BLOWER DAN KIPAS SENTRIFUGAL
I.
Tujuan Percobaan Setelah melakukan percobaan mahasiswa diharapkan dapat : 1. Mengenalkan Mengenalkan bagian bagian – bagian blower dan kipas kipas sentri sentrifugal fugal 2. Memahami Memahami prinsip prinsip kerja blower blower dan kipas sentrifugal sentrifugal
II.
Alat yan !"una#an $ Blower sentrifugal • Kompressor • Kipas sentrifugal •
III.
Da%ar Teor" rans ransfor fortas tasii fluida fluida melalu melaluii pipa! pipa! perala peralatan tan!! ataupu ataupun n udara udara terbuka terbuka dilakuk dilakukan an
denga dengan n bantu bantuan an pomp pompa! a! kipas kipas!! atau atau blow blower er "pen "pengh ghem embu bus# s#.. $lat% lat%al alat at ters terseb ebut ut fungsin&a untuk meningkatkan kecepatan! tekanan atau ele'asi "ketinggian# fluida. Meto Metode de &ang &ang pali paling ng umum umum untu untuk k menai menaikk kkan an ener energ& g& iala ialah h denga dengan n aksi aksi positive displacement atau atau aksi sentrifugal diberikan dengan ga&a dari luar. (ompa digunakan untuk untuk meminda memindahka hkan n )at cair! cair! sedangk sedangkan an kipas! kipas! blower blower atau atau compre compresso ssorr untuk untuk menambah energi pada gas. 1. Blow Blower er Sent Sentri rifu fuga gall *ontoh blower sentrifugal satu tahap seperti pada +ambar ,. (enampakann&a seperti pompa sentrifugal! kecuali rumahann&a lebih sempit sedang diameter rumahan dan buangann&a relati'e besar dari pompa. Kecepatan operasin&a tinggi! &aitu ,.- rpm atau lebih. $lasan penggunaan kecepatan tinggi dan diameter impeller &ang besar karena karena diperl diperlukan ukann&a n&a tinggi tinggi%te %tekan kan &ang &ang sangat sangat besar besar.. Kecepat Kecepatan an untuk untuk blower blower sentrifugal kira%kira sepuluh kali daripada pompa sentrifugal.
2. Kipa Kipass Sen Sentr trif ifug ugal al Kipas%kipas Kipas%kipas besar biasan&a biasan&a sentrifugal sentrifugal!! operasin&a operasin&a berdasarkan berdasarkan prinsip prinsip &ang persis sama dengan pompa sentrifugal! tetapi daun%daun impellern&a biasan&a dile dilengk ngkun ungka gkan n ke depan depan.. *ont *ontoh oh impe impell ller er kipas kipas pada pada +ambar +ambar /. 0mpel 0mpelle lerr ini ini
dipasang di dalam rumahan &ang terbuat dari lembaran logam tipis. uang bebas "clearance# "clearance# dibuat besar dan tinggi%tekan tinggi%tekan buang rendah! &aitu %- in 324. Kadang% kadang! kadang! sebagai sebagaiman manaa terdapa terdapatt pada pada kipas kipas 'entil 'entilasi asi hamper hamper semua semua energi energi &ang &ang ditambahkan dikon'ersikan menjadi energ& kecepatan dan hampir tidak ada tinggi% tekan tekanan. (eningkatan kecepatan selalu men&erap sebagian besar energ& &ang ditambahkan ditambahkan sehingga harus selalu diperhitungk diperhitungkan an dalam menaksir efisiensi dan kebutuhan da&a. 5fisiensi total keluaran da&a termasuk tinggi%tekan tekanan maupun tinggi%tekan kecepatan adalah kira%kira 6 7. &. Ko'(re%or Ko'(re%or adalah alat mekanik &ang berfungsi berfungsi untuk meningkatkan meningkatkan tekanan tekanan
fluida mampu mampat! &aitu gas atau udara.
Pr"n%"( Kerja Ko'(re%or
Mesin kompresor udara memiliki prinsip kerja &ang sudah terorganisir dengan baik. (rinsip kerja kompresor merupakan satu kesatuan &ang saling mendukung! sehing sehingga ga kompre kompresor sor dapat dapat bekerja bekerja dengan dengan maksim maksimal. al. (rinsi (rinsip p kerja kerja dari dari sebuah sebuah kompresor biasan&a terbagi menjadi empat prinsip utama! &aitu: Sta"n
Selama proses kerja kompresor! suhu dari mesin kompresor menjadi tinggi dan meningkat sesuai dengan tekanan &ang terdapat dalam kompresor tersebut. Sistim ini lebih dikenal dengan nama pol&topic compression. 8umlah tekanan &ang terdapat pada kompresor juga
meningkat
seiring dengan peningkatan dari
suhu kompresor itu
sendiri.
Kompresor mempun&ai kemampuan untuk menurunkan suhu tekanan udara dan meningkatkan efisiensi tekanan udara. ekanan udara &ang dihasilkan oleh kompresor mampu mengendalikan suhu dari kompresor untuk melanjutkan proses berikutn&a.
Intercool"n
(engendali panas! atau &ang lebih dikenal dengan intercooler merupakan salah satu langkah penting dalam proses kompresi udara. 0ntercooler mempun&ai fungsi untuk mendinginkan tekanan udara &ang terdapat dalam tabung kompresor! sehingga mampu digunakan untuk keperluan lain&a. Suhu &ang dimiliki oleh tekanan udara dalam kompresor ini biasan&a lebih tinggi jika dibandingkan dengan suhu ruangan! dengan perbedaan suhu berkisar antara 19ahrenheit "sekitar %129*elcius# sampai dengan 19ahrenheit "sekitar %;9*elcius#. )o'(re%%or D"%(lace'ent an! *olu'etr"c E++"c"ency
Secara teori! kapasitas kompresor adalah sama dengan jumlah tekanan udara &ang dapat ditampung oleh tabung pen&impanan kompresor. Kapasitas sesungguhn&a dari kompresor dapat mengalami penurunan kapasitas. (enurunan ini dapat diakibatkan oleh penurunan tekanan pada intake! pemanasan dini pada udara &ang masuk ke kompresor! kebocoran! dan ekspansi 'olume udara. Sedangkan &ang dimaksud dengan 'olumetric efficienc& adalah rasio antara kapasitas kompresor dengan compressor displacement.
S(ec"+"c Enery )on%u'(t"on
% Mampu memberikan unjuk kerja pada efisiensi &ang tinggi dengan beroperasi pada range tekanan dan kapasitas &ang besar. Ba"an Uta'a Dan Fun%"nya Kompresor terdiri dari beberapa bagian &ang fungsin&a satu dengan &ang lain saling berhubungan! diantaran&a adalah : &. Ba"an Stat"% a. Casing *asing merupakan bagian paling luar kompresor &ang berfungsi : % Sebagai pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar. % Sebagai pelindung dan penumpu=pendukung dari bagian%bagian &ang bergerak. % Sebagai tempat kedudukan no)el suction dan discharge serta bagian diam lainn&a. Berikut contoh gambar dari tipe radial split barrel dengan bentuk selongsong dan ditutup bagian depan%belakang "rear%front co'er#.
b. Inlet Wall 0nlet wall adalah diafram "dinding pen&ekat# &ang dipasang pada sisi suction sebagai inlet channel dan berhubungan dengan inlet no)le. Karena berfungsi sebagai saluran gas masuk pada stage pertama! maka meterialn&a harus tahan terhadap abrasi'e dan erosi.
c. Guide Vane +uide 'ane di tempatkan pada bagian depan e&e impeller pertama pada bagian suction "inlet channel#. ungsi utama guide 'ane adalah mengarahkan aliran agar gas dapat masuk impeller dengan distribusi &ang merata. Konstruksi 'ane ada &ang fi>ed dan ada &ang dapat di atur "mo'able# posisi sudutn&a dengan tujuan agar operasi kompresor dapat ber'ariasi dan dicapai effisiensi dan stabilitas &ang tinggi.
d. Eye Seal 5&e seal ditempatkan di sekeliling bagian luar e&e impeller dan di tumpu oleh inlet wall. 5&e seal selalu berbentuk satu set ring logam &ang mengelilingi wearing ring impeller "lihat gambar /#. Berfungsi untuk mencegah aliran balik dari ga s &ang keluar dari discharge impeller "tekanan tinggi# kembali masuk ke sisi suction "tekanan rendah#.
e. Diffuser ?iffuser berfungsi untuk merubah energi kecepatan &ang keluar dari discharge impeller menjadi energi potensial "dinamis#. @ntuk multi stage dipasang diantara inter stage impeller.
f. Labirinth Seal Aabirinth seal digunakan untuk men&ekat pada daerah : % Shaft dan diafragma sebagai shaft seal. % *asing dan shaft sebagai casing seal.
g. eturn !end eturn bend sering juga disebut crosso'er &ang berfungsi membelokan arah aliran gas dari diffuser ke return channel untuk masuk pada stage=impeller berikutn&a. eturn bend di bentuk oleh susunan diafragma &ang dipasang dalam casing. Bentuk dan posisi dari return bend ditunjukan pada gambar 6.
h. eturn Channel eturn channel adalah saluran &ang berfungsi memberi arah aliran gas dari return bend masuk ke dalam impeller berikutn&a. eturn channel ada &ang dilengkapi dengan fi>ed 'ane dengan tujuan memperkecil swirl "olakan aliran gas# pada saat masuk stage berikutn&a sehingga dapat memperkecil 'ibrasi! lihat gambar .
i. Diafragma ?iafram adalah komponen bagian dalam kompresor &ang berfungsi sebagai pen&ekat antar stage dan tempat kedudukan e&e seal maupun inter stage seal. ?engan pemasangan diafragma secara seri! akan terbentuk tiga bagian penting! &aitu diffuser! return bend! dan return channel. ?iafragma ditempatkan didalam casing dengan hubungan tongue%groo'e sehingga mudah dibongkar pasang.
,. Ba"an D"na'"%
a. Shaft and Shaft Sleeve Shaft atau poros transmisi digunakan untuk mendukung impeller dan meneruskan da&a dari pengerak ke impeller. @ntuk penempatan impeller pada shaft di gunakan pasak "ke&# dan pada multi stage! posisi pasak di buat selang%seling agar seimbang. Sedangkan jarak antar stage dari impeller di gunakan shaft slee'e! &ang berfungsi sebagai pelindung shaft terhadap pengaruh korosi! erosi dan abrasi dari aliran dan sifat gas dan untuk penempatan shaft seal diantara stage impeller.
b. Impeller 0mpeller berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar! sehingga menimbulkan ga&a. 3al ini men&ebabkan gas masuk=mengalir dari inlet tip "e&e impeller# ke discharge tip. Karena adan&a perubahan jari%jari dari sumbu putar antara tip sudu masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi kenaikan energi kecepatan.
". !antalan #!earing$ Bearing adalah bagian internal kompresor &ang berfungsi untuk mendukung beban radial dan aksial &ang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah kerusakan pada komponen lainn&a. (ada kompresor sentrifugal terdapat dua jenis bearing! &aitu : %. &ournal bearing ?igunakan untuk mendukung beban dengan arah radial "tegak lurus poros#. '. (hrust bearing ?igunakan untuk mendukung beban kearah aksial "sejajar poros#. ). *il +ilm Seal 4il film seal merupakan salah satu jenis seal &ang digunak an dalam kompresor. 4il film seal
terdiri dari satu atau dua seal ring. (ada seal jenis ini diinjeksikan min&ak "oil# sebagai pen &ekat=perapat "seal oil# antara kedua seal ring &ang memiliki clearence sangat kecil terhadap shaft. ekanan masuk seal oil dikontrol secara proporsional berdasarkan perbedaan tekanan sekitar psi diatas tekanan internal gas dan perbedaan tekanan oil%gas selalu dipertahankan. Sehubungan dengan kondisi operasi tidak selalu konstan! maka untuk mempertahankan perbedaan tekanan antar seal oil dan gas dapat sesuai dengan kondisi operasi! digunakan o'erhead tank. Sistim o'erhead tank adalah memasang tanki penampung seal oil dengan ketinggian tertentu diatas kompresor dan le'el seal oil dalam tanki dikontrol melalui le'el control operated 'al'e! kemudian tekanan gas stream dimasukan kedalam tanki melalui bagian atas "top# sehingga memberikan tekanan pada permukaan seal oil. ?engan sistem o'erhead tank! maka head static seal oil secara otomatis dapat men&esuaikan dengan kondisi operasi kompresor! sehingga perbedaan tekanan oil%gas proses dapat dipertahankan konstan. +ambar berikut menunjukan sistim o'erhead tank untuk seal oil pada oil film shaft seal with c&lindrical bushing.
,. Blo-er
Blower adalah alat untuk mengalirkan udara. Kebutuhan blower di bidang industri sangat penting mengingat fungsi dan peranann&a pada mesin%mesin besar. Biasan&a blower dimanfaatkan sebagai alat penghisap udara kotor untuk mengurangi pencemaran! sebagai pemampatan udara dan masih ban&ak lagi fungsi dan kegunaan blower &ang lainn&a. Blower ban&ak dijumpai pada sistem 'entilasi dan peralatan pendingin udara! pada instalasi &ang mengalirkan udara panas dan gas buang. "Maridjo! 1;;-#.
Pr"n%"( Kerja Blo-er
(ompa dan blo,er atau fan sentrifugal memiliki prinsip kerja &ang mirip! &aitu mengalirkan fluida serta mengubahn&a dari tekanan rendah ke tekanan tinggi sebagai akibat adan&a ga&a sentrifugal &ang dialami oleh fluida tersebut. Bedan&a! bila pompa untuk mengalirkan cairan! blo,er atau fan untuk mengalirkan gas! udara misaln&a.
&ang diinginkan sambil dilihat da&a motorn&a atau arus listrikn&a apakah sudah melewati batas &ang diijinkan atau desainn&a. Sebelum da&an&a melewati batas &ang dibolehkan hendakn&a kita berhenti membuka katup atau damper ! misaln&a pada ;7 dari da&a motor.
Ga'bar $Fan Sentr"+ual
Ga'bar $ )ana!"an Blo-er
Ga'bar $ Fan Sentr"+ual !enan Blade
+ambar : Backward Inclined Fan
Ga'bar . Fan A#%"al NIS)O/
Ga'bar Fan Pro(eller FanA"r )o'(any/
Ga'bar Blo-er Sentr"+ual FanA"r )o'(any/
I*.
Ga'bar Alat Terla'("r/
*.
Data Pena'atan
Ga'bar $ I'(eller Fan K"(a%/
8umlah Fo
*I.
Keterangan
Aaboratorium Kipas
Blower
Kipas
Blower
1
@tilitas
2
Mati
%
2
(ilot (lant
2
Mati
%
,
+udang
1
%
3idup
/
0( "bawah#
1
3idup
%
Satuan 4perasi
2
%
3idup
-
0( "atas#
1
3idup
%
6
Kimia $nalisis ?asar
1
/
3idup
3idup
Satuan (roses
2
,
3idup
3idup
Tua%
1. (erbedaan fan dan blower Perbedaan prinsip kerja blower dan fan? Jawaban:
Fan
•
•
Mensirkulasikan udara
Blower
•
Mampu menghasilkan tekanan tinggi •
•
Kenaikan tekanan sampai 1136 mmg •
•
•
•
Mampu untuk handling bahan Memiliki blade sebagai alat utama
•
!o"ok untuk operasi kondisi #ang kasar
•
Karakteristikn#a "enderung turun saat tekanan sistem meningkat Kenaikan tekanan dari 1136$ %&66 'idak bisa untuk handling bahan Memiliki impeller sebagai alat utama 'idak "o"ok untuk sistem #ang dapat mengalami
pen#umbatan
%. Perbedaan penggunaan blower dan fan? Jawaban:
Fan
•
•
berguna untuk handling padatan #ang terbang (debu) serpih ka#u) dan skrap logam* digunakan untuk pemanasan perumahan) +entilasi) dan pen#ejuk udara (,-!*
Blower
•
•
/igunakan sebagai media transportasi udara dengan sistem menghisap dan menghembuskan) sesuai dengan keperluan peralatan. penerapan sistim #ang "enderung tidak terjadi pen#umbatan
3. !ontoh soal perhitungan berkaitan dengan blower dan fan
0ebelum /a#a dari blower fan dapat dihitung) sejumlah parameter operasi harus diukur) termasuk ke"epatan udara) head tekanan) suhu aliran udara pada fan. /alam rangka mendapatkan gambaran operasi #ang benar harus di#akinkan bahwa: 1.
2an dan komponenn#a beroperasi dengan benar pada ke"epatann#a %. perasi berada pada kondisi stabil4 suhu) berat jenis) resistansi sistim #ang stabil dll. /isini akan dihitung da#a dari blower dan Perhitungan e5siensi blowerfan) perhitungan dibagai beberapa tahap agar dapat mudah dimengerti :
Tahap 1: Menghitung berat jenis gas 'ahap pertama adalah menghitung berat jenis udara atau gas dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: erat jenis gas (7*8%93 1)%;3 %93 < t
&
!
/imana) t o! 8 0uhu udara atau gas pada kondisi ditempat
Tahap 2: Mengukur kecepatan kecepatan udara rata-rata
udara
dan
menghitung
Ke"epatan udara dapat diukur dengan menggunakan sebuah tabung pitot dan manometer)atau dengan sensor aliran (instrumen tekanan diferensial*) atau anemometer #ang akurat. =ambar dibawah memperlihatkan bagaimana tekanan ke"epatan diukur dengan menggunakan sebuah tabung pitot dan manometer. 'ekanan total diukur denan menggunakan pipa bagian dalam dari tabung pitot dan tekanan statis diukur dengan menggunakan pipa luar dari tabung pitot . Jika ujung tabung luar dan dalam disambungkan ke manometer) didapatkan tekanan ke"epatan (#aitu perbedaan antara tekanan total dan tekanan statis*. >ntuk mengukur ke"epatan #ang rendah) lebih disukai menggunakan manometer dengan pipa tegak keatas daripada manometer pipa$>. ihat bab tentang Peralatan Pemantauan untuk penjelasan mengenai manometer.
Menghitung ke"epatan udara rata$rata dengan mengambil sejumlah pemba"aan tekananke"epatan #ang melintasi bagian melintang saluran dengan menggunakan persamaan berikut :
/imana: !p8 Konstanta tabung pitot ) &)@A (atau* #ang diberikan oleh pabrik pembuatn#a /h 8 Perbedaan tekanan rata$rata #ang diukur oleh tabung pitot dengan mengambil pengukuran pada sejumlah titik pada seluruh bagian melintang saluran. #u8 erat jenis udara atau gas pada kondisi pengujian # 8 erat jenis Bat "air dalam manometer pada tabung pitot (air) alkohol atau air raksa*
Tahap 3: menghitung aliran volumetrik 'ahap ketiga adalah menghitung aliran +olumetrik sebagai berikut: 1. >kur diameter saluran (atau dari sek itarn#a dimana diameter dapat diperkirakan*. %. ,itung +olum udaragas dalam saluran dengan hubungan sebagai berikut olumetrik ! "m3#s$ % & ' Tahap (:Menghitung )a*a Blower ,ubungan antara total head) , dan debit C din#atakan oleh persamaan (1D* berikut :
/imana g 8per"epatan gra+itasi bumi) ms % b% 8sudut sudu bagian luar (lihat gbr.%*
, 8head) Pa C 8 debit) m3s u% 8 ke"epatan sudu bagian luar) ms E% 8 Jari$jari luar dari blower) m + 8 ke"epatan sudut) rads F 8 putaran blower$rpm b% 8 tebalketinggian sudu blower)m
)a*a blower % +, !, ".att$ Tahap /: Menghitung e0siensi Blower G5siensi mekanik dan statik dapat dihitung sebagai berikut:
*II.
)onto0 Soal 1. Sebuah kipas sentrifugal digunakan untuk mengambil gas buang pada keadaan
diam! tekanan 2;! in "6,6 mm# 3g dan suhu 2 ";,!,*# dan membuang pada tekanan ,!1 in "6- mm# kg dan kecepatan 1 ft=detik. 3itunglah da&a &ang diperlukan untuk memindahkan 1. std.ft,=mm "1-.;; m,=jam# gas effisiensi kipas ialah -7 dan bobot molekul gas ,1!, G (en&elesaian : ?ensitas isap sebenarn&a ialah : P a=
31,3 x 29,0 ( 460 + 60 ) 378,7 x 30 ( 460 + 200 )
=¿ !-2; lb=ft,
?ensitas buang P a= 0,629 x
30,1 29,0
=¿ !-, lb=s
?ensitas rata – rata dari gas &ang mengalir ialah P=
0,0629 + 0,0653 2
Aaju alir massa ialah
=¿ !-/1 lb=ft,
m=
10000 x 31,3 378,7 x 60
=¿ 1,!6 lb=s
ekanan &ang dibangkitkan ialah P b − Pa
=
(30,1−29,0 )( 144 x 14,7 )
=¿ 1.21/ ft.lbf=lb
29,92 x 0,0641 ῤ ?engan aaHab H!1 I JaH dan aHb 1 Pa− Pb
℘= (
ῤ
n
¿
1,214 + 349,7 0,65
+
Vb 2
2 Gc
)=¿ !-2; lb=ft,
=¿ 2!/- lb=ft,
?a&a kipas P b=
13,70 x 2,406 550
=¿ -!, hp "/! kw#
LAPORAN TETAP UTILITAS BLOWER DAN FAN SENTRIFUGAL
DISUSUN OLE1
$ KELO2POK ,3 4 KA
1ARDINA APRI S.
$ 56&, 7585 5,9:
I)1A SRI W.
$ 56&, 7585 5,9;
LEONELA *INDIARTI
$ 56&, 7585 5,99
2.LUTFI NURULLA1 B.D
$ 56&, 7585 5755
2ELDA DWITASARI
$ 56&, 7585 575&
2U1A22AD RE*A F
$ 56&, 7585 575,
DOSEN PE2BI2BING $ Ir.
POLITEKNIK NEGERI SRIWIA ,5&8
