KOMPRESSOR DAN SISTEM UDARA TEKAN

I. Tujuan Percobaan

1. Dapat mengoperasikan kompresor di laboratorium utilitas

2. Dapat menghitung secara langsung efisiensi isothermal kompresor

II. Alat dan Bahan Yang Digunakan:

a. Alat yang digunakan:

* Kompresor tipe 7E103 : 1 unit

* Stopwatch : 1 buah

b. Bahan yang digunakan:

* Udara tekan

III. Dasar Teori

Bila tekanan fluida mampu mampat dinaikkan secara adiabatic, suhu

fluida juga naik. Kenaikan suhu menimbulkan beberapa kerugian, karena

volume spesifik fluida naik bersama suhu, kerja yang diperlukan untuk

memampatkan satu pon fluida akan menjadi lebih besar jika kompresi

dilakukan secara isothermal

Perubahan tekanan isentropic (adibatik atau tanpa gesekan) gas ideal

terhadap suhu adalah : TaTb

=( PbPa

) 1-1 /

dimana :

Ta, Tb = suhu absolute masuk dan keluar

Pa, pb = tekanan masuk dan keluar

Untuk gas tertentu, rasio suhu meningkat bila rasio Pa/Pb meningkat.

Rasio ini merupakan parameter dasar dalam blower dan kompresor. Pada

kompresor rasio tersebut dapat mencapai 10 atau lebih. Biasanya kompresor

didinginkan menggunakan selubung pendingin yang menggunakan air

pendingin atau pendinginnya.

Pada kompresor kecil yang memakai pendingin, suhu gas keluar dapat

mendekati sama dengan suhu masuk, dan kita mendapatkan kompresi

isothermal. Pada kompresor yang sangat kecil pendinginan dengan udara

dengan bantuan sirip – sirip luar yang dicorkan sehinggan menyatu dengan

silindernya. Pada kompresor yang lebih besar yang kapasitas pendinginan

terbatas, terdapat lintas perubahan yang lain dari lintasan kompresi

isothermal dan adiabatic yang disebut kompresi politropik. Contoh

sederhana kompresor seperti pada gambar.

Komponen Utama Sistem Udara Tekan

Sistem udara tekan terdidri dari komponen sebagai berikut :

1. filter udara masuk : mencegah debu masuk kompresor

2. pendinginan antar tahap : menurunkan suhu udara sebelum masuk ke

tahap berikutnya

3. aftercooler : membuang air dalam udara dengan penurunan suhu penukar

panas berpendingin

4. pengering udara : sisa air setelah after – cooler dihilangkan

menggunakan pengering udara

5. traps pengeluaran kadar air : untuk membuang air dalam udara tekan

6. penerima : sebagai penyimpan dan penghalus denyut keluaran udara

Parameter Yang Mempengaruhi Unjuk Kerja

Unjuk kerja kompresor centrifugal dipengaruhi oleh beberapa

parameter, antara lain sebagai berikut :

1. Pengaruh Suhu Gas Masuk (T1)

Bila suhu gas masuk naik menyebabkan :

Kerapatan massa gas menurun pada kapasitas yang sama.

Laju aliran massa yang dihasilkan menurun.

Daya yang dibutuhkan oleh kompresor naik.

Pressure ratio menurun.

Begitu pula sebaliknya.

1. Pengaruh Tekanan Gas Masuk (P1)

Pada kompresor yang beroperasi pada putaran konstan dan laju

aliran volume yang sama, maka penurunan tekanan gas masuk

menyebabkan :

Laju aliran gas keluar kompresor turun.

Tekanan gas keluar kompresor turun.

Kebutuhan daya kompresor turun.

Untuk menjaga tekanan gas keluar kompresor yang konstan, maka

kompresor diharuskan beroperasi dengan putaran tinggi, akibatnya

daya yang dibutuhkan oleh kompresor bertambah.

1. Pengaruh Jenis Gas (S.G)

Bila jenis gas berubah komposisinya dan spesific gravity (S.G) gas

turun menyebabkan :

Laju aliran massa menurun.

Daya yang dibutuhkan kompresor menurun.

2. Pengaruh Faktor Kompresibelitas (Z)

Faktor kompresibelitas gas sangat dipengaruhi oleh

jenis/komposisi gas dan tekanan dan temperature. Bila Z naik dan

kapasitas konstan menyebabkan :

Daya yang diperlukan kompresor naik.

Pressure ratio menurun.

Dan begitu pula sebaliknya.

3. Pengaruh Putaran Kompresor (n)

Perubahan putaran kompresor akan berpengaruh banyak terhadap

karakteristik kompresor. Dengan kenaikan putaran kompresor

mengakibatkan :

Naiknya kapasitas/laju aliran massa sebanding dengan kenaikan

putarannya.

Naiknya head yang sesuai dengan perbandingan putaran pangkat 2.

Naiknya kebutuhan daya yang diperlukan sesuai dengan

perbandingan putaran pangkat 3.

Dan begitu pula sebaliknya.

Hal tersebut diatas dapat dilihat dari teori kesamaan sebagai berikut :

4. Pengaruh Perubahan Diameter Luar Impeler (D2)

Perubahan ukuran diameter luar impeler mempunyai pengaruh

yang sama dengan perubahan putaran. Bila ukuran diameter luar impeler

diperbesar dimana kompresor beroperasi pada putaran tetap, maka

menyebabkan :

Kenaikan kapasitas sebanding dengan perbandingan kenaikan

diameter.

Kenaikan head sebanding dengan perbandingan kenaikan diameter

impeler pangkat 2.

Kenaikan daya yang diperlukan kompresor sesuai dengan

perbandingan kenaikan diameter impeller pangkat 3.

Dan begitu pula sebaliknya.

Hal tesebut diatas dapat dilihat dari teori kesamaan sebagai berikut :

5. Pengaruh Laju Aliran Massa (m)

Pada kondisi awal yang sama, maka kenaikan laju aliran massa

mengakibatkan :

Kenaikan tenaga yang diperlukan kompresor. Dan begitu pula

sebaliknya.

IV. Prosedur Kerja

1. Menghidupkan kompresor.

2. Mengamati tekanan maksimum dan minimal yang terbaca pada alat

ukur tekanan pada kompresor, baik pada bagian masuk dan bagian

keluar).

3. Mengukur waktu pada keadaan kompresor hidup dan pada saat

kompressor mati.

4. Mengukur panjang dan diameter volume kompresor.

5. Mentabulasikan data yang diperoleh.

V. Gambar Alat : Terlampir

VI. Data Pengamatan

Tabel 1. Spesifikasi Kompresor

Tipe

Kompresor

Horse

Power

Displacement Max Pressure Tank Size

Hp KW Cf/m L/m Psig (Kg/cm2) Liter Galon

7E103 10 7,5 43 1217 188 13 230 60

Tabel 2. Pengfamatan Percobaan

Compressor Type Po

(Kpa) Run

Waktu

(menit)

P(Tekanan pada

Kompresor)

Hidup Mati P1 (Kpa) P2(Bar)

7E103

(Reciprocating

Compressor)

Rata-Rata

101,325 1 1,30 1,46 60 2

101,325 2 1,55 3,02 60 2

101,325 3 2,02 9,37 60 2

VII. Perhitungan

Diketahui :

Po = 1 atm x 101,325 Kpa

1 atm=101,325 Kpa

Pmaks = 650 Kpa

Pmin = 350 Kpa

P1 = 60 Kpa

P2 = 2 Bar = 2 x̄100 Kpa

1 ¿̄=200 Kpa¿

V kompresor = 230 liter = 230 dm3 = 0,23 m3

γ udara kompressor = 7/5 = 1,4

T1 (T udara masuk Kompresor)= 260C

Ditanya :

a. Kapasitas kompresor (Q) ….?

b. Daya Kompresor (P)…?

c. Efisien Kompresor (η)…?

Penyelesaian :

Mencari Harga T2

T 2T 1

=[ P2p 1 ]γ-1/γ ………….(ii)

P 2P 1

=[T 2T 1 ]γ/γ-1…………..(iii)

(200 Kpa60 Kpa ) =[

T 2T 1

¿1,4/(1,4-1)

(3,3333) = [T 2T 1 ]3,5

T 2T 1

= (3,3333) 1/3,5

T 2T 1

= 1,4106

T2 = 1,4106 . T1

T2 =1,4106 . 260C

= 36,67560C

a. Kapasitas Kompresor

Run 1, waktu hidup 1,3 menit

Q = P 2−P1

Pox

Vt

x (273+T 2273+T 1

)

= ((200−60)Kpa101,325 Kpa

x0,230 m31,3 menit

x ((273+36,6756)K(273+26)K )

= 0,2532 m3/menit

Run 2, waktu hidup 1,55 menit

Q = P 2−P1

Pox

Vt

x (273+T 2273+T 1

)

= ((200−60)Kpa101,325 Kpa

x0,230 m3

1,55 menitx ((273+36,6756)K

(273+26)K )= 0,2123 m3/menit

Run 3, waktu hidup 2,02 menit

Q = P 2−P1

Pox

Vt

x (273+T 2273+T 1

)

= ((200−60)Kpa101,325 Kpa

x0,230 m31,3 menit

x ((273+36,6756)K(273+26)K )

= 0,1629 m3/menit

Q rata-rata = Q1+Q 2+Q 3

3 =

(0,2532+0,2123+0,1629 ) m3menit

3

= 0,2095 m3/menit

b. Daya Kompressor

Karena Ws tidak dipengaruhi oleh waktu, maka usaha yang

digunakan kompressor untuk ketiga RUN bernilai sama.

Ws = γ x P 1.V 1

γ−1x¿

= 1,4 x200 Kpa x0,230 m3

1,4−1x¿ )

= 224,6014 kj

Maka daya compressor :

Run 1, t=1,3 menit = 78 s

P = Wst

= 224,6014 kj

78 s

¿2,8795 kj / s ( 1 kj/sekon = 1 kW )

¿2,8795 kW

Run 2 t= 1,55 menit = 93 s

P = Wst

= 224,6014 kj

93 s

¿2,4151 kj /s ( 1 kj/sekon = 1 kW )

¿2,4151 kW

Run 3 t= 2,02 menit = 121,2 s

P = Wst

= 224,6014 kj

121,2 s

¿1,8531 kj /s ( 1 kj/sekon = 1 kW )

¿1,8531 kW

P rata-rata = P 1+P 2+P 3

3 = (2,8795+2,4151+1,8531 ) kW

3 = 2,3826 Kw

c. Efisiensi Kompressor

Run 1

η Kompressor = P praktekP teoritis

x 100

= 2,8795 KW

7,5 KWx100 %

= 38,3933 %

Run 2

η Kompressor = P praktekP teoritis

x 100

= 2,4151 KW

7,5 KWx 100 %= 32,20133 %

Run 3

η Kompressor = P praktekP teoritis

x 100

= 1,8531 KW

7,5 KWx 100 %

= 24,708 %

η rata-rata = η 1+η 2+η3

3 = (38,3933+32,20133+24,708 ) %

3 = 31,7675%

VIII. Analisa Percobaan

Kompressor merupakan peralatan mekanik yang digunakan untuk

memberikan energi kepada fluida gas/udara sehingga dapat mengalir dari suatu

tempat ke tempat lain secara tidak kontinyu. Proses tak kontinyu ini melibatkan

pengendalian otomatis pada sistem kompressor, dimana kompressor akan hidup

saat tekanan berada pada batas bawah, dan akan mati saat mencapai tekanan pada

batas atas. Dari percobaan yang dilakukan, dapat diketahui bahwa batas bawah

tekanan kompresor bernilai 60 Kpa sementara batas atas bernilai 2 Bar.

Kompressor bekerja dengan prinsip mengubah energi mekanik (kerja) dari

motor/gir penggerak ke dalam energi tekanan (potensial) dan menimbulkan energi

panas tak berguna yang akan dilepas sistem ke lingkungan.

Jenis kompressor yang digunakan dalam percobaan adalah reciprocating

tipe 7E103. Kerja kompressor jenis ini memAnfaatkan putaran yang dilakukan

oleh gir dalam keadaan adiabatik reversible. Berbeda dengan kompressor

sentrifugal yg dapat bekerja secara kontinyu, jenis reciprocating justru bekerja

secara tak kontinyu. Kapasitas kompressor reciprocating relatif cukup besar dan

udara yang diumpankan harus bebas minyak. Mesin sentrifugal lebih sesuai

diterapkan untuk kapasitas besar diatas 12 cfm. Sedangkan mesin reciprocating

dapat digunakan untuk kapasitas lebih besar yakni 43 cfm.

Kapasitas daya, dan efisiensi kompressor dapat dihitung menggunakan

data-data yang diperoleh dari kompressor dan pengukuran manual. Nilai kapasitas

kompressor dipengaruhi oleh waktu hidup kompressor, sehingga nilainya sedikit

berbeda untuk masing-masing run. Makin lama waktu nyala, maka kapasitas

kompressor akan semakin kecil karena jumlah fluida yang dialirkan per satuan

waktu akan menurun. Namun, penurunan ini tidak diiringi oleh penurunan

tekanan. Hal ini dapat disebabkan karena selisihnya sangat kecil, sehingga tidak

memberikan pengaruh yang berarti. Berbanding terbalik dengan kapasitas, daya

kompresos akan meningkat seiring dengan penurunan waktu. Sementara efisiensi

meningkat di setiap Run. Harga efisiensi sangat mempengaruhi kerja kompressor.

Semakin besar efisiensi maka kinerja kompressor akan semakin baik.

IX. Kesimpulan

Dari percobaaan yang dilakukan dapat disimpulkan, bahwa:

Kompresor adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memberikan

energi kepada fluida sehingga dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat

lain.

Kapasitas kompressor dipengaruhi oleh lamanya waktu hidup kompressor.

Makin lama waktu hidup kompressor, daya yang diberikan akan menurun.

Semakin besar nilai efisiensi, maka kinerja kompressor akan semakin baik

Kapasitas kompressor rata-rata = 0,2095 m3/menit

Daya kompresor rata-rata = 2,3826 Kw

Efisiensi Kompressor rata-rata = 31,7675%%

Daftar Pustaka

Effendy, Sahrul . 2011. Petunjuk Praktikum Utilitas. Palembang: Politeknik

Negeri Sriwijaya.

Gambar Alat