Jurnal Mekanova : Mekanikal.
Inovasi dan Teknologi Vol 8 No.
Oktober 2022
P-ISSN : 2477-5029
E-ISSN : 2502-0498IJCCS IJCCS.
Vol.
No.
July x, pp20 Pengaruh Penambahan Regenerator Terhadap Performansi Mesin Stirling Tipe Gamma Zufri Hasrudy Siregar1.
Jufrizal*2.
Bintang Kelana Putra3 Prodi Teknik Mesin.
Universitas Asahan.
Jalan Jend.
Ahmad Yani.
Kisaran.
Sumatera Utara, 21216.
Indonesia Prodi Teknik Mesin.
Universitas Medan Area.
Jalan Kolam Nomor 1/ Jalan Gedung PBSI.
Medan Estate.
Medan, 20223.
Indonesia Prodi Teknik Mesin.
Universitas Al-Azhar Medan.
Jl.
Pintu Air IV No.
214 Kwala Bekala.
Padang Bulan.
Medan.
Sumatera Utara.
Indonesia e-mail: 1rudysiregar7@gmail.
com,*2atjehb@gmail.
com, 3bintangkelanaputra023@gmail.
Abstrak Mesin stirling merupakan mesin pembakaran luar dan menggunakan prinsip regeneratif siklus Regenerator mesin Stirling berada di antara pemanas dan pendingin yang terdiri dari Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan regenerator terhadap performansi mesin stirling tipe gamma.
Metode penelitian ini dilakukan secara eksperimental yaitu dengan mengamati performansi sebelum menggunakan regenerator dan sesudah menggunakan regenerator.
Hasil penelitian sebelum menggunakan regenerator diperoleh selisi temperatur maksimum 95,1 EE, dan rata-rata putaran mencapai 235,6 rpm, menghasilkan torsi tertinggi 0,624 Nm, daya tertinggi 16,430 Watt, dan efisiensi tertinggi sebesar 73,2 %.
Sedangkan menggunakan regenerator diperoleh selisi temperatur maksimum 64,5 EE, dan rata-rata putaran mencapai 153,6 rpm, menghasilkan torsi tertinggi 0,38 N.
daya tertinggi 6,236 Watt, dan efisiensi tertinggi sebesar 68,4 %.
Penambahan regenerator pada mesin Stirling menyebabkan penurunan performansi, ini dimungkinkan karena terjadi penurunan tekanan fluida didalam mesin karena mesin Stirling mCHPSE-012020 masih menggunakan tekanan atmosfir sebagai tekanan kerja.
Kata Kunci Ai Mesin Stirling.
Daya.
Efisiensi termal.
Regenerator, dan Torsi.
Abstract The Stirling engine is an external combustion engine and uses a closed cycle regenerative The Stirling engine regenerator sits between a heater and a coolant consisting of a The purpose of this study was to determine the effect of adding a regenerator to the performance of the gamma stirling engine.
This research method was carried out experimentally by observing the performance before using the regenerator and after using the The results of the study before using the regenerator obtained a maximum temperature difference of 95.
1 , and the average rotation reached 235.
6 rpm, producing the highest torque of 0.
624 Nm, the highest power of 16.
430 Watt, and the highest efficiency of While using the regenerator, the maximum temperature difference is 64.
5 , and the average rotation reaches 153.
6 rpm, produces the highest torque of 0.
38 N.
m, the highest power 236 Watt, and the highest efficiency is 68.
The addition of a regenerator to the Stirling engine causes a decrease in performance, this is possible due to a decrease in fluid pressure in the engine because the Stirling mCHPSE-012020 engine still uses atmospheric pressure as working pressure.
Keywords Ai Stirling Engine.
Power.
Thermal Efficiency.
Regenerator and Torque.
Received June 1st,2012.
Revised June 25th, 2012.
Accepted July 10th, 2012 Jurnal Mekanova : Mekanikal.
Inovasi dan Teknologi Vol 8 No.
Oktober 2022
P-ISSN : 2477-5029
E-ISSN : 2502-0498IJCCS JCCS
ISSN: 1978-1520
PENDAHULUAN
Konsumsi energi Indonesia masih didominasi menggunakan bahan bakar fosil terutama minyak bumi dan batu bara, namun seiring perkembangan teknologi yang pesat menyebabkan kebutuhan energi meningkat, yang dalam hal ini meningkatkan kebutuhan listrik dalam kehidupan masyarakat sehari-hari .
Salah satu contoh adalah mesin bensin dan mesin solar yang sangat dikenal di masyarakat.
Padahal, terdapat sumber energi alternatif lain yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya mesin Stirling (Stirling engin.
Mesin stirling adalah jenis mesin yang termasuk mesin pembakaran luar .
xternal combustion engin.
Mesin Stirling bekerja dengan memanfaatkan siklus tertutup regeneratif .
losed-cycle regenerative machine.
Penelitian ini merupakan salah satu penelitian dari tim peneliti mCHPSE .
icro combined heat and power stirling engin.
yang telah mengembangkan beberapa mesin Stirling tipe gamma.
Tim peneliti mCHPSE merupakan kerjasama antara mahasiswa teknik mesin dari Institut Teknologi Medan dan Universitas Sumatera Utara.
Generasi pertama dikembangkan pada tahun 2018 dan disebut mCHPSE-012018 .
Dan pada tahun 2019, disusul oleh generasi berikutnya yang bernama mCHPSE-012019 .
, .
Pada tahun 2020, mesin Gamma Stirling dikembangkan bersama tim dan generasi ketiga diberi nama mCHPSE-012020.
Mesin mCHPSE-012020 menggunakan gas LPG .
iquefied petroleum ga.
dan memanaskan heater dengan kompor LPG yang dimodifikasi.
Regenerator pada mesin Stirling adalah salah satu jenis heat exchanger dengan sistem storage, yang berarti energi panas yang berasal dari fluida pertama tersimpan sementara sebelum panas tersebut ditransfer ke fluida kedua .
Sehingga bisa diasumsikan bahwa fungsi regenerator adalah untuk mempertahankan dalam sistem panas yang seharusnya dapat dipertukarkan dengan lingkungan pada suhu menengah untuk suhu siklus maksimum dan minimum .
Penelitian pada mesin Stirling mCHPSE-012020 telah banyak dilakukan untuk meningkatkan performansinya .
, .
dan dikarenakan belum ada yang meneliti tentang pengaruh penambahan regenerator terhadap performansi mesin stirling mCHPSE-01202 maka penulis tertarik untuk melakukannya.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Graha Garuda Mas.
Jl.
Berlian I No.
Deli Tua Barat.
Kecamatan Deli Tua.
Kabupaten Deli Serdang.
Sumatera Utara 20361.
Pada Desember 2021 Maret 2022.
Skema dan alat yang digunakan pada pengujian ini seperti ditampilkan pada Gambar 1 dan Tabel 1.
Untuk menghitung unjuk kerja mesin Stirling digunakan persamaan .
sampai dengan .
sebagai berikut .
, .
, .
1 Beda Temperatur Sisi Dingin Dan Sisi Panas iT = T sisi panas Ae T sisi dingin Keterangan :
iT = Beda temperatur .
C) T sisi panas = Temperatur ekspansi (T.
C) T sisi dingin = Temperatur compressi (T.
C) Torsi Pada Flywheel Untuk mencari torsi dapat menggunakan rumus sebagai berikut T = ya Oo yui Keterangan:
T = Torsi mesin (N.
I = Momen inersia .
g m/.
yui = Percepatan ( rad/s.
Title of manuscript is short and clear, implies research results (First Autho.
Jurnal Mekanova : Mekanikal.
Inovasi dan Teknologi Vol 8 No.
Oktober 2022
P-ISSN : 2477-5029
E-ISSN : 2502-0498IJCCS
ISSN: 1978-1520
Ths Input Data Meni Gambar 1.
Skema Pengujian Mesin Stirling mCHPSE-012020 No.
Tabel 1.
Alat yang digunakan Nama Variabel Mesin Stirling mCHPSE-012020 Temperature Controller AT4208 Temperatur Ths,Te dan Tc.
Tachometer Kecepatan Putaran Mesin
Rpm
Stopwatch
Waktu Menit Laptop
LPG
Regenerator Deskritor Sedangkan untuk menentukan momen inersia adalah:
I = 0,5 Oo m Oo r 2 Keterangan:
I = Momen inersia .
g m/.
m = Massa flywheel .
r2 = radius .
/s.
Daya pada Mesin stirling Untuk mencari daya mesin stirling dapat menggunakan rumus sebagai berikut P = 2yuUycuycN Keterangan :
P = Daya maksimum (Wat.
T = Torsi (N.
n = Kecepatan Sudut Dalam Rotasi Permenit (Rp.
Efisiensi Thermal Untuk menentukan nilai efisiensi thermal pada mesin stirling dapat di hitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini :
th = 1 - ycNyca ycNyce IJCCS Vol.
No.
July 201x : first_page Ae end_page Jurnal Mekanova : Mekanikal.
Inovasi dan Teknologi Vol 8 No.
Oktober 2022
P-ISSN : 2477-5029
E-ISSN : 2502-0498IJCCS JCCS
ISSN: 1978-1520
Keterangan :
th = Efisiensi thermal ( O C) ycNya = Temperatur kompresi ( O C) ycNyce = Temperatur ekspansi ( OC ) HASIL DAN PEMBAHASAN Dai hasil pengujian ini didapat profil temperatur, kecepatan putaran .
, torsi (N.
daya (Wat.
, dan efisiensi termal sebelum menggunakan regenerator dan setelah menggunakan regenerator, dengan parameter pengujian temperatur ekspansi (T.
, temperatur kompresi (T.
, beda temperatur (OIT), temperatur sumber panas (Th.
, dan kecapatan putaran .
Pengambilan data dilakukukan 30 menit dengan pencatatan data 5 menit sekali.
Untuk hasil pengujian sebelum menggunakan regenerator dapat dilihat di Tabel 2 dan menggunakan regenerator dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 2.
Data hasil pengujian sebelum menggunakan regenerator Tabel 3.
Data hasil pengujian setelah menggunakan regenerator Untuk mencari torsi mesin stirling dapat menggunakan persamaan .
T = ya Oo yui = 0,0236925 kg m/s x 19,88666667 rad/s 2 = 0,47116485 N.
Title of manuscript is short and clear, implies research results (First Autho.
Jurnal Mekanova : Mekanikal.
Inovasi dan Teknologi Vol 8 No.
Oktober 2022
P-ISSN : 2477-5029
E-ISSN : 2502-0498IJCCS
ISSN: 1978-1520
Untuk mencari daya mesin stirling dapat menggunakan persamaan .
2yuUycuycN 2 y 3,14 y 190 ycu 0,47116485 = 9,340 Watt Untuk mencari efisiensi mesin stirling dapat menggunakan persamaan .
ycNyca th = 1 Oe ycNyce th = 1 Oe th = 50,64%.
Gambar 2.
Memperlihatkan grafik perbandingan temperatur kompresi (T.
Temperatur ekspansi (T.
, dan Beda temperatur (OIT) terhadap waktu .
Sebelum menggunakan regenerator dan setelah menggunakan regenerator.
Sedangkan hubungan yang lain dalam bentuk grafik dari hasil pengukuran dan analisa dapat dilihat pada Gambar 3, 4, 5, dan 6.
Temperatur (EE) Waktu (Meni.
Tanpa Regenerator Menggunakan Regenerator OIT
OIT
Gambar 2.
Grafik hubungan Tc.
Te, dan OIT (EE) versus waktu .
tanpa regenerator dan menggunakan regenerator.
Putaran (Rp.
Waktu .
Tanpa Regenerator Pakai Renerator Gambar 3.
Grafik hubungan putaran .
versus waktu .
tanpa regenerator dan menggunakan regenerator.
IJCCS Vol.
No.
July 201x : first_page Ae end_page Jurnal Mekanova : Mekanikal.
Inovasi dan Teknologi Vol 8 No.
Oktober 2022
P-ISSN : 2477-5029
E-ISSN : 2502-0498IJCCS JCCS
ISSN: 1978-1520
0,700
Torsi (N.
0,600
0,500
0,400
0,300
0,200
0,100
0,000
Waktu .
Tanpa Regenerator Pakai Regenerator Gambar 4.
Grafik hubungan torsi (N.
versus waktu .
tanpa regenerator dan menggunakan regenerator.
Daya (W) 20,000 15,000 10,000 5,000 0,000 Waktu .
Tanpa Regenerator Pakai Regenerator Gambar 5.
Grafik hubungan daya .
versus waktu .
tanpa regenerator dan menggunakan regenerator.
80,00%
Efisiensi (%) 60,00% 40,00% 20,00% 0,00% Waktu .
Tanpa Regenerator Pakai Regenerator Gambar 6.
Grafik hubungan efisiensi (%) versus waktu .
tanpa regenerator dan menggunakan regenerator.
Title of manuscript is short and clear, implies research results (First Autho.
Jurnal Mekanova : Mekanikal.
Inovasi dan Teknologi Vol 8 No.
Oktober 2022
P-ISSN : 2477-5029
E-ISSN : 2502-0498IJCCS
ISSN: 1978-15200
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa yang ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik sebelum menggunakan regenerator diperoleh temperatur sumber panas (Th.
maksimum 866,6 C, temperatur Ekspansi (T.
maksimum 129,9 OC, temperatur kompresi (T.
maksimum 34,8 OC, selisi temperatur (OIT) maksimum 95,1 oC, dan rata-rata kecepatan putaran mencapai 235,6 rpm, menghasilkan torsi tertinggi 0,624 N.
m, daya tertinggi 16,430 Watt, dan efisiensi tertinggi sebesar 73,2 %.
Sedangkan menggunakan regenerator diperoleh temperatur sumber panas (Th.
maksimum 707,8 oC, temperatur Ekspansi (T.
maksimum 94,3 C O , temperatur kompresi (T.
maksimum 29,8 OC, selisi temperatur (OIT) maksimum 64,5 oC, dan rata-rata putaran mencapai 153,6 rpm, menghasilkan torsi tertinggi 0,38 N.
m, daya tertinggi 6,236 Watt, dan efisiensi tertinggi sebesar 68,4 %.
maka terlihat bahwa penambahan regenerator pada mesin Stirling menyebabkan penurunan performansi ini dimungkinkan karena terjadi penurunan tekanan fluida didalam mesin akibat penambahan regenerator.
Perlu diketahui bahwa saat ini mesin Stirling mCHPSE-012020 masih menggunakan tekanan atmosfir sebagai tekanan kerja.
KESIMPULAN
Setelah melakukan pengujian dan analisa untuk mengetahui pengaruh penambahan regenerator terhadap performansi mesin Stirling tipe gamma kemudian diperoleh hasil maka disimpulkan bahwa penambahan regenerator pada mesin Stirling menyebabkan penurunan penurunan tekanan fluida didalam mesin sehingga performansi ikut turun.
Penyebab utama adalah mesin Stirling mCHPSE-012020 masih menggunakan tekanan atmosfir sebagai tekanan kerja sehingga jika ingin menambahkan regenerator disarankan menggunakan tekanan tambahan dari luar .
ekanan charge.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada mCHPSE research team.
Bapak Jufrizal.
T sebagai koordinator tim yang telah bekerja keras untuk membantu menyelesaikan penelitian ini.
Kemudian kepada terkhusus Fandy Ramadhan.
Irwan Prasetya Simanullang.
Muhammad Novrin Rizky Syahputra.
Fajar Noer Rambe.
Muhammad Dendy Agusdiandy.
Fikri Yanda Pratama.
Muhammad Hidayah dan Bapak Riclon H Sidabutar dari Perbengkelan Timbul Engineering.
DAFTAR PUSTAKA