KOMPRESOR

KOMPRESORAthia HasnaNindya PrastutiPrasetyo KinantaPurnomoUkas RiyupiKOMPRESORAlat mekanik yang berfungsi untuk menaikkan tekanan, menaikkan kecepatan dan mengatasi gesekan

Komponen Utama dalam Kompresor1. Kerangka (Frame)

Fungsi utama adalah untuk mendukung seluruh beban dan berfungsi juga sebagai tempat kedudukan bantalan, poros engkol, silinder dan tempat penampungan minyak pelumas.

2. Poros Engkol (Crank Shaft)

Berfungsi mengubah gerak berputar (rotasi) menjadi gerak lurus bolak balik (translasi).

3. Batang Penghubung(Connecting Rod)

Berfungsi meneruskan gaya dari poros engkol ke batang torak melalui kepala silang. batang penghubung harus kuat dan tahan bengkok sehingga mampu menahan beban pada saat kompresi.

4. Kepala Silang (Cross Head)Berfungsi meneruskan gaya dari batang penghubung ke batang torak. Kepala silang dapat meluncur pada bantalan luncurnya.

5. Silinder (Cylinder)Berfungsi sebagai tempat kedudukan liner silinder dan water jacket

6. Liner Silinder (Cylinder Liner)Berfungsi sebagai lintasan gerakan piston torak saat melakukan proses ekspansi, pemasukan, kompresi, dan pengeluaran.

7. Front and Rear Cylinder CoverAdalah tutup silinder bagian head end/front cover dan bagian crank end/rear cover yang berfungsi untuk menahan gas/udara supaya tidak keluar silinder.

8. Water JacketAdalah ruangan dalam silinder untuk bersirkulasi air sebagai pendingin

9. Cincin Torak (Piston Rings)Berfungsi mengurangi kebocoran gas/udara antara permukaan torak dengan dinding liner silinder.

10. Batang Torak (Piston Rod)Berfungsi meneruskan gaya dari kepala silang ke torak.

11. Cincin Penahan Gas (Packing Rod)Berfungsi menahan kebocoran gas akibat adanya celah (clearance) antara bagian yang bergerak (batang torak) dengan bagian yang diam (silinder). Cincin penahan gas ini terdiri dari beberapa ring segment.

12. Ring Oil ScraperBerfungsi mencegah kebocoran minyak pelumas pada frame

13. Torak (Piston)Sebagai elemen yang menghandel gas/udara pada proses pemasukan (suction), kompresi (compression) dan pengeluaran (discharge).

14. Katup Kompresor (Compressor Valve)Berfungsi untuk mengatur pemasukan dan pengeluaran gas/udara, kedalam atau keluar silinder. Katup ini dapat bekerja membuka dan menutup sendiri akibat adanya perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dengan bagian luar silinder.

1. Klasifikasi Kompresor

2. Operasi KompresorKompresor ReciprocatingPrinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu. Juga, kapasitas kompresor proporsional langsung terhadap kecepatan. Keluarannya, seperti denyutan.

Kompresor Putar/ RotaryKompresor rotary mempunyai rotor dalam satu tempat dengan piston dan memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating. Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri.

Kompresor SentrifugalKompresor udara sentrifugal merupakan kompresor dinamis yang bekerja kontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang sangat tinggi, energi kecepatan berubah menjadi energi tekanan karena pengaruh impeller dan volute pengeluaran atau diffusers.

Kompresor AxialMemiliki prinsip kerja seperti jenis rotari yaitu system udara alir dan cocok sebagai penghantar udara yang besar. Pada komporesor aliran aksial, udara mendapatkan percepatan oleh sudut yang terdapat pada rotor alirannya ke arah aksial.

PRINSIP KERJA KOMPRESORMesin 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:

StagingIntercoolingCompressor Displacement and Volumetric EfficiencySpecific Energy Consumption

3. Kinerja KompresorStaging

Selama proses kerja kompresor, suhu dari mesin kompresor menjadi tinggi dan meningkat sesuai dengan tekanan yang terdapat dalam kompresor tersebut. Sistem ini lebih dikenal dengan nama polytopic compression.Seiring dengan peningkatan dari suhu kompresor, Jumlah tekanan yang terdapat pada kompresor juga meningkat.Kompresor mempunyai kemampuan untuk menurunkan suhu tekanan udara serta meningkatkan efisiensi tekanan udara.Tekanan udara yang dihasilkan oleh kompresor mampu mengendalikan suhu dari kompresor untuk melanjutkan proses berikutnya.

2. Intercooling (Pengendali Panas)

Merupakan salah satu langkah penting dalam proses kompresi udara yang lebih dikenal dengan intercooler.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 10Fahrenheit (sekitar -12Celcius) sampai dengan 15Fahrenheit (sekitar -9Celcius)

3. Compressor Displacement and Volumetric Efficiency

Secara teori, kapasitas kompresor adalah sama dengan jumlah tekanan udara yang dapat ditampung oleh tabung penyimpanan kompresor namun, kapasitas kompresor sesungguhnya 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

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.

4. Menghitung Daya KompresorMenaikkan Tekanan :Isentropis :

Energi mekanis untuk kenaikan tekanan tergantung rasio kompresi

Gas: tergantung rasio kompresiCairan : tergantung kenaikan tekananPolitropis (adiabatis ireversibel) : diganti (koefisien politropis)Untuk menghemat energi : Rasio kompresi dibatasi dibawah 4 atau 5 agar kenaikan suhu tak terlalu tinggi

Dapat dibuktikan secara teoritis bahwa kebutuhan energi total akan minimum jika rasio kompresi masing masing stage (tingkat) samaTekanan awal: Po Tekanan akhir: PmJumlah stage : mRasio kompresi tiap stage = rc = Tekanan keluar stage 1 = Po . rcTekanan keluar stage 2 = Po . rc2Tekanan keluar stage i = Po. rci

Menaikkan Kecepatan :

n = jumlah mol gas ; M = berat molekul gas 1 = kecepatan awal ; 2 = kecepatan akhirKecepatan dapat dicari dengan :

A = Luas tampang saluranMengatasi Gesekan :

Gesekan (friksi) terjadi pada saluran aliran gas akibat adanya gerak relatif antara gas dan saluran.Friksi bisa dinyatakan dengan friction head :

Le= Panjang ekivalen saluranD = Diameter saluran = Kecepatan aliran gasMenurut definisi , friction head adalah energi tiap satuan berat fluidaEnergi untuk mengatasi friksi dinyatakan dalam Power (P)P = F (berat gas lewat tiap waktu)P = F Q g = rapat massa gas ; Q = debit aliran gas ; g = percepatan gravitasiRumus tersebut berlaku jika perubahan tekanan dan suhu gas sepanjang saluran relatif tak begitu besar5. Problem Solving1. Udara ditekan dari 1 atm, 300 K menjadi 20 atm dengan kompresor multi-stage yang dilengkapi intercooler dan aftercooler yang mengembalikan suhu gas ke 300 K. Ingin diperkirakan kebutuhan energi mekanis teoritis tiap mol udara.

Analisis :Rasio kompresi = 20 atm/1 atm = 20Terlalu besar, jadi perlu dipakai multistage.Jika dipakai 3 stages (m = 3) :

P1 = Po.(rc) = 2,7144 atm P2 = Po.(rc)2 = 7,3680 atm P3 = 20 atm

Ternyata energi minimum dicapai jika kerja tiap stage sama. Jika dipakai 1 stage (langsung) :

( lebih besar)2. Ingin dicari kebutuhan energi mekanis secara teoritis untuk mengalirkan udara (1 atm, 3000C) sebanyak 2 m3/s melalui pipa lurus horizontal berdiameter 30 cm, panjang 200m.

Analisis :Rapat massa udara :

Kecepatan udara :

32Bilangan Reynolds :

Anggap :

dari grafik diperoleh :