KOMPRESOR
ASIS ASIST TEN : ANGGIA PRATAMA F
LAPORAN AKHIR PRA TIKUM PRESTASI MESIN
KOMPRESOR
Oleh :
KELOMPOK 12
Anggota kelompok 1. M. ARIF PER ERDANA
( 06171022 )
2. HERNAN O R
( 06 171 069)
3. RAHALI
( 0717 071710 1069 69 )
4. ANGGI S PT PTRIYANI
(0 07 7971005 )
5. AN ANDREA JA JAYATRI
( 07971045 )
6. ADI ADI CAH ADI
( 0810912039 )
LABORATO IUM MOTOR BAKAR & OTOMO IF
LABOR TORIUM TEKNIK PENDINGIN J RUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK TEKNIK UNIVERSITAS UNIVERSITAS ANDAL S PADANG, 2012
DAFTAR ISI
COVER LEMBARAN ASISTENSI DAFTAR ISI ........................... ........................................... ............................... ............................... .............................. ....................i ......i DAFTAR GAMBAR................... GAMBAR................................... .............................. .............................. ................................ .................. iii DAFTAR TABEL ............................ ........................................... ............................... .............................. ...........................iv .............iv DAFTAR SIMBOL SIMBOL ............................ .......................................... .............................. ................................ ..........................v ..........v BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................... ........................................... ................................. ..........................1 .........1 2.2 Tujuan Tujuan Percobaan....................................... Percobaan........................................................ ..........................1 .........1 2.3 Manfaat Manfaat ............................ .......................................... .............................. ............................ ......................1 ..........1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Dasar.............................. Dasar.............................................. ............................ ............................ .................. 2 2.1.1 Pengertian Kompresor ..................................................... ..................................................... 2 2.1.2 Jenis-Jenis Kompresor.................................. Kompresor......................................................2 ....................2 2.1.3 Klasifikasi Klasifikasi Kompresor Kompresor ............................. ........................................... ......................11 ........11 2.1.4 Cara Kerja Kompresor...... Kompresor...................... .............................. ............................ ................ 13 2.1.5 Teori Kompresi ............................ ............................................ ............................... .................15 ..15 2.1.6 Proses Kompresi Gas................... Gas................................. .............................. ....................16 ....16 2.1.7 Efisiensi Volumetrik dan Adiabatik...............................18 2.1.8 Teori Tekanan............. ........... .................... ........... ..................... ............ ....... 21 2.2 Teori Dasar Alat Ukur........................................... Ukur..............................................................22 ...................22 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan Peralatan (Gambar (Gambar Alat) ............................. .............................................. ..........................25 .........25 3.2 alat ukur ..................... .................................... ............................... .............................. ...........................26 .............26 3.3 asumsi-asum asumsi-asumsi si ............................ ............................................ ................................. ..........................26 .........26 3.4 prosedur percobaan................. percobaan........ .................... ..................... ..................... ........... .............. ........... ...26 26 BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Tabel Data......................................... Data........................................................... .................................. .................. 28 4.2 Contoh Contoh Perhitunga Perhitungan n ............................ .......................................... .............................. ....................29 ....29 4.3 Tabel Perhitungan Perhitungan.................. ................................ .............................. ................................ .................. 40
i
4.4 Grafik Perhitungan ............................... ................................ 45 4.5 Analisa dan Pembahasan ...................................................... 48 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ..........................................................................50 5.2 Saran ....................................................................................66 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Tabel data hasil praktikum Tugas sebelum praktikum
ii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1
Kompresor.............................................................................
2
Gambar 2.2
Diagram Pembagian Klasifikasi Kompresor.........................
3
Gambar 2.3
Kompresor Dinamik..............................................................
4
Gambar 2.4 Skema
Kerja dari Kompresor Sentifugal..............................
4
Gambar 2.5
Skema Kerja Kompresor Axial.............................................
5
Gambar 2.6
Kompresor Perpindahan Positif............................................
6
Gambar 2.7
Skema Kerja Kompresor Torak............................................
6
Gambar 2.8
Single Acting Compressors...................................................
7
Gambar 2.9 Double
Acting Compressors.................................................
7
Gambar 2.10
Kompresor diafragma.........................................................
7
Gambar 2.11
Skema Kerja Kompresor Rotary.........................................
8
Gambar 2.12 Compressor
Liquid Ring.....................................................
Gambar 2.13 Kompresor helical Gambar 2.14 Scroll
9
screw....................................................
10
Compressor..............................................................
10
Gambar 2.15 Kompresor siding
vane......................................................
11
Gambar 2.16
Langkah Kerja Kompresor................................................
12
Gambar 2.17
Susunan Silinder Torak.....................................................
13
Gambar 2.18 Isothermal
model ..............................................................
16
Gambar 2.19
Adiabatik model................................................................
17
Gambar 2.20
Diagram P – V dari kompresor torak.................................
18
Gambar2.21
Diagram p – v yang menggambarkan proses suatu pemampatan banyak tingkat dengan pendinginan antara, dan kerja yang dihemat............................................................................... 20
Gambar 2.22 Skema
tekanan udara ............................................................
21
Gambar 2.23 Tachometer...........................................................................
22
Termometer digital.............................................................
22
Gambar 2.24
Gambar 2.25 Pressure
Gauge..................................................................
23
Gambar 2.26
Neraca pegas......................................................................
23
Gambar 2.27
Rotameter...........................................................................
24
Peralatan percobaan............................................................
25
Gambar 3.1
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data praktikum............................................................................28 Tabel 4.3 Hasil perhitungan ........................................................................41
iv
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Arti
Satuan
n
Kecepatan putaran
rpm
m
Massa
kg
V
Volume
ml
t
Waktu
s
Tempratur
ᶿC
F
Gaya
N
T
Torsi
N.m
Ne
Daya poros efektif
kW
Pe
Tekanan efektif rata-rata
cm
m bb
Pemakaian bahan bakar
kg/h
ma
Laju aliran massa udara
kg/h
F/A
Perbandingan bahan bakar-udara
kg bb/kg udara
Efisiensi volumetrik
%
ɳ th
efisiensi termal
%
Hf
Energi bahan bakar
kW
Hu
Energi udara masuk
kW
Hgb
Energi gas buang
kW
Hap
Energi keluaran air pendingin
kW
Hne
Energi poros efektif
kW
Qloss
Energi yang hilang
kW
P
Tekanan
Pa
Tᶿ
ɳ v
3
v
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kompresor banyak sekali kita temui dalam kehidupan sehari-hari, aplikasi pada perkembangan ilmu dan pengetahuan saat sekarang ini kompresor banyak digunakan. Misalnya kita dapat menemui kompresor pada bengkel-bengkel kenderaan bermotor. Pada pembangkit listrik dan banyak aplikasinya yang berguna bagi kehidupan lain. Kompresor juga berfungsi sebagai alat transportasi, dalam hal ini mampu menarik gas atau udara ke tempat lain. Kompresor yang beroperasi dengan tekanan gas masuk dibawah tekanan atmosfer dan dikompresi menjadi tekanan atmosfer atau lebih disebut kompresor vakum. Prinsip kerja dari kompresor ini bisa dibilang mudah akan tetapi secara detailnya perlu diketahui melalui praktikum agar nantinya dilapangan sebagai seorang engineer tidak ragu lagi dalm menganalisa kompresor. 1.2 Tujuan Praktikum
Ada pun tujuan dari praktikum kompresor torak ini, adalah : 1. Mengetahui dan memahami jenis-jenis kompresor 2. Dapat menentukan berbagai karakteristik kompresor torak pada beberapa putaran . 1.3 Manfaat
Manfaat yang didapat setelah dilakukan praktikum kompresor torak ini, adalah : 1. Dapat mengetahui jenis-jenis kompresor, pemilihan dan pemakaiannya. 2. Dapat mengetahui cara-cara pengujian kompresor torak. 3. Dapat menentukan karakteristik kompresor torak pada beberapa putaran. 4. Mampu mengetahui prestasi dari sebuah kompresor torak.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Dasar 2.1.1
Pengertian Kompresor
Kompresor merupakan mesin untuk menaikkan tekanan udara dengan cara memampatkan gas atau udara yang kerjanya didapat dari poros. Kompresor biasanya bekerja dengan menghisap udara atmosfir. Jika kompresor bekerja pada tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir maka kompresor disebut sebagai penguat (booster ), dan jika kompresor bekerja dibawah tekanan atmosfir maka disebut pompa vakum. Gas mempunyai kemampuan besar untuk menyimpan energi persatuan volume dengan menaikkan tekanannya, namun ada hal-hal yang harus diperhatikan yaitu : kenaikan temperatur pada pemampatan, pendinginan pada pemuaian, dan kebocoran yang mudah terjadi. [Turbin, Pompa, dan Kompresor, Fritz Distzel, Dakso Sriyono]
Gambar 2.1. Kompresor 2.1.2. Jenis – jenis Kompresor
Kompresor dibagi atas 2 tipe dasar yaitu Kompresor Perpindahan Positif dan Dinamik. Kompresor Perpindahan Positif dibagi atas Kompresor Torak dan dan
Kompresor Rotary. Kompresor Dinamik juga dibagi atas Kompresor Sentrifugal and Axial.
Gambar 2.2 Diagram Pembagian Klasifikasi Kompresor 1) Kompresor Dinamik
Kompresor Dinamik merupakan mesin alir udara yang berputar secara kontinu, dengan menggunakan suatu elemen yang berputar dengan cepat, dimana udara tersebut akan termampatkan sehingga tekanannya akan naik. Kompresor Dinamik terbagi atas 2 tipe yaitu : Kompresor Sentrifugal dan Kompresor Axial. [www.thermalfluids.net]
3
Gambar 2.3 Kompresor Dinamik a. Kompresor Sentrifugal
Kompresor Sentrifugal mengahasilkan tekanan yang tinggi melalui perputaran impeller dengan kecepatan tinggi, ekspansi udara yang masuk menyebabkan pertambahan massa yang nantinya menimbulakan gaya sentrifugal yang mementalkan udara tersebut ke luar, ditambah dengan adanya pembesaran penampang pada diffuser yang menyebabkan tekanan menjadi tinggi. Kompresor sentrifugal sering juga disebut orang dengan Kompresor Radial, artinya arah masukan udara tegak lurus terhadap hasil udara keluarannya. Agar lebih efisien Kompresor Sentrifugal berputar sangat cepat bila dibandingkan dengan tipe kompresor lainnya. Kompresor ini, juga dirancang untuk kapasitas yang lebih besar karena aliran udara yang melewati kompresor kontinu. Step 1
Step 3
Step 2
Step 4
Gambar 2.4 Skema Kerja dari Kompresor Sentifugal [www.thermalfluids.net] 4
Pada skema kerja diatas dapat kita lihat bahwa : Step 1 : Udara luar masuk diputar oleh impeller dengan kecepatan tinggi. Step 2 : Udara masuk diekspansikan sehingga yerjadinya pertambahan massa dari udara tersebut. Step 3 : Udara masuk dipentalkan oleh impler ke dinding silinder kompresor. Step 4 : Difuser pada kompresor akan menambah tekanan dari udara yang dipentalkan, sehingga didapatkan udara yang bertekanan tinggi. b. Kompresor Axial
Pada kompresor axial, aliran udara parallel terhadap sumbu putar. Kompresor ini tersusun atas beberapa tingkat impeller . Beberapa tingkat tersebut disebut rotor yang dihubungkan dengan poros sentral yang berputar dengan kecepatan tinggi. Dengan kata lain, arah aliran udara yang masuk searah dengan udara yang dimampatkan oleh kompresor. Kompresor ini biasanya banyak digunakan pada diabati pesawat terbang. Step 1
Step 2
Step 3
Step 4
Gambar 2.5 Skema Kerja Kompresor Axial [www.thermalfluids.net]
5
2) Kompresor Perpindahan Positif ( Possitive displacement ):
Kompresor torak dan Rotary merupakan 2 jenis dari Kompresor perpindahan Positif. Pada Kompresor perpindahan positif ini menaikan tekanan udara dengan cara mengkompres udara tersebut pada ruang tertutup sehingga menyebabkan penaikkan tekanan. [www.thermalfluids.net]
Gambar 2.6 Kompresor Perpindahan Positif
a) Kompresor Torak ( Reciprocating Compresor ) Step 1
Step 2
Step 3
Step 4
Gambar 2. 7 Skema Kerja Kompresor Torak [www.thermalfluids.net]
6
Single Acting Compressor
Gambar 2. 8 Single Acting Compressors
Pada compressor ini satu kali putaran poros compressor menghasilkan satu kali udara bertekanan.
Double Acting Compressor
Gambar 2. 9 Double Acting Compressors
Pada kompresor ini tekanan dihasilkan pada kedua sisi compressor, tekanan dihasilkan silih berganti antara kedua sisinya dalam satu putaran poros kompresor. Kompresor yang kedua bertindak sebagai boster kompresor pertama.
Diaphragm compressors
Gambar 2. 10 Kompresor diafragma
Diapraghm kompresor juga dikenal dengan nama membrane compressor .
Kompresor ini merupakan varian konvesional dari reciprocating compressor . 7
Kompresor ini mlakukan kompresi udara dengan menggunakan membrane yang bergerak berputar, untuk manrik udara masuk ke daerah kompresi dan memberinya tekanan untuk selanjutnya disimpan pada bagian tabung penyimpan. Kompresor diafragma terdiri dari 2 sistem hidrolik dan sistem tekanan udara. Metal diafragma adalah komponen pelindung diantara sistem itu. Sistem tekanan udara terdiri dari 3 piringan metal diafragma yang mana diapit diantara dua rongga alat, proses masukan dan keluaran udara. Sistem hidrolik pengendali motor poros engkol yang memindahkan piston dalam tekanan rendah. Cairan hidrolik berlawanan untuk merendahkan bagian dari samping dari diafragma. Ayunan rongga menyebabkan pergantian proses udara. b) Kompresor Putar ( Rotary) Pembagian kompresor rotary : 1. Lobe Compressors
Udara masuk dimampatkan melalui Blade (Mata Pisau) yang berputar cepat. Blade tersebut digerakkan untuk memampatkan udara yang masuk.
Step 1
Step 3
Step 2
Step 4
Gambar 2.11 Skema Kerja Kompresor Rotary
Pada skema kerja diatas terlihat jelas bahwa : Step 1
: Udara luar masuk melalui perbedaan tekanan antara 8
kompresor dengan tekanan udara lingkungan. Step 2
: Udara masuk, mulai mengembang/ di ekspansikan oleh Blade.
Step 3
: Udara dimampatkan ke dinding silinder oleh Blade.
Step 4
: Udara bertekanan tinggi keluar melalui katup keluar.
Tekanan dihasilkan melalui pergerakan roda gigi dalam sebuah rumah yang dirancang memiliki clearance yang sangat kecil sehingga tidak ada kontak antara roda gigi dan chasing kompresor. Udara masuk ketika terbentuk rongga antara dua roda gigi dan udara yang terjebak didalam rongga akan terkompres melalui perputaran roda gigi. 2. Liquid Ring Compressors
Gambar 2.12 Compressor Liquid Ring
Ketika impeller berputar, gaya sentrifugal menyebabkan berkumpulnya liquid menjauhi impeller danterbentuk lubang pada bagian chasing yang dekat dengan ujung impeller . Inlet diletakkan pada bagian lobang yang terbentuk akibat gaya sentrifugal
dan outlet pada bagian tengah impeller. Udara bertekanan dihasilkan dari putaran impeller dan liquid membuat kebocoran sangat kecil dan menghindari terjadinya
kontak antara impeller dan chasing .
9
3. Helical Screw Compressors
Gambar 2.13 Kompresor helical screw
Kompresor sekrup mempunyai sepasang rotor berbentuk sekrup yang satu mempunyai alur yang permukaannya cembung dan yang satu permukaannya cekung. Pasangan rotor ini berputar dalam arah saling berlawanan seperti sepasang roda gigi. Rotor dikurung didalam sebuah rumah. Apabila rotor berputar maka ruang yang terbentuk antara bagian cekung dari rotor dan dinding rumah akan bergerak kearah aksial sehingga udara akan dimanfaatkan. 4. Scroll Compressors
Gambar 2.14 Scroll Compressor
10
Elemen scrol compresor terdiri dari sepasang spiral yang ditempatkan dalam rumah kompresor, dimana spiral digerakkan oleh sebuah motor. Intake diletakkan diatas dari casingnya, ketika spirl berputar searah jarum jam, udara dihisap dan dikompres secara kontinu kepusat spiral yang telah dirancang dengan memberi katub searah agar udara tidak balik kebelakang. 5. Sliding Vane Compressors
Gambar 2.15 Kompresor siding vane
Kompresor jenis ini terbagi dua, yaitu jenis lembab dan jenis kering. Dimana terdiri dari sebuah silinder, sebuah slot rotor dan beberapa bilah ” vanes” yang dipasang pada slot rotor. Bilah ”vane” bebas untuk menyisip kedalam dan keluar (slide in and out) pada slot karena terdapat jarak diantara rotor dan dinding silinder.
Ukuran kompresor ” sliding vane” lebih kecil dari ukuran kompresor torak yang mempunyai perbandingan dari aspek hantaran udara dan laju aliran. Walau bagaimanapun, operasi kompresor ini lebih baik dibandingkan kompresor dinamik. 2.1.3 Klasifikasi Kompresor
Berdasarkan alat Penaik tekanan : 1. Kompresor ( pemampat ) dipakai untuk jenis yang bertekanan tinggi, kompresor mempunyai rasio tekanan > 3. 2. Blower ( peniup ) untuk yang bertekanan agak rendah, blower mempunyai rasio tekanan 1-3.
11
3. Fan ( kipas ) untuk yang bertekanan sangat rendah, fan mempunyai rasio tekanan < 1. Berdasarkan cara pemampatan : 1. Jenis turbo, menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh
diabati, atau dengan gaya angkat
(lift ) yang ditimbulkan oleh sudu yang dibedakan dalam arah aliran udara : kompresor aksial dan dan kompresor sentifugal. 2. Jenis perpindahan, menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang diisap ke dalam silinder atau stator oleh torak atau sudu. Kompresor jenis perpindahan dibagi menjadi : jenis putar dan bolak-balik. Kompresor putar dibagi : jenis roots, sudu luncur, dan sekrup. Berdasarkan konstruksinya : 1. Berdasarkan jumlah tingkat kompresi : 1 tingkat, 2 tingkat, dan banyak tingkat. 2. Berdasarkan langkah kerja (pada torak) : kerja tunggal, dan kerja ganda.
Tunggal
Ganda
Gambar 2.16 Langkah Kerja Kompresor
Perbedaannya adalah pada proses pemampatannya, dimana pada kerja tunggal udara dimampatkan pada 1 langkah saja, sedangkan pada kerja ganda, udara dimampatkan untuk 2 langkah. 3. Berdasarkan susunan silinder (pada torak) : mendatar, tegak, bentuk L, bentuk V, bentuk W, bentuk bintang, lawan berimbang (balance oposed ). 12
Gambar 2.17 Susunan Silinder Torak
4. Berdasarkan cara pendinginan : pendinginan air, dan udara. 5. Berdasarkan transimisi penggerak : langsung, sabuk V, dan roda gigi. 6. Berdasarkan penempatannya : permanen, dan portable. 7. Berdasarkan cara pelumasan : dengan minyak, dan tanpa minyak. 2.1.4. Cara Kerja Kompresor
Mesin kompresor udara memiliki prinsip kerja yang sudah terorganisir dengan baik. Prinsip kerja kompresor merupakan satu kesatuan yang saling mendukung, sehingga kompresor dapat bekerja dengan maksimal. Prinsip kerja dari sebuah kompresor biasanya terbagi menjadi empat prinsip utama, yaitu: 1. Staging Selama proses kerja kompresor, suhu dari mesin kompresor menjadi tinggi dan meningkat sesuai dengan tekanan yang terdapat dalam kompresor tersebut. Sistim ini lebih dikenal dengan nama polytopic compression. Jumlah tekanan yang terdapat pada kompresor juga meningkat seiring dengan peningkatan dari suhu kompresor itu sendiri.
13
Kompresor mempunyai kemampuan untuk menurunkan suhu tekanan udara dan meningkatkan efisiensi tekanan udara. Tekanan udara yang dihasilkan oleh kompresor mampu mengendalikan suhu dari kompresor untuk melanjutkan proses berikutnya. 2. Intercooling Pengendali panas, atau yang lebih dikenal dengan intercooler merupakan salah satu langkah penting dalam proses kompresi udara. Intercooler mempunyai fungsi untuk mendinginkan tekanan udara yang terdapat dalam tabung kompresor, sehingga mampu digunakan untuk keperluan lainya. Suhu yang dimiliki oleh tekanan udara dalam kompresor ini biasanya lebih tinggi jika dibandingkan dengan suhu ruangan, dengan perbedaan suhu berkisar antara 10°Fahrenheit (sekitar -12°Celcius) sampai dengan 15°Fahrenheit (sekitar -9°Celcius). 3. Compressor Displacement and Volumetric Efficiency Secara teori, kapasitas kompresor adalah sama dengan jumlah tekanan udara yang dapat ditampung oleh tabung penyimpanan kompresor. Kapasitas sesungguhnya dari kompresor dapat mengalami penurunan kapasitas. Penurunan ini dapat diakibatkan oleh penurunan tekanan pada intake, pemanasan dini pada udara yang masuk ke kompresor, kebocoran, dan ekspansi volume udara. Sedangkan yang dimaksud dengan volumetric efficiency adalah rasio antara kapasitas kompresor dengan compressor displacement . 4. Specific Energy Consumption Yang dimaksud dengan specific energy consumption pada kompresor adalah tenaga yang digunakan oleh kompresor untuk melakukan kompresi udara dalam setiap unit kapasitas kompresor. Biasanya specific energy consumption pada kompresor ini dilambangkan dengan satuan bhp/100 cfm.
14
2.1.5 Teori Teori Kompresi Kompresi
1. Hu Hubu bung ngan an teka tekana nann dan dan volu volume me Jika gas dikompresikan (atau diexpansikan) pada temperatur tetap maka tekanannya akan berbanding terbalik dengan volumenya (Hukum Boyle). P1 V1 = P2 V2 = Konstan 2. Hu Hubu bung ngan an diab diabat atic ic e dan dan volum volumee Seperti halnya zat padat dan cair, gas akan mengembang jika dipanaskan pada tekanan tetap dan pengembangannya jauh lebih besar karena gas mempunyai koefisien muai yang jauh lebih besar. Hukum diabat menyatakan : semua gas apabila dinaikkan temperaturnya sebesar 1 oC pada tekanan tetap, akan mengalami pertambahan volume sebesar 1/273 dari volumenya pada 0 oC dan sebaliknya. t V 0 1 1 273 Dimana : Vo = Volume gas t V 2 V 1 1 2 pada temperatur 0 oC 273 V1 = Volume gas V 1 273 t 1 V 2 273 t 2 V 1
pada temperatur t1 pada
tekanan yang sama dengan V0 (0 oC) V2 = Volume gas pada temperatur t2 pada tekanan yang sama dengan V0 (0 oC) t1 dan t2 = Temperatur (oC) 3. Pers Persam amaa aann kead keadaa aan. n. Hukum Boyle-Charles merupakan gabungan dari diab Charles dan diab Boyle yang digunakan untuk gas ideal yang dinyatakan dengan : PV = m R T
15
2.1.6 Proses Kompresi Kompresi Gas Gas 1. Cara Cara Komp Kompre resi si
Kompresi dapat dilakukan dengan : Isotermal, Isentropik (adiabatic), dan Politropik. a. Kompres Kompresii Isoterma Isotermal. l.
Bila gas dikompresi, maka ada energi mekanik yang diberikan dari luar ke gas. Energi ini dirubah menjadi energi panas sehingga temperatur gas naik jika tekanan semakin tinggi. Namun jika proses kompresi dibarengi dengan pendinginan untuk mengeluarkan panas, temperatur dapat dijaaga tetap disebut dengan kompresi isotermal. P = Konstan Kompresi ini sangat berguna dalam analisa teoritis, namun secara praktek jauh sekali perbedaannya.
Gambar 2.18 Isothermal model b. Kompres Kompresii Adiaba Adiabatik tik
Jika silinder diisolasi secara sempurna, maka kompresi akan berlangsung tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk ke gas. Proses ini ini disebut
diabatic.
Dalam praktek proses ini tidak pernah terjadi secara sempurna, namun sering dipakai dalam kajian teoritis. P k = konstan 16
dimana : k
C p Cv
Jika rumus ini dibandingkan dengan rumus kompresi isotermal dapat dilihat bahwa untuk pengecilan volume yang sama, kompresi adiabatik akan menghasilkan tekanan yang lebih tinggi dari pada proses isotermal dengan demikian kerja yang diperlukan pada kompresi adiabatik juga lebih besar.
Gambar 2.19 Adiabatik
model
Tujuan dari kompresi adiabatic dan isentropis adalah sangat berguna dalam teoritis karena akan mempermudah dalam perhitungan data ataupun dalam penelitian karena kita dapat mengetahui keadaan yang ideal. c. Komp Kompres resii polit politro ropik pik
Karena sesungguhnya kompresi bukan isotermal karena ada kenaikan temperatur, dan juga bukan adiabatik karena ada panas yang dipancarkan keluar. Jadi 17
proses kompresi yang sesungguhnya ada diantara keduanya dan disebut kompresi politropik. P n = Konstan dimana : n = Indeks politropik (1 < n < k) 2.7 Efisiensi Volumetrik dan dan efisiensi Adiabatik Kompresor
1. Efisensi Volumetrik.
Gambar 2. 20 Diagram P –
V dari kompresor torak
1-2 : Pada kondisi ini piston bergerak ke kiri dan menekan udara sampai volumenya menjadi kecil (V2) dan tekanan meningkat 2-3 : Setelah mencapai tekanan tertentu (P2 – P3) maka katup keluar akan terbuka sehingga terjadi pencampuran udara dalam silinder dengan reservoir meskipun volume diperkecil lagi ( sampai V3 ) namun tekanan tetap konstan. 3-4 : Disini piston mulai bergerak kekanan sehingga volume membesar dan tekanan menjadi turun. 4-1 : Katup masuk terbuka dan terjadi pencampuran uddara luar dengan udara dalam silinder sehingga meskipun diperbesar tekanan akan tetap konstan.
18
Efisiensi Volumetris dirumuskan dengan : v
Qs Q th
P 1 n v 1 d 1 Ps V c Volume sisa relatif Vs
dimana : Qs = Volume gas yang dihasilkan pada kondisi tekanan dan temperatur isap (m3/min) Qth = Perpindahan torak (m3/min) n = Koefisien ekspansi gas yang tertinggal di dalam volume sisa, untuk udara n =1,2 2. Efisiensi adiabatik keseluruhan. Efisiensi adiabatik keseluruhan didefinisikan sebagai daya yang diperlukan untuk memampatkan gas siklus adiabatik, dibagi dengan daya yang sesungguhnya diperlukan oleh kompresor pada porosnya. ad
Lad (kW) Ls (kW )
k 1 mk mk PsQs P d 1 L ad (kW ) k 1 60000 Ps
dimana : Lad = Daya adiabatik teoritis Ls = Daya yang masuk pada poros kompresor Ps = Tekanan isap tingkat pertama (Pa) Pd = Tekanan keluar tingkat terakhir (Pa) Qs = Debit yang masuk (m3/min) m = Jumlah tingkat kompresi Semakin tinggi efisiensi adiabatik keseluruhan, berarti semakin kecil daya poros yang diperlukan untuk perbandingan kompresi dan debit yag sama.Yang sangat penting untuk menunjukkan prestasi dan ekonomi sebuah kompresor. Efisiensi volumetris
19
hanya koefisien yang diperlukan oleh perencana kompresor dan tidak penting untuk pemakainya. Secara umum daya yang dibutuhkan suatu kompresor adalah : P=gQH Dimana :
H = p/( g) = tinggi tekan (m (kolom udara)) P = Daya kompresor (kW)
= kerapatan gas (kg/m3) g = percepatan grafitasi (m/s2) Q = debit aliran (m3/s) Pada kompresor sentrifugal tinggi tekan H bisa menentukan konstruksi dari roda jalan (impeler) kompresor yaitu dengan menggunakan rumus-rumus perancangan pada pompa sentrifugal. Untuk menghasilkan tekanan yang besar dan juga untuk menaikkan efisiensi kompresor harus dibuat dengan bahan yang berkualitas tinggi dan dibuat bayak tingkat (jumlah tingkat = i), dimana tinggi tekan H masing-masing tingkat : H = H/i Pada kompresor bertingkat volume udara karena pemampatan akan mengecil, maka debit udara akan menurun yang menyebabkan roda jalan kompresor bertingkat akan bertambah kecil dari tigkat yang pertama ke tingkat berikutnya. Gambar di bawah menunjukkan kerja yang dihemat kompresor bertingkat jika dibandingkan dengan tidak bertingkat.
Gambar 2. 21 . Diagram p
– v yang menggambarkan proses suatu pemampatan
banyak tingkat dengan pendinginan antara, dan kerja yang dihemat 20
2.1.8 Teori Tekanan
1. Tekanan gas Menurut teori ilmu fisika, gas terdiri dari molekul-molekul yang bergerak terus menurus secara seimbang. Karena gerakan ini, dinding bejana yang ditempati akan mendapatkan tumbukan terus menerus dan inilah yang dirasakan sebagai tekanan pada dinding. Jika temperatur gas dinaikkan, maka gerakan molekul akan semakin cepat dan tumbukan akan semakin sering dan dengan impuls yang semakin besar. Jadi jika volume bejana tetap tekanan akan semakin besar. 2. Tekanan mutlak dan tekanan lebih.
Gambar 2.22 Skema tekanan udara
a. Tekanan terukur ( gage pressure) adalah tekanan ukur dimana harga nol diambil sama dengan tekanan atmosfir. b. Tekanan mutlak adalah tekanan ukur dimana harga nol diambil sama dengan tekanan vakum mutlak (0 atm).
21
2.2 Teori dasar alat ukur
a. Tachometer
Gambar 2.23 Tachometer
Tachometer merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur kecepatan
putaran dengan menggunakan sensor mekanik ataupun infra merah. Apabila menggunakan sensor infra merah, sinar dari infra merah tadi diarahkan ke poros yang berputar dan diperoleh pembacaan berupa angka pada layar tachometer . Jika menggunakan sensor mekanik, sensor ditempelkan pada poros yang berputar dan diperoleh pembacaan pada skala yang ditunjukan oleh jarum. b. Termometer Digital Termometer digital merupakan alat ukur yang digunakan untuk menghitung temperatur pada stasion 1,2, dan 3.
Gambar 2.24 Termometer digital 22
c. Pressure Gauge Pressure gauge merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengetahui
perbedaan tekanan yang melewati pipa. Pressure gauge yang biasa digunakan dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.25 Pressure Gauge
d. Neraca pegas Untuk mengukur besarnya gaya motor yang terjadi pada mesin kompresor
Ganbar 2.26 Neraca pegas
23
e. Rotameter Digunakan mengukur besarnya aliran debit yang terjadi
Gambar 2. 27 Rotameter
24
BAB III METODOLOGI 3.1 Gambar Peralatan Percobaan
Gambar 2.28
Peralatan percobaan
Spesifikasi Kompresor Kompresor yang digunakan pada pengujian ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut : -5
3
- Volume langkah : V = 2,54 ⋅ 10 m L
-5
3
- Volume clearance : VC = 2,83 ⋅ 10 m
- Tekanan Maksimum = 800 bar - Jumlah silinder = 2 buah - Nmotor /Nkompresor , i = 1,47 3.2 Alat Ukur
Alat ukur yang digunakan dalam pengujian, yakni : a. Tachometer : mengukur putaran b. Termometer : mengukur temperatur c. Pressure gauge : mengukur tekanan d. Neraca pegas e. Rotameter 3.3 Prosedur Percobaan A. Pemekriksaan sebelum pengujian
1. Periksalah kondisi peralatan, apakah seluruhnya dalam keadaan baik. 2. Periksa ketinggian cairan termometer. 3. Periksa kondisi air pembasah pada termometer bola basah. 4. Periksa keadaan minyak pelumas kompresor, pelumas yang dipakai adalah oli SAE 30 atau yang sejenis. 5. Periksa tegangan listrik yang diminta, apakah sesuai dengan tegangan motor yang digunakan. B. Menjalankan kompresor
1. Buka katub pengontrol aliran udara pada penampung . Periksa apakah tekanan udara pada penampung menunjukkan angka nol. 2. Tutup katub udara aliran keluar penampung jika tekanan uji menunjukkan angka nol. 3. Masukkan tombol listrik untuk menghidupkan motor. 4. Seimbangkan kedudukan motor dengan menggunakan pemberat. 26
5. Pada saat tekanan keluar kompresor (P2) mencapai harga yang dikehendaki, buka katub pengatur perlahan hingga tekanannya konstan. 6. Sesuaikan kembali keseimbangan motor dengan menambahkan pemberat kemudian hitung berat beban pada saat setimbang. 7. Ukur tekanan dan temperatur pada tiap satuan. 8. Untuk menghentikan motor tombol dari sumber listrik dilepas. 9. Jika telah selesai percobaan , buang udara penampung dengan membuka katub pada bagian bawah tangki.
27
BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Praktikum 4.1 tabel data No P1 (atm) P2 (bar) 1 2 3 4 5 6 7
1 1 1 1 1 1 1
0,25 0,75 0,75 1,2 1,5 1,75 1,8
P3 (bar)
Q (L/min)
T1 ( C)
0
Tdb2 ( C)
0
Twb2 ( C)
0
Tdb3 ( C)
0
Twb3 ( C)
0
F (kg)
N (rpm)
0,25 0,5 0,75 1 1,2 1,4 1,6
5 10 15 20 30 35 35
27 27 27 27 27 27 27
38 40 40 42 44 46 46
29 31 32 34 36 37 38
28 28 28 28 28 28 28
29 29 29 29 29 29 29
1,25 1,75 2 2 2,25 2,5 2,25
985 975 975 970 970 970 975
P2(Pa) 25000 75000 75000 120000 150000 175000 180000
P3(Pa) 25000 50000 75000 100000 120000 140000 160000
4.2 Contoh Perhitungan
Data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah data no 1. Diketahui :
P1 = 1 atm = 101325 Pa P2 = 126352 Pa P3 = 126352 Pa Q = 8,33 x 10-3 m3/s T1 = 300 K Tdb 2 = 311 K Twb 2 =302 K Tdb 3 = 301 K Twb 3 = 302 K F = 12,2625 N N = 985 rpm 1. Penentuan indeks politropik (n)
T2 P2 T1 P1
n 1 n
T P Yi ln 2 , X i ln 2 T1 P1 Y i
311 ln 300
= 0.03601 X i
126325 ln 101325
= 0.2205248 29
Yi = a XI
X Y X Y N X X
N
a
i
i
i
2
i
i
2
i
7(0.2674508) (5,0426509).(0,3475786) 7(4,1474003) - (5,0426509)
a
a = 0.0331453 a
n 1 n
n = 1.0331453 2. Pembuatan Diagram P vs V a. Keadaan isothermal, n = 1 V1 =VL = 2.543 x 10-4 V3 =Vc= 2.83 x 10-5 A = P1 V1n = (101.325 KPa)( 2.543 x 10-4)1 = 25.766948
A V2 P2
1
n
= (25.766948/ 126.325)1
= 0,00020397
P3 = P2 ,
P4 = P1 ,
B = P3 V3n
= (126352 KPa)( 2,83 ⋅ 10-5) 1
= 3,574998
30
A ` V 4 P 4
1
n
= (3,574998 / 101.325 KPa) 1/1 = 3,528 x 10-5 Menentukan titik-titik sepanjang garis 1-2 untuk tekanan ∆P = ( P2 - P1 )/4
= (126325-101325)/4 = 6250 Px = P1 + ∆P Px1 = 101.325 Pa Px2 = 101.325 + 6250 = 107575 Pa Px3= 107.575 + 6250 = 113825 Pa Px4= 113825 + 6250 = 120075 Pa Px5= 120075 + 6250 = 126325 Pa Menentukan titik-titik sepanjang garis 1-2 untuk volume
A Vx Pxi
1/ n
25.766948 101325
Vx1
= 0.002543 m3
25.766948 107575
Vx2
= 0.0002953 m3
25.766948 113825
Vx3
= 0.0002264 m3
31
25.766948 120075
Vx4
= 0.0002146 m3
25.766948 126325
Vx5
= 0.000204 m3
Menentukan titik-titik sepanjang garis 3-4 untuk tekanan ∆P = ( P3 – P4 )/4
= (126325-101325)/4 = 6250 Px = Px - ∆P Px1 = P1 = 126.325 Pa Px2 = 126.325 - 6250 = 120075 Pa Px3= 120075 - 6250 = 113825 Pa Px4= 113825 - 6250 = 107575 Pa Px5= 107575 - 6250 = 101325 Pa Menentukan titik-titik sepanjang garis 3-4 untuk volume
A Vx Pxi
1/ n
3,574998 126325
Vx1
= 0.0000283 m3
3,574998 120075
Vx2
= 2,98 x 10-5 m3
3,574998 113825
Vx3
= 3,1408 x 10-5 m3 32
3,574998 107575
Vx4
= 3,323 x 10-5 m3
3,574998 101325
Vx5
= 3,53 x 10-5 m3 b. Keadaan Isentropis ( n = 1,4) V1 =VL= 2.543 x 10-4 V3 =Vc= 2.83 x 10-5 A = P1 V1n = (101.325 KPa)( 2.543 x 10-4)1,4 = 0,9401595
A V2 P2
1
n
= (0,9401595/ 126.325)1/1,4
= 0,00021724
B = P3 V3n
= (126352 KPa)( 2,83 ⋅ 10-5) 1,4
= 0,054199
B ` V 4 P 4
1
n
= (0,054199/ 101.325 KPa) 1/1,4 = 3,313 x 10-5
33
Menentukan titik-titik sepanjang garis 1-2 untuk tekanan ∆P = ( P2 - P1 )/4
= (126325-101325)/4 = 6250 Px = P1 + ∆P Px1 = 101.325 Pa Px2 = 101.325 + 6250 = 107575 Pa Px3= 107.575 + 6250 = 113825 Pa Px4= 113825 + 6250 = 120075 Pa Px5= 120075 + 6250 = 126325 Pa Menentukan titik-titik sepanjang garis 1-2 untuk volume
A Vx Pxi
1/ n
0,9401595 Vx1 101325
1 / 1, 4
= 0.0002543 m3
0,9401595 Vx2 107575
1 / 1, 4
= 0.00024366 m3 1 / 1, 4
0,9401595 Vx3 113825 = 0.000234 m3
0,9401595 Vx4 120075
1 / 1, 4
= 0.0002253 m3
0,9401595 Vx5 126325
1 / 1, 4
= 0.0002172 v 34
Menentukan titik-titik sepanjang garis 3-4 untuk tekanan ∆P = ( P3 – P4 )/4
= (126325-101325)/4 = 6250 Pa Px = Px - ∆P Px1 = P1 = 126.325 Pa Px2 = 126.325 - 6250 = 120075 Pa Px3= 120075 - 6250 = 113825 Pa Px4= 113825 - 6250 = 107575 Pa Px5= 107575 - 6250 = 101325 Pa Menentukan titik-titik sepanjang garis 3-4 untuk volume
B Vx Pxi
1/ n
1 / 1, 4
0,054199 Vx1 126325
= 0.0000283 m3
0,054199 Vx2 120075
1 / 1, 4
= 2,93 x 10-5 m3
0,054199 Vx3 113825
1 / 1, 4
= 3,0487 x 10-5 m3
0,054199 Vx4 107575
1 / 1, 4
= 3,174 x 10-5 m3
0,054199 Vx5 101325
1 / 1, 4
= 3,31 x 10-5 m3 35
c. Keadaan Politropik ( n = 1,04) V1 =VL= 2.543 x 10-4 m3 V3 =Vc= 2.83 x 10-5 m3 A = P1 V1n = (101.325 KPa)( 2.543 x 10-4)1,04 = 018,504478
A V2 P2
1
n
= (0,9401595/ 126.325)1/1,04
= 0,00020571
B = P3 V3n
= (126352 KPa)( 2,83 ⋅ 10-5) 1,04
= 2,351512
B ` V 4 P 4
1
n
= (2,351512 / 101.325 KPa) 1/1,04 = 3,498 x 10-5 Menentukan titik-titik sepanjang garis 1-2 untuk tekanan ∆P = ( P2 - P1 )/4
= (126325-101325)/4 = 6250 Pa Px = P1 + ∆P Px1 = 101.325 Pa Px2 = 101.325 + 6250 = 107575 Pa Px3= 107.575 + 6250 = 113825 Pa Px4= 113825 + 6250 = 120075 Pa 36
Px5= 120075 + 6250 = 126325 Pa Menentukan titik-titik sepanjang garis 1-2 untuk volume
A Vx Pxi
1/ n
18,504478 Vx1 101325
1 / 1, 04
= 0.0002543 m3
18,504478 Vx2 107575
1 / 1, 04
= 0.00024008 m3
18,504478 Vx3 113825
1 / 1, 04
= 0.00024008 m3
18,504478 Vx4 120075
1 / 1, 04
= 0.0002279 m3 1 / 1, 04
18,504478 Vx5 126325
= 0.000216 m3
Menentukan titik-titik sepanjang garis 3-4 untuk tekanan ∆P = ( P3 – P4 )/4
= (126325-101325)/4 = 6250 Pa Px = Px - ∆P Px1 = P1 = 126.325 Pa Px2 = 126.325 - 6250 = 120075 Pa Px3= 120075 - 6250 = 113825 Pa 37
Px4= 113825 - 6250 = 107575 Pa Px5= 107575 - 6250 = 101325 Pa Menentukan titik-titik sepanjang garis 3-4 untuk volume
B Vx Pxi
1/ n
1 / 1, 04
2,351512 Vx1 126325
= 0.0000283 m3
2,351512 Vx2 120075
1 / 1, 04
= 2,97 x 10-5 m3
2,351512 Vx3 113825
1 / 1, 04
= 3,1282 x 10-5 m3
2,351512 Vx4 107575
1 / 1, 04
= 3,303 x 10-5 m3
2,351512 Vx5 101325
1 / 1, 04
= 3,5 x 10-5 m3
38
Rumus-rumus untuk perhitungan
1. Laju aliran massa udara Ma = Qx ρv = 8,33 x 10-5 x 1,204 = 0,0001003 kg/s 2. Rasio kompresi ( rp ) P rp 2 P 1 rp
126325 1.2467308 101325
3. Kerja isotermal Wiso = Ma . R . T1 . Ln (rp) = 0,0001003 . 0,2871 . 300 . (Ln (1,2467308)) = 0.00190571 Kw 4. Kerja Politropik W pol
n m a R T1 r p ( n 1) / n 1 n 1
= 0,001913 Kw
5. Kerja Mekanis Wmek 3,39 10 5 N komp F -5 Wmek = 3,39 x 10 . 985 . 12,2625
= 0,4094633 Kw
39
6. Efisiensi politropik pol
pol
W pol 100% Wmek
0.01913 100% 0,4094633
= 0,46712292 % 7. Efisiensi isothermal
iso
iso
Wiso 100% Wmek
0,00190571 100% 0,4094633
= 0,46541781 %
8. Efisiensi volumetris vol
m 100 % 4,43 10 6 N komp
0.0001003 100 % 4,43 10 6 .985
vol
= 2,2993557 %
40
4.3
Tabel Hasil Perhitungan
No
P1 (atm)
1 2 3 4
1 1 1 1 1 1 1
5 6 7
P2 (bar) 0.25 0.75 0.75 1.2 1.5 1.75 1.8
P3 (bar)
Q (L/min)
T1 ( C)
0
Tdb1 ( C)
0
Twb1 ( C)
Tdb2 ( C)
Twb2 ( C)
Tdb3 ( C)
Twb3 ( C)
F (kg)
N (rpm)
0.25 0.5 0.75 1
5 10 15 20
27 27 27 27
29 31 32 34
44 46 46
36 37 38
29 29 29 29 29 29 29
985 975 975 970
27 27 27
28 28 28 28 28 28 28
1.25 1.75 2 2
30 35 35
27 27 27 27 27 27 27
38 40 40 42
1.2 1.4 1.6
27 27 27 27 27 27 27
2.25 2.5 2.25
970 970 975
0
0
0
0
0
Penentuan Index Politropik 2
No
Xi
Yi
XiYi
Xi
1
0.2205248
0.03601
0.00794119
0.0486312
2
0.5539957
0.042421
0.02350089
0.3069112
0.0606764
1.0645959
3
0.5539957
0.042421
0.02350089
0.3069112
0.0606764
1.0645959
4
0.781299
0.04879
0.03811971
0.6104282 0.0606764
1.0645959
5
0.9084137
0.055119
0.05007113
0.8252155
0.0606764
1.0645959
6
1.0032445
0.061409
0.06160787
1.0064996
0.0606764
1.0645959
7
1.0211774
0.061409
0.0627091
1.0428033 0.0606764
1.0645959
Σ=
5.0426509
0.347579
0.2674508
25.428328 0.0606764
1.0645959
a
n
0.0606764 1.06459587
No
ma(kg/s)
Wpol(kW)
Wiso(kW)
Wme(KW)
ηpol(%)
1 2 3 4 5 6 7
0.0001003 0.0002007 0.000301 0.0004013 0.000602 0.0007023 0.0007023
0.001919 0.009738 0.014607 0.027657 0.048424 0.062574 0.063727
0.00190571 0.00957496 0.01436244 0.02700709 0.04710158 0.06068836 0.06177316
0.4094633 0.5674288 0.6484901 0.6451645 0.72581 0.8064556 0.7295513
0.4685455 1.7161108 2.2523954 4.2868891 6.6717004 7.7590844 8.735106
ηiso(%)
0.46541781 1.6874293 2.21475095 4.18607882 6.4895196 7.52531964 8.4672807
rp
ηvol(%)
2.2993557 4.6458776 6.9688164 9.3396508 14.009476 16.344389 16.260572
1.2467308 1.7401925 1.7401925 2.1843079 2.4803849 2.7271157 2.7764619
41
Pembuatan Diagram P-V 1. Isotermal Garis 1-2 No
A
V2
B
V4
Vx1
Vx2
Garis 3-4
Vx3
Vx4
Vx5
1 25.766948 3.574998 0.00020397 3.528E-05 0.0002543 0.00023953 0.0002264 0.0002146 0.000204
Vx1
Vx2
Vx3
Vx4
Vx5
0.0000283 2.98E-05 3.1408E-05 3.323E-05 3.53E-05
2 25.766948 4.989998 0.00014613 4.925E-05 0.0002543 0.00021459 0.0001856 0.0001635 0.0001461 0.0000283 3.17E-05 3.5945E-05 4.156E-05 4.92E-05 3 25.766948 4.989998 0.00014613 4.925E-05 0.0002543 0.00021459 0.0001856 0.0001635 0.0001461 0.0000283 3.17E-05 3.5945E-05 4.156E-05 4.92E-05 4 25.766948 6.263498 0.00011642 6.182E-05 0.0002543 0.00019621 0.0001597 0.0001347 0.0001164 0.0000283 3.27E-05 3.8825E-05 4.769E-05 6.18E-05 5 25.766948 7.112498 0.00010252 7.019E-05 0.0002543 0.00018561 0.0001461 0.0001205 0.0001025 0.0000283 3.33E-05 4.0337E-05 5.123E-05 7.02E-05 6 25.766948 7.819998 9.3249E-05 7.718E-05 0.0002543 0.00017761 0.0001365 0.0001108 9.325E-05 0.0000283 3.36E-05 4.1414E-05 5.39E-05 7 25.766948 7.961498 9.1591E-05 7.857E-05 0.0002543 0.00017609 0.0001347 0.000109
7.72E-05
9.159E-05 0.0000283 3.37E-05 4.1612E-05 5.441E-05 7.86E-05
Garis 1-2
Garis 3-4
n
V1
V3
ΔP
Px1
Px2
Px3
Px4
Px5
ΔP
1
2.54E-04
2.83E-05
6250
101325
107575
113825
120075
126325
6250
1
2.54E-04
2.83E-05
18750
101325
120075
138825
157575
176325
1
2.54E-04
2.83E-05
18750
101325
120075
138825
157575
1
2.54E-04
2.83E-05
30000
101325
131325
161325
1
2.54E-04
2.83E-05
37500
101325
138825
1
2.54E-04
2.83E-05
43750
101325
1
2.54E-04
2.83E-05
45000
101325
Px1
Px2
Px3
Px4
Px5
126325 120075
113825
107575
101325
18750
176325 157575
138825
120075
101325
176325
18750
176325 157575
138825
120075
101325
191325
221325
30000
221325 191325
161325
131325
101325
176325
213825
251325
37500
251325 213825
176325
138825
101325
145075
188825
232575
276325
43750
276325 232575
188825
145075
101325
146325
191325
236325
281325
45000
281325 236325
191325
146325
101325
2. Isentropis
Garis 1-2 No
A
B
V2
V4
Vx1
Vx2
Vx3
Garis 3-4 Vx4
Vx5
Vx1
Vx2
Vx3
Vx4
Vx5
1
0.9401595 0.054199 0.00021724 3.313E-05 0.0002543 0.00024366 0.000234 0.0002253 0.0002172 0.0000283 2.93E-05 3.0487E-05 3.174E-05 3.31E-05
2
0.9401595 0.075651 0.0001712 4.204E-05 0.0002543 0.00022526 0.0002031 0.0001855 0.0001712 0.0000283 3.07E-05 3.3571E-05 3.724E-05
4.2E-05
3
0.9401595 0.075651 0.0001712 4.204E-05 0.0002543 0.00022526 0.0002031 0.0001855 0.0001712 0.0000283 3.07E-05 3.3571E-05 3.724E-05
4.2E-05
4
0.9401595 0.094958 0.00014554 4.945E-05 0.0002543 0.0002113 0.0001824 0.0001615 0.0001455 0.0000283 3.14E-05 3.5471E-05 4.109E-05 4.94E-05
5
0.9401595 0.107829 0.00013291 5.415E-05 0.0002543 0.00020308 0.0001712 0.0001492 0.0001329 0.0000283 3.18E-05 3.6453E-05 4.324E-05 5.41E-05
6
0.9401595 0.118555 0.0001242 5.794E-05 0.0002543 0.00019679 0.000163 0.0001405 0.0001242 0.0000283
7
0.9401595 0.120701 0.00012262 5.869E-05 0.0002543 0.00019559 0.0001615 0.0001389 0.0001226 0.0000283 3.21E-05 3.7272E-05 4.514E-05 5.87E-05
3.2E-05
3.7145E-05 4.484E-05 5.79E-05
42
Garis 1-2
Garis 3-4
n
V1
V3
ΔP
Px1
Px2
Px3
Px4
Px5
ΔP Px1
Px2
Px3
Px4
Px5
1.4
2.54E-04
2.83E-05
6250
101325
107575
113825
120075
126325
6250
126325 120075 113825
107575 101325
1.4
2.54E-04
2.83E-05
18750
101325
120075
138825
157575
176325
18750
176325 157575
138825
120075
101325
1.4
2.54E-04
2.83E-05
18750
101325
120075
138825
157575
176325
18750
176325 157575
138825
120075
101325
1.4
2.54E-04
2.83E-05
30000
101325
131325
161325
191325
221325
30000
221325 191325
161325
131325
101325
1.4
2.54E-04
2.83E-05
37500
101325
138825
176325
213825
251325
37500
251325 213825
176325
138825
101325
1.4
2.54E-04
2.83E-05
43750
101325
145075
188825
232575
276325
43750
276325 232575
188825
145075
101325
1.4
2.54E-04
2.83E-05
45000
101325
146325
191325
236325
281325
45000
281325 236325
191325
146325
101325
3. Politropis
Garis 1-2 No
A
V2
B
V4
Vx1
Vx2
Vx3
Garis 3-4 Vx4
Vx5
Vx1
Vx2
Vx3
Vx4
Vx5
1 15.0 96045 1.817523 0.00020672 3.481E-05 0.0002543 0.0002404 0.000228 0.0002168 0.0002067 0.0000283 2.97E-05 3.121E-05 3.291E-05 3.48E-05 2 15.0 96045 2.536907 0.00015113 4.762E-05 0.0002543 0.00021681 0.0001892 0.000168 0.0001511 0.0000283 3.15E-05 3.5427E-05 4.06E-05
4.76E-05
3 15.0 96045 2.536907 0.00015113 4.762E-05 0.0002543 0.00021681 0.0001892 0.000168 0.0001511 0.0000283 3.15E-05 3.5427E-05 4.06E-05
4.76E-05
4 15.0 96045 3.184352 0.00012207 5.895E-05 0.0002543 0.00019932 0.0001643 0.00014
5.9E-05
0.0001221 0.0000283 3.24E-05 3.8088E-05 4.621E-05
15.0 96042 3.615981 0.00010833 6.643E-05 0.0002543 0.00018919 0.0001511 0.0001261 0.0001083 0.0000283 3.29E-05 3.9479E-05 4.942E-05 6.64E-05 15.0 96042 3.975673 9.9101E-05 7.262E-05 0.0002543 0.00018152 0.0001417 0.0001165 9.91E-05 15.0 96042 4.047611 9.7446E-05 7.385E-05 0.0002543 0.00018006 0.00014
0.0000283 3.33E-05 4.0468E-05 5.184E-05 7.26E-05
0.0001148 9.745E-05 0.0000283 3.33E-05 4.065E-05 5.229E-05 7.39E-05
Garis 1-2
Garis 3-4
n
V1
V3
ΔP
Px1
Px2
Px3
Px4
Px5
ΔP Px1
Px2
1.0645959
2.54E-04
2.83E-05
6250
101325
107575
113825
120075
1.0645959
2 .54E-04
2.83E-05
18750
1013 25
120075
138825
1.0645959
2 .54E-04
2.83E-05
18750
1013 25
120075
1.0645959
2 .54E-04
2.83E-05
30000
1013 25
1.0645959
2 .54E-04
2.83E-05
37500
1.0645959
2 .54E-04
2.83E-05
1.0645959
2 .54E-04
2.83E-05
Px3
126325
6250
126325
120075
1 13825
107575
1 01325
157575
176325
18750
176325
157575
1 38825
120075
101325
138825
157575
176325
18750
176325
157575
1 38825
120075
101325
131325
161325
191325
221325
30000
221325
191325
1 61325
131325
101325
1013 25
138825
176325
213825
251325
37500
251325
213825
1 76325
138825
101325
43750
1013 25
145075
188825
232575
276325
43750
276325
232575
1 88825
145075
101325
45000
1013 25
146325
191325
236325
281325
45000
281325
236325
1 91325
146325
101325
43
Px4
Px5
Pembuatan Diagram P-V Isotermal No
Pi 1 2 3 4 5
garis 1-2 Vi Pi 101325 0.0002543 107575 0.00023953 113825 0.00022637 120075 0.00021459 126325 0.00020397
garis 2-3 garis 3-4 Vi Pi Vi Pi 126325 0.000203973 126325 2.83E-05 126325 2.83E-05 120075 2.98E-05 113825 3.14E-05 107575 3.32E-05 101325 3.53E-05
garis 4-1 Vi 101325 3.52825E-05 101325 2.54E-04
Isentropis
No
Pi 1 2 3 4 5
garis 1-2 Vi Pi 101325 0.0002543 107575 0.00024366 113825 0.00023402 120075 0.00022526 126325 0.00021724
garis 2-3 garis 3-4 Vi Pi Vi Pi 126325 0.000217239 126325 2.83E-05 126325 2.83E-05 120075 2.93E-05 113825 3.05E-05 107575 3.17E-05 101325 3.31E-05
garis 4-1 Vi 101325 3.3128E-05 101325 2.54E-04
garis 2-3 Vi Pi 126325 0.000206721 126325 2.83E-05
garis 4-1 Vi 101325 3.48135E-05 101325 2.54E-04
Politropis
No
Pi 1 2 3 4 5
garis 1-2 Vi Pi 101325 0.0002543 107575 0.0002404 113825 0.00022798 120075 0.00021681 126325 0.00020672
garis 3-4 Vi Pi 126325 2.83E-05 120075 2.97E-05 113825 3.12E-05 107575 3.29E-05 101325 3.48E-05
44
4.4
Grafik
45
46
47
4.5. Analisa dan Pembahasan
Dari hasil praktikum yang telah dilakukan didapatkan data yang secara umum semakin besar tekanan keluaran kompresor maka nilai temperatur keluaran kompresor Tdb2 dan Twb2 semakin besar, tetapi pada Tdb3 dan twb3 nilai yang didapatkan relatif konstan yang seharusnya semakin meningkat, hal itu disebabkan oleh kesalahan dalam melakukan praktikum seperti kesalahan dalam pembacaan alat ukur, atau keadaan/kondisi alat yang sudah tidak bagus lagi. Untuk nilai F, semakin besar tekanan keluaran gaya yang dibutuhkan untuk penyeimbang motor juga semakin besar. Nilai putaran motor penggerak kompresor cenderung berubah-ubah seiring dengan kenaikan P2. Dari hasil perhitungan data dapat diambil/ dianalisa bebarapa hal antara lain :
Laju aliran masa udara dipengaruhi oleh debit udara yang masuk melalui kompresor
Untuk nilai kerja dari kompresor seperti Wpol, Wiso, Wmek ( Kerja politropik, kerja isotermal, dan kerja mekanik) dipengaruhi oleh tekanan yang keluar pada kompresor, semakin tinggi tekanan keluar pada kompresor, maka kerja-kerja di atas juga semakin besar, begitupun sebaliknya.
Untuk nilai efisiensi kompresor ( efisiensi politropik, efisisensi isothermal, dan efisiensi volumetris) didapatkan nilai yang relatif kecil bisa disebabkan kinerja kompresor yang digunakan dalam praktikum ini tidak bagus lagi atau bisa disebabkan kesalahan dalam melakukan praktikum, seperti kesalahan dalam pengambilan data. Untuk grafik yang didapatkan dapat dianalisa beberapa hal antara lain :
Untuk semua grafik nilai/ hubungan antara Wpol, Ma, Wiso, Wmek, Efisiensi politropik, Efisiensi isotermal, dan efisiensi volimetris VS rp berbanding lurus, Semakin beasar rasio kompresi kerja dan efisiensi yang dihasilkan juga semakin besar begitupun sebaliknya.
48
Untuk Diagram P-V, isotermal, isentropis, politropik grafik yang didapatkan relatif sama pada tekanan tetapi berbeda untuk volume, karena dipengaruhi oleh nilai A dan B yang didapatkan untuk masing-masing kondisi , dan dipengaruhi nilai n. Secara umum jika volume maksimum dibedakan dengan volume minimum dikecilkan maka akan menyebabkan naiknya rasio kompresi, yang akan menyebabkan naiknya kerja dan efisiensi. Ini disebabkan oleh cepatnya proses kompresi ( bebarapa ratus sampai seribu per menit) di dalam silinder. Selain itu dalam kompresor sendiri terjadi proses adiabatik yang tidak dapat dihindarkan. .
49
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan
Dari praktikum yang telah dilakukan serta data-data yang diperoleh maka dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain : 1. Semakin tinggi tekanan di dalam reservoir maka semakin besar kerja torak, namun jika tekananya turun maka kerja torakpun akan mengalami penurunan. 2. Tekanan yang dihasilkan pada kompresor torak ini sama untuk ishotermal, isentropis dan politropis 3. Kompresor banyak jenisnya, dan setiap jenisnya itu memiliki karakteristik tersendiri. 5.2 Saran
Dalam melakukan praktikum kecermatan, ketelitian, dan keseriusan sangat menentukan keakuratan data yang akan diperoleh. Oleh sebab itu perlu diterapkan dalam pelaksanaanya guna mengetahui dan memahami tujuan praktikum.
Tugas sebelum Praktikum
1. Efisiensi Volumetrik adalah perbandingan antara kapasitas yang mas uk ke dalam silinder denga kapasitas perpindahan torak. Efisiensi Volum trik dipengaruhi oleh :
Clearance silinder
Perbandingan Tekanan
Faktor Kom resibilitas
Ga bar 2.19 Diagram P – V dari kopresor torak
Keterangan : 1-2 : Isoter al / Kompresi Pada posisi ini piston bergerak ke kiri dan men kan udara sampai volumenya menjadi kecil (V2) dan tekanan m ningkat. 2-3 : Isobarik / Langkah Buang Setela mencapai tekanan tertentu (P2 – P3) maka k tup keluar akan terbuka sehingga terjadi percampuran udara dal m silinder denga reservoir meskipun volume diperkecil lagi (s ampai V3) namu tekanan tetap konstan. 3-4 : Expan i Adiabatik Disini piston mulai bergerak ke kanan sehing a volume membesar dan tekanan menjadi turun. 4-1 : Langk h Buang Katup masuk terbuka dan terjadi percampuran udara l ar dengan udara dalam silinder sehingga meskipun diperbes r tekanan akan tetap konstan.
v
Qs Q th
P 1 n v 1 d 1 Ps
Vc Vs
Volume sisa relatif
dimana : Qs = Volume gas yang dihasilkan pada kondisi tekanan dan temperatur 3
isap (m /min) 3
Qth = Perpindahan torak (m /min) n = Koefisien ekspansi gas yang tertinggal di dalam volume sisa, untuk udara n =1,2 2. Aplikasi kompresor dalam dunia Industri a. Pusat Listrik Kegunaannya adalah untuk mengendalikan otomatik pada pembakar dalam ketel uap. b. Industri Keramik Kegunaannya adalah untuk pengeringan dan penyemprotan dalam proses pelapisan gelas dan untuk pendingin produk. c. Pekerjaan Plat dan Permukaan Kegunaannya adalah untuk alat musik, pengecatan dan pengeringan piano, organ dan lain-lain.
d. Untuk industri makanan dan minuman - Pembuatan Bir Digunakan untuk mencampur bahan mentah pembuatan air - Pembuatan Minuman Lunak Digunakan untuk mesin pengisi botol - Pengalengan Digunakan Untuk Mesin Pemasang Tutup Botol - Pembuatan Minyak dan Saus Digunakan untuk pengisian - Rokok
Digunakan untuk memasang filter
e. Industri Kimia Kegunaannya : - Untuk mengaduk tangki kultur penisilin - Untuk pengisian dan pengangkutan bahan kimia dengan tekanan
