Bab 2 Sistem Pendingin

8/16/2019 Bab 2 Sistem Pendingin

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-sistem-pendingin 1/9

2. LANDASAN TEORI

2. 1. Teori Dasar

2. 1. 1. Sistem pendingin

Sistem pendinginan adalah suatu rangkaian untuk mengatasi

terjadinya over heating (panas yang berlebihan) pada mesin agar mesin

bisa bekerja secara stabil. Fungsi dari sistem pendinginan pada kendaraan

yaitu :

1. Mencegah terjadinya over heating .

Panas yang dihasilkan oleh pembakaran campuran bahan bakar

dengan udara dapat mencapai temperatur sekitar 2!! o" pada ruang

bakar. Panas yang cukup tinggi ini dapat merusak logam atau bagian

lain yang digunakan pada motor# hal ini disebabkan karena logam dan

minyak pelumas pada suhu yang tinggi akan merusak komponen$

komponen pada mesin dan apabila motor tidak dilengkapi dengan

sistem pendinginan dapat merusak bagian$bagian dari motor tersebut.

2. Mempertahankan temperatur motor.

%emperatur motor harus dipertahankan# agar selalu pada

temperatur kerja yang e&isien. 'al ini dapat dilakukan dengan menyerap

panas yang dihasilkan oleh proses pembakaran yang berlebihan#

berputarnya kipas pendingin ketika mesin dalam kondisi panas# dan

katup thermostat yang membuka dalam kondisi msin pada suhu kerja.

. Mempercepat motor mencapai temperatur kerja.

Mempermudah pencapaian suhu kerja pada aal pengoperasian

mesin.

2. 2. Jenis Sistem Pendingin

*enis sistem pendinginan yang digunakan pada kendaraan adalah :

1. Sistem Pendingin +dara

Pendinginan udara digunakan jika panas dari mesin yang

bekerja , berputar dileatkan sirip ke udara luar. Pendinginan

udara biasanya digunakan pada mesin satu silinder atau kendaraan

berdaya kecil. Pada mesin berpendingin udara# di sekitar mesin

terdapat sirip$sirip pendingin. Sirip$sirip pendingin ber&ungsi

untuk memperluas bidang pendinginan.

1 Fakultas %eknik +njani



-ambar 2.1 -ambar sistem pendingin udara paksa

elebihan dari sistem pendingin udara adalah:

• /esain mesin lebih ringkas.

• 0erat mesin lebih ringan dibandingkan tipe pendingin air.

• Mudah peraatannya.

2. Sistem Pendingin ir

Sistem pendinginan air merupakan suatu sistem pendinginan

mesin yang menggunakan air sebagai media untuk mentrans&er

panas dari mesin ke udara luar. Sistem pendinginan air

mempunyai banyak keuntungan# karena ruang bakar diselimuti

oleh air yang berada di ater jacket# maka selain mendinginkan

juga ber&ungsi sebagai peredam bunyi. kan tetapi kerugiannya

adalah kontruksi mesinnya lebih rumit dan memiliki beban yang

lebih berat dari pada mesin berpendingin udara.




2.2 -ambar sistem pendingin air

. Sistem Pendingin li

Sistem pendingin oli adalah suatu sistim baru yang digunakan

untuk sepeda motor cc 12 keatas untuk kebutuhan kota ataupun

jarak dekat. sistim ini digunakan untuk mendinginkan oli yang ada

di kalter oli atau panci oli# oli bisa naik ke atas oil cooler karenatekanan dari pompa oli yg sangat tinggi.

2. -ambar sistem pendingin oli

Fakultas %eknik +njani



2. 2. 1. Sistem pendingin pada kendaraan

-as pembakaran di dalam silinder dapat mencapai temperatur ±

2!!℃

. arena proses ini terjadi berulang$ulang maka dinding

silinder# kepala silinder# torak# katup dan beberapa bagian yang lain

menjadi panas. Sebagian dari minyak pelumas# terutama yang membasahi

dinding silinder# akan menguap dan akhirnya terbakar bersama$sama

bahan bakar. arena itu bagian tersebut perlu mendapat pendinginan yang

cukup agar temperaturnya tetap berbeda dalam batas yang diperbolehkan#

yaitu sesuai dengan kekuatan material dan kondisi kerja yang baik.

/ari panas yang dihasilkan oleh engine# kira$kira 3!4 $ !4

digunakan sebagai tenaga penggerak 24 $ 3!4 hilang terbaa gas buang

dan hilang akibat gesekan$gesekan# sedangkan sisanya kira$kira 2!4 $

24 diserap oleh bagian bagian engine itu sendiri. Panas yang diserap ini

harus dibuang untuk menghindari panas yang berlebihan.

Sistem pendingin dimaksudkan untuk mengatasi kelebihan panas

tersebut. Selain itu juga untuk menjaga temperatur yang tetap dalam

engine# sebab engine yang terlampau dingin akan mengakibatkan

pemakaian bensin menjadi boros. Proses pendinginan memerlukan &luida

pendingin yang dialirkan ke bagian engine di luar silinder. Perpindahan

panas dari gas pembakaran ke &luida pendingin terjadi menjadi rumus :T ¿

q=U . A ¿¿

$ T p )

2.1

et :

5 6 Perpindahan panas# kcal,jam

+ 6 oe&isien perpindahan panas# kcal,(jam. m2

.℃ )

6 7uas bidang perpindahan panas# m2

T g 6 %emperatur gas pembakaran ± 2!! ℃

T p 6 %emperatur &luida pendingin ( ℃ )

%emperatur permukaan dalam dinding silinder tidak boleh

melampaui 1! ℃ $ 18! ℃ . /i atas temperatur itu minyak pelumas




yang harus tetap membasahi permukaan dalam akan menguap sehingga

proses pelumasan tidak dapat berjalan dengan baik. 'al itu mengakibatkan

cincin torak dan dinding silinder cepat aus. %etapi temperatur yang terlalu

rendah tidak dikehendaki terutama jika ditinjau dari segi kesempurnaan

satu kebutuhan.

Pada persamaan di atas dapat dilihat jumlah &aktor yang harus

diserap oleh &luida pendingin itu sangat tergantung pada perbedaan

temperatur# luas bidang perpindahan kalor# dan koe&isien perpindahan

kalor. Sedangkan koe&isien perpindahan kalor ini sangat ditentukan oleh

material# konstruksi dan kondisi operasi engine.

0erdasarkan &luida pendinginnya ada 2 cara pendinginan engine yaitu :

1 Pendingin air

2 Pendingin udara

/i dalam sistem pendingin air terdapat mantel air yang

menyelubungi dinding silinder# kepala silinder serta bagian lainnya yang

perlu didinginkan. ir pendingin akan menyerap kalor dari semua bagian

tersebut. Mantel air pendingin ini berhubungan dengan radiator yang

dipasangkan di bagian depan engine. ir yang telah panas dalam mantel

air dialirkan ke radiator untuk didinginkan.

2. 3. Analisa karakteristik alat penkar panas

Secara umum ada 2 cara yang biasa diterapkan untuk menganalisa

karakteristik suatu penukar panas yaitu :

1 0eda keseluruhan rata$rata logaritmik

0eda keseluruhan rata$rata logaritmik (logarithmic mean overall

temperature difference$7M%/). 7M%/ juga berlaku bila suhu salah satu

&luida tersebut konstan# maka dalam aliran laan beda suhunya konstan

∆ T a 6 ∆ T b . *ika beda suhu ∆ T a tidak lebih dari pada ! persen

lebih besar dari pada ∆ T b # maka beda suhu rata$rata aritmetik akan

berbeda dari 7M%/ dengan kurang dari 1 persen dan dapat dipergunakan

agar perhitungannya lebih sederhana.

Penggunaan beda suhu rata$rata logaritmik hanya suatu pendekatan

dalam praktek karena pada umumnya + tidak konstan. 9amun dalam

Fakultas %eknik +njani



pekerjaan rancang bangun# harga konduktansi keseluruhan biasanya di

tentukan pada suatu penampang rata$rata# yang biasanya ditengah antara

ujung# dan dianggap konstan. *ika + berbeda$beda yang berariasi banyak#

maka diperlukan integrasi numerik tahap demi tahap. 0eda temperatur

rata$rata logaritmik dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :

7M%/ 6

∆ T a−T ∆b

ln (∆ T a l ∆ T b)

2.

+ntuk penukar panas yang lebih rumit seperti susunan pipa dengan

beberapa lintas pipa# maka 7M%/ yang harus dihitung dikalikan dengan

&aktor koreksi yang sesuai. Perbandingan suhu tanpa dimensi (p) dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :

P 6(Tco−Tci)(Thi−Tci)

2.3

dan

; 6

mair X CPair

mgas X CPgas

2.Faktor koreksi terhadap 7M%/ aliran laan untuk penukar panas

aliran lintang# kedua &luida tidak bercampur# satu lintas pipa maka akan

didapatkan F.

Maka :

∆ T rata−ratanyata 6 7M%/ < F 2.=

Sehingga :

6q

U . F . LMTD

2.>

+rutan dari metode 7M%/ :

1 Menghitung panas gas pembakaran

2 Menghitung panas yang terbuang

Menghitung panas yang dilepaskan

= Fakultas %eknik +njani



-ambar 2.3 %emperatur untuk aliran sejajar dan aliran laan arah dalam penukar panas

2 "ara pendekatan e&ektiitas ( ) daԐ n 9%+

9%+ (Number of Transfer Unit) atau bilangan satuan pertukaran

panas yang memberikan petunjuk tentang ukuran pertukaran panas yang

terjadi pada 9%+ dide&inisikan sebagai berikut :

9%+ 6 A . U av

C min

2.?

et :

U av 6 oe&isien perpindahan panas rata@rata (A,m2. B")C min 6 7aju kapasitas minimal 6 (m . " p)min

Parameter lain yang diperlukan adalah rasio laju kapasitas

perpindahan panas yang dide&inisikan sebagai "min , "maks. /alam

perencanaan di nyatakan baha :

6 & (9%+#Ԑ C min , C ma

# susunan aliran)

2.8

> Fakultas %eknik +njani

% %



/ari hubungan antara 9%+ dan # dapat diԐ tarik kesimpulan

semakin besar 9%+# maka e&ekti&itas penukar panas akan mendekati harga

batas sesuai dengan kaidah termodinamika.

*umlah satuan panas merupakan tolak ukur perpindahan panas

penukar panas tersebut. +ntuk aliran silang dengan C ma ti!a"cmap#r dan

C min camp#r # maka 9%+ dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :

9%+ 6 −¿

1

C ¿

) ln [C . ln (1−$ )+1]

2.1!

9ilai perbandingan :

" 6

C min

C ma"s

2.11

6 9%+ <C min

U

2.12

Perhitungan penukar kalor dengan menggunakan metode

pendekatan 9%+ C Ԑ dilakukan melalui beberapa tahapan berikut :

1 Menghitung kapasitas panas &luida panas dan &luida dingin.

2 Menentukan kapasitas panas minimum yang lebih kecil dan

kapasitas panas maksimum yang lebih besar di antara &luida panas

dan &luida dingin..

Menghitung perbandingan C min dan C ma .

3 Menghitung jumlah satuan perpindahan 9%+.

Menentukan e&ektiitas penukar kalor.

? Fakultas %eknik +njani



= Menghitung temperatur &luida panas dan &luida dingin.

> Menghitung luas permukaan penukar kalor.

? Menghitung luas permukaan.


Bab 2 Sistem Pendingin

Documents

Transcript of Bab 2 Sistem Pendingin