SCROLL UNTUK MELANJUTKAN BACA

Contoh Motor Bakar yang Termasuk External Combustion Engine, Begini Cara Kerjanya

Bagikan:

AshefaNewsContoh motor bakar yang termasuk external combustion engine adalah mesin uap yang terkenal itu. Berbeda dengan proses pembakaran internal yang terkenal, di mana bahan bakar dibakar di dalam mesin, mesin pembakaran eksternal digerakkan oleh sumber panas eksternal. Atau, lebih tepatnya, didorong oleh perbedaan suhu yang dihasilkan oleh sumber pemanasan dan pendinginan eksternal.

Sejarah Penemuan Mesin Motor Bakar External Combustion Engine

Elemen penting dalam implementasi program penghematan energi adalah penyediaan sumber listrik dan panas otonom untuk formasi perumahan kecil dan konsumen yang jauh dari jaringan terpusat. Untuk mengatasi masalah ini, instalasi inovatif untuk pembangkitan listrik dan panas berdasarkan mesin pembakaran eksternal adalah yang paling cocok. Sebagai bahan bakar, baik bahan bakar tradisional maupun bahan bakar gas terkait, biogas yang diperoleh dari serpihan kayu, dll. dapat digunakan.

Dalam beberapa tahun terakhir telah terjadi kenaikan harga bahan bakar fosil, peningkatan emisi CO2, dan keinginan yang semakin besar untuk menghilangkan ketergantungan pada bahan bakar fosil dan menjadi swasembada energi sepenuhnya. Ini adalah konsekuensi dari perkembangan pasar yang sangat besar untuk teknologi yang mampu menghasilkan energi dari biomassa.

Mesin pembakaran eksternal ditemukan hampir 200 tahun yang lalu, pada tahun 1816. Bersama dengan mesin uap, mesin pembakaran dalam dua dan empat langkah, external combustion engine dianggap sebagai salah satu jenis mesin utama. Mesin ini dirancang dengan tujuan menciptakan mesin yang lebih aman dan lebih efisien daripada mesin uap. Pada awal abad ke-19, kurangnya bahan yang cocok menyebabkan banyak kematian akibat ledakan mesin uap bertekanan.

Pasar yang signifikan untuk mesin pembakaran eksternal muncul pada paruh kedua abad ke-19, terutama sehubungan dengan penggunaan yang lebih kecil yang dapat dioperasikan dengan aman tanpa memerlukan operator yang terampil.

Setelah penemuan mesin pembakaran dalam pada akhir abad ke-19, pasar mesin pembakaran external menghilang. Biaya produksi mesin pembakaran dalam lebih rendah dibandingkan dengan biaya produksi mesin pembakaran external. Kerugian utama dari mesin pembakaran internal adalah bahwa ini membutuhkan bahan bakar fosil yang bersih dan meningkatkan emisi CO2 untuk bekerja. Namun, hingga saat ini biaya bahan bakar fosil rendah dan emisi CO2 diabaikan.

Prinsip Pengoperasian External Combustion Engine

Berbeda dengan proses pembakaran internal yang terkenal, di mana bahan bakar dibakar di dalam mesin, mesin pembakaran eksternal digerakkan oleh sumber panas eksternal. Atau, lebih tepatnya, didorong oleh perbedaan suhu yang dihasilkan oleh sumber pemanasan dan pendinginan eksternal.

Sumber pemanasan dan pendinginan eksternal ini masing-masing dapat berupa gas limbah biomassa dan air pendingin. Proses tersebut menghasilkan putaran generator yang terpasang pada mesin, dimana energi dihasilkan.

Semua mesin pembakaran internal digerakkan oleh perbedaan suhu. Mesin bensin, diesel, dan pembakaran luar didasarkan pada fakta bahwa lebih sedikit upaya yang diperlukan untuk mengompres udara dingin daripada mengompres udara panas.

Mesin bensin dan diesel menarik udara dingin dan memampatkan udara itu sebelum dipanaskan oleh proses pembakaran internal yang terjadi di dalam silinder. Setelah memanaskan udara di atas piston, piston bergerak ke bawah, sehingga udara mengembang. Karena udaranya panas, gaya yang bekerja pada batang piston besar. 

Saat piston mencapai bagian bawah, katup terbuka dan knalpot yang panas diganti dengan udara baru yang segar dan dingin. Saat piston bergerak ke atas, udara dingin dikompresi, dan gaya yang bekerja pada batang piston lebih kecil daripada saat bergerak ke bawah.

Mesin pembakaran eksternal bekerja dengan prinsip yang sedikit berbeda. Tidak ada katup di dalamnya, tertutup rapat, dan udara dipanaskan dan didinginkan menggunakan penukar panas sirkuit panas dan dingin. Pompa terintegrasi, digerakkan oleh gerakan piston, menggerakkan udara bolak-balik di antara dua penukar panas. Selama pendinginan udara di penukar panas sirkuit dingin, piston memampatkan udara. Setelah dikompresi, udara tersebut kemudian dipanaskan di penukar panas sirkuit panas sebelum piston mulai bergerak ke arah yang berlawanan dan menggunakan pemuaian udara panas untuk menyalakan mesin.

Mesin pembakaran eksternal adalah mesin panas di mana fluida kerja (internal) dikompresi dan dipanaskan oleh pembakaran bahan bakar melalui dinding mesin atau di penukar panas. Selanjutnya, cairan mengembang dan, bekerja pada mekanisme mesin (piston atau turbin), membuatnya bergerak. Contoh motor bakar yang termasuk external combustion engine adalah mesin Stirling yang paling terkenal.

Kelebihan Motor Bakar External Combustion Engine

Keuntungan dari mesin pembakaran eksternal dibandingkan mesin pembakaran internal adalah kompatibilitasnya dengan berbagai sumber energi dan bahan bakar terbarukan. Jenis motor bakar ini dapat menggunakan panas dari sumber apa pun: biomassa, produk turunan biomassa, limbah kota, nuklir, matahari, panas bumi, atau reaksi eksotermik tanpa pembakaran. 

Untuk yang disebut terakhir, mesin diklasifikasikan sebagai mesin pemanas eksternal daripada mesin pembakaran eksternal. Selain itu, keuntungan penting dari mesin pembakaran eksternal adalah: emisi rendah karena pembakaran eksternal terus menerus dan tingkat kebisingan yang rendah karena pembuangan gas buang produk pembakaran di bawah tekanan tinggi.

Mesin pembakaran eksternal yang menjanjikan adalah mesin Stirling yang mengubah energi panas menjadi energi mekanik piston bolak-balik. Piston digerakkan karena perubahan siklik dalam tekanan fase gas dari fluida kerja. Efisiensi termal teoretis yang tinggi (efisiensi Carnot), masa operasi yang lama, lebih sedikit bagian yang bergerak adalah keuntungan tambahan dari mesin Stirling.

Dalam praktiknya, siklus termodinamika mesin berbeda dari siklus teoritis karena kehilangan gesekan, kebocoran fluida kerja, ruang mati, dll. Meluasnya penggunaan mesin Stirling terhambat oleh masalah teknis, terutama penyeimbangan piston (atau piston kerja dan pemindah) yang bergerak dengan penundaan fase, dan penyegelan piston yang dipanaskan.

Mesin Stirling dapat ditingkatkan jika pemindah terhubung secara tetap ke piston daya. Pada mesin seperti itu, unit “pemindah piston” digerakkan karena perubahan siklik pada tekanan fluida kerja di bawah pengaruh perubahan suhu dan volumenya di ruang mesin. Desain mesin ini memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan mesin eksternal modern (mesin Stirling) dan khususnya pembakaran internal. 

Mesin seperti itu hanya memiliki satu bagian yang bergerak, tidak ada pegas gas, ring piston, dan komponen gosok lainnya yang perlu dilumasi. Ini menghilangkan masalah penyeimbangan dan penyegelan piston pada suhu tinggi dan juga mengurangi kehilangan panas. Selain itu, tidak seperti jenis mesin piston lainnya, kedua langkah piston tersebut bekerja.

Perkembangan Mesin Bakar External Combustion Engine

Encontech (ECT) adalah salah satu lembaga yang memprakarsai pengembangan mesin pembakaran eksternal fundamental baru yang beroperasi berdasarkan prinsip mesin Stirling. Ciri khas dari mesin baru ini adalah perpaduan fungsi piston dan displacer dalam satu unit. Model matematika termodinamika dan terperinci dari mesin dan program numerik untuk memodelkan operasinya (mesin) pun dikembangkan. Menggunakan hasil teoritis, parameter desain ditentukan dan gambar kerja disiapkan. Setelah pembuatan suku cadang, mesin dirakit dan tes pertama dimulai.

Pembangkit listrik termal FX-38 adalah contoh modul mesin-generator tunggal yang bekera dengan prinsip mesin pembakaran eksternal. Sistem pembakarannya ditenagai dengan bahan bakar berupa propana, gas alam, bahan bakar gas terkait, bahan bakar intensitas energi menengah dan rendah lainnya (biogas). Daya listrik pembangkit ini saat beroperasi dengan bahan bakar gas alam atau biogas pada frekuensi 50 Hz mencapai 38 kW.

(GE – HKM)

Scroll to Top