Mesin stirling adalah sebuah jenis mesin pembakaran
yang memiliki sumber energi dari luar sistem mesin itu sendiri sebagai fluida
kerjanya, bekerja berdasarkan prinsip peredaran termodinamika (motor udara
panas), dan
berefisiensi tinggi. Mesin stirling tersebut menggunakan udara atau gas yang
dipanaskan oleh pembakaran eksternal mesin untuk menghasilkan gerakan.
Efisiensi mesin Stirling jauh lebih tinggi dibandingkan mesin pembakaran dalam
(seperti pada mesin mobil) yang biasa digunakan saat ini (Seia, 2009).
Siklus dari mesin Stirling terdiri dari dua proses isotermal dan dua proses
volume konstan. Dua proses terakhir terjadi dengan bantuan sebuah regenerator
untuk membuat siklus ini reversibel.
Tingkat
Pertama
Udara 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
Tingkat
Kedua
Sekarang 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)
Tingkat ketiga
Udara 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.
kalor dibuang lagi oleh udara.
∴ Kalor
yang dilepaskan oleh udara:
Tingkat keempat
Terakhir, 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
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
Ada dua tipe utama mesin stirling yang dibedakan berdasar
perpindahan udara antara sisi panas dan dingin dari silinder, yaitu :
1. Tipe Alpha
Tipe alpha
mempunyai dua piston terpisah yang akan menggerakkan udara antara sisi panas
dan dingin. Silinder piston panas diletakkan dalam penukar kalor suhu tinggi.
Sebaliknya, silinder piston dingin diletakkan dalam penukar kalor suhu rendah.
2. Tipe Beta dan Gamma
Tipe displacement
(regeneratif), yaitu tipe beta dan gamma, menggunakan regenerator yang akan
mendorong udara antara sisi panas dan dingin. Displacer itu cukup panjang untuk
mengisolasi sisi panas dan dingin. Tipe beta berpiston power tunggal yang
disusun dalam silinder yang sama pada poros yang sama sebagai piston displacer.
Tipe itu mempunyai dua piston dalam silinder yang sama dan dihubungkan ke poros
engkol yang sama. Satu sebagai piston power, satu lagi sebagai piston
displacement. Tipe gamma lebih simpel. Kedua piston berada pada silinder
terpisah, tetapi dihubungkan ke roda gila yang sama(Pitz-Paal, 2007).
0 komentar:
Posting Komentar