Download - (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Transcript
Page 1: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

KOMPRESI UDARA ATMOSFER KE DALAM TANGKI BERTEKANAN 75 atm

KAPASITAS 2860Kg/Jam

Disusununtukmemenuhi TugasMata KuliahUnit Operasi II ( Mekanika

Fluida)

DisusunOleh:

Kelompok8Avita Avionita Sari 21030113140131Dimas Akbar Ramdani 21030113130114Estella Br Ginting 21030113120Intadaroh Rahila P 21030113130136M Fathurrozan 21030113140167Mukti Mabrur M 21030113120066Nadia Fridasaniya A 21030113130115

JURUSANTEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

2015

Page 2: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATARBELAKANG

Fluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk (distorsi) secara

permanen. Pada temperatur dantekanan tertentu, setiap fluida mempunyai den sitas

tertentu. Jika densitas hanya sedikit terpengaruh oleh perubahan yang suhu dan

tekanan yang relatif besar,fluidatersebutbersifatincompressible.Tetapijika

densitasnya peka terhadapperubahanvariabeltemperaturdantekanan,fluidatersebut

digolongkan compresible. Zat cair biasanyadianggap zatyangincompresible,

sedangkangas umumnyadikenal sebagai zatyang compresible.

Mekanikafluidamerupakan cabang ilmuyangmempelajarikeseimbangandan

gerakangasmaupun zatcair sertagaya tarik denganbenda-benda disekitarnyaatau yang

dilaluisaatmengalir.Fluidadapatdipindahkandarisatutempatketempatyang

lainmelaluisuatusistem transportasi.Pemindahanfluidamelaluipipa,peralatan,atau udara

terbuka dilakukandenganpompa,kipas,blower,dankompresor.Alat-alat

tersebutberfungsimeningkatkan energimekanik fluida. Tambahanenergiitu lalu

digunakan untuk meningkatkan kecepatan, tekanan, atau elevasi fluida.

Kompresor adalah mesinuntukmemapatkan udara ataugas.Kompresor udara

biasanyamenghisapudaradariatmosfer. Namunadapulayang menghisapudaraatau

gasyang bertekananlebihtinggidaritekananatmosfer. Dalamhalinikompresor

bekerjasebagaipenguat(Booster).Sebaliknyakompresoradayang menghisapgas

yangbertekananlebihrendahdaripada tekananatmosfer.Dalamhalinikompresor disebut

Pompa Vakum.Kompresorjuga dengankata lainadalah penghasiludara

mampat.Karenaprosespemampatan,udaramempunyaitekananyang lebihtinggi

dibandingkan dengan tekanan udaralingkungan (1atm).

Pada industri,penggunaankompresorsangatpenting,baiksebagaipenghasil udara

mampat atau sebagai satu kesatuan dari mesin-mesin. Kompresor banyak

dipakaiuntukmesinpneumatik,sedangkanyang menjadisatudenganmesinyaitu

turbingas,mesinpendingindanlainnya.Dalam keseharian,kitasering memanfaatkan

udara mampat baik secara langsung atau tidak langsung. Sebagai contoh, udara

manpatyangdigunakanuntukmengisibanmobilatausepedamontor,udara mampat untuk

membersihkan bagian-bagian mesin yang kotor di bengkel-bengkel dan

Page 3: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

manfaat lainyangsering dijumpai sehari-hari.

I.2 SEJARAH MEKANIKAFLUIDA

Archimedes(287-212 SM)adalahyang pertamakalimempelajarigaya-gaya

apung danstabilitasbendamengapung diatasair.KemudianLeonardoDaVinci (1452-

1519)yang melakukaninvestigasimengenaifluidatentangprinsipkontinuitas.

Untukbeberapamillenium,tidakadaperkembanganMekanikaFluidayang esensial.

Pekerjaan Leonardo Da Vinci diikuti oleh Galileo Galilei (1564-1642) dan

EvangelistaTorricelli(1608-1647).Sementara ituGalileoGalileimenghasilkanide yang

sangatpenting untukmelakukanpenelitianeksperimentaltentang hidrolisdan

memberikankonseptentang vakumyang dikenalkanolehAristoteles.GalileoGalilei

merealisasikanhubunganantara beratudaraatmosfer dantekananbarometrik.Ia juga

yang mengembangkanteoriliquidjatuh bebas. Pekerjaan Toricellimerupakan

kontribusipenting terhadaphukumfluidamengalirkeluardarisuatutangkidengan

pengaruhgravitasi.

Issac Newton(1642-1727) memberikandasar teoritentangaliranfluida.Ia yang

pertama merealisasikan tentang momentum transport, yang mengenalkan

gesekanaliranyang sebandingdengangradientkecepatandanarahnyategaklurus

denganarahaliran.Ia juga membuatbeberapa kontribusitambahankepada evaluasi

friction drag. Henri de Pitot (1665-1771)memberikan kontribusi pentingtentang

pemahamantekananstagnasiyangtimbuldalamsuatualiranpadatitikstagnasi.Ia jugayang

pertamamencobamembuatkecepatanaliranyang timbulakibatbeda

tekanan.DanielBernoulli(1700-1782) meletakkanpondasihidromekanikdengan

membuathubunganantara tekanandan kecepatandengandasarprinsipenergiyang

sederhana.Iamembuatkontribusipenting kepadapengukuran tekanann,teknologi

manometer danalathidromekanik.Leonhard Euler (1707-1783) memformulasikan

dasar-dasarpersamaanaliranuntukfluidaideal. Iamenekankanpentingnyatekanan

untukseluruhbidanng MekanikaFluidadanmenerangkantentang timbulnyakavitasi

dalam suatu instalasi fluida.

BabakbarudalamMekanikaFluidadijelaskanolehOsborneReynolds(1832-

1912).Iamerintispenelitiandalambidang MekanikaFluida,khususnyapenelitian

dasartentang aliranturbulent.Iamendemonstrasikanbahwaadakemungkinanuntuk

memformulasikanpersamaanNavier-Stokesdalambentukwakturata-rataagardapat

Page 4: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

menerangkanprosestransportturbulent.Pekerjaanyangpentingdalambidang ini

diberikanoleh LudwigPrandtl (1875-1953) yangmemberikan pengetahuan dasar

tentang lapisan batas. Theodor Von Karman (1881-1973) memberikan kontribusi

pada sub-bidang Mekanika Fluida dan diikuti oleh banyak peneliti-peneliti yang

terkaitdengansolusidariproblemMekanika Fluida. PeiYuanChou(1902-1993) dan

AndreiNikolaevichKolmogorov(1903-1987) berkontribusiatasteoriturbulen dan

HermannSchlichting (1907-1982)berkontribusiataspekerjaannyadalambidang

transisialiranlaminerketurbulendanataspengetahuannyayang mengkonverikannya

kedalam solusi-solusi praktis terhadap problem aliran fluida.

Dalamabadke-20MekanikaFluida dikembangkanbaiksecaraeksperimental

maupunsecarakomputasiyang dibutuhkanuntuksolusipraktisdariproblemaliran.

Kombinasiaplikasieksperimentaldanmetodenumerikbanyakdilakukandiabadke-

21. Akhirnya, kemajuanpesattelahdicapaidalamabadterkahir inidalam bidang

Mekanika Fluida numerik. Perkembangandalammatematikaterapanmengambil

tempatuntukpenyelesaian persamaandiferensialparsialsecaranumerik. Secara

paralel,perkembangan metodekomputasidenganmenggunakankomputerdengan

kecepatan tinggi (Kaprawi, 2009).

I.3 TUJUAN

1. Mengetahui definisi, jenis danproseskompresor

2. Mengetahui peralatan-peralatan kompresi

3. Memahamiperhitunganpadakompresor

Page 5: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

BAB II

TINJAUANPUSTAKA

II.1 UDARA

Udaramerujuk kepada campurangasyang terdapat pada permukaanbumi.

Udarabumiyang kering mengandungi 78%nitrogen, 21% oksigen,dan 1% uap

air, karbondioksida,dangas-gaslain.MenurutKamusBesarBahasaIndonesia

(KBBI),udaraadalahcampuranberbagaigasyg tidakberwarnadantidakberbau (seperti

oksigen dan nitrogen)yg memenuhi ruang di atas bumi.

Kandunganelemensenyawagasdanpartikeldalamudara akanberubah-ubah

denganketinggiandaripermukaan tanah.Demikianjugamassanya,akanberkurang seiring

dengan ketinggian. Semakin dekat dengan lapisan troposfer, makaudara

semakintipis,sehinggamelewatibatasgravitasi bumi,makaudaraakanhampasama sekali.

http://kbbi.web.id/udara

Sifat fisik udaradan komponen-komponennyaadalah sebagai berikut:

Komponen Udara Titik Beku Titik Didih Titik Kritis

Nama Simbol %volume oC oF oC oF oC oFUdara – – – – -194 -318 -141 -222Oksigen O2 20,96 -218 -362 -183 -297 -118 -181Nitrogen N2 78,11 -210 -346 -196 -320 -147 -232Karbondioksida CO2 0,0035 -78 -109 -78 -109 31 88Helium He 0,0005 -272 -458 -269 -452 -268 -450Neon Ne 0,0018 -249 -416 -246 -410 -229 -379Argon Ar 0,931 -189 -309 -186 -302 -112 -188Krypton Kr 0,0001 -157 -250 -153 -243 -64 -82Xenon Xe 0,000009 -112 -169 -107 -162 17 62

Uap Air H2O 5 0 32 -100 212 347 706

http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-14732-2106100104-

Chapter1.pdf

Page 6: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

II.2 PENGERTIAN KOMPRESIGAS

Kompresisecarasederhanabisadiartikansebagaiprosesmemasukkanudara

danataumengirimudaradengantekanantinggisehinggamenghasilkan udara dengan

lajuyang lebihtinggi danbisamenyebabkanpemampatanudaraataubahkanberubah

fasamenjadi liquid.

Alatyangdigunakan untuk proses kompresi ini disebut kompresor.

Kompresorterdapatdalamberbagaijenisdanmodeltergantungpadavolumedan

tekanannya.Klasifikasi kompresor tergantungtekanannyaadalah :

* kompresor (pemampat)dipakai untuk tekanan tinggi,

* blower (peniup) dipakai untuk tekananagakrendah,

* fan (kipas) dipakaiuntuk tekanansangatrendah.

II.3 KLASIFIKASI KOMPRESOR

Secaragarisbesar kompresor(pemampat)dapatdiklasifikasikan menjadidua

bagian,yaituPositive Displacementcompressor,danDynamic compressor,(Turbo),

Positive Displacementcompressor,terdiridariReciprocatingdanRotary,sedangkan

Dynamic compressor, (turbo) terdiri dari Centrifugal, axial dan ejector, secara

lengkap dapat dilihat dariklasifikasi dibawah ini:

Page 7: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Gambar1. Klasifikasi Kompresor

1. Kompresor TorakResiprokal (reciprocating compressor)

Kompresor ini dikenal juga dengan kompresor torak, karena dilengkapi

dengantorakyang bekerjabolak-balikataugerakresiprokal.Pemasukanudara diatur

oleh katupmasukdandihisapoleh torakyanggerakannyamenjauhikatup.

Padasaatterjadipengisapan,tekananudara didalamsilindermengecil,sehingga udara

luarakanmasuk kedalamsilindersecaraalami.Padasaatgerakkompresi

torakbergerakke titikmatibawahketitikmatiatas,sehingga udara diatastorak

bertekanantinggi, selanjutnyadimasukkankedalamtabung penyimpanudara.

Tabungpenyimpanandilengkapidengankatupsatuarah,sehinggaudarayang ada

dalamtangkitidakakankembalike silinder. Prosestersebutberlangsung terus-

menerus hingga diperoleh tekanan udara yang diperlukan. Gerakan mengisap

danmengkompresiketabung penampunginiberlangsung secaraterus

menerus,padaumumnyabilatekanandalamtabung telahmelebihikapasitas, maka

katuppengamanakanterbuka,atau mesinpenggerakakanmatisecara otomatis.

Page 8: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Gambar2. Kompresor Resiprocating

2. Kompresor TorakDua TingkatSistemPendinginUdara

Kompresorudara bertingkat digunakan untuk menghasilkan tekanan udara

yang lebihtinggi.Udaramasukakandikompresiolehtorakpertama,kemudian

didinginkan,selanjutnyadimasukkandalamsilinder keduauntukdikompresioleh

torakkeduasampaipadatekananyang diinginkan.Pemampatan(pengompresian)

udara tahap kedualebihbesar,temperatureudaraakannaik selamaterjadi kompresi,

sehingga perlu mengalami proses pendinginan dengan memasang

8ystempendingin.Metodependinginanyangseringdigunakanmisalnyadengan

8ystem udaraatau dengan systemair bersirkulasi.

Gambar3. Kompresor Torak DuaTingkat

Page 9: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Batastekananmaksimumuntukjeniskompresor torak resiprokalantaralain,

untukkompresor satutingkattekananhingga4bar, sedangkanduatingkatatau lebih

tekanannyahingga15 bar.

3. Kompresor Diafragma(diaphragma compressor)

JenisKompresor initermasukdalamkelompokkompresor torak.Namunletak

torak dipisahkan melaluisebuah membran diafragma. Udarayangmasuk dan

keluartidaklangsung berhubungandenganbagian-bagianyangbergeraksecara

resiprokal.Adanyapemisahan ruanganiniudaraakan lebihterjagadan bebas dari

uapairdanpelumas/oli.Olehkarena itukompresordiafragmabanyakdigunakan

padaindustri bahan makanan, farmasi,obatobatan dan kimia.

Prinsipkerjanyahampirsama dengankompresortorak. Perbedaannyaterdapat

padasistemkompresiudarayangakanmasukkedalamtangkipenyimpanan

udarabertekanan.Torakpadakompresordiafragma tidaksecara langsung menghisap

dan menekan udara, tetapi menggerakkansebuah membran

(diafragma)dulu.Darigerakandiafragmayangkembangkempisitulahyang akan

menghisap dan menekan udaraketabungpenyimpan.

Gambar4. Kompresor Diafraghma

4. KompresorPutar (Rotary Compressor)

Kompresor RotariBaling-balingLuncurSecara eksentrikrotor dipasang berputar

dalam rumah yang berbentuk silindris, mempunyai lubang-lubang

Page 10: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

masuk dan keluar. Keuntungan dari kompresor jenis ini adalah mempunyai

bentukyang pendekdankecil,sehinggamenghematruangan.Bahkansuaranya tidak

berisik dan halus dalam, dapat menghantarkan dan menghasilkanudara

secaraterusmenerusdenganmantap.Baling-baling luncurdimasukkan kedalam

lubangyangtergabung dalamrotordanruangandenganbentukdinding silindris.

Ketika rotor mulaiberputar, energigaya sentrifugalbaling-balingnyaakan

melawandinding. Karenabentukdarirumah baling-balingitusendiriyang tidak

sepusatdenganrotornyamaka ukuranruangandapatdiperbesaratau diperkecil

menurut arah masuknya (mengalirnya) udara.

Gambar5. Kompresor Putar

5. Kompresor Sekrup (Screw)

KompresorSekrupmemilikiduarotoryang salingberpasanganataubertautan

(engage),yang satumempunyaibentukcekung,sedangkanlainnyaberbentuk

cembung, sehingga dapat memindahkan udara secara aksial ke sisi lainnya.

Keduarotorituidentikdengansepasangrodagigihelixyangsalingbertautan. Jika roda-

roda gigi tersebut berbentuk lurus,makakompresor ini dapat digunakan sebagai

pompa hidrolik pada pesawat-pesawat hidrolik. Roda-roda gigi kompresor

sekrupharusdiletakkanpadarumah-rumahrodagigidenganbenar sehinggabetul-

betuldapat menghisapdan menekan fluida.

Page 11: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Gambar6. Kompresor sekrup

6. Kompresor Root Blower(SayapKupu-kupu)

Kompresorjenisiniakanmengisapudaraluar darisatusisi ke sisiyanglain tanpa

ada perubahanvolume.Torakmembuatpenguncianpada bagiansisiyang

bertekanan.Prinsipkompresoriniternyata dapatdisamakandenganpompa

pelumasmodelkupu-kupupada sebuahmotor bakar. Beberapakelemahannya

adalah:tingkatkebocoranyang tinggi.Kebocoranterjadikarenaantarabaling- baling

danrumahnyatidakdapatsaling rapatbetul.Berbedajikadibandingkan

denganpompapelumaspada motorbakar,karenafluidanyaadalahminyak

pelumasmaka film-filmminyaksendirisudahmenjadibahanperapatantara dinding

rumahdan sayap-sayapkupuitu.Dilihatdarikonstruksinya,Sayapkupu-

kupudidalamrumahpompadigerakanolehsepasangrodagigi yangsaling bertautan

juga, sehinggadapat berputar tepat padadinding.

Gambar7. Kompresor Root Blower

Page 12: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

7. Kompresor Aliran (turbo compressor)

Jeniskompresorinicocokuntukmenghasilkanvolume udarayang besar.

Kompresoraliranudaraadayangdibuatdenganarahmasuknyaudarasecara

aksialdanadayangsecararadial.Arahaliranudaradapatdirubahdalamsatu roda turbin

atau lebih untuk menghasilkan kecepatan aliran udara yang diperlukan.

Energi kinetikyangditimbulkan menjadi energybentuk tekanan.

Gambar8. Kompresor Turbo

8. Kompresor AliranRadial

Percepatanyang ditimbulkanolehkompresoraliranradialberasaldariruangan ke

ruangan berikutnya secara radial. Pada lubang masuk pertama udara

dilemparkankeluarmenjauhisumbu.Bilakompresornyabertingkat, makadari

tingkatpertama udara akan dipantulkan kembalimendekatisumbu.Daritingkat

pertama masuk lagiketingkatberikutnya,sampaibeberapatingkatsesuaiyang

dibutuhkan.Semakinbanyaktingkatdarisusunansudusudutersebutmaka akan

semakintinggitekanan udarayang dihasilkan.Prinsipkerjakompresor radialakan

mengisapudara luar melaluisudu-sudurotor,udara akanterisapmasukke dalam

ruanganisaplaludikompresidanakanditampung padatangkipenyimpananudara

bertekanan hingga tekanannyasesuai dengan kebutuhan.

Page 13: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Gambar9. Kompresor Aliran Radial

9. Kompresor AliranAksial

Pada kompresoraliranaksial,udaraakanmendapatkan percepatanoleh sudu

yangterdapatpada rotordanarahalirannya ke arahaksialyaitusearah (sejajar)

dengansumburotor. Jadipengisapandanpenekananudara terjadisaatrangkaian sudu-

sudu pada rotor itu berputar secara cepat. Putaran cepat ini mutlak

diperlukanuntukmendapatkanaliranudarayang mempunyaitekananyang

diinginkan. Teringatpulaalatsemacaminiadalahsepertikompresor pada sistem

turbingasatau mesin-mesinpesawatterbang turbopropeller. Bedanya,jika pada

turbingasadalah menghasilkanmekanikputarpada porosnya.Tetapi,pada

kompresorinitenagamekanikdarimesinakanmemutar rotorsehinggaakan

menghasilkan udarabertekanan.

Gambar9. Kompresor Aliran Aksial

Page 14: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

II.4 PENGGERAK KOMPRESOR

Penggerak kompresor berfungsi untuk memutarkompresor, sehinggakompresor

dapatbekerjasecaraoptiomal.Penggerakkompresoryang seringdigunakanbiasanya

berupamotor listrikdanmotor bakar sepertigambar12.Kompresorberdayarendah

menggunakanmotor listrikdua phase atau motor bensin.sedangkankompresor

berdayabesar memerlukanmotorlistrik3phaseataumesindiesel.Penggunaanmesin

bensinatau dieselbiasanyadigunakan bilamanalokasi disekitarnyatidak terdapat

aliranlistrikataucenderungnonstasioner.Kompresoryang digunakandipabrik-

pabrikkebanyakandigerakkanolehmotor listrikkarena biasanyaterdapatinstalasi listrik

dan cenderungstasionar (tidak berpindah-pindah).

II.5 KOMPONENKOMPRESOR

1. Kerangka (frame)

Fungsi utama adalah untuk mendukungseluruh beban dan berfungsi juga

sebagai tempat kedudukan bantalan, poros engkol,silinderdan tempat

penampungan minyak pelumas.

2. Porosengkol (crankshaft)

Berfungsi mengubahgerak berputar (rotasi) menjadi gerak lurus bolak balik

(translasi).

Page 15: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

3. Batang penghubung (connecting rod)

Berfungsi meneruskangayadari porosengkol ke batangtorak melaluikepala

silang, batangpenghubungharus kuat dan tahanbengkok sehinggamampu

menahan beban padasaatkompresi.

4. Kepala silang (crosshead)

Berfungsi meneruskangayadari batangpenghubungkebatangtorak.Kepala

silangdapat meluncurpadabantalan luncurnya.

5. Silinder (cylinder)

Berfungsi sebagai tempat kedudukan liner silinderdan waterjacket

Page 16: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

6. Linersilinder (cylinderliner)

Berfungsi sebagai lintasan gerakan piston torak saat melakukan proses ekspansi,

pemasukan, kompresi, dan pengeluaran.

7. Front andrear cylinder cover.

Adalah tutup silinderbagian head end/front coverdan bagian crank end/rear

coveryangberfungsi untuk menahangas/udarasupayatidak keluar silinder.

8. WaterJacket

Adalah ruangan dalam silinder untuk bersirkulasiair sebagai pendingin

9. Torak(piston)

Sebagai elemenyangmenghandelgas/udarapadaproses pemasukan(suction),

kompresi (compression)dan pengeluaran (discharge).

10. Cincintorak(pistonrings)

Berfungsi mengurangi kebocorangas/udara antarapermukaan torak dengan

dindingliner silinder.

11. Batang Torak (pistonrod)

Berfungsi meneruskangayadari kepala silangketorak.

Page 17: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

12. CincinPenahanGas (packing rod)

Berfungsi menahan kebocorangasakibat adanyacelah (clearance) antara

bagianyangbergerak (batangtorak)dengan bagianyangdiam (silinder). Cincin

penahangas initerdiri dari beberapa ringsegment.

13. Ring Oil Scraper

Berfungsi untuk mencegah kebocoran minyak pelumas pada frame

14. Katup kompresor (compressor valve)

Berfungsi untuk mengatur pemasukan dan pengeluarangas/udara, kedalamatau

keluarsilinder. Katup inidapat bekerjamembukadan menutup sendiri akibat

adanyaperbedaantekananyangterjadi antarabagian dalam dengan bagian luar

silinder.

II.6 KOMPRESOR TORAK

Merupakan salah satupositive displacement compressor denganprinsip kerja

memampatkan dan mengeluarkan udara / gas secara intermitten (berselang) dari

dalamsilinder.Pemampatanudara /gasdilakukandidalamsilinder.Elemenmekanik

yangdigunakanuntukmemampatkanudara/gasdinamakanpiston/torak.Tekanan

Page 18: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

udara /gasyang keluarmerupakantekanandischargeyang dihasilkanolehkompresor

reciprocating.

Prinsip kerja kompresor torak adalah sebagai berikut:

· Tenaga mekanik dari penggerak mula ditransmisikan melalui poros engkol

dalambentukgerakrotasidanditeruskankekepala silang(crosshead) dengan

perantaraan batangpenghubung(connectingrod).

· Padakepalasilanggerakanrotasidiubahmenjadigeraktranslasiyang diteruskan

ketorak melaluibatangtorak (piston rod).

· Gerakantorakbolakbalikdalamsilinder mengakibatkanperubahanvolumedan

tekanan sehinggaterjadiproses pemasukan, kompresi, dan pengeluaran.

Secarasederhana prinsipkerja,perubahantekanandanvolumedalamsuatu

kompresortorakSimplexSingleActingdapatdiuraikandalambentukdiagramP- V

sebagai berikut :

DiagramP-VKompresorTorak

Torakmemulailangkahkompresipada titik(1),torakbergerakkekiridangas

dimampatkansehingga tekanannyanaikketitik (2).Pada titikinitekanandidalam

silindermencapaihargatekananPdyang lebihtinggidaripadatekanandidalampipa

keluar,sehingga katup keluar pada kepalasilinderakanterbuka.Jikatorakbergerak

teruskekiri,gasakandidorongkeluarsilinderpadatekanantetapsebesarPd.Dititik

Page 19: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

(3) torak mencapai titik mati atas, yaitu titik akhir gerakan torak pada langkah

kompresi dan pengeluaran.

Padawaktutorakmencapaititikmati atasini,antarasisiatastorakdankepala silinder

masihadavolume sisayangbesarnya=Vc.Volume iniidealnya harussama

dengannolagargasdapatdidorong seluruhnyakeluarsilindertanpasisa.Namun

dalampraktiknyaharusadajarak(clearance)diatastorakagartidakmembentur

kepalasilinder.Selainitujugaharusadalubang-lubang laluanpadakatup-katup. Karena

adanyavolume sisainiketika torakmengakhirilangkahkompresinya,diatas

torakmasihadasejumlahgasdenganvolume sebesar Vcdantekanansebesar Pd.Jika

kemudian torak memulailangkah isapnya(bergerak kekanan),katupisap tidak dapat

terbuka sebelumsisa gasdiatastorakberekspansisampaitekanannyaturundari Pd

menjadiPs.Katupisapbaru mulaiterbuka dititik(4) ketika tekanannyasudah

mencapaitekanan isapPs.Disinipemasukan gasbaru mulaiterjadidan proses

pengisapaniniberlangsung sampaititikmatibawah(1). Dariuraiandiatasdapat

dilihatbahwavolumegasyang diisaptidaksebesarvolumelangkahtoraksebesarVs

melainkanlebihkecil,yaituhanyasebesarvolumeisapantaratitikmatibawah(1) dan titik

(4).

Proseskompresigaspadakompresortorakdapatdilakukanmenuruttigacara yaitu

dengan proses isotermal, adiabatik reversible, dan politropik.

1. Kompresi Isotermal

Bilasuatugasdikompresikan,maka iniberartiadaenergimekanikyang

diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi energi panas

sehingga temperaturgasakannaikjika tekanansemakintinggi.Namun,jika proses

inidibarengidenganpendinginan untukmengeluarkanpanasyang terjadi,

sehingga temperatur dapat dijaga tetap dan kompresi ini disebut

dengankompresiisotermal(temperatur tetap).Prosesisotermalmengikuti hukum

Boyle, makapersamaan isotermal dari suatu gas sempurnaadalah:

Pv = TetapAtauP1v1=P2v2= Tetap

Dimana:

P: Tekanan Absolut

v : Volume spesifik

Page 20: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Proseskompresiinisangatberguna dalamanalisisteoritis,namununtuk

perhitungankompresortidakbanyakkegunaannya.Pada kompresoryang

sesungguhnya,meskipunsilinder didinginkansepenuhnyaadalahtidak

mungkinuntukmenjaga temperaturyangtetapdalamsilinder.Halini

disebabkanolehcepatnya proseskompresi(beberaparatussampaiseribu kali

permenit) di dalam silinder.

2. Kompresi Adiabatik

Jikasilinderdiisolasisecarasempurnaterhadappanas,makakompresi

akanberlangsung tanpaadapanasyang keluardarigasataumasukkedalam gas.

Prosessemacaminidisebutadiabatik.Dalampraktiknyaproses initidak

pernahterjadisecara sempurnakarenaisolasiterhadapsilindertidakpernah

dapatsempurnapula.Namunprosesadiabatikreversiblesering dipakaidalam

pengkajian teoritis proses kompresi. Hubunganantaratekanan dan volume

dalam proses adiabaticdapat dinyatakan dalam persamaan:

Pvk= TetapAtauP1v1k= P2v2

k= Tetap

k= Cp/Cv

Dimana:

k : Ratio panas jenis

Cp : Panas jenis padatekanantetap

Cv : Panas jenis padavolumetetap

Jika rumusinidibandingkandenganrumuskompresiisotermaldapat

dilihatbahwauntukpengecilanvolumeyang sama,kompresiadiabaticakan

menghasilkantekananyang lebihtinggidaripadaprosesisotermal.Karena

tekananyang dihasilkanolehkompresiadiabatiklebihtinggidaripada

kompresiisotermaluntukpengecilanvolumeyang sama,makakerjayang

diperlukan padakompresi adiabatik juga lebih besar.

3. KompresiPolitropik

Kompresipadakompresoryang sesungguhnyabukanmerupakanproses

isotermal,karena ada kenaikantemperatur,namunjuga bukanprosesadiabatik

karenaada panasyang dipancarkankeluar.Jadiproseskompresiyang

sesungguhnya, ada di antara keduanya dan disebut kompresi politropik.

Page 21: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

1v 2

HubunganantaraPdanvpadaprosespolitropikdapatdinyatakandengan

persamaan:

dimana:

Pvn= TetapatauP1vn = P2

n = Tetap

n : indek politropik

Padakondisidimanatidakdilakukanpendinginanpadaruang kompresi

(kompresor sentrifugalpada umumnya),maka harga n>k.Bila ada pendinginan

padaruangkompresi(padakompresor torak),maka harga n terletak antara1<n <k.

Perhitungan dapat dilakukan baik dengan pendekatan kondisi adiabatik

reversible maupun kondisi politropik.

Page 22: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

BAB III

PERANCANGAN

A. PROSESFLOW DIAGRAM

B. SPESIFIKASI

Kompresoryangdigunakan terdiri dari 4stage, denganrincian:Perhitungan rasio kompresi :¿ n√dp /ds

dp=75 ds= 1 n= jumlah stage=4Rasio kompresi ¿ 4√75/1= 2,943

Stage1 =1 – 2,943atm

Stage2 =2,943 – 8,661atm

Stage3 =8,661 – 25,489atm

Stage4 =25,489 – 75atm

Rasio Kompresi =2,943

Sistem Pemipaan

Jenis : Baja kompersil

Panjangpipa lurus : 30 m

Diameter Pipa : 8 in, sch80

Panjangpipa lurus : 30 m

Diameter Pipa : 8 in

Jarak : 1 km

Mass rate (m) : 2860kg/jam

C. KONDISI OPERASI

Tangki Penampung Udara

Tekanan(P1) =75 atm

Page 23: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Suhu (T1) =298 K

Tekanan Masuk kompresor1 (P1)

Tekanan Keluarkompresor1 (P2)

Suhu Masuk kompresor1 (T1)

Suhu Keluarkompresor1 (T2)

Efisiensi (η)

=1 atm

=2,943 atm

=298 K

=407,54 K

=80%

Intercooler

Suhu MasukIntercooler(T2)

Suhu KeluarIntercooler(T3)

Kompresor 2

=407,54 K

=319,91 K

Tekanan Masuk Kompresor 2 (P2)

Tekanan KeluarKompresor 2 (P3)

Suhu Masuk Kompresor2 (T3)

Suhu KeluarKompresor3 (T4)

Efisiensi(η)

=2,943 atm

=8,661 atm

=319,19 K

=437,50 K

=80%

Intercooler

Suhu MasukIntercooler(T4)

Suhu KeluarIntercooler(T5)

Kompresor 3

=437,50 K

=343,49 K

Tekanan Masuk Kompresor 3(P3)

TekananKeluarKompresor 3(P4)

Suhu Masuk Kompresor3(T5)

Suhu KeluarKompresor3 (T6)

Efisiensi (η)

=8,661 atm

=25,489atm

=343,49 K

=469,66 K

=80%

Intercooler

Suhu MasukIntercooler(T6)

Suhu KeluarIntercooler(T7)

Kompresor 4

=469,66 K

=368,68 K

Tekanan Masuk Kompresor 4(P4)

TekananKeluarKompresor 4(P5)

Suhu Masuk Kompresor4 (T7)

Suhu KeluarKompresor4(T8)

Efisiensi (η)

=25,489 atm

=75 atm

=368,68 K

=504,17 K

=80%

Kompresor

Page 24: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

D. PERHITUNGAN

PerhitunganLaju Alir

Mass rate (m)= 2860kg/jam

ρ Udara =1,177kg/m3=0,07 lb/ft3

Qf =mass rate

ρ= 2860

1,177=2429,90

m3

jamx

1 jam3600 det

x35,3147 ft3

m3

238,2849ft3

det

PerhitunganDiameter Pipa

Asumsialiran turbulendengan Di ≥ 1 in- Di optimal=3,9 x Q f 0.45 x ρ0.13 dimana,

Qf =laju alir volumetrik ( ft3

detik )ρ=density udara( lb

ft3)

ρ Udara=1,177kg

m3=0,07

lb

ft3

- Di optimal=3,9 x Q f 0.45 x ρ0.13

¿3,9 x (7,17ft3

s)

0,45

x¿ft3)0,13

=6,70 in

Menggunakan diameter nominal 8in

PerhitunganDayaKompresor

Cp Udaradidapatkan dari tabel 2.1

Page 25: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Tabel 2.1 Properties of Various Ideal Gases(at300K)

=1,005 kJ/kg.K

= 1,005 J

kg° Kx

1 kg1000 gr

x28,584gr

mol=28,72692 J/mol°K

k didapatdaritabel 2.1 = 1,4 (k udara)danR=8,314 J/mol°Katau

82,06cm3atm/mol°K

R/Cp¿8,314 J /mol ° K

28,72692 J /mol ° K=0,29

Stage1

Volume kompresor

P1.V1=m.R.T1

V 1=2860000

grjam

28,584gr

mol

x82,06cm3 atmmolatm

x298 K

V 1= 2446756815 cm3

jam=2446,76

m3

jam

DayaKompresor 1

W 1=k

k−1P1 V 1(P2

P1)

k−1k −1

W 1=1,4

1,4−1.1 atm .2446,76

m3

jam {( 2,9431 )

1,4−11,4 −1}

W 1=3093,08atm m3

jam = 7,93 HP

Suhu KeluarKompresor1 (T2)

T 2=T1( P2

P1)

RCp

T 2=298( 2,9431 )

0,29

T 2=407,54 K

Suhu keluarintercooler (T3)T 3=T 2−[ηkompresor x (T 2−T 1)]T 3=407,54−0,8 ( 407,54−298 )T 3=319,91 K

Page 26: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

Stage2

Volume kompresor

P2.V2=m.R.T3

V 2=

2860000grjam

28,584gr

mol

x 82,06cm3 atmmol atm

x 319,91 K

2,993 atm

V 2= 892507956,2 cm3

jam=892,50

m3

jam

DayaKompresor 2

W 2=k

k−1P2 V 2(P3

P2)

k−1k −1

W 2=1,4

1,4−1.2,943 atm .892,50

m3

jam {( 8,6612,943 )

1,4−11,4 −1}

W 2=3321,00231atm m3

jam=8,51 HP

Suhu KeluarKompresor2 (T4)

T 4=T 3( P3

P2)

RCp

T 4=319,91( 8,6612,943 )

0,29

T 4=437,50 K

Suhu keluarintercooler (T5)T 5=T 4−[ ηkompresor x(T4−T 3)]T 5=437,50−0,8 (437,50−319,91 )T 5=343,49 K

Stage3

Volume kompresor

P3.V3=m.R.T5

V 3=

2860000grjam

28,584gr

mol

x 82,06cm3 atmmol atm

x 343,49 K

8,661 atm

V 3= 325627145,4 cm3

jam=325,6271454

m3

jam

DayaKompresor 3

Page 27: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

W 3=k

k−1P3 V 3( P4

P3)

k−1k −1

W 3=1,4

1,4−1.8,661 atm .325,025

m3

jam {( 25,4988,661 )

1,4−11,4 −1}

W 3=3559,31atm m3

jam=9,06 HP

Suhu KeluarKompresor3 (T6)

T 6=T 5(P4

P3)

RCp

T 6=343,43( 25,4898,661 )

0,29

T 6=469,66 K

Suhu keluarintercooler (T7)T 7=T 6−[ηkompresor x (T 6−T 5)]T 7=469,66−0,8 ( 469,66−343,33 )T 5=368,68 K

Stage4

Volume kompresor

P4.V4=m.R.T7

V 4=

2860000gr

jam

28,584gr

mol

x82,06cm3 atmmol atm

x368,68 K

25,489 atm

V 4= 118760310,4 cm3

jam=118,7603104

m3

jam

DayaKompresor 4

W 4=k

k−1P4 V 4( P5

P4)

k−1k −1

W 4=1,4

1,4−1.25,489 atm .118,7603104

m3

jam {( 7525,489 )

1,4−11,4 −1}

W 4=3824,71atm m3

jam=9,8 HP

Total Daya Teoritis = W1 + W2+ W3 + W4 = 7,93 + 8,51 + 9,06 + 9,8W total teoritis = 35,3 HP

W sebenarnya = W teoritis / efisiensi= 35,3 / 0,8=44,125 HP

Page 28: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

BAB III PENUTUP

III.1 KESIMPULAN

1. Menggunakan sistem kompresor multistage(4 stage)

2. Rasio kompresiyangdihasilkan 2,943

3. Sistem pemipaan menggunakan pipaBaja komersildengannominaldiameter

8 inchi schedule 80

4. Kompresoryangdigunakan adalah kompresor kerjapositif (Reciprocating

Compressor)

5. Kompresi dapat mengakibatkan kenaikan suhu dan perlu dilakukan proses

pendinginan.

Page 29: (659591523) Mekflu Kelompok 8 Kelas 1

DAFTARPUSTAKA

Smith,J.M., Hendrick C. Van Ness, dan MichaelM. Abbot. 2001.Introduction to

Chemical

Engineering Thermodynamics 6th Edition. New York : McGraw-Hill

http://adiezzzt.blogspot.com/2013/01/makalah-kompresor.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor

http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/property_tables/gas/idealGas.html

http://www.scribd.com/doc/115190208/mekflud(PublishedbyAgus Mangiring-

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e3/DH_Goblin_annotated_colour_

cutaway.png