analisa pengaruh flywheel dan firing order...
TRANSCRIPT
ANALISA PENGARUH FLYWHEEL DAN FIRING
ORDER TERHADAP PROSES KERJA MESIN
DIESEL
JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
2014
Oleh:
Adin Putra Rachmawan (4210 100 086)
Pembimbing 1 : DR. I Made Ariana, S.T., M.T.
Pembimbing 2 : Ir. Indrajaya Gerianto, M.Sc.
RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah dalam penelitian ini , antara lain :
• Faktor apa saja yang mempengaruhi kemampuan
flywheel untuk menyimpan sebuah momen yang
dihasilkan?
• Bagaimana korelasi antara flywheel dan firing order
terhadap proses kerja mesin tersebut?
Tujuan
Tujuan
• Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi
kemampuan flywheel untuk menyimpan sebuah
momen yang dihasilkan.
• Mengetahui korelasi antara flywheel dan firing order
terhadap proses kerja mesin tersebut.
Dimensional Berat : 23.4 kg 2200rpm = 230.38 rad/s D. Out : 41 cm D.in : 7 cm
• Flywheel pada mesin cummins sebagai bahan
analisa
Material
Material : Cast Iron
Grade : DD 11
Standard : EN 10111 : 2008
Low carbon steel sheet and strip for colding
Classification : Steel
Chemical composition
Unsur %
• C Max. 0.12
• Mn Max. 0.6
• P Max. 0.045
• S Max. 0.045
Mechanical properties
• Rm – Tensile strength 440 Mpa
• ReH – Min. yield strength 170 – 360 MPa
• A – Min. elongation 28 %
• Turning Moment Diagram
Merupakan diagram yang menggambarkan hubungan
antara Torque (T) dan Crank Angle (θ) yang mana
menjelaskan nilai torsi yang dihasilkan maupun
dibutuhkan pada tiap-tiap langkah yang terjadi yang
digambarkan pada sudut dari crank
• Fluktuasi Energi
Perbedaan nilai antara maksimum energy dan minimum energy merupakan fluktuasi energi
• Diasumsikan energi di flywheel pada poin A = E
• Pada poin B, energi pada flywheel = E + a1
• Pada poin C, energi pada flywheel = E + a1 – a2
• Pada poin D, energi pada flywheel = E + a1 – a2 + a3
• Pada poin E, energi pada flywheel = E + a1 – a2 + a3 - a4
• Pada poin F, energi pada flywheel = E + a1 – a2 + a3 - a4 + a 5
• Pada poin G, energi pada flywheel = E + a1 – a2 + a3 - a4 + a 5 - a6
• Kemudian diasumsikan sebagai berikut
• Energi pada poin A = E
• Maksimum energi yaitu pada poin B ; E + a1
• Minimum energi pada poin E ; E + a1 – a2 + a3 - a4
• ∆ E = E + a1 – (E + a1 – a2 + a3 - a4)
• ∆ E = a2 - a3 + a4
• Jadi, fluktuasi energi maksimumnya adalah
∆ E = a2 - a3 + a4
Fluktuasi Energi Maksimum
• Koefisien Fluktuasi Energi
Koefisien fluktuasi energi (CE) merupakan rasio dari
fluktuasi energi maksimum dengan kerja yang terjadi
selama satu siklus.
• CE = Max fluctuation energy/Work done per cycle
• W = TMean x θ
• Dimana : TMean = Torsi rata-rata
θ = 4 π ; Untuk mesin 4 langlah
P = 125 Hp
= 93212 Watts
• P = 2 π x N x Tmean / 60
• TMean= (P x 60)/2 π x N
= 386.5 Nm
• Work done Per cycle
TMean x θ
= 386.5 x 4 π
= 4854.44 Nm
Kemudian
• CE = Fluktuasi energi maksimum / Work done per cycle
Fluktuasi energi maksimum = CE x Work done per cycle
= 0.066 x 4854.44 Nm
= 320.39 Nm
Work done per cycle
Fluktuasi Kecepatan
• Perubahan kecepatan putaran flywheel akibat
kemampuan flywheel menyimpan energi yang naik turun
ini dinamakan dengan fluktuasi kecepatan. Fluktuasi
kecepatan terjadi karena adanya penyerapan maupun
pelepasan energy yang dilakukan oleh flywheel itu
sendiri.
Fluktuasi Kecepatan
• N1 = 2200 (100 % rpm)
• N2 = 800 (30 % rpm)
• N rata-rata = (N1 + N2) / 2
= (2200 + 800) / 2
= 1500 rpm
• Jadi, CS = (N1 – N2) / Rpm
= (2200 – 800) / 1500
= 0.933
Flywheel
Gambaran matematis sebuah flywheel
• T1 , θ1 = Input Energi = Percepatan
• T0 , θ0 = Output Energi = beban = Penurunan kecepatan
Momen Inersia
• Momen Inersia untuk solid flywheel
Diketahui:
m = 23.4 kg
r = 205 mm ; 0.205 m
sehingga
• I = m r2
= 23.4 kg x (0.205)2
= 0.9834 kgm2
Energi Kinetik pada flywheel
• Analisa Flywheel
• Diameter dalam (A) 70 mm 0.07 m
• Diameter luar (B) 410 mm 0.41 m
• Berat 23.4 kg
• T1 298 Nm (pada 800 rpm)
• T2 475 Nm (pada 1500 rpm)
• Tmean 386.5 Nm
• E1 = 0.5 x I x ω12
= 0.5 x 0.9834 x (230.27)2
= 26070.88 Nm
• E2 = 0.5 x I x ω22
= 0.5 x 0.9834 x (83.73)2
= 3447.39 Nm
Efisiensi energi pada flywheel
• E1 ≡ T1
E1 =26070.88Nm
T1 =475Nm
Ƞ = ((E1 - T1)/E1) x 100 %
= (26070.88 - 475)/26070.88
= 98.18%
• E2 ≡ T2
E2 =3447.39Nm
T2 =298Nm
Ƞ = ((E2 - T2)/E2) x 100 %
= (3447.39 - 298)/3447.39
= 91.36%
Firing Order
Firing Order = 1 – 3 – 4 - 2
Silinder 0 o (TMA) 180 o 360 o 720 o
1 Hisap Kompresi Usaha Buang
2 Kompresi Usaha Buang Hisap
3 Buang Hisap Kompresi Usaha
4 Usaha Buang Hisap Kompresi
Untuk mesin diesel 4 langkah, dalam satu siklus membutuhkan 2x putaran
crankshaft (720o) untuk menghasilkan satu daya.
Firing order
• Firing ordernya adalah 1-3-4-2
TUJUAN dari pengaturan pada Firing order ini adalah
untuk mengoptimalkan:
Engine Vibrations
Engine cooling
Development of back pressure
Engine Vibration
Jika diketahui pada konfigurasi tersebut diatas, silinder
nomor 1 adalah yang terbakar terlebih dahulu dalam
urutan firing order Sebuah tekanan (p) dihasilkan oleh
silinder nomor 1 dan akan memberikan gaya sebesar
{ pA x [b / (a+b)]} dan { pA x [a / (a+b)]}
Back Pressure
• Aliran gas buang pada exhaust pipe juga dipengaruhi urutan pembakaran mesin. Setelah pembakaran terjadi pada silinder nomor 1, maka langkah selanjutnya adalah langkah buang, untuk membuang gas sisa pembakaran melalu katup exhaust. Jika urutan berikutnya adalah silinder nomor 2, maka gas buang dari silinder nomor 1 yang baru saja melewati katup akan ‘bertabrakan’ dengan gas buang dari silinder nomor 2 dan akan terjadi back pressure dan terus berkembang karena kesalahan urutan pembakaran yang dikenal dengan istilah development of back pressure