Efisiensi termal merupakan perbandingan dari
Daftar isi
Mesin kalorSuntingKetika mengubah energi termal menjadi energi mekanik (kerja), efisiensi termal dari mesin kalor adalah persentase dari energi panas yang ditransformasikan menjadi kerja. Efisiensi mekanik dapat didefinisikan dengan Show Efisiensi CarnotSuntingHukum kedua termodinamika menaruh batas fundamental pada efisiensi termal dari mesin kalor. Dan secara mengejutkan, bahkan mesin ideal yang tak memiliki gesekan tidak bisa mengubah seluruhnya panas yang masuk menjadi kerja. Faktor yang membatasi diantaranya temperatur panas yang masuk ke mesin, , dan temperatur pembuangan, , yang diukur dengan suhu mutlak Kelvin. Batas nilai ini dinamakan efisiensi siklus Carnot karena siklus yang menggerakannya dinamakan siklus Carnot. Di dunia ini belum ada mesin kalor yang bisa melebihi efisiensi ini, bagaimanapun desainnya. Contoh dari adalah temperatur dari uap panas yang menggerakkan turbin pembangkit listrik, atau temperatur bahan bakar yang dibakar di mesin pembakaran dalam. biasanya adalah temperatur di mana mesin itu berada, atau temperatur air danau / laut di mana panas dari pembangkit listrik dibuang. Dalam kenyataannya, tidak ada mesin yang mampu mengoperasikan siklus yang menyamai efisiensi mesin Carnot. Mesin Carnot hanya berlaku pada mesin yang menggunakan kalor sebagai inputnya. Mesin yang tidak membakar bahan bakar untuk menjadikannya kerja seperti fuel cell, memiliki efisiensi yang melebihi efisiensi Carnot. Karena bergantung pada temperatur di mana mesin berada, peran pendingin mesin sangat berguna untuk meningkatkan efisiensi mesin. η0 = ηV ηT ηMηV : efisiensi volumetris; ηT : efisiensi termal; dan ηM: efisiensi mekanis. Efisiensi volumetris ηV mengungkapkan seberapa banyak campuran udara-bahan bakar masuk ke dalam silinder. Campuran udara-bahan bakar yang memasuki silinder ketika langkah isap inilah yang akan menghasilkan daya. Efisiensi volumetris ηV mengindikasikan jumlah cam Daya yang dihasilkan mesin berbanding lurus dengan rasio massa bahan bakar/udara yang masuk silinder. Efisiensi Volumetris adalah perbandingan antara campuran bahan bakar dengan udara yang diisap masuk ke dalam silinder dengan kapasitas silinder. Secara teoritis dapat ditulis dengan rumus: ηV = Campuran yang masuk silinder/ Volume silinder totalEfisiensi volumetrik ini akan sangat mempengaruhi momen yang dihasilkan pada poros engkol, karena banyak sedikitnya bahan bakar yang dapat diserap masuk ke dalam silinder akan menentukan panas yang dihasilkan akibat pembakaran bahan bakar tersebut yang sekaligus akan mempengaruhi tekanan akhir pembakaran yang digunakan untuk mendorong torak, dimana torak berhubungan langsung dengan batang torak dan batang torak akan mendorong poros engkol. Besarnya efisiensi volumetrik tertinggi biasanya didapat pada puntiran mesin yang maksimal, yaitu sekitar 2.500 rpm hingga 3.000 rpm. Untuk beberapa jenis mesin, dan daya sebetulnya hanya sekitar 65% – 90% dan tidak bisa mencapai 100%. Hal ini disebabkan adanya banyak faktor yang mempengaruhi, seperti temperatur, kecepatan mesin, perencanaan sistem pengisian terutama mekanisme katup, dan sebagainya. Efisiensi termal ηT mengindikasikan seberapa besar energi dari bahan bakar dikonversi menjadi tenaga. Walaupun jumlah campuran udara-bahan bakar yang masuk ke dalam silinder lebih besar, yang berarti energi bahan bakar lebih besar, namun tidak semua energi tersebut dikonversi menjadi energi mekanis. Motor bakar yang paling baik hanya mengkonversi 1/3 energi kimianya menjadi energi mekanis. Besarnya efisiensi termal tergantung dari perbandingan kompresi, waktu penyalaan, lokasi busi, dan konstruksi ruang bakar. Motor-motor bakar dengan perbandingan kompresi rendah memiliki ηT ≈ 0.26. Untuk perbandingan kompresi tinggi memiliki ηT ≈ 0.34. Maka dari itu, motor untuk kendaraan balap akan memberikan daya 30% lebih besar, karena memiliki ηT yang lebih besar. Adanya perbaikan efisiensi termal akan secara signifikan memperbaiki daya yang dihasilkan motor. Oleh sebab itu dikeluarkan biaya yang sangat besar untuk melakukan riset guna memperbaiki ηT. Efisiensi mekanis ηM mengindikasikan seberapa besar daya yang digunakan untuk menggerakkan mesin itu sendiri. Sebagian kecil daya yang dihasilkan motor digunakan oleh motor itu sendiri untuk menggerakkan bagian-bagian yang bergerak, yaitu melawan gaya gesek di antara bagian-bagian tersebut. Daya yang tersisa merupakan daya output yang dapat diukur dengan dinamometer. Selisih antara daya output dengan daya yang dihasilkan di dalam silinder merupakan rugi-rugi mekanis. Efisiensi mekanis dipengaruhi oleh komponen-komponen mekanis yang dipasang pada motor tersebut. Selain itu juga tergantung kecepatan mesin. Semakin besar kecepatan, semakin besar pula daya yang digunakan untuk menggerakkan motor. Ini berarti bahwa rugi-rugi mekanis semakin besar bila kecepatan motor semakin tinya gesek mesin. Sebenarnya kerugian ini bukan merupakan tenaga yang hilang sia-sia tetapi juga dimanfaatkan untuk berlanjutnya proses kerja mesin itu sendiri. Misalnya, untuk melakukan kompresi, untuk mengisap campuran bahan bakar dengan udara baru, untuk mengeluarkan gas bekas pembakaran dari dalam silinder, termasuk menggerakkan mekanisme katup, dan sebagainya. Besarnya efisiensi mekanis ini adalah berkisar 80 persen. Kurva unjuk kerja motor yang diberikan oleh pembuat kendaraan biasanya merupakan unjuk kerja keseluruhan (gross engine performance), tidak memasukkan rugi-rugi mekanisya. Maka dari itu, daya motor efektif yang tersedia pada input sistem transmisi harus dikurangi dengan daya yang diperlukan untuk menggerakkan perlengkapan, seperti misalnya alternator, pompa hidroslis sistem kemudi, pompa air, sistem pengereman dan kompresor. Share this:Related
|
