Perpustakaan Digital ITB

Mesin stirling merupakan mesin kalor yang memiliki efisiensi termal teoretis yang bernilai sama dengan efisiensi termal Siklus Carnot, efisiensi termal tertinggi yang mungkin dimiliki oleh mesin kalor secara teoretis. Pada kenyataannya, nilai efisiensi termal ideal ini tidak tercapai karena adanya penyimpangan siklus termodinamika mesin stirling terhadap siklus idealnya. Pada mesin stirling beta, salah satu penyebab terjadinya penyimpangan siklus ini adalah keterbatasan mekanisme kinematis dalam menggerakkan displacer sehingga fungsi volume di ruang panas cenderung sinusoidal dan menyimpang dari fungsi idealnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimasi siklus termodinamika dari mesin stirling beta teoretis dengan memperbaiki gerak displacer agar mendekati Siklus Stirling ideal. Metode yang diajukan adalah memodelkan fungsi volume fluida di ruang panas mesin stirling beta dengan menggunakan deret Fourier yang koefisiennya dioptimasi agar menghasilkan kerja bersih maksimum per siklusnya. Optimasi dilakukan menggunakan metode interior point melalui perintah “fmincon” pada perangkat lunak MATLAB untuk memastikan batasan-batasan fisik dari mesin tetap dipenuhi. Hasil optimasi disajikan dalam grafik parameter-parameter tak berdimensi, yaitu rasio kerja terhadap rasio kompresi yang divariasikan pada tiga nilai rasio temperatur dan dibandingkan dengan mesin stirling ideal dan mesin stirling konvensional sebagai tolok ukur. Hasil optimasi menunjukkan bahwa mesin stirling beta yang dimodelkan dengan deret Fourier menghasilkan rasio kerja yang lebih tinggi daripada mesin stirling beta konvensional pada deret Fourier orde ketiga dan lebih tinggi.