sistem pemasukkan.

Langkah ke 2 

Piston bergerak dari TMB ke TMA, posisi katup masuk dan keluar tertutup, mengakibatkan udara atau gas dalam ruang bakar terkompresi. Beberapa saat sebelum piston sampai pada posisi TMA, waktu penyalaan (timing ignition) terjadi (pada mesin bensin berupa nyala busi sedangkan pada mesin diesel berupa semprotan (suntikan) bahan bakar).

Langkah ke 3 

Gas yang terbakar dalam ruang bakar akan meningkatkan tekanan dalam ruang bakar, mengakibatkan piston terdorong dari TMA ke TMB. Langkah ini adalah proses yang akan menghasilkan tenaga.

Langkah ke 4

Piston bergerak dari TMB ke TMA, Posisi katup masuk terutup dan katup keluar terbuka, mendorong sisa gas pembakaran menuju ke katup keluar yang sedang terbuka untuk diteruskan ke lubang pembuangan.

Kesimpulannya mari kita lihat dalam tabel dibawah ini.

PERBEDAAN 2 TAK DAN 4 TAK

2 TAK		4 TAK
a. Dalam 1 siklus pembakaran hanya membutuhkan 1 putaran mesin		a. dalam 1 siklus pembakaran membutuhkan 2 putaran mesin
b. memakai membrane sebagai pengganti klep/valve		b. menggunakan klep/valve
c. tidak menggunakan noken as/camshaft		c. menggunakan noken as/camshaft
d. memiliki kompresi primer dan sekunder		d. hanya memiliki kompresi primer
e. lebih responsif / akselerasi bagus	f. kurang responsif / akselerasi kurang dari pada mesin 2 tak
f. menggunakan oli samping yang tercampur dengan bensin untuk pelumasan kruk as / crankshaft	g. hanya menggunakan oli dan tidak tercampur oleh bensin untuk pelumasan kruk as / crankshaft

Sekarang teman-teman sudah taukan gimana mesin 2 tak dan mesin 4 tak, dan perbedaan dari masing-masing mesin.

PRINSIP KERJA MESIN 2 TAK (MESIN 2 LANGKAH)

Kembali lagi dengan fastnlow, disini kita akan memberi ilmu tentang perbedaan mesin 2 tak dan 4 tak. Teman-teman sering dengar kan 2 tak dan 4 tak. Mungkin beberapa dari teman-teman sedikit bingung gimana sih 2 tak dan 4 tak, apa bedanya.

Mesin 2 Tak



Pertama-tama, sebelum membahas lebih dalam tentang 2 tak dan 4 tak, dalam mesin itu terdapat 4 siklus yaitu siklus hisap/intake, siklus kompresi/compression, siklus ledak/power dan siklus buang/exhaust. Kita bakal membahas 2 terlebih dahulu. Dalam mesin 2 tak, 1 kali putaran kruk as/crankshaft (360 derajat) terdapat 4 siklus, jadi setengah putaran (180 derajat) melakukan 2 siklus. Dimana, pada mesin 2 tak tidak memakai klep/valve dan noken as/camshaft seperti di mesin 4 tak, sebagai gantinya mesin 2 tak memakai membran yang berada setelah karburator.
Selain itu, karena mesin 2 tak dalam 1 putaran kruk as/crankshaft melaksanakan 4 siklus, mesin 2 tak ini lebih responsif dan akselerasinya bagus. Akan tetapi, mesin ini mengeluarkan tenaga yang besar pada saat putaran/RPM tinggi sehingga membuat mesin ini meminum bahan bakar yang lumayan banyak, akan tetapi mesin ini menghasilkan tenaga yang lebih besar dibandingkan mesin 4 tak. Minuman mesin ini tak hanya bensin, tetapi mesin ini minta bensin tersebut dioplos dengan oli khusus yang biasa disebut oli samping untuk sekalian melumasi bagian dalam mesin. Jadi oli mesin hanya melumasi bagian transmisi. Itu lah kenapa mesin 2 tak fogging atau berasap knalpotnya, karena membakar oli samping.
Mesin 2 tak cenderung lebih kecil dan ringan dibandingkan mesin 4 tak, sehingga rasio berat terhadap tenaga (power to weight ratio) mesin dua tak lebih baik dibandingkan mesin empat tak. Itu sedikit tentang mesin 2 tak, mari kita buka lebih dalam bagaimana siklus 2 tak.



Langkah ke 1
Piston bergerak dari TMA ke TMB.

1. Saat bergerak dari TMA ke TMB, piston akan menekan ruang bilas yang berada di bawahnya. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB akan semakin meningkat pula tekanan di ruang bilas.
2. Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati lubang pembuangan terlebih dahulu.
3. Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.
4. Pada saat ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekan di dalam ruang bilas akan terpompa masuk ke dalam ruang bakar, sekaligus mendorong keluar gas yang ada di dalam ruang bakar menuju lubang pembuangan.
5. Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas menuju ke dalam ruang bakar.

Langkah ke 2
Piston bergerak dari TMB ke TMA.

1. Saat bergerak dari TMB ke TMA, piston akan menghisap gas hasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas ke dalam ruang bilas. Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi.
2. Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak di dalam ruang bakar.
3. Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA.
4. Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA, busi akan menyala untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi tidak terjadi saat piston sampai ke TMA, melainkan terjadi sebelumnya. Ini dimaksudkan agar puncak tekanan akibat pembakaran dalam ruang bakar bisa terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB, karena proses pembakaran membutuhkan waktu untuk bisa membuat gas terbakar dengan sempurna oleh nyala api busi.

Teman-teman sudah kenalkan mesin 2 tak tu bagaimana, sekarang kita lanjut kenalan dengan mesin 4 tak yang sekarang sudah menjadi mesin mainstream yang banyak dipakai di kendaraan beroda.

source: http://fastnlow.net

Prinsip Kerja AC (Air Conditioner)

Secara garis besar prinsip kerja air conditioner adalah sebagai berikut:

1. Udara di dalam ruangan dihisap oleh kipas sentrifugal yang ada dalam evaporator dan udara bersentuhan dengan pipa coil yang berisi cairan refrigerant. Dalam hal ini refrigerant akan menyerap panas udara sehingga udara menjadi dingin dan refrigerant akan menguap dan dikumpulkan dalam penampung uap.

2. Tekanan uap yang berasal dari evaporator disirkulasikan menuju kondensor, selama proses kompresi berlangsung, temperatur dan tekanan uap refrigerant menjadi naik dan ditekan masuk ke dalam kondensor.

3. Untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant yang bertekanan tinggi digunakan katup ekspansi untuk mengatur laju aliran refrigerant yang masuk dalam evaporator.

4. Pada saat udara keluar dari condensor udara menjadi panas. Uap refrigerant memberikan panas kepada udara pendingin dalam condensor menjadi embun pada pipa kapiler. Dalam mengeluarkan panas pada condensor, dibantu oleh kipas propeller.

5. Pada sirkulasi udara dingin terus-menerus dalam ruangan, maka perlu adanya thermostat untuk mengatur suhu dalam ruangan atau sesuai dengan keinginan.

6. Udara dalam ruang menjadi lebih dingin dibanding diluar ruangan sebab udara di dalam ruangan dihisap oleh sentrifugal yang terdapat pada evaporator kemudian terjadi udara bersentuhan dengan pipa/coill evaporator yang didalamnya terdapat gas pendingin (freon). Di sini terjadi perpindahan panas sehingga suhu udara dalam ruangan relatif dingin dari sebelumnya.

7. Suhu di luar ruangan lebih panas dibanding di dalam ruangan, sebab udara yang di dalam ruangan yang dihisap oleh kipas sentrifugal dan bersentuhan dengan evaporator, serta dibantu dengan komponen AC lainnya, kemudian udara dalam ruangan dikeluarkan oleh kipas udara kondensor. Dalam hal ini udara di luar ruangan dapat dihisap oleh kipas sentrifugal dan masuknya udara melalui kisi-kisi yang terdapat pada AC.

8. Gas refrigerant bersuhu tinggi saat akhir kompresi di condensor dengan mudah dicairkan dengan udara pendingin pada sistem air cooled atau uap refrigerant menyerap panas udara pendingin dalam condensor sehingga mengembun dan menjadi cairan di luar pipa evaporator.

9. Karena air atau udara pendingin menyerap panas dari refrigerant, maka air atau udara tersebut menjadi panas pada waktu keluar dari kondensor. Uap refrigerant yang sudah menjadi cair ini, kemudian dialirkan ke dalam pipa evaporator melalui katup ekspansi. Kejadian ini akan berulang kembali seperti di atas.

     Alat pada AC itu terdiri dari pompa compressor, evaporator, penukar panas, dan katup pemuaian dan prinsip kerja siklus pendinginan udara

     Dan sebagai cairan yang bersifat sebagai penghantar dari kalor yang terdapat pada udara adalah freon (diantaranya CCl2F2).

     Pompa dijalankan oleh motor listrik pada kompressor sehingga menarik uap freon yang keluar dari pembeku, memampatkannya (menaikkan tekanan) dan meneruskannya ke penukar pasa pada tekanan tinggi. Sekarang suhu uap freon menjadi lebih besar dari pada suhu udara di sekitar penukar panas, sehingga uap freon akan melepaskan kalornya ke udara sekitarnya dan uap freon mengembun menjadi cair. Bukti dari pelepasan kalor ke udara sekitarnya adanya tangan anda merasa panas ketika mendekatkan tangan ke sirip-sirip penukar panas pada bagian belakang AC. Freon cair yang keluar dari kondensor menuju ke katup pemuaian. Disini, freon cair memuai dan kelajuan pemuaiannya diatur oleh katup pemuaian. Akibat pemuaian, freon cair akan menyerap kalor dari udara yang ada di dalam AC, sehingga udara tersebut mendingin, sedangkan freon cair menguap. Uap freon yang keluar dari pembeku kemudian ditarik oleh pompa kompressor untuk mengulangi siklus berikutnya.
      Proses tersebut diatas berjalan berulang-ulang sehingga menjadi suatu siklus yang disebut siklus pendinginan pada udara yang berfungsi mengambil kalor dari udara dan membebaskan kalor ini ke tempat lain semisal di luar ruangan.

     Untuk cara kerjanya sendiri, pada saat AC pertama kali dinyalakan melalui remote, di ruangan yang sepi anda akan mendengar 1 kali bunyi “tek”. Bunyi tersebut menandakan bahwa kompressor mulai bekerja, memompa gas freon dari unit outdoor ke unit evaporator di Indoor untuk kemudian disembur angin oleh kipas ke dalam ruangan. Kemudian komputer di unit Indoor AC akan memberitahukan sensor termometer yang disebut thermostat di unit Indoor agar suhu ruangan tersebut dapat sama dengan suhu yang tertera di remote AC.

     Apabila contoh suhu remote disetel di 24 derajat, dan suhu ruangan sudah mencapai 24 derajat maka akan lagi terdengar bunyi “tek” lagi dimana kompressor AC akan mati dan AC di ruangan hanya akan menyemburkan angin saja karena gas freon tidak lagi dipompa dari unit outdoor ke unit indoor. Pada kondisi ini pemakaian listrik akan sangat kecil karena praktis listrik yang dibutuhkan hanya untuk kipas atau fan, thermostat, dan lampu-lampu pada Indoor AC.

    Kemudian pada saat suhu ruangan naik menjadi 25.1 (dua puluh lima koma satu) derajat, kompressor akan kembali menyala dimana anda akan mendengar lagi bunyi “tek”. Hal ini akan terjadi berulang-ulang selama AC dinyalakan.

     Kondisi kompressor AC yang menyala dan mati ini hanya dapat terjadi pada saat suhu remote tercapai. Oleh sebab itu, sebaiknya anda tidak menyetel suhu remote AC di 16 derajat. Karena ruangan anda tidak akan mencapai suhu 16 derajat.
     Ada baiknya agar anda selalu memasang suhu remote di minimal 22-23 derajat, dimana kondisi ruangan di suhu ini masih ada kemungkinan tercapai pada dini hari atau subuh sekitar pukul 03.00 atau 04.00. Hal ini akan berdampak langsung pada tagihan listrik anda per bulan. semakin sering kompressor AC dapat beristirahat, semakin hemat jugalah pemakaian listrik di rumah anda.

sumber: http://acdaikin.com/

SIKLUS DIESEL

Siklus Diesel Ideal

Diesel Cycle : The Ideal Cycle for Compression-Ignition Engines

             Siklus Diesel adalah siklus ideal untuk mesin torak pengapian-kompresi yang pertama kali dinyatakan oleh Rudolph Diesel tahun 1890. Prinsip kerjanya sama halnya dengan mesin torak pengapian-nyala, yang dinyatakan oleh Nikolaus A. Otto tahun 1876, hanya perbedaan utamanya dalam hal metode inisiasi pembakarannya. Pada mesin torak pengapian-nyala (disebut juga mesin bensin) campuran udara-bahan bakar dikompresi ke temperatur di bawah temperatur pembakaran-sendiri (auto-ignition) dari bahan bakarnya, kemudian proses pembakarannya diinisiasi oleh percikan bunga api dari busi. Sedangkan pada mesin torak pengapian kompresi (disebut juga mesin diesel), udara dikompresi ke temperatur di atas temperatur auto-igniton dari bahan bakarnya, kemudian pembakaran dimulai saat bahan bakar yang diinjeksikan kontak dengan udara panas tersebut. Jadi, pada mesin diesel, busi dan karburator digantikan oleh peranan penginjeksi bahan bakar (fuel-injector).

          Siklus diesel ideal menggunakan asumsi berikut: (1) fluida kerja udara-standar yang berprilaku seperti gas ideal; (2) penambahan kalor berlangsung pada proses tekanan konstan yang dimulai saat piston berada pada titik mati atas. Siklusnya sendiri seperti terlihat pada diagram P-v dan T-s di samping. Siklus tersebut terdiri dari empat buah proses berantai yang reversibel secara internal. Proses 1-2 kompresi isentropik, Proses 2-3 penambahan kalor, pada siklus Otto kalor dipindahkan ke fluida kerja pada volume konstan, sedangkan pada siklus diesel, kalor dipindahkan ke fluida kerja pada tekanan konstan. Proses 3-4 ekspansi isentropik, dan Proses 4-1 pelepasan kalor pada volume konstan, di mana kalor keluar dari udara ketika piston berada pada titik mati bawah.

                 Efisiensi siklus Diesel berbeda dengan effisiensi siklus Otto, di mana n_th,Otto > n_th,Diesel. Ini berlaku untuk siklus yang keduanya beroperasi pada rasio kompresi yang sama. Seperti terlihat pada diagram n_th,Diesel-r di samping, semakin tinggi rasio kompresi maka efisiensi akan semakin tinggi pula. Effisiensi siklus Diesel tergantung dari besarnya rasio cut-off, di mana bila rasio cut-off turun, maka efisiensi siklus Diesel akan naik. Efisiensi siklus Diesel dan Otto akan identik bila rasio cut-off sama dengan 1 (r_c = 1).

               Mesin Diesel bekerja pada rasio kompresi yang lebih tinggi daripada mesin bensin tetapi lebih efisien. Ini dikarenakan pada mesin Diesel bahan bakar terbakar seluruhnya walaupun bekerja pada putaran mesin yang rendah sekalipun. Karena lebih efisien dan rendahnya pemakaian bahan bakar (irit BBM), mesin Diesel dipilih untuk aplikasi kendaraan berat (mesin yang membutuhkan daya yang besar) seperti mesin kereta api (locomotive), unit pembangkit daya (generator-set), kapal laut pengangkut, truk/trailer berat, dll.