Thermodinamik

SIKLUS IDEAL OTTO, DIESEL, KOMBINASI OTTO DAN DIESEL

A.      SIKLUS OTTO

1. Langkah isap (0 → 1) merupakan proses tekanan konstan, tekanannya dibawah 1 atm, agar udara bias masuk.
2. Langkah kompresi (1 → 2) merupakan proses isentropik
3. Proses pembakanan pada volume konstan (2 → 3) adalah proses pemasukan kalor.
4. Langkah kerja (3 → 4) merupakan proses isentropik
5. Langkah pembuangan (4 → 1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan.
6. Langkah buang (1 → 0) terjadi pada tekanan konstan, tekananya di atas 1 atm agar udara bias keluar.

Proses pembakaran ini kurang efisien karena masih banyak bahan bakar yang terbuang 70%

B.       SIKLUS DIESEL

1. Fluida kerja dianggap gas ideal
2. Langkah isap (0 → 1) merupakan proses tekanan konstan.
3. Langkah kompresi (1 → 2) merupakan proses isentropik
4. Proses pembakanan pada tekanan konstan (2 → 3) adalah proses pemasukan kalor.
5. Langkah kerja (3 → 4) merupakan proses isentropik
6. Langkah pembuangan (4 → 1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan.
7. Langkah buang (1 → 0) terjadi pada tekanan konstan

1. Fluida kerja dianggap gas ideal
2. Langkah isap (0 → 1) merupakan proses tekanan konstan.
3. Langkah kompresi (1 → 2) merupakan proses isentropik
4. Proses pemasukan kalor pada volume konstan (2 → 3).
5. Proses pemasukan kalor pada tekanan konstan (3 → 3a)
6. Langkah kerja (3a → 4) merupakan proses isentropik
7. Langkah pembuangan (4 → 1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan.
8. Langkah buang (1 → 0) terjadi pada tekanan konstan

q  Proses 0-1 (langkah isap)

            Pada langkah ini udara mengisi silinder yang bertambah       besar karena torak bergerak dari TMA → TMB, dalam hal ini    seolah-olah udara melakukan kerja sebesar

            W_0-1 = P₀ (V₁ – V₀)      (positif, fluida melakukan kerja)

q  Proses 1-2 (langkah kompresi)

            Pada langkah kompresi dilakukan secara isentropik.

            Jadi Q = 0 dan ΔS = 0, sehingga kerja yang dilakukan

            W_1-2 = - ΔU = U₁ – U₂ = m C_v (T₁ – T₂)        (negatif, fluida dikenai kerja)

q  Proses 2-3 (pemasukan kalor pada volume konstan)

            Pemasukan kalor setelah torak mencapai TMA (titik 2)

            Fluida kerja tidak melakukan atau dikenai kerja, sehingga

            W_2-3 = 0

            Q_2-3 = m C_v (T₃ – T₂)    (positif, pemasukan kalor)

q    Proses 3-3a (pemasukan kalor pada tekanan konstan)

            Pemasukan kalor tekanan konstan berlangsung setelah Temperatur kerja      mencapai T_3.

            Volume fluida kerja berubah dari V₃ – V_3a,

            sehingga fluida kerja melakukan kerja sebesar:

            W_3-3a = P₃ (V₃ – V_3a) = P_3a (V₃ – V_3a)        (positif, fluida melakukan kerja)

Sehingga jumlah pemasukan kalor     

            Q_3-3a  = m C_v (T_3a – T₃) + W_3-3a

                     = U_3a – U₃ + P₃ (V₃ – V_3a)

                     = (U_3a+V_3a) – (U₃ + P₃ V₃)

                     = H_3a – H₃ = m C_p (T_3a – T₃)            (positif, pemasukan kalor)              

q  Proses 3a-4 (langkah ekspansi atau langkah kerja)

             Pada langkah kerja berlangsung secara isentropik.   

             Jadi Q = 0 dan ΔS = 0, sehingga kerja yang dilakukan

              W_3a-4 = ΔU = U_3a – U₄ = m C_v (T_3a – T₄)       

                                                (positif, fluida melakukan kerja)

Karena isentropik berlaku :

q  Proses 4-1 (langkah pembuangan kalor)

            Proses ini dilakukan pada volume konstant. Torak telah mencapai TMB.

            Karena V₄ = V₁  , sehingga besar kerja 4-1, W_4-1 = 0

Jumlah kalor yang dibuang

            Q_4-1 = -ΔU = U₁ – U₄ = m C_v (T₁ – T₄)          (negatif, pembuangan kalor)

q  Proses 1-0 (langkah buang)

            Torak bergerak dari TMB → TMA

            Fluida kerja dikenai kerja, sebesar :

             W_1-0 = P₀ (V₁ – V₀)     (negatif, fluida kerja dikenai kerja)