Neraca Kalor Motor Diesel

NERACA KALOR

Suatu motor diesel dirancang untuk performance (terutama daya) dalam batas-batas yang ditentukan, dengan kata lain ada batas-batas pembebanannya. Motor diesel tidak dapat atau tidak diijinkan dibebani di luar batas-batas tersebut. Pembatasan yang dimaksud dinamakan engine power limitation. Batas yang pertama adalah idling speed, yaitu putaran tanpa beban (idling); bila putaran mesin diturunkan lagi maka mesin menjadi tidak stabil kemudian mesin akan mati. Batas yang kedua adalah smoke limit, atau batas asap. Pembebanan diluar batas ini akan mengakibatkan asap gas buang menjadi semakin hitam, merupakan adanya bagian bahan bakar yang tidak terbakar. Batas yang ketiga adalah exhaust temperature limit, atau batas suhu gas buang; berkaitan dengan beban panas (thermal load) yang dapat ditanggung oleh bagian-bagian mesin. Batas keempat adalah cylinder pressure limit, atau batas tekanan silinder. Batas kelima adalah turbo rpm limit, atau batas putaran turbocharger. Batas keenam adalah rpm limit, atau batas putaran mesin; semakin tinggi putaran mesin, semakin tinggi kecepatan torak, semakin besar laju keausan yang dialami.

Performance suatu motor diesel juga dapat diketahui dari diagram neraca kalor yang disebut juga sebagai Diagram Sankey. Diagram tersebut menggambarkan berapa besar nilai kalor bahan bakar yang diberikan kepada mesin (kalor bahan bakar yang tersedia, available heat) dapat dirubah (dikonversikan) menjadi kerja efektif (effective heat), dan berapa besar kalor yang terbuang (rejected), berupa kerugian pendinginan, kerugian mekanis (melalui gesekan), dan kerugian pembuangan (terkandung dalam gas buang).

Pada dasarnya hanya 50% dari nilai bahan bakar yang dapat diubah menjadi kerja indikator. Gas buan yang bertemperatur 300 dan 600 oC merupakan kerugian karena tidak dimanfaatkan. Kerugian kalor dalam gas buang disebut kerugian pembuangan. Demikian pula pada silinder, katup dan torak akan menjadi panas karena komponen tersebut berhadapan langsung dengan gas panas yang bertemperatur tinggi. Maka jika tidak didinginkan dengan baik, komponen tersebut dapat mengalami kerusakan, untuk mengatasinya dipakai udara atau air sebagai fluida pendingin.

Dari segi energi pendinginan merupakan kerugian pula, yang disebut kerugian pendinginan. Disamping itu sebagian kerja indikator menjadi kerugian mekanis, yaitu kerugian gesekan yang diubah dalam bentuk kalor dan merupakan beban pendinginan. Kerja dan kerugian yang terjadi merupakan bagian-bagian dari neraca kalor. Tabel dibawah ini menunjukkan neraca kalor pada daya maksimum dari sebuah mesin diesel.

Neraca kalor pada daya maksimum

 

 

 Diagram neraca kalor

Perhitungan pada neraca kalor:

Persamaankeseimbanganneracakalor pada mesinadalah :

Qf = Qe + Qcool + Qeg + Qrest

1. Panas yang didapat dari pembakaran

Qf = Fh. Q1 (Kkal/jam)

Dimana : 

Q1 = Nilaipembakaranterendahbahanbakar (Kkal/ kg) 

Fh = Kebutuhan bahan bakar tiap jam

2. Panas yang berguna pada efektifmesin

Qe = 632. Ne (Kkal/jam)

3. Panas yang terbawaoleh media pendingin

Qcool = 0,31 Qf

4. Panas yang terbawakarenapancaran dan gesekan (sisa)

Ores = Qf – Qe – Qcool – Qeg

Panas yang dihasilkan dapat digunakan secara efektif. Sebagian panas yang hilang dapat dinyatakan dengan prinsip keseimbangn energi sebagai berikut :

a). Energi Masuk

· Energi bahan bakar masuk (Hf) 

Hf = mf . LHV (kW)

· Energi udara masuk (Hu) 

Hu = mu . cpu . T1 (kW)

b). Energi Keluar

· Energi gas buang (Hgb) 

Hgb = (mu + mf) . cpgb . Tgb (kW) 

asumsi : cpgb = 950 + (0.25Tgb) (J/kg.)

· Energi poros efektif dalam bentuk panas 

HNe = Ne (kW)

· Energi keluar air pendingin (Hap) 

Hap = map . cpap . (Tk – Tm) (kW)

c). Energi Yang Hilang (Qloss)

Qloss = (Hu­ + H­­f) – (H­­Ne + H­ap­ + Hgb­) (kW)

DAFTAR PUSTAKA

http://himasiskal-uht.blogspot.com/2011/09/motor-diesel.html
http://sputumutia.blogspot.com/2012/11/motor-bensin.html