DIESEL CYCLE
1
Proses Siklus Diesel
1-2 - KOMPRESI ADIABATIK (ISENTROPIC)
2-3 - PEMASUKAN PANAS PADA TEKANAN KONSTAN
3-4 - KOMPRESI ADIABATIK (ISENTROPIC)
2
Efisiensi Siklus
Bagaimana menerapkan hukum pertama, dalam sistem tertutup?
q-w=
u
Thermal Efficiency:
w net qin Berarti harus tahu q dan W
3
Langkah kompresi 1 ke 2 (second law)
Isentropic s Isentropic s1 = s2 (adiabatic and reversible)
Langkah kompresi isentropis dari 1 ke 2
w in
w 12
u2
q12
0
q 12 w 12 u 2 u1 w 12 u1 u 2 0 u1 4
Pemasukan panas pd tekanan konstan, 2 ke3
q 23
q23
w 23
P 2 (v3
=
q
=
q
−
u3
u2
v2 ) + (u3 =
h
u2 )
−
h
5
Langkah ekspansi isentropik, S isentropik, S 3 = S 4 , 3 ke 4
q34 = 0 (adiabatic and reversible)
q 34
w 34
w
w
u4 u
u3 u
6
Pengeluaran panas pada volume konstan
q41
w 41
u1
but w 41
q
u4
Pdv
q
u
0 , so
u
7
Cycle Performance qin Get net work from energy balance of cycle: w net Substituting for qin and qout :
Efficiency is then:
qout
w net (h 3 − h 2 ) − (u 4 − u1 ) ne t w net
qin
subtitusikan kerja dan pamasukan panas:
η
=
(h3 − h 2 ) − (u 4 − u1 ) h3 − h 2
η th , Diesel
= 1−
u 4 − u1 h3 − h 2
8
efisiensi dengan asumsi udara dalam keadaan dingin (cold air cycle assumptions)
Jika kita mengasumsikan nilai kapasitas panas konstan: u u
Cv (T4 − T1 ) − 1 =1 − η = 1 − h3 − h2 C p (T3 − T2 ) 4
Karena
Constant volume: V 1 = V 4 ,
V 1 V 2
r
V 1
vr 1
V 2
v r 2
s
9
Cycle performance with cold air cycle assumptions Because we’ve got two isentropic (adiabatic and reversible) processes in the cycle, cycle, T1 can be related to T2, and T3 can be related to T 4 with our ideal gas isentropic relationships…. 1− k
T 2 T 1
P 1 k V 1 k −1 = = = r P 2 V 2 1− k
T4 T
k −1
k −1
P3 k V3 = = V P
10
Cycle performance with cold air cycle assumptions Pada tekanan konstan (isobaris) berlaku hubungan :
P 2V 2 T 2
=
P 3V 3 T 3
Proses isobaris P2 = P3 :
∴
V 3 V 2
=
T 3 T 2 11
Jika : η
C P C v
= 1−
= k
Cycle Performance
Cv (T4 − T1 ) C p (T3 − T2 )
=1 −
(T4 − T1 )
= 1− k(T k(T − T ) 3
2
T 1 (T 4 / T 1 − 1) kT 2 (T 3 / T 2 − 1)
Kita sekarang mendefinisikan nilai baru, cutoff ratio r c V 3 r c = V 2
r − 1 η th , Diesel = 1 − k −1 r k (r c − 1) 1
k −1 c
What are the limitations for this expression? 12
Contoh soal Sebuah mesin dengan siklus diesel ideal bekerja pada ratio tekanan 18 dan cutoff ratio 2. Pada awal langkah kompresi tekanan udara adalah 14,7 psi, 80oF dan 117 in3. Dengan asumsi keadaan udara dingin standar {R=0,3704 Psi.ft3/(lbm.R); Cp=0,240 Btu/(lbm.R); Cv=0,171 Btu/(lbm.R) }hitung : (a) temperature pada setiap proses (b) Efesiensi thermal siklus 13
Penyelesaian : a) temperature setiap proses V 2
=
V 1 r
=
117 117 in
3
18
= 6.5 in 3
= r cV 2 = 2 × 6.5 in3 = 13 in3 3 V 4 = V 1 = 117 117 in V 3
Proses 1-2 isentropis K −1
V 1 1.4−1 ( ) ( ) = 540 54 0 18 = 1716R T 2 = T 1 R V 2
Proses 2-3 isobaris
T 3
= T 2
V 3 V 2
= (1716 R ) ( 2) = 3432R
Proses 3-4 isentropis K −1
1.4−1
V 3 13in 3 = ( 3432 R ) T 4 = T 3 3 117 in 117 V 4
= 1425R 14
b) efesiensi
qin
Massa udara 3 1 ft 3 (14.7 psi ) (117 P 1V 1 117in ) = 0.00498 lbm m= = 3 3 RT 1 ( 0.3707 psi. ft / lbm. R )( 540 540 R ) 1728in Pemasukan panas pada tekanan konstan
= mC p (T 3 − T 2 ) = ( 0,004980 ).( 0,240 ) (3432 − 1716) = 2.051 Btu Pengeluaran panas pada volume konstan
qin
= mC v (T 4 − T 1 ) = ( 0,004980 ).( 0,171) (1425 − 540) = 0,758 Btu
Sehingga : Wnet = qin-qout = 2,051-0,171=1,293 btu Maka efisiensi : 293 W net 1,293 η
=
qin
=
2,051 051
= 0,63
15
Dual cycle p
x
3 qin
2 4 1
qout
v 16
PRINSIP KERJA MOTOR DUAL FUELED Bahan Bakar Gas disemprotkan ke dalam intake manifold, bercampur dengan udara masuk ke dalam silinder dan dikompresikan Bahan bakar solar disemprotkan sesaat sebelum TMA, untuk memulai pembakaran (solar hanya untuk memulai pembakaran) Pembakaran selanjutnya terjadi pada campuran udara dan bahan bakar gas Sisa pembakaran dibuang melalui saluran buang oleh dorongan langkah buang torak 17
Performance dual cycle
Jika :
η
C P
= 1−
η th , Dual
C v
= k Cv (T4 − T1 )
Cv (Tx − T2 ) + C p (T3 − Tx )
= 1−
(T 4 − T 1 ) (T x
− T 2 ) + k (T 3 − T x ) 18
