1.
Kegiatan Belajar 1
a.
Tujuan kegiatan Belajar 1
1) Siswa dapat
menjelaskan alasan diperlukannya sistem pendinginan mesin
2) Siswa dapat
menjelaskan 2 macam sistem pendinginan mesin
3) Siswa dapat
menjelaskan proses pendinginan pada mesin l
b. Uraian
Materi 1
1) Sistem Pendinginan Mesin
Sangat diperlukan
Menurut
neraca panas, pada motor bakar hanya akan diperoleh sekitar 25 persen hasil
pembakaran bakar yang dapat diubah menjadi energi mekanik. Sebagian besar panas
akan keluar melalui gas buang (kira-kira 34 persen), melalui sistem pendinginan
(kira-kira 32 persen) dan sisanya akan melalui kerugian pemompaan dan gesekan.
Gambar
1. Neraca
panas pada mesin
Berdasarkan neraca panas di atas maka
fungsi pendinginan pada motor menjadi penting, karena panas yang akan terserap
oleh sistem pendinginan dapat mencapai 32 persen.
Bila
mesin tidak didinginkan akan terjadi pemanasan yang lebih (overheating)
dan akan mengakibatkan gangguan- gangguan sebagai berikut:
a) Bahan akan lunak
pada suhu tinggi. Contoh: torak yang terbuat dari logam paduan aluminium akan
kehilangan kekuatannya (kira-kira sepertiganya) pada suhu tinggi (300ºC),
bagian atas torak akan berubah bentuk atau bahkan mencair.
b) Ruang bebas (clearance)
antara komponen yang saling bergerak menjadi terhalang bila terjadi pemuaian
karena panas berlebihan. Misalnya torak akan memuai lebih besar (karena terbuat
dari paduan aluminium) daripada blok silinder (yang
terbuat dari besi tuang) sehingga
gerakan torak menjadi macet.
c) Terjadi tegangan
termal, yaitu tegangan yang dihasilkan oleh perubahan suhu. Misalnya cincin
torak yang patah, torak yang macet karena adanya tegangan tersebut.
d) Pelumas lebih
mudah rusak oleh karena panas yang berlebihan. Jika suhu naik sampai 250 ºC
pada alur cincin, pelumas berubah menjadi karbon dan cincin torak akan macet
sehingga tidak berfungsi dengan baik, atau cincin macet (ring stick).
Pada suhu 500 ºC pelumas berubah menjadi
hitam, sifat pelumasannya turun, torak akan macet sekalipun masih mempunyai
ruang bebas.
e) Pembakaran tidak
normal. Motor bensin cenderung untuk terjadi ketukan (knocking).
Sebaliknya
bila motor terlalu dingin akan terjadi masalah, yaitu:
a) Pada motor
bensin bahan bakar akan sukar menguap dan campuran udara bahan bakar m,enjadi
gemuk. Hal ini menyebabkan pembakaran menjadi tidak sempurna.
b) Pada motor
diesel bila udara yang dikompresi dingin akan mengeluarkan asap putih dan
menimbulkan ketukan dan motor tidak mudah dihidupkan.
c) Kalau pelumas
terlalu kental, akan mengakibatkan motor mendapat tambahan tekanan
d) Uap yang
terkandung dalam gas pembakaran akan terkondensasi pada suhu kira-kira 50 ºC
2) Macam Sistem Pendinginan
a) Sistem Pendinginan Udara
(1) Pendinginan
oleh aliran udara secara alamiah.
Pada
sistem ini panas yang dihasilkan oleh pembakaran gas dalam ruang bakar sebagian
dirambatkan keluar dengan menggunakan sirip-sirip pendingin (cooling fins)
yang dipasangkan di bagian luar silinder (Gambar 2). Pada tempat yang suhunya
lebih tinggi yaitu pada ruang bakar diberi sirip pendingin yang lebih panjang
daripada sirip pendingin yang terdapat di sekitar silinder yang suhunya lebih rendah.
Gambar 2. Pendinginan Udara
Secara Alamiah
(2) Pendinginan
oleh tekanan udara
Udara
yang menyerap panas dari sirip-sirip pendingin harus berbentuk aliran atau
udaranya hrus mengalir agar suhu udara di sekitar sirip tetap rendah sehingga
penyerapan panas tetap berlangsung sempurna. Hal ini dapat dicapai dengan jalan
menggerakkan sirip pendingin atau udaranya. Bila sirip pendingin yang
digerakkan atau mesinnya bergerak seperti pada sepedamotor. Pada mesin
stasioner aliran udaranya diciptakan dengan cara
menghembuskannya melalui blower yang dihubungkan langsung dengan poros engkol
Gambar 3 menunjukkan pendinginan udara menggunakan kipas/blower yang terpasang
pada roda gila (flywheel fan), yang dianggap tidak efisien karena tanpa
pengarah aliran (shroud). Agar aliran udara pendingin lebih dapat
mendinginkan sirip-sirip digunakan pengarah (Gambar 4)
Gambar 4. Kipas pada roda gila
dengan pengarah aliran
b) Sistem Pendinginan Air
Pada
sistem ini sebagian panas dari hasil pembakaran dalam ruang bakar diserap oleh
air pendingin setelah melalui dinding silinder. Oleh karena itu di luar
silinder dibuat mantel air (water
jacket). Pada sistem pendinginan air
ini air harus bersirkulasi. Adapun sirkulasi air dapat berupa 2 (dua) macam,
yaitu:
(1) Sirkulasi alamiah/Thermo-syphon
(2) Sirkulasi dengan tekanan
Pada
sistem pendinginan air dengan sirkulasi alamiah, air pendingin akan mengalir
dengan sendirinya yang diakibatkan oleh perbedaan massa jenis air yang telah panas dan air yang
masih dingin (Gambar 5). Agar air yang panas dapat dingin, maka sebagai
pembuang panas dipasangkan radiator (Gambar 6). Air yang berada dalam mantel
air dipanaskan oleh hasil pembakaran sehingga suhunya naik, sehingga massa jenisnya akan turun
dan air ini didesak ke atas oleh air yang masih dingin dari radiator. Agar
pembuangan panas dari radiator terjadi sebesar mungkin maka pada sistem
pendingin dilengkapi juga dengan kipas yang berfungsi untuk mengalirkan udara
pada radiator agar panas pada radiator dapat dibuang atau diserap udara.
Gambar
5.
Prinsip sirkulasi alamiah Gambar 6. Sirkulasi alamiah di mesin
Pada sirkulasi dengan
tekanan pada prinsipnya sama dengan sirkulasi alam, tetapi untuk mempercepat
terjadinya sirkulasi maka pada sistem dipasang pompa air (Gambar 7)
Gambar 7. Sirkulasi dengan tekanan
3) Proses
Pendinginan Pada Mesin
Pada mesin bensin ataupun pada mesin diesel
proses pendinginan tergantung pada sistem pendinginan yang digunakan. Pada
pendinginan udara, panas akan berpindah dari dalam ruang bakar melalui kepala
silinder, dinding silinder dan piston secara konduksi. Selanjutnya yang melalui
dinding dan kepala slinder, panas akan berpindah melalui sirip-sririp (fins)
dengan cara konveksi ataupun radiasi
di luar silinder.
Pada pendinginan air secara alamiah, proses
perpindahan panas/pendinginan melalui perubahan massa jenis air yang menurun karena panas
selanjutnya air akan berpindah secara alamiah berdasarkan rapat massa sehingga terjadi
sirkulasi alamiah untuk pendinginannya. Untuk mempercepat pembuangan panas pada
sistem pendinginan air dipasangkan radiator. Melalui radiator ini panas akan dibuang ke udara melalui
sirip-sirip radiator. Pada pendinginan air dengan tekanan, sirkulasi akan
dipercepat oleh putaran kipas pompa sehingga sirkulasi air pada sistem ini akan
lebih baik.
c. Rangkuman
1
1. Sistem pendinginan diperlukan dalam mesin bensin dan diesel
dengan alasan panas pembakaran dari ruang bakar harus dikeluarkan
sebesar 32 persen. Bila tidak ada sistem pendinginan yang baik akan menimbulkan
dampak: bahan logam akan kehilangan kekuatan bahkan dapat mencair, ruang bebas
antara komponen yang bergerak akan terhalang, timbul tegangan termal, dan
kemampuan pelumas akan turun
2. Sistem pendinginan dapat digolongkan menjadi sistem pendinginan
udara (alamiah dan tekanan pompa) dan sistem pendinginan air (alamiah dan
pemompaan)
3. Proses pendinginan pada mesin berupa perpindahan panas melalui
torak, silinder dan kepala silinder secara konduksi selanjutnya
panas akan berpindah secara konveksi melalui sirip-sirip ke udara, sedangkan
pada pendinginan air, panas akan berpindah melalui air yang bersirkulasi baik
secara alamiah atau paksa. Pada sistem pendinginan air dipasangkan radiator
yang berfungsi untuk mempercepat pembuangan panas ke udara.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar