BAB II Tinjauan Pustaka
-
Upload
tika-wulandari -
Category
Documents
-
view
125 -
download
0
Transcript of BAB II Tinjauan Pustaka
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 1/26
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Dasar – Dasar Perpindahan Panas
Penyerahan kalor atau perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain, kerap
kali terjadi dalam industri proses kimia untuk berbagai macam bentuk perlakuan
diperlukan pemasukan atau pengeluaran kalor, untuk mencapai keadaan yang dibutuhkan
seperti harus dilakukan pada suhu tertentu dengan jalan memasukkan dan mengeluarkan
kalor dalam melakukan proses produksi. Mempertahankan keadaan tersebut dibuthkan
perpindahan panas dengan proses perubahan secara eksoterm (dengan cara mengeluarkan
panas) atau endoterm (dengan cara penambahan / pendinginan). Suatu perpindahan panas
fluida dari zat yang satu ke zat yang lain dalam menyerahkan kalor akan mengalir dari
suhu yang tinggi ke suhu yang rendah. Sebab untuk memanaskan sesuatu kita harus
memiliki sesuatu yang lebih panas dan begitu pula untuk mendinginkan sesuatu kita
harus memiliki sesuatu yang lebih dingin. Di sini ternyata bahwa kita harus mengetahu
berapa tinggi suhu yang dimiliki suatu fluida untuk melakukan perpindahan panas
Di dalam alat penukar panas terdapat zat bantu yang dapat melakukan
perpindahan panas. Biasanya ada tiga macam zat yang dapat membantu didalam proses
perpindahan panas seperti :
a. Air
Air merupakan zat bantu yang paling banyak dipergunakan untuk pengeluaran kalor.
Air digunakan sebagai media pendingin atau dalam perpindahan panas dikarenakan
air mudah untuk didapat, dan juga dalm hal kerapatan massa jenisnya, serta gampang
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 2/26
5
di dalam hal treatment masalah korosi dalam masalah korosinya. Perusahaan yang
tidak begitu banyak membutuhkan air pendingin biasanya akan mempergunakan air
sumur (air yang di pompakan). Suhu air sumur adalah sangat rendah sehingga gaya
pergerakannya besar dan didapat suhu akhir pada proses perpindahan panas nantinya
agak rendah. Akan tetapi suatu perusahaan membutuhkan air pendingin yang besar
maka perusahaan tersebut akan berusaha mencari air dari permukaan bumi, seperti
terdapat disungai, laut, danau dan kemudian air tersebut akan dikembalikan lagi
ketempat semula. Dalam suatu pabrik air pendingin dapat mengambil kalor dan
suhunya akan naik. Namun pada tempat lain dalam suatu jaringan kisi atau menara
pendingin suhu akan dikembalikan lagi kepada suhu semula dengan jalan penguapan
sebagian.
b. Udara
Untuk persediaan air yang sedikit maka udara yang digunakan untuk melakukan
pertukaran panas, juga terkadang disebabkan oleh karena air sedikit bila ditinjau
menurut kejernihannya tidak memenuhi syarat. Pada siang hari udara yang ada pada
sekitar alat pertukaran panas suhunya lebih tinggi bila dibandingkan dengan suhunya
malam hari. Udara yang digunakan pada alat penukar panas terkadang memerlukan
energi yang lebih besar dibandingkan dengan alat penukar panas lainnya. Alat
penukar panas yang menggunakan udara sebagai zat bantu untuk melakukan
perpindahan panas adalah cooling water.
c. Zat cair yang mendidih pada suhu rendah.
Selama suhu akhir daru zat yang akan didinginkan masih lebih tinggi, yaitu sejumlah
kalor yang pantas dari pada suhu air pendingin dan udara luar, maka air pendingin
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 3/26
6
dan udara luar itu dapat dipergunakan sebagai zat bantu untuk melakukan
pengeluaran kalor. Bila suhu akhir dari zat yang didinginkan harus lebih
rendahdaripada suhu zat bantu yang tersedia, maka kita harus melaksanakanya
dengan sedikit menggunakan akal. Separti gas yang dimampatkan menjadi zat cair,
dididihkan pada suhu yang sedemikian rupa sehingga pendidihan itu berlangsung
pada suhu yang didinginkan. Dengan demikian kalor yang dibutuhkan untuk
mendidihkan ini diambil dari lingkungan, yaitu pada tingkatan yang rendah. Zat bantu
yang mendidih tetap tinggal dalam sirkulasi karena zat bantu tersebut akan
dimampatkan lagi dan diembunkan lagi. Selain itu, lemari es juga bekerja menurut
prinsip dimampatkan dan diembunkan dan dididihkan pada tekanan zat bantu yang
lebih rendah. Pengeluaran kalor pada tingkat rendahini menggunakan zat – zat
serperti , Freon (CCLF), Dioksida Belerang (SO), Cholr- Metil (CHCL), Amonik
(NH). Kesemua bahan ini adalah medium termal yang memiliki persyaratan sebagai
berikut :
1. Sirkulasi yang lancar, tidak mudah membeku dan tidak menyumbat.
2. Sifat pendinginannya mempunyai effisiensi tinggi.
3. Tidak berbahaya.
4. Tidak mudah terbakar dan meledak.
5. sifat korosi dan karatnya rendah.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 4/26
7
B. Tinjauan Umum Alat Penukar Panas
Istilah umum yang digunakan untuk alat penukar panas adalah Heat Exchanger.
Hal ini disesuaikan dengan fungsinya sebagai pemindah panas antara cairan dengan
cairan atau antara cairan dengan gas, melewati suatu dinding pemisah. Peralatan tersebut
dapat dikatakan alat penukar panas. Fungsi alat penukar panas adalah untuk menaikkan
suhu fluida dingin dan menurunkan suhu fluida panas.
Adapun tujuan dari pertukaran panas didalam industri proses adalah:
1. Memanaskan atau mendinginkan fluida hingga mencapai temperatur tertentu yang
didinginkan di dalam proses berikutnya.
Misalnya pemanasan reaktan, pendinginan produk pada cooler.
2. Mengubah keadaan fasa fluida.
Misalnya kondensasi, destilasi, evaporasi.
Pada alat penukar panas, proses perpindahan panas tersebut dapat terjadi secara
langsung maupun tidak langsung, yaitu :
1. Alat penukar panas yang langsung, ialah dimana fluida panas akan bercampur dengan
fluida dingin secara langsung tanpa adanya pemisahan dalam suatu bejana atau
ruangan tertentu.
Contohnya: Jet condenser, pesawat desuperheater pada ketel (water injection
desupheater), pesawat deaerator (yaitu antara air ketel dengan uap yang
diinjeksikan).
2. Alat penukar panas yang tidak langsung, ialah dimana fluida panas tidak berhubungan
langsung (indirect contact) dengan fluida dingin. Jadi proses perpindahan panasnya
melalui media perantara, seperti pipa, pelat, atau perantara lainnya.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 5/26
8
C. Mekanisme Perpindahan Panas
Mekanisme perpindahan panas dapat berlangsung dengan tiga cara, yaitu:
1. Konduksi
Konduksi adalah proses perpindahan panas yang terjadi melalui media benda padat,
di mana molekul – molekul benda tersebut tidak bergerak.Contohnya: rambatan panas
melalui dinding tanur dan dinding pipa merupakan rambatan panas secara konduksi.
2. Konveksi
Konveksi adalah proses perpindahan panas terjadi bila suatu fluida berkontak dengan
permukaan zat padat pada temperatur berbeda, maka hasil dari proses pertukaran
energi termis.
Perpindahan panas konveksi dapat dibedakan atas dua macam yaitu konveksi alamiah
(natural convection) dan konveksi paksa (forced convection).
Konveksi alamiah ialah gerakan fluida secara keseluruhan dan tidak dipengaruhi oleh
gaya dari luar merupakan hasil dari perbedaan density karena perbedaan temperatur.
Sedangkan transfer panas secara konveksi paksa yaitu suatu gerakan yang dihasilkan
oleh fluida secara mekanis dengan adanya bantuan gaya dari luar, misalnya oleh
pengadukan, dan pompa agitator.
Umumnya perpindahan panas akan berlangsung lebih cepat dengan konveksi yang
dipaksakan. Melalui konveksi paksa kondisi yang diharapkan pada suatu proses akan
lebih cepat dicapai, misalnya pada system pendinginan produksi bahan kimia
dilakukan secara konveksi paksa akan menimbulkan perubahan temperatur dari
produk yang didinginkan.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 6/26
9
3. Radiasi
Radiasi adalah proses perpindahan panas yang tejadi apabila suatu zat padat
memancarkan dan menyerap sinar. Dalam hal ini ruang hampa dapat ditembus oleh
sinar dan meneruskannya, panas secara radiasi ini banyak dipakai pada dapur ketel.
D. Klasifikasi Alat Penukar Panas
Dalam pabrik – pabrik kimia sering tejadi pemberian dan peneriman panas antara
dua cairan yang berbeda temperaturnya. Alat yang dipakai untuk maksud ini dinamakan
alat penukar panas. Dalam alat penukar panas dapat digunakan aliran searah, aliran
berlawanan arah dan aliran silang.
Jenis alat penukar panas yang banyak dipakai dapat diklasifikasikan menjadi:
1. Berdasarkan prinsip kerja
Berdasarkan prinsip kerjanya dapat dibedakan atas :
a. Surface Exchanger, yaitu perpindahan panas dilakukan melalui batas pemisah
dimana aliran fluidanya tidak bercampur.
1. Tipe Recuperating, panas yang dipindahkan melalui suatu dinding pemisah
aliran fluida. Tipe ini digunakan pada ketel uap, heater dan kondensor.
2. Tipe Regenerative, panas disimpan dalam suatu alat disebut matrix, kemudian
dipindahkan ke aliran fluida dingin yang melewatinya. Tipe ini digunakan
sebagi pemanas udara pada dapur tinggi.
b. Kontak langsung, yaitu perpindahan panas terjadi secara kontak langsung antara
kedua fluida. Sebagai contoh adalah menara pendingin. Keuntungan alat
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 7/26
10
pemindah panas jenis ini adalah koefisien perpindahan panas dan luas permukaan
pemindahan panas lebih besar daripada surface exchanger.
2. Berdasarkan Arah Aliran Fluida
Berdasarkan arah aliran fluidanya dapat dibedakan atas :
a. Berlawanan arah (Counter flow), dimana arah aliran fluida panas dan fluida
dingin berlawanan.
b. Sejajar (Paralel Flow), dimana arah aliran fluida panas dan fluida dingin adalah
sama.
c.
Melintang (Cross Flow), dimana arah aliran fluida panas dan fluida dingin saling
tegak lurus satu sama lain.
3. Berdasarkan Fungsi Alat
Berdasarkan fungsi alatnya dapat dibedakan atas :
a. Condensor, digunakan untuk mengembunkan uap dengan cara memindahkan
panas latennya ke media pendingin, media pendingin yang dipakai biasanya air,
uap atau campuran uap.
b. Cooler, digunakan untuk mendinginkan (menurunkan suhu) cairan atau gas
dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Pada umumnya tidak akan
terjadi perubahan fase dari kedua fluida.
c.
Chiller, digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada temperatur sangat
rendah. Temperatur pendingin di dalam chiller jauh lebih rendah bila
dibandingkan dengan pendingin yang dilakukan dengan pendingin air. Media
pendingin yang digunakan pada pada chiller adalah amoniak dan Freon.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 8/26
11
d. Heat Exchanger, berfungsi untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida untuk
pemanasan aliran fluida yang lain. Maka terjadi dua fungsi sekaligus yaitu
memanaskan fluida yang dingin dan mendinginkan fluida yang panas. Suhu
masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya.
e. Reboiler, alat penukar panas ini bertujuan untuk mendinginkan kembali serta
menguapakan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang sering
digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri.
f. Heater, alat penukar panas ini bertujuan memanaskan suatu fluida proses.
Umumnya zat pemanas yang digunakan adalah uap atau fluida panas lain.
g. Evaporator, alat penukar panas ini digunakan untuk menguapkan cairan yang ada
pada larutan sehingga diperoleh larutan yang lebih pekat.
h. Waste Haet Boiler, alat penukar panas ini digunakan untuk menghasilkan uap dari
air kondensat dengan cara memindahkan panas sensibel dari aliran gas bekas atau
gas proses yang mempunyai temperatur tinggi.
i. Superheater, alat penukar panas ini digunakan untuk mengubah uap basah
(saturated stem) pada pembangkit uap, menjadi uap kering (superheater steam).
j. Steam Generator atau Pembangkit Uap, alat penukar panas ini lebih dikenal
dengan ketel uap, di mana terjadi pembentukan uap dalam unit pembangkit. Panas
dari hasil pembakaran bahan bakar dalam ketel dipindahkan dengan cara
konveksi, konduksi dan radiasi.
k. Vaporizer, vaporizer sama dengan evaporator, bedanya jenis ini dipergunakan
untuk menguapkan cairan pelarut yang bukan air.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 9/26
12
l. Ekonomizer, ekonomizer atau pemanas air pengisi ketel bertujuan untuk
menaikkan suhu air pengisi ketel (feed water). Sebelum air masuk ke dalam drum
uap.
4. Berdasarkan Konstruksinya
Berdasarkan konstruksinya dapat dibedakan atas :
a. Penukar panas pipa ganda, dasarnya terdiri dari dua buah pipa. Pipa diatur
sedemikian rupa sehingga satu fluida dapat mengalir lewat pipa sebelah dalam
(Tube), sedangkan fluida yang satu lagi melewati annulus (Shell). Alat tersebut
hanya digunakan untuk panas yang rendah.
b. Penukar panas shell and tube, dalam perusahaan industri kimia menengah, alat
penukar panas yang paling banyak dan sering digunakan adalah jenis alat penukar
panas shell and tube. Alat penukar panas tipe shell and tube adalah penukar panas
yang terdiri dari sejumlah pipa kecil yang dipasang secara parallel dan ujung –
ujungnya ditahan oleh lembaran besi (sheet) yang berlubang – lubang yang
besarnya sesuai dengan diameter tubenya. Kemudian pipa – pipa tersebut
dilingkari oleh tabung besi yang lebih besar yang disebut dengan shell. Untuk alat
penukar panas yang digunakan sebagai pendingin, selalu memakai baffle yang
dipasang dalam shell, berfungsi untuk membalikkan fluida sehingga kecepatannya
bertambah besar dan air pendingin yang digunakan dapat melintasi seluruh
ruangan dalam shell.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 10/26
13
Adapun keunggulan alat penukar panas jenis Shell and Tube:
1. Mempunyai luas permukaan panas yang lebih besar dengan bentuk dan
volume yang kecil jika dibandingkan dengan jenis alat penukar panas pipa
ganda.
2. Mempunyai lay – out mekanik yang baik, bentuknya cukup baik untuk
operasi bertekanan.
3. Menggunakan teknik pabrikasi yang sudah mapan.
4. Dapat dibuat dengan berbagai jenis material.
5.
Mudah membersihkannya.
6. Prosedur perencanaannya sudah mapan.
7. Konstruksinya sederhana, pemakaian ruangan relative kecil.
8. Prosedur mengoperasikannya tidak berbelit – belit, sangat mudah diketahui /
dimengerti.
9. Konstruksinya dapat dipisah – pisah satu sama lain, tidak merupakan satu
kesatuan yang utuh.
Alat penukar panas shell dan tube dibedakan atas tiga macam yaitu :
1. Fixed tube sheet exchanger.
Keuntungannya :
Mempunyai kontruksi yang lebih murah dan sederhana serta tidak
menggunakan gasket dan packing.
Kelemahannya :
Shell tidak dapat dibuka karena kontruksinya dilas.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 11/26
14
2. U-Tube exchanger.
Keuntungannya :
Shell dapat dibuka karena kontruksinya dibaut sehingga shell bagian
dalam dapat dikontrol.
Kelemahannya :
Sulit untuk membersihkan tabung yang berbentuk U dalam fluida yang
digunakan harus benar – benar bersih.
3. Floating heat exchanger.
Keuntungannya :
Mudah untuk dikontrol pada bagian tube bundle
Kelemahannya :
Tidak dapat dipakai untuk tekanan tinggi.
E. Komponen Alat Penukar Panas Shell and Tube
Kompressor yang digunakan di PT. INALUM mempunyai 3 buah cooler, yaitu
intercooler, aftercooler dan oilcooler. Adapun komponen utama yaitu :
1. Tube
2. Tube Sheet
3. Shell
4.
Pass Devider
5. Baffle
6. Channel Cover
7. Nozzles
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 12/26
15
Gambar 1: Komponen Penyusun Alat Penukar Panas Shell and Tube
Untuk tiap komponen tersebut diatas akan diterangkan secara tersendiri, yaitu :
1. Tube
Tube merupakan komponen terpenting pada alat penukar panas. Komponen ini
berfungsi sebagai penghantar panas yang dipindahkan fluida panas ke fluida dingin.
Dalam hal ini persyaratan yang harus dimiliki oleh tube adalah:
a. Daya tahan terhadap korosi.
b. Daya tahan terhadap panas.
c.
Dapat digunakan untuk proses dingin maupun proses panas.
2. Tube Sheet
Tube sheet adalah merupakan bagian dari alat penukar panas berupa pelat yang
berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai pengikat tube. Pelat tersebut dilubangi
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 13/26
16
dengan diameter yang lebih besar daripada diameter luar tube kemudian tube
ditempatkan pada lubang tersebut. Pengikatan tube pada sheet merupakan hal yang
sangat penting, sebab apabila pengikatan tube ini tidak sempurna akan terjadi
kebocoran yang mengakibatkan fluida shell bersatu dengan fluida tube. Untuk
mencegah hal tersebut maka pengikatan tube dilakukan dengan pengecoran agar
posisi tube tidak berubah dan kekuatannya terhadap tarikan akan semakin meningkat.
3. Shell
Pada penukar panas shell and tube, shell merupakan selubung dari tube bundle yang
mempunyai diameter besar. Dari segi pembuatannya, shell dapat dikelompokkan
menjadi:
a. Shell yang dibuat dari pipa (untuk shell yang berukuran kecil).
b. Shell yang dibuat dari pelat yang diroll dan dilas (untuk shell berukuran besar).
4. Pass Devider
Pass devider adalah merupakan pelat yang dipasang di dalam channel yang berfungsi
untuk membagi aliran fluida tube bila didinginkan aliran tube yang lebih dari satu.
5. Baffle
Baffle atau dinding pembalik yang dipasang pada alat penukar panas shell and tube
mempunyai beberapa fungsi, yaitu:
a. Sebagai penyangga atau penahan tube.
b.
Mencegah terjadinya getaran pada tube.
c. Sebagai pengontrol dan mengarahkan aliran fluida yang mengalir diluar tube
(shell tube).
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 14/26
17
6. Channel Cover
Channel cover adalah tutup yang dapat dibuka pada saat pemeriksaan. Dalam
konstruksi alat penukar panas yang kecil biasanya digunakan bentuk “bonnet” sebagai
pengganti dari channel cover.
7. Nozzles
Nozzles merupakan aturan masuk fluida kedalam alat penukar panas. Minimal
diperlukan 4 buah nozzles yaitu dua untuk fluida tube dan dua lagi untuk fluida shell.
Penempatan nozzles ini dipengaruhi oleh jumlah lintasan aliran (pass).
F. Udara Tekan Proses
Pemakaian udara tekan pada pabrik peleburan Aluminium adalah sangat penting.
Udara tekan ini dapat dihasilkan oleh kompresor. Adapun compressor yang digunakan
pada pabrik peleburan aluminium di PT. INALUM adalah kompresor screw dengan
spesifik :
1. Kapasitas : 3150 m3 / jam
2. Tekanan : 8 Kg / cm2
3. Motor : 360 kW x 4 pole
Bagian – bagian Utama Kompresor Screw
1. Rotor
Terdapat sepasang rotor yang berbentuk screw/sekrup. Dengan rotor inilah
proses pengisapan, kompresi dan pengeluaran dilakukan secara berurutan.
2. Filter, berfungsi sebagai penyaring udara yang akan diproses.
3.
Silincer, berupa ruangan yang berfungsi sebagai peredam suara.4. Intercooler dan aftercooler, berfungsi sebagai pendingin udara yang
diproses.
5. Separator, sebagai pemisah air dengan udara.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 15/26
18
6. Alat-alat pengaman seperti pressure switch, solenoid valve, butterfly valve,
by pass valve, yang bertujuan agar tekanan discharge tidak melebihi batas
maksimum yaitu 8,6Kg/cm2
7. Check valve, bertujuan untuk menghilangkan tekanan balik.
8. Safety valve, yang bekerja pada tekanan 8,8 Kg/cm2.
G. Kompresor
Kompresor adalah suatu mesin untuk memampatkan udara dan gas. Kompresor
udara biasanya menghisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang menghisap udara
atau gas yang bertekanan tinggi dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor bekerja
dengan menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir,
kompresor ini disebut pompa vakum.
Pada kompresor terdapat berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan
tekanannya. Sebutan kompresor di pakai untuk jenis yang bertekanan tinggi, sedangkan
blower dipakai untuk jenis bertekanan rendah.
Jadi pada dasarnya kompresor digerakkan dengan sumber tenaga motor listrik,
mesin uap dan gas turbin. Pemilihan sumber tenaga ini bergantung pada ketentuan
operasi dan sumber daya yang tersedia, sehingga dapat beroperasi secara efisien dan
ekonomis.
Dalam hal ini, penggunaan kompresor sebagai pemampatan udara atau gas untuk:
a. Meneruskan daya (sistem udara tekan untuk peralatan yang menggunakan
peneumatic system).
b. Mensuplai udara – udara pembakaran seperti ketel uap.
c. Mengalirkan gas didalam suatu proses atau suatu sistem.
d. Sebagai alat transportasi dan distribusi gas.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 16/26
19
Pemampatan udara yang dialirkan oleh kompresor biasanya tidak segera dipakai
sesudah kompresor. Udara mampat ini kadang – kadang dialirkan melalui saluran
panjang sampai pada tempat pemakaian bisa juga ketempat penyimpanan tempat udara
itu diambil. Udara mampat yang dihasilkan kompresor ini digunakan untuk tujuan
menggerakkan mesin – mesin udara mampat atau perkakas – perkakas udara mampat
(system peneumatic) .
Prinsip Kerja Kompresor
Udara masuk melalui saluran air Filter . Pada air Filter udara dibersihkan dari
debu – debu. Seterusnya masuk pada Silencer dan melewati Butterfly valve yang bekerja
secara otomatis dalam mengatur pemakaian udara. Selanjutnya udara memasuki
kompresor tingkat pertama dengan tekanan (2 – 2,5 kg/cm2). Udara selanjutnya
didinginkan pada Intercooler dan udara di kompres lagi pada kompresor tingkat kedua
tekanan dinaikkan menjadi 7 - kg/cm2. setyerusnya udara melewati Check Valve (untuk
menghilangkan tekanan balik). Apabila tekanan udara tidak melalui ketentuan,
selanjutnya udara melewati Silencer kedua dari sisi memasuki Aftercooler memasuki
Safety Valve. Pada Safety Valve tekanan di ukur dan apabila udara memenuhi standart,
selanjutnya udara Discharge dan keluar disalurkan pada kebutuhan pabrik.
Jenis – Jenis Kompresor
Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan
tekanannya. Sebutan kompresor dipakai untuk jenis tekanan tinggi, Blower (peniup)
untuk tekanan agak rendah sedangkan fan (kipas) untuk tekanan yang sangat rendah.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 17/26
20
Berdasarkan atas pemampatannya kompresor dapat dibagi atas dua jenis yaitu.
1. Kompresor pemindahan positif. ( Positive Displacement Compressor)
Kompresor pemindahan positif (Positive Dispalcement Compressor ) adalah
kompresor dengan prinsip kerja, menaikkan tekanan gas dengan menurunkan volume.
Pada ruang tertutup, kapasitas yang dihasilkan berbanding lurus dengan kecepatan
putaran, tetapi perbandingan tekanan (Pressure Ratio) ditentukan oleh tekanan dalam
sistem itu sendiri.
Kompresor pemindahn positif terbagi dalam dua kelompok yaitu :
a.
Reciprocating Compressor, yaitu kompresor ini dengan rotasi bolak – balik.
b. Rotary Compressor, yaitu kompresor ini dengan gerak putar.
Contohnya :
1) Kompresor sudu luncur
2) Blower Roots
3) Kompresor Skrup
Kompresor Skrup
Kompresor skrup termaksud jenis perpindahan positif yang tergolong pada
komresor putar (Rotasi). Kompresor akhir – akhir ini mengalami perkembangan yang
pesat, untuk tekanan antara 7 samapi 8,5 kg/cm2
kompresor skrup cembung untuk dipakai
dibanding dengan kompresor torak.
Adapun keuntungan – keuntungan yang dimiliki kompresor skrup antara lain :
1. Fluida (udara) yang dihasilakn benar – benar terjamin bebas minyak.
2. Jumlah bagian yang bergesakan lebih sedikit
3. Sedikit gangguan kebisingan
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 18/26
21
4. Sedikit pemeliharaan dan periode waktu kerja
5. Perbandingan kompresi yang tinggi
Kerugian – kerugian kompresor skrup antara lain :
1. Peka terhadap debu (kotoran) yang terdapat dalam udara luar (Atm)
2. Mempunyai efisiensi yang rendah, jadi memerlukan trenaga yang relatif besar
Kompresor skrup mempunyai sepasang rotor yang berbentuk skrup, yang satu
mempunyai alur permukaan cembung dan satu lagi permukaan cekung. Pasangan rotor
ini berputar dalam arah saling berlawanan seperti sepasang roda gigi. Rotor dikurung
dalam sebuah rumah, apabila rotor diputar maka ruang yang berbentuk antara bagian
cekung dari rotor dan dinding rumah akan bergerak kearah aksial sehingga udara akan
dimampatkan.
Udara dikompersikan sampai tekanan menegah oleh kompresor tingkat pertama,
kemudian didinginkan dipendinginan antara. Pada tingkat kedua udara dikompresikan
lebih lanjut sampai tekanan keluar, dan didinginkan lagi dipendinginan akhir. Pada pipa
keluar keluar dipasang katup cegah, untuk menghindari tekanan berlebih. Kompresor ini
tidak dipergunakan minyak diantararotornya, sehingga udara yang dihasilkan akan bersih
dan bebas minyak.
Kompresor skrup ini juga dapat digolongkan dua jenis, yaitu :
1. Kompresor skrup injeksi minyak
Pada kompresor ini minyak dalam jumlah yang cukup besar diinjeksikan
kedalam pasangan alur rotor yang saling terkait pada proses komposisi.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 19/26
22
Adapun maksudnya adalah :
a. Untuk mendinginkan udara yang sedang mengalami kompresi agar proses
kompresinya berjalan secara isotermal.
b. Untuk merapatkan celah antara alur – alur yang berkait dengan dinding rumah
sehingga kebocoran dapat dikurangi.
c. Untuk mengerakkan rotor beralur cekung oleh rotor beralur cembung dengan
memberikan pelumasan yang cukup.
2. Kompresor skrup bebas minyak
Kompresor jenis ini, disini ditunjukkan kompresor 2-tingkat dimana motor yang
beralur cembung pada tingkat -1 dan tingkat -2 mempunyai empat gigi. Rotor
ini digerakkan melalui roda gigi peningkat putaran.
2. Kompresor Dinamik ( Dynamic Compresor)
Kompresor dinamik mempunyai prinsip kerja, yaitu menebak kecepatan gas yang
dibangkitkan oleh aksi/gerakan impelling elemen yang berputar kedalam tekanan. Variasi
perubahan kapasitas dan pressure ratio keduanya sebagai fungsi kecepatan putaran, tetapi
dibatasi dengan range tertentu sesuai dengan rancangan bangunan, dynamic kompresor
terdiri dari dua kelompok, yaitu :
1) Axial Compressor
a. Arah aliran gas sejajar dengan sumbu poros
b. Multi Stage
2) Centrifugal Compressor
a. Arah aliran mengelilingi sumber poros
b. Single stage, Multi Stage
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 20/26
23
Kompresor dapat diklasifikasikan atas dasar konstruksinya seperti di bawah ini :
a. Klasifikasi berdasarkan jumlah tingkat beroperasi satu tingkat (Single Stage),
dua tingkat ( Double Stage), dan banyak tingkat ( Multy Stage).
b. Klasifikasi berdasarkan langkah kerja (pada kompresor torak) kerja tunggal,
kerja ganda.
c. Klasifikasi berdasarkan susunan silinder (untuk kompresor torak);mendatar,
tegak, bentuk-L, bentuk- w, bentuk bintang, lawan berimbang.
d. Klasifikasi berdasarkan cara pendinginan: pendinginan air dan pendinginan
udara.
e. Klasifisikasi berdasarkan transmisi gerak: langsung, sabuk- V dan roda gigi.
f. Klasifikasi berdasarkan cara penempatannya: Permanen (Stationery), dapat
dipindahkan (Portable).
g. Klasifikasi berdasarkan cara pelumasannya: pelumasan minyak, tanpa
minyak.
H. Proses Untuk Menghasilkan Udara Bertekanan
Udara masuk melalui saluran filter. Pada air filter udara dibersihkan dari debu –
debu, seterusnya masuk pada silencer dan melewati buterfly valve yang bekerja secara
otomatis dalam mengatur pemakaian udara. Selanjutnya udara memasuki kompresor
tingkat pertama dengan tekanan (2 – 2,5 kg/cm
2
). Udara selanjutnya didinginkan pada
intercooler dan udara dikompres lagi pada kompresor tingkat kedua dan pada tingkat
kedua tekanan dinaikkan menjadi 7 – 8 kg/cm2. Selanjutnya udara melewati check valve
(untuk menghilangkan tekanan balik). Apabila tekanan udara tidak melewati ketentuan,
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 21/26
24
selanjutnya udara memasuki silencer kedua dan dari sini memasuki aftercooler memasuki
safety valve. Pada safety valve tekanan diukur dan apabila udara memenuhi standartd,
selanjutnya udara discharge dan keluar disalurkan pada kebutuhan pabrik.
Apabila tekanan naik hingga 8,6 kg/cm2 udara pada check valve, aliran udara
menuju by pass dan selanjutnya kembali ke silincer pertama dan selanjutnya keluar.
Jalannya udara dapat dilihat pada diagran berikut.
UDARA AIR FILTER SILENCER BUTTERFLY KOMPRESOR
VALVE TINGKAT I
INTERCOOLER KOMPRESOR CHECKVALVE SILINCER II
TINGKAT II
AFTERCOOLER SAFETYVALVE DISCHARGE
BYPASS SILINCER I KELUAR
Gambar : Diagram Alir Untuk Menghasilkan Udara Bertekanan
Temperatur udara juga akan semakin tinggi. Bila kenaikan udara yang semakin
tinggi ini diabaikan, maka hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada bagian – bagian
kompresor pada tingkat selanjutnya. Hal ini akan menggangu jalannya proses yang
sedang berlangsung dan pada akhirnya akan mempengaruhi hasil yang diperoleh. Untuk
menghindari hal tersebut, maka setiap tingkat kompresor dilengkapi dengan intercooler
dan aftercooler yang berfungsi untuk mendinginkan udara proses.pendinginan udara
berlangsung didalam intercooler dan aftercooler terdiri dari dua bagian pokok yaitu shell
side dan tube side. Shell side adalah bagian yang panas dari intercooler dan aftercooler ,
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 22/26
25
karena bagian ini disediakan untuk udara panas dari kompresor. Tube side adalah bagian
dingin dari intercooler dan aftercooler karena bagian ini berasal dari cooling tower.
Proses pendinginan akan berlangsung dengan adanya kontak fisik antara udara
dengan air pendingin melalui tube – tube dari intercooler dan aftercooler . Adapun
maksud dari pendinginan udara ini adalah untuk mencegah temperatur udara yang cukup
tinggi yang dapat merusak bagian – bagian kompresor. Selain itu pendinginan dilakukan
untuk mempercepat terjadinya proses kondensasi. Setelah udara keluar dari intercooler ,
udara proses yang panas tersebut dilewatkan melalui aftercooler yang gunanya untuk
menghilangkan panas dengan cara mengontakkan air pendingin yang berasal dari cooling
tower sehingga mendekati suhu kamar.
Dalam hal ini penggunaan kompresor sebagai pemampatan udara / gas untuk:
a. Meneruskan daya (sistem udara tekan untuk peralatan yang menggunakan
peneumatic system)
b. Mensuplai udara – udara pembakaran seperti pada ketel uap.
c. Mengalirkan gas didalam suatu proses atau suatu sistem
d. Sebagai alat transportasi dan distribusi gas
Proses Jalannya Air Seal
Setelah udara bertekanan dihasilkan oleh kompresor, tekanan udara naik dan
untuk mencegah kebocoran pada kompresor maka udara dialirkan pada daerah yang
mempunyai celah-celah berupa air seal.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 23/26
26
Proses jalanya air seal adalah sebagai berikut:
Sebelum safety valve dibuat suatu poros air seal dan diteruskan ke katub pelepas
air seal suatu tempat istirahat air dan seterusnya dibuang. Setelah karub pelepas air seal
tadi dimasukkan ke kompresor tingkat II yang dimasukkan dari sisi isapnya dan
seterusnya dialirkan kekotak roda gigi menuju penampungan minyak.
Dari kompresor tingkat I bisa saja air seal masuk dari sisi isap dan langsung
menuju kotak roda gigi selanjutnya ke oil reservoir. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat
pada diagram berikut:
SEBELUM SAFETY VALVE RELIEF VALVE KOMPRESOR
TINGKAT I
DISCARGE SIDE AIR BREATHER KELUAR
SUCTION SIDE
KOMPRESOR TINGKAT II SUCTION SIDE GEARBOX OIL RESERVOIR
Gamabar : Diagram Alir Proses Jalannya Air Seal
Proses Jalannya Minyak pelumas
Minyak pelumas yang terdapat di reservoir dialirkan dengan pompa roda gigi
(gear pump) dan alirkan kependingin minyak (oil cooler), sesuai dengan suhu yang
diinginkan. Kemudian dialirkan ke katp pelepas (relief valve) lalu diadakan penyaringan
(oil filter), selanjutnya dari oil filter dialirkan ke orifice dan dikumpulkan kepada oil
leader dan dari sinilah dialirkan untuk pendingnan bantalan, rotor, dan roda gigi (semua
dari pada bagian rodagii da reservoir). Atau dari solenaida valve diteruskan ke unloading
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 24/26
27
piston dan ke reservoir. Ini adalah adalah aliran yang timbal balik sampai pada
magnetization. Sehingga dari solenoid valve menuju ke balance piston dan orifice, lalu
mengikuti aliran diatas. Magnetization bekerja secara otomatis dimana berfungsi untuk
membalikkan arah aliran secara magnet.
Jalannya minyak pelumas dapat dilihat pada diagram berikut
OIL RESERVOIR GEAR PUMP OIL COOLER RELIEF VALVE OIL FILTER
SELENOID VALVE UNLOADING PISTON RESERVOIR
BALANCE PISTON
BEARING
ORIFICE OIL HEADER PENDINGIN ROTOR GEAR BOX
GEAR
Gambar : Diagram Alir Proses Jalannya Minyak Pelumas
I. Neraca Panas
Untuk mendinginkan udara, PT. INALUM menggunakan alat penukar panas
denga tipe shell and tube. Dimana udara akan dialirkan di sebelah dalam shell dan air
pendingin mengalir dibagian dalam tube. Laju perpindahan panas berlangsung antara
udara dengan air pendingin melalui permukaan dinding tube yang memisahkannya.
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 25/26
28
Perpindahan panas cara ini dapat dinyatakan dengan suatu persamaan, yaitu
Qu = Mu . Cp ( T1- T2)
Qa = ma . cp ( t2 – t1)
Keterangan: Qu = Jumlah panas yang dilepas oleh udara (Kcal / hr)
Qa = Jumlah panas yang diterima oleh air pendingin ( Kcal / hr)
Mu = Laju aliran massa udara (Kg / hr)
ma = Laju aliran massa air pendingin (Kg / hr)
T = Temperatur Udara (oC)
t = Temperatur air pendingin (
o
C)
Cp = Kapasitas panas udara (Kcal / Kg.oC)
cp = Kapasitas panas air pendingin (Kcal / Kg. oC)
Akibat dari perubahan temperatur dan panas yang terjadi antara kedua jenis fluida
tersebut, maka jumlah panas yang dilepas oleh udara yang mengalir secara berlawanan
arah dengan air pendingin tidak akan sama dengan jumlah panas yang diserap air
pendingin tersebut.
Bilamana beda rata – rata suhu kedua fluida itu tm, maka jumlah panas yang
ditransfer pada alat penukar panas (Qt) adalah :
Qt = U . A . tm
Untuk tm = t1 – t2
ln t1 t2
Dimana:
t1 = terminal panas T1 – t2
t2 = terminal dingin T2 – t1
5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 26/26
29
U = Koefisien perpindahan panas total (Kcal / hr. m2.
oC)
A = Luas permukaan perpindahan panas (m2)
Qt = Jumlah panas yang ditransfer pada alat penukar panas (Kcal / hr)
Bilangan Reynold yang menyatakan bahwa aliran fluida itu laminar atau turbulen
diperoleh dari :
Re = D . Gt
µ
Dimana : D = Inside diameter (m)
Gt = kecepatan massa (Kg / hr. m
2
)
µ = viskositas fluida (Kg / hr. m)
Sedangkan efisiensi transfer panas pada kompressor tersebut dapat diketahui dari
jumlah panas yang diterima oleh air pendingin terhadap jumlah panas yang dilepas oleh
udara adalah :
eff (η) = Qa x 100 %
Qu