BAB IPENDAHULUAN1. Latar BelakangDalam usaha meningkatkan konversi yang bisa didapat dari perubahan energi panas menjadi kerja, mesin stirling memiliki potensi untuk mencapai efisiensi tertinggi dari semua mesin kalor, secara teori sampai efisiensi maksimal mesin Carnot, meskipun dalam prakteknya usaha ini masih dibatasi oleh berbagai sifat-sifat non-ideal baik itu dari fluida kerjanya maupun bahan dari mesin itu sendiri, seperti gesekan, konduktivitas termal dan titik lebur. Mesin stirling dapat dioperasikan melalui berbagai sumber panas, seperti tenaga matahari, kimia maupun nuklir. Dibandingkan dengan mesin pembakaran internal, mesin Stirling memiliki potensi untuk lebih efisien, lebih tenang, dan lebih mudah perawatannya.Belakangan ini, keuntungan mesin Stirling terus meningkat, hal ini dimungkinkan dengan adanya kenaikan harga energi, kelangkaan sumber energi, sampai kepedulian tentang masalah lingkungan seperti pemanasan global. Ketertarikan yang meningkat terhadap mesin Stirling ini berakibat dengan terus bertambahnya penelitian mengenai peralatan Stirling tersebut.Mengingat mesin stirling ini sangat berpotensi untuk dikembangkan maka penulis merasa perlu untuk mengkaji lebih jauh tentang apa itu siklus stirling dan bagaimana prinsip kerjanya sebelum kita mengenal lebih jauh tentang mesin stirling .2. Rumusan MasalahBerdasarkan uraian latar belakang diatas maka dapat dirumuskan masalah yang akan penulis kaji sebagai berikut :1. Apakah yang dimaksud siklus stirling?1. Apakah yang dimaksud dengan regenerator?1. Bagaimanakah prinsip kerja siklus stirling?1. Apa sajakah macam-macam dalam siklus stirling?1. Apa sajakah bentuk aplikasi terapan siklus stirling dalam termodinamika dan lingkungan?C. TujuanTujuan makalah ini adalah :1. Mengetahui apa yang dimaksud siklus stirling dan mesin stirling.2. Mengetahui tentang regenerator.3. Mengetahui bagaimana prinsip kerja siklus stirling.4. Mengetahui macam-macam siklus stirling.5. Mengetahui bentuk aplikasi terapan dalam termodinamika dan lingkungan.D. ManfaatPenulis berharap makalah ini dapat memberikan informasi tentang apa itu siklus stirling dan mesin stirling, bagaimana sejarahnya, prinsip kerjanya dan apa saja kelebiahan dan kekurangannya. Serta bentuk aplikasinya dalam terapan termodinamika. Sehinggga dapat dijadikan referensi untuk penulisan lebih lanjut.

BAB IIISI1. Siklus StirlingSiklus ini ditemukan oleh Stirling, dimana terdiri dari dua proses isotermal dan dua proses volume konstan. Dua proses terakhir terjadi dengan bantuan sebuah regenerator untuk membuat siklus ini bersiifat reversibel, yang berarti sistem ini disertakan dengan tenaga mekanik, yang dapat berfungsi sebagai pompa panas untuk pemanasan atau pendinginan pendingin, dan bahkan untuk pendinginan kriogenik. Siklus stirling dirancang dengan baik sehingga gas yang bekerja umumnya dikompresi dalam bagian yang lebih dingin dari mesin dan diperluas di bagian panas yang dihasilkan dalam konversi yang panas menjadi kerja. Sebuah penukar panas internal Regenerative meningkatkan efisiensi termal mesin Stirling sederhana dibandingkan dengan mesin udara panas.Mesin stirling disederhanakan menggunakan dua silinder. Satu silinder dipanaskan oleh sumber panas eksternal (seperti api), dan yang lainnya adalah didinginkan oleh pendingin sumber eksternal (seperti es). Ruang gas dari dua silinder yang terhubung, dan piston saling terhubung satu sama lain oleh hubungan mekanis yang menentukan bagaimana mereka akan bergerak dalam hubungannya dengan satu sama lain. Prinsip utama dari mesin Stirling adalah bahwa jumlah yang tetap dari gas didiamkan di dalam mesin. Siklus Stirling melibatkan serangkaian peristiwa yang mengubah tekanan gas di dalam mesin, menyebabkan ia untuk melakukan pekerjaan.Beberapa sifat gas yang sangat penting untuk pengoperasian mesin Stirling: Memiliki jumlah gas yang tetap dalam volume tetap diruang tersebut dan meningkatkan temperatur gas itu sehingga tekanan akan meningkat. Memiliki jumlah gas yang tetap dan mengkompres (mengurangi volume ruangnya) sehingga suhu gas akan meningkat.1. RegeneratorRegenator adalah komponen yang diciptakan oleh Robert Stirling. Regenerator adalah sebuah penukar panas internal dan menyimpan panas sementara yang ditempatkan di antara ruang-ruang panas dan dingin sehingga fluida kerja melewati itu pertama dalam satu arah kemudian yang lain. Fungsinya adalah untuk mempertahankan dalam sistem yang panas yang seharusnya dapat dipertukarkan dengan lingkungan pada suhu menengah untuk siklus maksimum dan minimum, sehingga memungkinkan efisiensi termal siklus untuk mendekati efisiensi Carnot. Sebuah regenerator memungkinkan panas yang dihasilkan disimpan di dalam, sebagian menggantikan energi panas karena sedikitnya alih panas yang dimungkinkan melalui dinding heat-exchanger. Energi panas disimpan di dalam regenerator sementara gas penggerak menyusup ke ruangan yang dingin, dan kemudian dilepaskan sewaktu kembali ke ruangan ekspansi panas. Tenaga terjadi pada temperatur yang tinggi dan konstan, sangat ideal untuk setiap mesin. Kompresi terjadi pada temperatur rendah, dan hampir tidak ada energi panas yang hilang. Tenaga bersih yang dihasilkan adalah akibat perbedaan antara pengembangan gas bertemperatur tinggi dan mengkompresi gas bertemperatur rendah

1. Prinsip Kerja Siklus Stirling

a. Tingkat pertamaUdara berekspansi secara isotermal, pada temperatur konstan T1 dari v1 ke v2. Kalor yang diberikan sumber eksternal diserap selama proses. Kalor yang diberikan = kerja yang dilakukan selama proses isotermal Q1= p1 v1 ln = m R T1 ln = m R T1 ln r ...(r = v2/v1, rasio ekspansi)

b. Tingkat keduaSekarang udara lewat melalui regenerator dan didinginkan pada volume konstan ke temperatur T3. Proses ini digambarkan oleh grafik 2-3 pada diagram p-v dan T-s. Pada proses ini kalor dibuang ke generator.Kalor yang dilepaskan ke generator = m Cv (T2 T3)

c. Tingkat ketigaUdara dikompresi secara isotermal di dalam silinder mesin dari v3 ke v4. Proses ini digambarkan oleh grafik 3-4 pada diagram p-v dan T-s. Lagi kalor dibuang oleh udara. Kalor yang dilepaskan oleh udara: Q2= p3 v3 ln = m R T3 ln= m R T3 ln r ...(r = v3/v4, rasio ekspansi)

d. Tingkat keempatTerakhir, udara dipanaskan pada volume konstan ke temperatur T1 dengan melewatkan udara ke regenerator dalam arah yang berlawanan dengan proses 2-3. Pada proses ini kalor diserap oleh udara dari regenerator selama proses ini, yaitu proses 4-1. Kalor yang diserap oleh udara = m.Cv (T1 T4) = m.Cv(T1 T3) ...(karena T3 = T4) Terlihat bahwa kalor yang dilepaskan ke regenerator selama proses 2-3 adalah sama dengan kalor yang diambil dari regenerator selama proses 4-1. jadi, tidak ada pertukaran kalor ke sistem selama proses-proses ini. Pertukaran kalor hanya terjadi selama dua proses isotermal. Kerja yang dilakukan = Kalor yang disuplai Kalor yang dibuang = mRT1 ln r mRT3 ln r = mR ln r (T1 T3) dan efisiensi: = =

= = 1 Catatan: 1. Efisiensi siklus Stirling adalah sama dengan siklus Carnot. Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa siklus adalah reversibel, dan semua siklus reversibel mempunyai efisiensi yang sama. 2. Jika efisiensi regenerator adalah r maka kalor yang diambil dari regenerator selama proses 4-1 adalah: mCv (T1 T3)(1 - r ). Dalam hal ini:

= = a. Siklus Stirling ideal

1. Ekspansi isotermal. Perluasan ruang dipanaskan secara eksternal, dan gas mengalami near-isotermal 1 ekspansi. 2. Volume konstan (dikenal sebagai isovolumetricp atau isochoric) heat-removal. Gas dilewatkan melalui 2 regenerator, sehingga pendinginan gas, dan 3 mentransfer panas ke regenerator untuk digunakan pada siklus berikutnya. 3. Kompresi isotermal. Ruang kompresi v Intercooler, sehingga gas mengalami kompresi near- isotermal. 4. Volume konstan (dikenal sebagai isovolumetric atau isochoric) heat-addition. Udara menekan dan mengalir kembali melalui regenerator dan mengambil-up panas pada perjalanan ke ruang ekspansi dipanaskan.b. Siklus Stirling adiabaticSiklus Stirling adiabatik ini mirip dengan siklus Stirlingideal, namun empat proses termodinamis yang sedikit berbeda(lihat grafik atas): * 180 sampai 270 , pseudo-isotermal Ekspansi.Perluasan ruang dipanaskan secara eksternal, dan gasmengalami dekat-isotermal ekspansi. * 270 sampai 0 , near-konstan-Volume (atau or near-isometrik atau isochoric) heat-removal. Gas dilewatkanmelalui regenerator, sehingga pendinginan gas, danmentransfer panas ke regenerator untuk digunakan padasiklus berikutnya. * 0 sampai 90 , pseudo-isotermal Kompresi. Ruangkompresi Intercooler, sehingga gas mengalami kompresiisotermal dekat. * 90 sampai 180 , near-konstan-Volume (near-isometrikatau isochoric) heat-addition. Udara tekan mengalir kembalimelalui regenerator dan mengambil-up panas padaperjalanan ke ruang ekspansi dipanaskan. Backe. Macam-macam Siklus Stirling Ada dua jenis utama dari mesin Stirling yang dibedakan oleh cara mereka memindahkan udara antara sisi panas dan dingin dari silinder: a. Dua piston desain alfa jenis memiliki piston dalamsilinder independen, dan gas didorong antara ruangpanas dan dingin.b. Jenis perpindahan mesin Stirling, dikenal sebagaijenis beta dan gamma, menggunakan mekanikdisplacer terisolasi untuk mendorong gas kerja antarasisi panas dan dingin dari silinder. Displacer cukupbesar untuk mengisolasi sisi panas dan dingin silindertermal dan untuk menggantikan sejumlah besar gas. Iniharus memiliki cukup celah antara displacer dandinding silinder untuk membiarkan gas untuk aliran disekitar displacer dengan mudah. Backa. Alpha Stirling Sebagian besar gas bekerja dengan dinding silinder panas, dipanaskan dan ekspansi telah mendorong piston panas ke bawah dalam silinder. Ekspansi terus di silinder dingin, yang 90 belakang piston panas di siklus. Gas pada volume maksimal. Piston silinder panas mulai memindahkan sebagian besar gas ke dalam silinder dingin, di mana mendingin dan penurunan tekanan. Hampir semua gas dalam silinder dingin dan pendinginan berlanjut. Piston dingin, didukung oleh momentum roda (atau pasangan piston lain pada poros yang sama) kompres bagian yang tersisa dari gas. Gas mencapai volume minimum, dan sekarang akan memperluas dalam silinder panas di mana itu akan dipanaskan sekali lagi, mendorong piston panas pada stroke kekuatannya.

b. Beta Stirling

1. Power piston telah dikompresi gas, piston displacer telah bergerak sehingga sebagian besar gas berdekatan dengan penukar panas panas2. Gas dipanaskan meningkatan tekanan dan mendorong kekuatan piston untuk batas terjauh . 3. Piston displacer sekarang bergerak, membawa gas ke ujung dingin dari silinder. 4. Gas didinginkan dikompresi oleh momentum roda. Hal ini membutuhkan energi lebih sedikit, karena ketika didinginkan membuat tekanannya menurun .

c. Gamma Stirling Sebuah Stirling gamma adalah Stirlingbeta di mana piston daya terpasang di dalamsilinder terpisah samping silinder pistondisplacer, namun masih terhubung ke rodayang sama. Gas dalam dua silinder dapatmengalir bebas di antara mereka dan tetapsatu tubuh. Konfigurasi ini menghasilkanrasio kompresi yang lebih rendah tetapisecara mekanis sederhana dan seringdigunakan dalam multi-silinder mesin Stirling

DAFTAR PUSTAKA203.190.241.95/showthread.php?t=21999&page=3greenpowerscience. http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_stirlingcom/buildaroo.com/news/article/tessera-solar...e-suncatcher-system/leonidas1558.wordpress.com/2008/11/28/mesin-stirling/yefrichan.wordpress.com/2010/05/17/pemba...akan-mesin-stirling/www.sandia.gov/news-center/news-releases...y-batt/Stirling.htmlen.wikipedia.org/wiki/Stirling_Energy_Systemswww.kaskus.us/showthread.php?t=4816145suaramerdeka.com/v1/index.php/read/cetak...g-Pembangkit-Energi-www.alternative-energy-guide.com/article...and_home_heating.htmwww.alternative-energy-guide.com/article...ngine_your_power.htm