Universitas Andalas BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPada saat perkembangan ilmu dan teknologi telah berkembang pesat seperti saat ini, sangat banyak industri yang menggunakan kompresor sebagai salah satu peralatan penunjang kegiatan produksinya. Dalamkehidupan sehari-hari pun pemakaiankompresor sudah sangat banyak, seperti yang terlihat di pinggir jalan raya, dengan adanya tempat-tempat pengisian angin ban kendaraan bermotor. Prinsipkompresor secara detil perludiketahui olehseorangmahasiswateknik mesin, agar dapat memperluas pengetahuan dan meningkatkan pemahaman tentang kompresor. Maka perlu diadakan praktikum mengenai kompresor ini.1.2 Tujuan PraktikumAda pun tujuan dari praktikum kompresor torak ini, adalah :1. Mengetahui cara-cara pengujian kompresor torak2. Dapat menentukan karakteristik kompresor torak pada beberapa putaran .1.3 ManfaatManfaat yang didapat setelah dilakukan praktikumkompresor torak ini, adalah :1. Dapat mengetahui jenis-jenis kompresor, pemilihan dan pemakaiannya.2. Dapat menentukan karakteristik kompresor torak pada beberapa putaran.3. Dapat mengetahui cara-cara pengujian kompresor torak.4. Dapat mengetahui cara-cara pengujian kompresor torak. Mampu mengetahui prestasi dari sebuah kompresor torak.1KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas BAB II TINJAUAN PUSTAKA1.1 Teori Dasar2.1.1 Pengertian KompresorKompresoradalah suatu alat yang dapat dipergunakan untuk menghasilkan gas atauudara yang terkompresi atau bertekanan dengan cara memampatkannya, dan dikeluarkannya pada bagian discharge. Untuk itu, kompresor memerlukan gas atauudarasebagai bahanbakupembentukgas atauudarabertekanan, danini diambil olehkompresorlewatsunction-nya, oleh karena itu kompresor juga berfungsi sebagai alat transportasi, dalam hal ini mampu menarik gas atau udara ke tempat lain.Kompresoryangberoperasi dengantekanangas masukdi bawah tekananatmosfer dandikompresi menjadi tekananatmosfer ataulebihdisebut kompresor vakum.zGambar 2.1. Kompresor 2.1.2 Prinsip kerja kompresor .Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara biasanya mengisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir, kompresor jenis ini bekerja sebagai penguat (booster). Adapun kompresor yang menghisap gas 2KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas bertekanan lebih rendah daripada tekanan atmosfir disebut pompa vakum. Kompresor pada dasarnya bekerja memampatkan gas.2.1.3 Klasifikasi dan Jenis-JenisKompresor Berdasarkan rasio tekanan :1. Kompresor (pemampat) dipakai untuk jenis yang bertekanan tinggi2. Blower (peiup) untuk yang bertekanan agak rendah.3. Fan (kipas) untuk yang bertekanan sangat rendah.Berdasarkan cara pemampatan :1. Jenis turbo, menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh impeler, atau dengan gaya angkat (lift) yangditimbulkanolehsuduyangdibedakandalamarahaliranudara: kompresor aksial dan dan kompresor radial.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 ingkat.2. Berdasarkan langkah kerja (pada torak) : kerja tunggal, dan kerja ganda.3. Berdasarkan susunan silinder (pada torak) : mendatar, tegak, bentuk L, bentuk V, bentuk W, bentuk bintang, lawan berimbang (balance oposed).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.Jenis-jenis kompresor:3KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 1. Positive displacementa. Reciprocating- Single acting- Double acting- Diafragma b. Rotary- Screw- Lobe- Sliding vane- Scroll- Liquid ring2. Dynamic compressiona. Sentrifugal compressionb. Aksial compressiona. Kompresor Positive DisplacementKompresor ini tersedia dalam dua jenis: reciprocating dan putar/ rotary. Kompresor reciprocatingDi dalamindustri, kompresorreciprocating paling banyak digunakan untuk mengkompresi baikudara maupunrefrigerant. Prinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekananpengeluarantertentu. Juga, kapasitas kompresor proporsional langsung terhadap kecepatan. Keluarannya, seperti denyutan.4KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Gambar 2.2. Penampang melintang kompresor reciprocating Kompresor Torak Untukkompresor jenispositif displacement yaitukompresor torak, cara kerjanya adalah sebagai berikut, jika torak ditarik ke atas, tekanan dalam silinher dibawahtorakakanmenjadinegatif(lebihkecil daritekananatmosfir)sehingga udaraakanmasukmelaluicelah katup isap. Katup ini dipasang pada torak yang sekaligus berfungsi juga sebagai perapat torak. kemudian jika torak ditekan kebawah, volumeudarayangterkurungdibawahtorakakanmengecil sehingga tekanan akan naik. Katup isap akan menutup dengan merapatkan celah antara torak dandindingsilinder. Jikatorakditekanterus volumeakansemakinkecil dan tekanan didalam silinder akan naik. katup isap akan menutup dengan merapatkan celah antara torak dan dinding silinder. Gambar 2.3 Prinsip kerja kompresor torak.Langkah kerja kompresor torak berdasarkan diagram p-v1 2 : pada kondisi ini piston bergerak ke kiri dan menekan udara sampai volumenya menjadi kecil (V2) dan tekanan meningkat2 3 : Setelah mencapai tekanan tertentu (P2=P3) maka katup keluar akan terbuka sehingga terjadi percampuran uadara 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.5KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 4 1 : Katup masuk terbuka dan terjadi percampuran udara luar dengan uadara dalam silinder.sehingga meskipun diperbesar tekanan akan tetap konstan.Keempat lengkah di atas dapat kita amati pada gambar di bawah ini :Gambar 2.4 Diagram P V dari kompresor torak Kompresor Double actingGambar2.5 kompresor double acting Kompresor Diafragma Kompresor ini termasuk ke dalam jenis kompresor torak. Penempatan torak dipisahkan dengan ruangan penyedotan oleh sebuah diafragma. Udara pada proses ini tidak akan masuk dan berhubungan langsung dengan bagian-bagian yang bergerak resiprok. Oleh karena itu udara selalu dijaga dan bebas dari oli. Kompresor jenisini banyakdigunakandalamindustri bahanmakanan, industri farmasi dankmia. Prinsipkerjadari kompresor ini ialahdenagncaramengatur katupmasukanudaradandiisapolehtorakyanggerakannyanaikturunsesuai dengan bentuk katup. Hal ini akan terjadi terus menerus sampai tekanan yang ada di dalam bak penampung telah sesuai dengan kebutuhan.6KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Gambar 2.6 kompresor diafragma Kompresor Putar/ RotaryKompresorrotary mempunyai rotor dalam satu tempat dengan piston dan memberikanpengeluarankontinyubebas denyutan. Kompresor beroperasi pada kecepatantinggi danumumnyamenghasilkanhasil keluaranyanglebihtinggi dibandingkan kompresorreciprocating. Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri. Biasanya digunakan dengan ukuran 30 sampai 200 hp atau 22 sampai 150 kW.- Kompresor screwGambar 2.7 Gambaran kompresor screwKompresorscrewmerupakansebuah kompresoryang menggunakanjenis perpindahan mekanisme positif berputar 7KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas - Kompresor lobe Gambar 2.8 kompresor lobeSebuahkompresor yangkemampuankompresinyaberasal dari duagear rotor yg saling impeler.- Sliding vaneGambar 2.9 sliding vaneSebuahkompresor (rotari) vanegeser memiliki rotor padat dipasangdi dalamair berjaket silinder, serupa dengan bagian air berjaket dari silinder reciprocating. Jaket air di sekitar silinder yang digunakan untuk pendinginan. Rotor diisi dengan pisau yang bebas bergerak masuk dan keluar dari slot longitudinal pada rotor. - ScrollMerupakan sebuah kompresor yang berfungsi menekan atau mengkompresi udara menggunakan grakan dari scrol atau spiral.8KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Gambar 2.10 scroll kompresor- Liquid ringGambar 2.11 liquid ringJenis baling-baling kompresor yang menekan cairan dengan gaya sentrifugal untuk membuat sebuah cincin cairan yang membentuk segel. Cair kompresor cincin ini debu dan minyak bebas tapi tidak sangat efisien dibandingkan dengan kompresor lain.b. Kompresor Dinamis Kompresor SentrifugalKompresor udara sentrifugal (lihat Gambar 5) merupakan kompresor dinamis, yang tergantung pada transfer energi dari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan mengubah momen dan tekanan udara. Momen ini dirubah menjadi tekanantertentu dengan penurunan udara secara perlahan dalam difuser statis. Kompresor udara sentrifugal adalah kompresor yang dirancang bebas 9KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas minyakpelumas. Giryangdilumasi minyakpelumas terletakterpisahdariudara dengan pemisah yang menggunakan sil pada poros dan ventilasi atmosferis. Sentrifugal merupakankompresor yangbekerjakontinyu, dengansedikit bagian yang bergerak; lebih sesuai digunakan pada volum yang besar dimana dibutuhkan bebas minyak pada udaranya.Gambar 2.12 kompresor sentrifugal Kompresor AksialGambar 2.13 kompresor aksialKompresor ini memiliki prinsip kerja seperti jenis rotari yaitu sistem udara alirdancocoksebagai penghantarudarayangbesar. Kompresoraliranadayang dibuat arah masukannya udara secara aksial dan ada yang radial. Percepatan yang ditimbulkan oleh kompresor aliran radial berasal dari ruangan ke berikutnya secara radial. Pada lubang masukan pertama udara dilemparkan keluar sumbu dan olehdindingruangandipantulkandankembali mendekati sumbu. Dari pertama masuk lagi ketingkat berikutnya, sampai beberapa tingkat yang dibutuhkan.2.1.4 Teori Tekanan 1. Tekanan gas.10KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Menurut teori ilmu fisika, gas terdiri dari molekul-molekul yang bergerak terusmenurussecara seimbang. Karena gerakan ini, dinding bejana yang ditempati akan mendapatkan tumbukan terus menerus dan inilah yang dirasakansebagai tekananpadadinding. Jikatemperatur gas dinaikkan, makagerakanmolekul akansemakincepat dantumbukanakansemakin sering dan dengan impuls yang semakin besar. Jadi jika volume bejana tetap tekanan akan semakin besar.2. Tekanan mutlak dan tekanan lebih.a. Tekananlebih(gagepressure)adalahtekananukurdimanaharga nol diambil sama dengan tekanan atmosfir.b. Tekanan mutlak adalah tekanan ukur dimana harga nol diambil sama dengan tekanan vakum mutlak (0 atm)c. Tekanan vakum adalah tekanan gage yang terbaca dibawah tekanan 1 atmGambar 2.14 tekanan gas2.1.5 Teori Kompresi1. Hubungan tekanan dan volume.Jika gas dikompresikan (atau diexpansikan) pada temperatur tetap maka tekanannya akan berbanding terbalik dengan volumenya (Hukum Boyle).P1 V1 = P2 V2 = Konstan2. Hubungan temperatur dan volume.11KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 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 charles menyatakan : semua gas apabila dinaikkan temperaturnya sebesar 1oCpada tekanan tetap, akan mengalami pertambahan volume sebesar 1/273 dari volumenya pada 0 oC dan sebaliknya.212121 210 1t 273t 273VV273t1 V V273t1 V V++

,_

+

,_

+ dimana :Vo = Volume gas pada temperatur 0 oCV1 = Volume gas 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. Persamaan keadaan.HukumBoyle-Charlesmerupakangabungandari hukumCharlesdanhukum Boyle yang digunakan untuk gas ideal yang dinyatakan dengan :PV = m R T2.1.6 Proses Kompresi Gas1. Cara KompresiKompresi dapat dilakukan dengan : Isotermal, Isentropik (adiabatik), dan politropik.a. Kompresi Isotermal.Bila gas dikompresi, maka ada energi mekanik yang diberikan dari luar ke gas. Energi inidirubahmenjadi energi panassehinggatemperatur gasnaikjika tekanan semakin tinggi. Namun jika proses kompresi dibarengi dengan pendinginan 12KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas untuk mengeluarkan panas, temperatur dapat dijaaga tetap disebut dengan kompresi isotermal.P = KonstanKompresi ini sangat bergunadalamanalisateoritis, namunsecarapraktekjauh sekali perbedaannya.Gambar 2.15 Isothermal modelb. Kompresi IsentropikJikasilinderdiisolasi secarasempurna, makakompresi akanberlangsung tanpa ada panas yangkeluar dari gas ataumasukke gas. Proses ini disebut adiabatik. Dalam praktek proses ini tidak pernah terjadi secara sempurna, namun sering dipakai dalam kajian teoritis.P k = KonstanDimana : vpCCk 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 2.16 Kompresi adiabatik13KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Gambar 2.17Adiabatikmodelc. Kompresi politropikKarena sesungguhnya kompresi bukan isotermal karena ada kenaikan temperatur,danjugabukan adiabatik karena ada panas yang dipancarkan keluar. Jadi proses kompresi yang sesungguhnya ada diantara keduanya dan disebut kompresi politropik.P n = Konstandimana : n = Indeks politropik (1 < n < k)2. Perubahan TemperaturPada waktu kompresi, temperatur gas dapat berubah tergantung pada jenis proses yangdialami.Hubungantemperatur dantekananuntukmasing-masing proses :a. Proses Isotermal, dimana proses ini temperatur dijaga tetap.b. Proses IsentropikDalamkompresi adiabatik tidak ada panas yangdibuangkeluar atau dimasukkankesilinder sehinggaseluruhkerjamekanisyangdiberikan dalam proses ini akan dipakai untuk menaikkan temperatur gas.( ) k 1 ksds dPPT T

,_

dimana : Td = Temperatur keluar (K)Ts = Temperatur masuk (K)Pd = Tekanan keluar (Pa)14KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Ps = Tekanan masuk (Pa)c. Proses Politropik.Jika selama proses kompresi udara didinginkan, misalnya dengan memakai air pendingin untuk silinder, maka sebagian panas yangtimbul akan dikeluarkan.( ) n 1 nsds dPPT T

,_

2.1.7 Efisiensi Volumetrik dan Adiabatik1. Efisiensi Volumetrik.relatif sisa VolumeVV1PP1QQscn 1sdvthsv ;'

,_

dimana: Qs=Volume gas yangdihasilkanpadakondisi tekanandan temperatur isap (m3/min)Qth = Perpindahan torak (m3/min)n = Koefisien ekspansi gas yang tertinggal di dalam volume sisa, untuk udara n =1,2Gambar 2.18 Efisiensi volumetrik2. Efisiensi adiabatik keseluruhan.15KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Efisiensi adiabatikkeseluruhan didefinisikansebagai daya yangdiperlukan untuk memampatkan gas siklus adiabatik, dibagi dengan daya yang sesungguhnya diperlukan oleh kompresor pada porosnya.( )11]1

,_

1PP60000Q P1 kmk) kW ( L) kW ( L) kW ( Lmk 1 ksd s sadsadaddimana : Lad = Daya adiabatik teoritisLs= Daya yang masuk pada poros kompresorPs = Tekanan isap tingkat pertama (Pa)Pd = Tekanan keluar tingkat terakhir (Pa)Qs = Debit yang masuk (m3/min)m= Jumlah tingkat kompresiSemakintinggi efisiensiadiabatikkeseluruhan,berarti semakinkecildayaporos yangdiperlukanuntukperbandingankompresi dandebit yagsama.Yangsangat pentinguntukmenunjukkanprestasi danekonomi sebuahkompresor. Efisiensi volumetrishanyakoefisien yang diperlukan oleh perencana kompresor dan tidak penting untuk pemakainya.Secara umum daya yang dibutuhkan suatu kompresor adalah :P = g Q HDimana : 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/i16KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 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 2.19 Diagram p v yang menggambarkan proses suatu pemampatan banyak tingkat dengan pendinginan antara, dan kerja yang dihemat2.1.8 Jenis Penggerak dan transmisi daya poros1. Motor listrik.Secara kasar ada motor induksi dan motor sinkron. Motor induksi mempunyai faktordayadan efisiensi yang lebih rendah dari pada motor sinkron. Namun motor induksi banyak dipakai karena harganya relatif murah dan pemeliharaannya mudah.2. Motor bakar torak.Motor bakar torak digunakan sebagai penggerak kompresor bila tidak tersedia sumber listrikditempat pemasangan, atau bila kompresor tersebut merupakan kompresor portable.3. Transmisi daya poros.Bila dipakai motor listrik sebagai penggeraknya maka transmisi dapat menggunakansabukV, koplingtetap, danrotorterpadu. Biladipakai motor bakar torak dapat digunakan sabuk V, kopling tetap, atau kopling gesek.17KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 2.1.9 Penentuan spesifikasi kompresorDalam spesifikasi kompresor, angka yang terpenting adalah laju volume gas yang dikeluarkan serta tekanan kerjanya. Dengan demikian bisa dihitung keperluan daya untuk kompresor.Persyaratan dalam pemilihan kompresor :1. Tekanan isap dan keluar2. Jenis dan sifat-sifat gas yang ditangani3. Tempertatur dan kelembaban gas dan kondisi lingkungan tempat instalasi4. Kapasitas aliran yang diperlukan dan peralatan pengaturnya5. Cara pendinginan6. Sumber tenaga dan jenis penggera mula7. Jenis kompresor, pelumasannya, tingkat kompresi. Permanen atau portable8. Bahan kompresor dan instalasiBeberapa kriteria seleksi untuk berbagai jenis kompresor terlihat pada tabel dibawah ini :Tabel 1. Kriteria Seleksi Umum untuk KompresorTabel 2. Perbandingan untuk beberapa jenis kompresor yang penting18KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Hal lain yang harus diperhitungkan dalam pemilihan kompresor :1. Biaya investasi2. Biaya operasi3. Biaya maintenance2.1.10 Aplikasi Kompresor 1. Pada bengkel-bengkel tambal ban.2. Pada dunia industri seperti di pabrik semen terdapat kompresor pada rawmil, yangmemiliki saringandebuataubagfilter. Kompresor digunakanuntuk menembakdebuyangtidaklolosdari saringanagarrontokkebawahdan kembali ke kiln.3. Pada mesin pesawat terbang yang manaporosnya terhubung dengan turbin.2.2 Teori dasar alat ukura. Tachometer19KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Tachometer merupakanalat ukur yang digunakan untuk mengukur kecepatan putarandengan menggunakan sensor mekanik ataupun infra merah. Apabila menggunakan sensor inframerah, 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.Gambar 2.20 Tachometerb. Termometer DigitalTermometer digital merupakan alt ukur yang digunakan untuk menghitung temperatur pada stasion 1,2, dan 3.Gambar 2.21 Termometer Digitalc. Pressure GaugePressure 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 :20KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Gambar 2.22 Pressure Gauged. RotameterRotameter digunakan untuk mengukur debit udara yang mengalir dalam kompresor.Gambar 2.23 Rotametere. Neraca pegasNeraca pegas digunakan untuk mengukur besarnya gaya yang mempengaruhi kerja compresor.Gambar 2.24 Neraca pegasBAB IIIMETODOLOGI21KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 3.1 Gambar Peralatan PercobaanSpesifikasi Kompresor Kompresor yangdigunakanpadapengujianini mempunyai spesifikasi sebagai berikut : - Volume langkah : VL = 2,54 10-5 m3- Volume clearance : VC = 2,83 10-5 m3- Tekanan Maksimum = 800 bar - Jumlah silinder = 2 buah - Nmotor/Nkompresor , i = 1,473.2 Alat UkurAlat ukur yang digunakan dalam pengujian, yakni :a. Tachometer : untuk mengukur putaranb. Termometer digital : untuk mengukur temperaturc. Pressure gauge: untuk mengukur tekanan22KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas d. Rotameter : untuk mengukur debite. Neraca pegas : untuk mengukur gaya3.3 Prosedur PercobaanA. Pemekriksaan sebelum pengujian1. 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 minyakpelumas kompresor, pelumas yangdipakai adalah oli SAE 30 atau yang sejenis.5. Periksa tegangan listrik yang diminta, apakah sesuai dengan tegangan motor yang digunakan.B. Menjalankan kompresor1. Buka katubpengontrol aliran udara padapenampung. 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.5. Pada saat tekanan keluar kompresor (P2) mencapai harga yang dikehendaki, buka katub pengatur perlahan hingga tekanannya konstan.6. Sesuaikankembali keseimbanganmotor denganmenambahkanpemberat 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. Jikatelahselesai percobaan, buangudarapenampungdenganmembuka katub pada bagian bawah tangki.BAB IVANALISA DAN PEMBAHASAN4.1Data Praktikum23KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas NoP1(atm)P2(atm)P3(atm)Q(L/min)T1( C)Tdb1( C )Twb1( C) Tdb2( C )Twb2( C) Tdb2( C )Twb1( C) F(Kg)Rpm1 1 1.5 1 35 27 27 27 12 34 29 24 1.8 9702 1 1.8 1.5 20 27 27 27 8 37 24 29 1.25 9653 1 2.2 2 18 27 27 27 6 40 24 25 2.5 9554 1 3 2.5 30 27 27 27 2 43 24 25 3 9504.2 Contoh PerhitunganData yang diambil adalah data ke empat P1 = 1 atm = 101325 Pa = 101.325 kPa P2 = 3 atm = 303975 Pa = 303.975 kPa P3 = 2.5 atm = 253312.5 Pa = 253.3125 kPa Q = 30 l/min = 0.0005 m3/s T1 = 27oC = 300 K Tdb 2 = 2 C= 275 K Twb 2 = 43 C =316 K Tdb 3 =24 C = 297 K Twb 3 = 25 C = 298 K F = 3 x 9.81 = 29.43 N N = 950 rpm1. Penentuan indeks politropik (n)( ) n 1 n1212PPTT

,_

,_

,_

12iTTln Y, 21lnabsiPXP _ ,24KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas

,_

300316lniY =-0.087011377

,_

101325253312.5lniX = 0.686587Yi = a XI( )( )2i2i i i iX X NY X Y X Nai ( ) ( )( )932354751 . 0932354751 . 0 123 -0.0725531 11 3 0.07255312 -13 0.07255312 -123 -0.07255314 145.000140 0001404 . 145 9507 0.08701137 - 6 12.0451600 3 1.04775623 - 950 nnn nn nnnnnaxx xa2. Pembuatan Diagram P vs Va. Isotermaln = 1A = P1 V1n V1 = 2,543.10-4 m3= 101.325. (2,543.10-4 m3)1= 25.76x10-9P3 = P2abs = 303.975kPaV3 = 2.83.10-5 m3B = P3 V3nB = 303975 (2.85.10-5 m3)1 =

5.858. 10-5nAV12303.975

,_

V2 = 1.32x 10-10 m3Menentukan titik-titik sepanjang garis 1-225KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Untuk tekanan :Px1 =101325 PaPx2 = P1 + P/4 = 101325+ (303975-101325)/4 = 151987.5 PaPx3 = Px2 + P/4 =151987.5 + (303975-101325)/4 = 202650 PaPx4 = Px3 + P/4 = 202650 Pa + 50662.5 Pa = 253312.5 PaPx5 = 303975 PaUntuk Volome ;Vx1 = 3,7088910-7 m3Vx2 1nAPa _

,= 1125.76126325 _ ,= 3,420610-7 m3nPxAVx133

,_

= 0,00017 m3nPxAVx144

,_

= 0,000146 m3Vx5 = 0.000128 m3Menentukan titik-titik sepanjang garis 3-4Untuk tekanan :Px5=101325 PaPx1 = 201325 PaPx2 = Px1 - P/4 = 201325- (201325-101325)/4 = 176325 PaPx3 = Px2 - P/426KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas =176325 - (201325-101325)/4 = 151325 PaPx4 = Px3 - P/4 = 126325 PaUntuk Volume ;nPxBVx111

,_

= 112013257 , 5

,_

= 0.0000283 m3nPxBVx122

,_

= 0.000032 m3nPxBVx133

,_

= 0.000038 m3nPxBVx144

,_

= 0.0000451 m3nPxBVx155

,_

= 0.0000562 m3b. Isentropisn = 1.4A = P1 V1n V1 = 2,543.10-4 m3= 101325. (2,543.10-4 m3)1.4= 0.94015P3 = P2abs = 201325 PaV3 = 2.83.10-5 m3B = P3 V3nB = 201325.(2.83.10-5 m3)1.4 = 0.086n122PAV

,_

n144PBV

,_

27KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 11.420.9401592013250.000155V _

,11.4430.0861013250.000046Vm _

,Menentukan titik-titik sepanjang garis 1-2Untuk tekanan :Px1 =101325 PaPx2 = Px1 + P/4 = 101325+ (201325-101325)/4 = 126325 PaPx3 = Px2 + P/4 = 126325+ (201325-101325)/4 = 151325 PaPx4 = Px3 + P/4 = 151325+ (201325-101325)/4 = 176325 PaPx5= Px4 + P/4 = 201325 PaUntuk Volume ;V2 = 0.0001557 m3V4 = 0,000046m3nPxAVx111

,_

=4 . 111013250.94016

,_

= 0.0002543 m3

4 . 1122

,_

PxAVx = 0.0002172 m34 . 1133

,_

PxAVx = 0.000191 m328KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 4 . 1144

,_

PxAVx = 0.0001712 m34 . 1155

,_

PxAVx = 0.00013035 m3Menentukan titik-titik sepanjang garis 3-4Untuk tekanan :Px5 =101325 PaPx1 = 201325 PaPx2 = Px1 - P/4 = 201325- (201325-101325)/4 = 176325 PaPx3 = Px2 - P/4 = 176325- (201325-101325)/4 = 151325 PaPx4 = Px3 - P/4 = 126325 PaUntuk Volume ;nPxBVx111

,_

= 4 , 11201325086 , 0

,_

=0,000254 m3nPxBVx122

,_

= 4 , 11176325086 , 0

,_

=0,000217 m3nPxBVx133

,_

= 4 , 11151325086 , 0

,_

=0,000191 m3nPxBVx144

,_

= 4 , 11126325086 , 0

,_

=0,000171 m3nPxBVx155

,_

= 4 , 11101325086 , 0

,_

=0,0001557 m3c. Politropik29KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas n = 1.04A = P1 V1n V1 = 2,543.10-4 m3= 101325. (2,543.10-4 m3)1.04= 18.5P3 = P2abs = 201325 PaV3 = 2.83.10-5 m3B = P3 V3nB = 201325.(2.83.10-5 m3)1.04 = 4,28n122PAV

,_

n144PBV

,_

11.042318.52013250.00013Vm _

,11.04433.741013250.000054Vm _

,Menentukan titik-titik sepanjang garis 1-2Untuk tekanan :Px1 =101325 PaPx5 = 201325 PaPx2 = Px1 + P/4 = 101325+ (201325-101325)/4 = 126325 PaPx3 = Px2 + P/4 =126325+ (201325-101325)/4 = 151325 PaPx4 = Px3 + P/4 = 176325 PaUntuk Volume ;V2 = 0.00013 m3V4 = 0.0000552m330KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Vx1 =04 . 111

,_

PxA= 0.0002543 m3Vx2 =04 . 112

,_

PxA= 0.0002052 m3Vx3 =04 . 113

,_

PxA= 0.0001721 m3Vx4 =04 . 114

,_

PxA= 0.0001483 m3Vx5 =04 . 115

,_

PxA= 0.00013035 m3Menentukan titik-titik sepanjang garis 3-4Untuk tekanan :Px5 =101325 PaPx1 = 201325 PaPx2 = Px1- P/4 = 201325- (201325-101325)/4 = 176325 PaPx3 = Px2 - P/4 = 176325- (201325-101325)/4 = 151325 PaPx4 = Px3 - P/4 = 126325 PaUntuk Volome ;V2 = 0.0001304 m3V4 = 0.0000552 m331KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Vx1 = nPxA11

,_

= 2.5 x 10 -4 m3Vx2 = nPxA12

,_

= 0,000205 m3Vx3 = nPxA13

,_

= 0,000172 m3Vx4 = nPxA14

,_

= 0,000148 m3Vx5 = nPxA15

,_

= 0,0001304 m31. Laju aliran massa udara ( ) ( )skgx msmlitermxsxLQLQQx mu0001 , 0 204 . 1 0005 , 00005 , 010160min 1min30min30333 Rasio kompresi ( rp )10132530397512PPrp = 3 32KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 2. Kerja politropik( )11]1

,_

111121nna polPPRT mnnW( ) ( )( )11]1

,_

1101325303975300 2871 , 0 0001 , 01 04 , 104 , 104 , 11 04 . 1polW = 0,009413 kW3. Kerja isothermal) r ( ln T R m Wp 1 a iso(kW)98 , 1 ln 300 2871 , 0 0001 , 0 x x x wiso = 0.0097931 kW4. Kerja MekanisF N 10 39 , 3 Wkomp5mek = 43 , 29 950 10 . 39 , 35x x(kW) = 0.94779315 kW5. Efisiensi politropik% 100 mekpolpolWW0010094779315 , 00,009413xpol (%)= 0,993150411%6. Efisiensi isothermal% 100WWmekisoiso (%) =001000.947793150097931 , 0x = 1,03325707 %7. Efisiensi volumetrisvol =006100950 10 . 43 , 4xxma33KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas = 2,45921058 %4.4 Grafik Hasil Percobaan00.0000050.000010.0000150.000020.0000250 100 200 300 400Pv isotermalP vs V isotermalVxi (1-2)vx1 (3-4)vxi 2-3vxi 1-434KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 00.00010.00020.00030.00040.00050.00060 100 200 300 400vP P vs v isentropisVxi(1-2)Vxi(3-4)vxi 2-3vxi(1-4)00.000010.000020.000030.000040 100 200 300 400Pv P vs v politropikvxi(1-2)vxi(3-4)vxi 2-3vxi(1-4)00.0020.0040.0060.0080.010 1 2 3 4WpolrpWpol vs rpWpol35KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 00.0020.0040.0060.0080.010.0120 1 2 3 4w isorpw iso vs rpw iso00.20.40.60.810 1 2 3 4w mekrpw mek vs rpw mek00.20.40.60.811.20 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5n polrpn pol vs rpn pol36KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas 00.20.40.60.811.20 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5n isorpn iso vs rpn iso4.5 AnalisaPadapraktikumkompresor torak kaliini, dilakukan pengukuranterhadap beberapa parameter, sepertitemperatur, tekanan, gaya, dan putaran dari kompresor torak. Parameter-parameter yangdidapatkankemudiandiolahdalamperhitungan kerja dan efisiensi dari kompresor torak itu sendiri. Dari hasil perhitungan yang dilakukan dapat diambil beberapa analisa diantaranya yaitu semakin tinggi tekanan kompresor maka putaran dari kompresor 37KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas torak akan semakin rendah, hal ini disebabkan oleh gaya/ beban pada kompresor torak akan semakin besar sehingga putarannya akan melambat. Dari perhitungan yang didapatkan juga terlihat bahwa harga efisiensi dari kompresor torak akan semakin besar seiring dengan menurunnya putaran kompresor. Hal ini disebabkanoleh hubunganantaraefisiensi volumetric dari kompresor torak berbanding terbalik sehingga apabila putaran kompresor semakin rendah maka harga efisiensi kompresor akan semakin tinggi.Sedangkanperhitunganuntuk kerja mekanisdapatdianalisa bahwa harga mekanis semakin besar seiring dengan meningkatnya beban pada kompresor. Dari hasil perhitungan terlihat bahwa semakin besar beban/ gaya pada kompresor maka kerjamekanisjugaakansemakinbesar, meskipunputarankompresor semakin kecil.Untuk perhitungan efisiensi politropik dan isothermal, nilai kerja mekanis sangatlahmempengaruhi dimanasemakinbesar hargakerjamekanismakanilai efisiensi politropik dan isothermal akan semakin kecil. Dari percobaan yang dilakukan pada kompresor torak didapatkan beberapa grafik hubungan, yaitu :2. Grafik W vs rp Grafik Wpolitropik vs rpDi sini terlihat bahwaWpolitropikberbandinglurusdenganrp, yangterlihat pada persamaan :( ) [ ] 1 r T R m1 nnWn / ) 1 n (p 1 a polKecuali pada rp ke-lima, dimana Wpol nya menurun. Hal ini kemungkinan disebabkanolehkesalahanpadasaat praktikummaupunkondisi alat ukur yang sudah tidak presisi lagi. Grafik Wisotermal vs r pSecara keseluruhan hubungan antara nilai rp dengan Wisotermaldapat dilihat pada grafik dimana diperoleh hubungan yang berbanding lurus, yaitu semakin besar nilai rasiokompresi (rp)makakerjaisotermal (Wiso)yangdihasilkanjugaakan semakin besar, sesuai dengan persamaan berikut :) ( ln1 p a isor T R m W 38KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Pada grafik ini, penyimpangan juga terjadi pada data ke-lima. Kemungkinan terjadinya kesalahan dalam pengambilan data bisa menyebabkan hal ini terjadi. Grafik Wmekanik vs rpHubungan antara Wmekanik dengan rp dapat dilihat merupakan hubungan yang berbanding lurus. Walaupun grafik yang didapat tidak begitu linier. Secara umum pada grafik Wmek dengan rp pada semua data didapatkan hubungan yang berbanding lurus, seperti ditunjukkan oleh persamaan berikut :F N 10 39 , 3 Wkomp5mek Secaralogika, jikarasiokompresi semakinbesar makadihasilkangaya penyeimbang (F) pada motor yang semakin tinggi. Gaya ini nantinya akan menghasilkan kerja mekanik yang semakin tinggi pula, sehingga diperoleh hubungan antara kerja mekanik dan rasio kompresi.2. Grafik vs rp Grafik politropik vs rpUntuk grafik efisiensi politropik ( pol ) vs rasio kompresi (rp) ini didapatkan hubungan yang berbanding lurus, dimana semakin besar kenaikan yang terjadi pada rasio kompresi maka semakin besar pula efisiensi politropiknya. Kenaikan efisiensi politropik ini disebabkan adanya kenaikan kerja politropik. Kenaikan kerja politropiksejalandengankenaikankompresi atauberbandinglurusseperti yang telah diuraikan di atas, sehingga efisiensi politropik akan sebanding dengan rasio kompresi, yang ditunjukkan oleh persamaan berikut :% 100WWmekpolpol Grafik isotermal vs rpGrafik perbandingan antara efisiensi politropik dengan rasio kompresi menunjukkan hal yang sama dengan grafik perbandingan antara efisiensi isotermal dengan rasio kompresi, dimana hubungan yang terjadi adalah berbanding lurus. Hal ini dikarenakansemakinbesar rasiokompresi makakerjaisotermal (Wiso)yang dihasilkanjuga semakinbesar, dimana Wisoberbandinglurus denganrpyang terdapat pada persamaan berikut :39KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas % 100WWmekisoiso Grafik volumetrik vs rpDarigrafikhasil percobaan diperoleh perbandingan dimana nilai efisiensi volumetrik akan semakin besar seiring dengan kenaikan rp. Hal ini disebabkan oleh nilai efisiensi volumetrik yang berbanding terbalik dengan putaran motor (n). Jika kecepatanputaranmotor semakinbesar, makapergerakanpistonjugasemakin cepat dan tekanan yang dihasilkan juga semakin tinggi. Jika tekanan semakin tinggi, maka rasio kompresi nya semakin besar pula. Hal ini membuktikan bahwa efisiensi volumetrik berbanding lurus dengan rasio kompresi. Hubungan secara teoritisnya terlihat pada rumus berikut ;% 10010 43 , 46kompavolNm4. Grafik P Vs Viso, P Vs Visent, P Vs VpolitropisPada grafik ini hasil Pyangdidapatkan pada ke-3 nya adalah sama, sedangkan pada V yang didapat pada Visotermal, Visentropis, V politropis berbeda karena V dipengaruhiolehnilaiB yang didapat,karena B yangdidapat berbeda-bedadan dipengaruhi oleh n yang didapatkan.Adapun praktikumyang telah dilakukan berjalancukupbaikdansesuai denganliterature yangada, namunparameter-parameter yang agak melenceng mungkin disebabkan oleh beberapa hal, yaitu : Kondisi alat yang sudah tidak memadai lagi. Alat ukur yangdigunakansudahtidakpresisi lagi, danlat ukur yang digunakan memiliki sensitivitas yang besar. Kurang telitinya praktikan dalam membaca alat ukur. Pengaruh lingkungan pada saat pengambilan data.40KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas BAB VPENUTUP5.1 KesimpulanDaripraktikumyang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu: Cara pengujiankompresor torakyangdigunakanadalah cara kompresi politropik41KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Semakinbesargayayangdiberikan, makaputaranpadakompresortorak akan semakin rendah Efisiensi volumetrikberbandingterbalikdenganputarandimanasemakin rendah putaran, maka efisiensi volumetrik akan semakin besar Besarnya putaran kompresor torak dan gaya yang diberikan sangat mempengaruhi nilai kerja mekanis5.2 SaranUntuk praktikum selanjutnya dapat diharapkan praktikan dapat lebih teliti dalam membaca skala yang terbaca pada alat ukur yang digunakan sehingga hasil yang didapat sesuai dengan literatur yang ada.DAFTAR PUSTAKALKE Asisten. 2009. MODUL PANDUAN PRAKTIKUM SISTEM ENERGI 2009.FT-UA: Padang.Yunus.A. Cengel. 2002.Thermodinamics An Engineering Approach. A ed. Mc. Grawhill : Newyork.42KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM1. Jelaskan prinsip kerja kompresor torak beserta gambar?2. Jelaskantentangjenis-jenis kompresor berdasarkancara penempatannya beserta gambar?3. Terangkan dengan menggunakan skema prinsip tekanan?Jawab:1. Prinsip kerja kompresor torak43KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Untukkompresor jenispositif displacement yaitukompresor torak, cara kerjanya adalah sebagai berikut, jika torak ditarik ke atas, tekanan dalam silinher dibawahtorakakanmenjadinegatif(lebihkecil daritekananatmosfir)sehingga udaraakanmasukmelaluicelah katup isap. Katup ini dipasang pada torak yang sekaligus berfungsi juga sebagai perapat torak. kemudian jika torak ditekan kebawah, volumeudarayangterkurungdibawahtorakakanmengecil sehingga tekanan akan naik. Katup isap akan menutup dengan merapatkan celah antara torak dandindingsilinder. Jikatorakditekanterus volumeakansemakinkecil dan tekanan didalam silinder akan naik. katup isap akan menutup dengan merapatkan celah antara torak dan dinding silinder. Langkah kerja kompresor torak berdasarkan diagram p-v1 2 : pada kondisi ini piston bergerak ke kiri dan menekan udara sampai volumenya menjadi kecil (V2) dan tekanan meningkat2 3 : Setelah mencapai tekanan tertentu (P2=P3) maka katup keluar akan terbuka sehingga terjadi percampuran uadara 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 percampuran udara luar dengan uadara dalam silinder.sehingga meskipun diperbesar tekanan akan tetap konstan.Keempat lengkah di atas dapat kita amati pada gambar di bawah ini :44KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas Gambar 5 . Diagram P V dari kompresor torak2.jenis kompresor berdasarkan pemampatannyaBerdasarkan cara pemampatan :1. Jenis turbo, menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh impeler, atau dengan gaya angkat (lift) yangditimbulkanolehsuduyangdibedakandalamarahaliranudara: kompresor aksial dan dan kompresor radial.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.3.terangkan prinsip tekananTeori KompresiHubungan tekanan dan volume.Jika gas dikompresikan (atau diexpansikan) pada temperatur tetap maka tekanannya akan berbanding terbalik dengan volumenya (Hukum Boyle).P1 V1 = P2 V2 = KonstanHubungan temperatur dan volume.Seperti halnya zat padat dan cair, gas akan mengembang jika dipanaskan pada tekanantetapdanpengembangannya jauh lebih besar karena gas mempunyai koefisien muai yang jauh lebih besar. Hukum charles menyatakan : semua gas apabila dinaikkan temperaturnya sebesar 1oCpada tekanan tetap, akan 45KOMPRESORKELOMPOK 5 Universitas Andalas mengalami pertambahan volume sebesar 1/273 dari volumenya pada 0 oC dan sebaliknya.212121 210 1t 273t 273VV273t1 V V273t1 V V++

,_

+

,_

+ dimana :Vo = Volume gas pada temperatur 0 oCV1 = Volume gas 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)Persamaan keadaan.HukumBoyle-Charlesmerupakangabungandari hukumCharlesdanhukum Boyle yang digunakan untuk gas ideal yang dinyatakan dengan :PV = m R T46KOMPRESORKELOMPOK 5