Selasa, 13 November 2018

Siklus Stirling

KUIS ONLINE  FISIKA GRATIS (Siklus Stirling)

Pengertian

Mesin stirling adalah salah satu mesin kalor yang unik karena efisiensi teoritisnya mendekati efisiensi teoritis maksimumnya, atau yang lebih kita kenal dengan efisiensi mesin carnot. Mesin stirling digerakkan oleh ekspansi gas ketika dipanaskan dan diikuti dengan kompresi gas ketika didinginkan. Mesin ini berisi sejumlah gas yang dipindahkan antara sisi dingin dan panas secara terus-menerus. Piston displacer memindahkan gas antara dua sisi tersebut dan piston power mengubah volume internal karena ekspansi dan kontraksi gas. 

Tipe-tipe mesin stirling

Stirling engine sendiri memiliki beberapa tipe,diantaranya:
a. Alpha-type
Mesin stirling tipe alpha ini merupakan mesin stirling dengan 2 piston, dimana 2 piston ini sebagai hot-piston dan cold-piston. Dua piston ini dipisahkan oleh heater, regenerator, serta cooler. Dibandingkan dengan mesin stirling yang lain, tipe ini memiliki kelebihan pada desainnya yang lebih simpel, lebih mudah dalam perawatan serta perbaikannya. Namun justru membutuhkan material lebih banyak, dan efisiensinya yang lebih rendah bila dibandingkan dengan jenis mesin stirling lainnya. Sehingga sangat berguna untuk mesin yang besar dan tak bergerak (stationary).



b. Beta-type
Mesin stirling tipe beta ini merupakan bentuk mesin  stirling yang paling popular. Mesin stirling ini hanya memiliki satu buah piston power yang berada pada sebuah silinder sebagai displacer-piston. Dimana displacer piston ini tidak menghasilkan power dari proses expanding gad didalamnya, hanya menjalankan pergantian fluida kerja dari hot-heat exchanger ke cold-heat exchanger. Desain dari mesin stirling ini lebih kompleks dibanding mesin stirling lainnya. Perawatan serta perbaikannya juga lebih susah, namun tidak memerlukan komponen yang banyak dalam pembuatannya serta efisiensi yang paling tinggi. Sehingga mesin ini cocok untuk aplikasi kecil skala laboratorium.


c. Gamma-type
Sejatinya mesin stirling tipe Gamma ini hampir sama dengan mesin stirling tipe beta, namun piston powernya terpasang secara terpisah dari piston displacer. Desain yang seperti akan membuat rasio kompresinya lebih rendah, sehingga seringkali digunakan dalam mesin stirling dengan multi-cylinder



Prinsip Kerja Mesin Stirling


Prinsip kerja stirling engine berdasarkan hokum termodinamika seperti pada gambar di atas, dimana terdapat 4
tahapan didalamnya. Sehingga untuk menghitung energi pada siklus stirling yaitu:


Dimana :
E = Energy (J)
P = Pressure (pa)
V = Volume (m-3)
n = molar quantity of gas (mol)
R = universal gas constant (JK-1mol-1)
T = temperature (K)

Ketika mesin telah melakukan kerja dalam petiode waktu tertentu, maka dapat ditentukan besar dayanya untuk mengetahui besar energinya pada saat itu juga. Karena telah disebutkan bahwa mesin stirling ini menganut prinsip dan hukum termodinamika, maka daya untuk mesin ini bergantung kepada jumlah tekanan, volume, serta temperature pada tabung piston, sehingga besarnya daya bisa dihitung dengan persamaan berikut:


Dengan :
p = power/daya (W)
W(E)cyc = energy of cycle

Sementara telah disebutkan besarnya pressure pada persamaan sebelumnya, sehingga :


Keterangan:

Rpm = rotation speed round/second 

Besarnya efisiensi dari sebuah mesin dapat dinyatakan sebagai berikut:

Dimana persamaan di atas mengabaikan besarnya energi yang hilang selama proses. Sedangkan pada kenyataannya, hilangnya energi selama proses berlangsung tidak dapat dipungkiri. Sehingga besarnya efisiensi dari mesin stirling bisa
dihitung menggunakan rumus Carnot di bawah ini

dimana pout = phot dan pin = pcool.

Contoh Penggunaan Mesin Stirling

Berikut ini beberapa contoh penggunaan mesin stirling:

1.             Mesin pompa untuk irigasi (pengairan) dengan menggunakan Biomasa*)
2.             Mesin pembangkit listrik (generator) , ukuran kecil dan pemukiman (daya besar)
3.             Mesin pemecah padi, gandum dsb, memakai sekam sebagai bahan bakarnya*)
4.             Mesin untuk pendingin / freezer portable.
5.             Mesin-mesin dengan tenaga surya (matahari) sebagai pembangkit dayanya. Aplikasinya luas, bisa mesin pompa, generator listrik dll.
*) sebagai pemanasnya, mesin Stirling biasanya digunakan untuk mesin penggerak dengan daya antara 100 watts sampai 20 kW.
Contoh soal:


1.   1. Mesin yang digerakkan oleh ekspansi gas ketika dipanaskan dan diikuti dengan kompresi gas ketika didinginkan disebut:

A. Mesin Carnot
B. Mesin Stirling
C. Mesin Diesel
D. Mesin Otto
E. Mesin Cuci
2.     
tj        2. Salah satu tipe dari mesin stryrling adalah:
A. Tipe tertutup
B. Tipe terbuka
C. Tipe gamma
D. Tipe panas
E. Tipe dingin
3.       
      3. Tipe mesin stirling yang benar diantara pilihan berikut adalah
A. Tipe terbuka, tipe tertutup dan tipe gamma
B. Tipe Alpha, Tipe Beta dan Tipe gamma
C. Tipe Panas, Tipe deingin, dan Tipe netral
D. Tipe Gamma, Tipe terbuka dan tipe panas
E. Tipe Alpha, Tipe panas dan tipe close-off


1.      4. Perhatikan gambar berikut.


Tipe mesin stitling diatas adalah tipe...
A. Tipe gamma
B. Tipe Alpha
C. Tipe Beta
D. Tipe Close
E. Tipe Off


1.    5. Diketahui besar tekanan pada siklus stirling sebesar 5000 Pa yang bekerja pada volume 500 dm3,  maka energi yang dihasilkan pada siklus tersebut adalah:
A. 2500000 J
B. 25000 J
C. 2500 J
D. 4500 J
E. 5500 J
2.       
     6. Pada siklus stirling, besar tekanan yang bekerja pada volume 0,5 m3 dengan jumlah mol gas 2 mol pada temperature 300 K (pada tetapan gas universal) adalah:
A. 1 Pa
B. 0,1 Pa
C. 0,01 Pa
D. 0,001 Pa
E. 0,0001 Pa
 


KUIS ONLINE  FISIKA GRATIS (Siklus Stirling)

diposting oleh Asjan Anugerah Zai @ November 13, 2018   0 Komentar

0 Komentar:

Posting Komentar

Berlangganan Posting Komentar [Atom]

<< Beranda