8/10/2019 KOMPRESOR oyi
1/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
BAB II
PENGUJIAN KOMPRESOR TORAK
2.1 PENDAHULUAN
2.1.1Tinjauan Umum
Praktikum sangat membantu mahasiswa dalam mendapatkan gambaran
yang nyata tentang alat/mesin yang di pelajari saat perkuliahan, dengan demikian
dalam praktikum kompresor torak
Kompresor adalah jenis mesin konversi energi yang berfungsi untuk
memampatkan udara atau gas prinsip kerjanya adalah mengubah energi mekanis
pada poros menjadi energi tekan gas yang di kompresi.pada kompresor ini
digerakan oleh motor listrik yang dihubungkan dengan poros engkol yang di
hubungkan dengan torak. Sehingga bekerja bolak balik.Dalam hal ini isap dan
buang di pasang pada kepala silinder.
2.1.2Tujuan Percobaan
Mengetahui karakteristik kompresor secara umum, dalam pengertian
mencari grafik hubungan antara:
a)Kapasitas aliran massa udara lewat orificeterhadap tekanan buang kompresor
(discarge Pressure).
b)Kapasitas aliran udara pada sisi isap terhadaptekanan buang kompresor
(discarge Pressure).
c)Daya udara adiabatik teoritis terhadaptekanan buang kompresor (discarge
Pressure).
d)
Efisiensi adiabatik terhadap tekanan buang kompresor (discarge Pressure).
e)Efisiensi volumetrik terhadap tekanan buang kompresor (discarge Pressure).
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
2/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
2.2TINJAUAN PUSTAKA
2.2.1 Dasar Teori Kompresor
2.2.1.1 Pengertian Kompresor
Kompresor adalah jenis mesin fluida yang berfungsi untuk
memampatkan udara atau gas.Prinsip kerjanya adalah merubah energi mekanik
menjadi energitekan yang di kompresi.
2.2.1.2 Sifat-sifat fisik udara
a.
Berat jenis udara
Berat jenis udara suatu gas harus disebutkan pula tekanan dan
temperaturnya.Semakin berat jenis udara maka semakin besar pula kerja
kompresor.
b. Panas jenis udara
Panas jenis udara di definisikansebagaijumlah panas yang diperlukan
untuk menaikkan temperature1 gram udara = 1oC
c. Kelembaban udara
Sejumlah uap air selalu terdapat di dalam atmosfer.Derajat
kekeringan/kebasahan udara dalam atmosfer disebut kelembapan.
Kelembapan dapat dinyatakan menurut 2 cara yaitu :
- Kelembapan mutlak : berat uap air (dalam kg/g) di dalam 1m3 udara
lembap
- Kelembapan relatif : perbandingan antar kelembapan mutlak udara lembap
dan kelembapan mutlak udara jenuh pada temperatur yang sama dan
dinyatakan dalam %
d. Tekanan Udara
1.Tekanan gas
Jika suatu gas/udara menempati suatu bejana tertutup, maka pada
dinding bejana tersebut bekerja suatu gaya. Gaya persatuan luas dinding
ini dinamakan tekanan.
2.Tekanan atmosfer
Tekanan atmosfer yang bekerja di permukaan bumi dapat dipandang
sebagai berat kolom udara mulai dari permukaan bumi sampai batas
atmosfer yang paling atas. Untuk kondisi standar, gaya berat udara kolom
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
3/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
ini pada setiap 1cm2 luas permukaan bumi adalah 1,033 kgf.Tekanan
atmosfer juga bisa dinyatakan dengan tinggi kolom air raksa (mmHg)
dimana 1 atm = 760 mmHg.
e. Kekentalan
Kekentalan dapat didefinisikan sebagai kelengketan suatu fluida
yang mempengaruhi pergerakan fluida di dalam atau di luar saluran dalam
satuan waktu.
f.
Kompresibilitas
Kompresibilitas adalah perubahan fluida yang terjadi dikarenakan
perubahan gaya tekan yang nantinya akan merubah densitas, volume dan
suhu fluida tersebut.
Gambar 2.1 :Rambatan gelombang suara
Sumber : Diktat Prof. ING Wardana, Dinamika Gas
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
4/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
2.2.1.3 Klasifikasi kompresor
Secara umum kompresor dibagi menjadi 2 yaitu :
a. Positive Displacement Compressor
Positive displacement compressor adalah kompresor yang
mengkonversi energi mekanik berupa gerakan piston/torak menjadi energi
tekanan pada fluida (udara) bertekanan.
Reciprocating compresor
Gambar 2.2 :Reciprocating compresor
Sumber :Anonymous8(2013)
Kompresor ini menggunakan piston yang dikendalikan oleh
crankshaft untuk menghasilkan tekanan udara.Piston ini bergerak di dalam
tabung untuk mendorong dan memberi tekanan pada udara sehingga udara
tersebut mempunyai tekanan yang lebih tinggi.
Single act compresormenggunakan piston yang biasa digunakan pada
otomotif yang dihubungkan pada crankshaft.Pada model ini kompresi udara
terjadi pada bagian atas piston.Pendinginan yang digunakan pada
kompresor ini dapat berupa pendingin udara maupun pendingin
air.Pelumasan pada kompresor jenis ini diatur oleh pompa oli.
Untuk double act reciprocating, piston yang digunakan berjumlah 2
buah.Kompresi udara pada kompresor ini terjadi pada kedua bagian
piston.Proses kompresi ini terdiri dari 2 buah piston, batang piston,
crosshead, batang penghubung dan crankshaft.
Pada diaphragm compresor, kompresi udara dilakukan dengan
menggunakan membran yang bergerak berputar untuk menarik udara
masuk ke daerah kompresi dan memberinya tekanan untuk selanjutnya
disimpan pada bagian tabung penyimpanan.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
5/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Rotary Compresor(Rotary ScrewCompressor)
Gambar 2.3 : Rotary screw compressor
Sumber :Anonymous 9 ( 2013)
Pada kompresor jenis ini sistem kompresi udaranya menggunakan
mekanisme putaran mesin.Mekanisme ini menggunakan single screw
element maupun two counter rotaring screw elementyang terdapat dalam
sebuah ruangan khusus.Rotari pada bagian ini mengakibatkan terjadinya
penurunan volume pada saluran angin.Kekosongan ini kemudian diisi oleh
udara yang masuk melalui intakedan diberi tekanan sehingga terdorong ke
bagian tabung penyimpanan.
b. Dynamic compressor
Dynamiccompressor adalah kompresor yang mengkonversi energi
dari energi potensial fluida (udara) menjadi energi kinetik berupa putaran
impeler lalu menjadi energi tekanan pada fluida (udara) bertekanan.
Centrifugal Compressor
Pada Centrifugal kompresor, kompresi udara dilakukan denganmenggunakan putaran lempengan logam dalam sebuah tempat khusus
untuk mendorong udara ke dalam saluran intake kompresor dengan
meningkatkan tekanan pada udara tersebut.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
6/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Gambar 2.4 :Centrifugal compresor
Sumber :Anonymous10 ( 2013)
Axial compresor
Gambar 2.5 :Axial kompresor
Sumber :Anonymous 11 ( 2013)
Mekanisme kerja dari kompresor jenis ini adalah dengan
memanfaatkan lempengan rotor yang terbentuk kipas dimana lempengan
rotor ini berputar untuk memberikan tenaganya sehingga udara dapat
masuk intake dengan cepat.Tekanan yang diberikan pada udara ini
mengakibatkan tekanan yang terdapat pada tabung kompresor juga
meningkat.
2.2.2 Kompresor Torak dan Prinsip Kerjanya
2.2.2.1 Bagian-bagian Kompresor Torak
a. Silinder dan kepala silinder
Silinder mempunyai bentuk silindris dan merupakan bejana kedap
udara dimana torak bergerak bolak-balik untuk menghisap dan
memampatkan udara.Silinder harus cukup kuat untuk menahan tekanan
yang ada. Tutup silinder (atau kepala silinder) terbagi menjadi dua ruangan,
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
7/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
satu sebagai sisi isap dan yang lain sebagai sisi keluar. Sisi isap dilengkapi
dengan katup isap dan pada sisi keluar terdapat katup keluar.
Gambar 2.6 : Silinder dan kepala silinder dengan pendingin udaraSumber :Anonymous12 (2013)
b.
Torak dan cincin torak
Torak sebagai elemen yang memproses gas / udara pada saat suction
(pemasukan) dan pengeluaran. Cincin torak dipasang pada alir alir keliling
torak dengan fungsi mencegah kebocoran.
Gambar 2.7 :Torak dan cincin torak
Sumber :Anonymous13 (2013)
c.
Katup
Katup isap dan katup keluar dapat membuka dan menutup sendiri
sebagai akibat dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan
bagian luar silinder.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
8/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Gambar 2.8 : Katup cincin
Sumber :Anonymous14 (2013)
d. Poros Engkol
Berfungsi sebagai menggubah gerakan putar menjadi gerakan bolak
balik.
Gambar 2.9 : Poros engkol
Sumber :Anonymous15(2013)
e. Kepala silang (cross head)
Berfungsi meneruskan gaya dari batang penghubung ke batang torak.
kepala silang dapat meluncur pada bantal luncurnya.
Gambar 2.10 :Kepala silang
Sumber :Anonymous16 (2013)
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
9/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
f. Batang Penghubug
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.
2.2.2.2 Prinsip Kerja Kompresor Torak
Prinsip konversi energi dari kompresor torak adalah merubah energi
potensial dalam bentuk gas bertekanan.Masukan energi mekanik tersebut
menimbulkan manfaat energi potensial.Kompresor torak atau kompresor bolak-
balik pada dasarnya dibuat sedemikian rupa sehingga gerakan putar dengan
menggunakan poros engkol dan batang penggerak yang menghasilkan gerakan
bolak-balik pada torak.Gerakan torak ini menghisap udara ke dalam silinder dan
memampatkan kerja kompresi.
(1) Isap
Bila poros engkol bekerja dalam arah panah torak bergerak ke bawah
oleh tarikan engkol maka terjadilah tekanan negatif (di bawah tekanan
atmosfer) di dalam silinder.Maka katup isap terbuka oleh perbedaan
tekanan sehingga udara terhisap.
Gambar 2.11 :Poros engkolSumber :Anonymous 17(2013)
(2)
Kompresi
Bila torak bergerak dari titik mati bawah ke titik mati atas katup isap
tertutup dan udara di dalam silinder termampatkan.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
10/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Gambar 2.12:Poros engkol
Sumber :Anonymous18 (2013)
(3) Keluar
Bila torak bergerak ke atas, tekanan di dalam silinder akan naik.
Maka katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara dan batang penggerak
dan kompresor kerja ganda dihubungkan batang torak melalui sebuah
kepala silang kompresi di dalam kepala silinder dilakukan oleh kedua sisi
torak. Ujung silinder yang ditembus batang torak harus diberi packing
untuk mencegah kebocoran udara.
Gambar 2.13:Poros engkol
Sumber :Anonymous19 (2013)
(4)
Ekspansi
Sesaat setelah udara terkompresi keluar, torak bergerak ke bawah sebelum
langkah isap
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
11/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Gambar 2.14:Poros engkol
Sumber :Anonymous20 (2013)
2.2.3 Teori dan Persamaan yang Mendukung Percobaan
2.2.3.1 Persamaan Kontinuitas
Hukum kontinuitas mengatakan bahwa jumlah massa pada setiap
penampang adalah sama, dirumuskan :
Dimana : - = massa jenis fluida (kg/m)- A = luas penampang (m)
- V = Kecepatan aliran fluida(m/s)
Dengan syarat bahwa alirannya bersifatsteady.
2.3.2.2 Hukum Termodinamika (I, II dan III)
A. Hukum Termodinamika IBila kita berikan sejumlah panas kecil sebesar dQ pada suatu sistem,
maka sistem maka sistem tersebut akan berekspansi melakukan suatu kerja
luar yang kecil sebesar dW. Di samping itu, pemanasan terhadap sistem juga
akan menimbulkan hal-hal :
1. Pertambahan kecepatan molekul dari sistem
2. Pertambahan jarak antar molekul karena sistem berekspansi
Sehingga panas dQ yang diberikan akan menyebabkan terjadi :
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
12/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
1. Pertambahan energi ke dalam sistem
2.
Pertambahan energi kinematik molekul
3. Pertambahan energi potensial
4. Pertambahan energi fluida
Persamaan energi hukum termodinamika I
dQ = dU + dEK + dEP + dEF + dW
Bila pada sistem mengalami EK, EP dan EF konstan (dEK = 0, dEP = 0, dEF
= 0) maka disebut sistem diisolasi sehingga hukum termodinamika I :
dQ = dU + dW
B. Hukum Termodinamika II
Hukum termodinamika II merupakan batasan-batasan tentang arah yang
dijalani suatu proses dan memberikan kriteria apakah proses itu reversibel atau
irreversibel. Salah satu akibat dari hukum termodinamika II adalah konsep
entropi. Perubahan entropi menentukan arah yang dijalani suatu proses untuk
melakukan perpindahan kerja W dari suatu sistem pada kalor. Maka kalor
yang harus diberikan kepada suatu sistem selalu lebih besar.
Qdiserap > W yang dihasilkan
siklus< 100%
C.Hukum Termodinamika III
Hukum termodinamika III terikat dengan temperatur nol absolut. Semua
proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.
Hukum ini juga merupakan bukti bahwa entropi benda berstruktur kristal
sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.
D.Proses-proses pada hukum termodinamika
a. Hukum Termodinamika I
-Isobarik
Pada proses ini gas dipanaskan dengan tekanan tetap
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
13/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Dengan demikian pada proses ini berlaku persamaan Boyle-Gay Lussac
Jika digambar dalam grafik hubungan P dan V adalah :
W = Q -U = m.(Cp Cv).(T2-T1)
-
Isokhorik/isovolumetrik
Pada proses ini volume pada sistem konstan
Dengan demikian pada proses ini berlaku hukum Boyle-Gay Lussac
Dalam grafik hubungan P dan V didapat sebagai berikut :
V = 0 W = 0(tidak ada usaha luas selama prose)
Q = U2.U1 Q = U U = m.Cv.(T1-T2)
-Isotermik
Selama proses suhunya konstan
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
14/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Maka persamaannya menjadi :
P1.V1= P2.V2
Dalam grafik hubungan P dan V didapat sebagai berikut :
Persamaan :
T1= T2 V = 0
( )
( )
( ) ( )
Ln x = 2,303 log x
-
Adiabatik
Selama proses tidak ada panas yang keluar/masuk sistem jadi Q = 0
Tidak adanya panas yang keluar/masuk sistem maka berlaku hukum
Boyle-Gay Lussac:
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
15/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Jika digambar pada grafik P dan V maka didapat sebagai berikut
Q = 0 0 = U + W
V2.V1= -W
T1.V1-1= T2.V2
-1
b. Hukum Termodinamika II
Menurut Carnot, untuk efisiensi mesin Carnot berlaku pada
( )Dimana :
T =suhu =efisiensi
P =tekanan
V =volume
W = usaha
2.2.4 Rumus Perhitungan
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
16/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Dimana :
T = temperatur ruangan (K)
ts = temperatur atmosfer (oC)
R = konstanta gas universal
udara = rapat massa udara pada sisi isap (kg.m-3)
saluran = rapat massa udara pada saluran (kg.m-3)
SG =spesifik gravity
X = kelembaban relatif (%)
Pbar = tekanan barometer (mmHg)
Ps = tekanan atmosfer pada sisi isap (mH2O)P = tekanan atmosfer (kg.m-2)
g = percepatan gravitasi (m.s-2)
hair = beda tekanan antara sebelum dan sesudah orifice(mH2O)
k = konstanta adiabatik = 1,4
a.
Kapasitas aliran massa udara lewat orifice
)(60)}(2{( 12/1 menitkghgAWairairsaluran
Dimana :
W = kapasitas aliran massa udara [kg/menit]
= koefisien kerugian pada sisi buang (coefficient ofdischarge)=0,613852
= faktor koreksi adanya ekspansi udara=0,999
A = luas penampang saluran pipa [ 2m ];d=0,0175 m
g = percepatan gravitasi bumi=9,81 [m/ 2s ]
airh = beda tekanan antara sebelum dan sesudah orifice[ OmH2 ]
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
17/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
air = rapat massa air [kg3m ]
saluran = rapat massa udara pada sisi isap [kg3m ]
b.
Kapasitas aliran udara pada sisi isap
]/[ 3 menitmW
Qudara
s
Dimana :
sQ = kapasitas aliran udara pada sisi isap
W = kapasitas aliran massa udara [kg/menit]
udara = massa jenis udara [kg/3
m ]
c.
Daya udara adiabatik teoritis
161201
/1 kk
s
P
PdQP
k
kLad [kW]
Pd = Pdgagex 104+ 1,033 x 104[kg m-2]
Dimana :
Lad = daya udara adiabatik teoritis [kW]
Pd = tekanan absolut udara pada sisi buang kompresor [kg m-2abs]
Pdgage= tekanan udara pada sisi buang kompresor [kg cm-2]
d. Efisiensi adiabatik
s
adad
L
L
Ls= Nm x m[kW]
Dimana :
Ls = daya input kompresor [kW]
Nm = daya input motor penggerak [kW]
m = efisiensi motor penggerak
e.
Efisiensi volumetrik
th
sv
Q
Q
Qth= Vcx Nc[m3/min]
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
18/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
cccc nLDV ...
4
2 [m3]
Dimana :
Qth = kapasitas teoritis kompresor [m3/min]
Vc = volume langkah piston [m3]
Dc = diameter silinder = 0,065 [m]
Lc = langkah piston = 0,065 [m]
nc = jumlah silinder = 2
Nc = putaran kompresor [rpm]
2.3 PELAKSANAAN PERCOBAAN
2.3.1 Variabel yang Diamati
2.3.1.1 Variabel Bebas
Variabel bebas adalah variabel atau factor yang dibuat bebas dan
bervariasi. Dalam praktikum kali ini variebel bebas adalah tekanan buang
kompressor
2.3.1.2 Variabel Terikat
Variabel terikat adalah variabel atau factor yang muncul akibat adanya
variabel bebas.
Kapasitas aliran massa udara lewat orifice(W)
Kapasitas aliran udara pada pipa isap (Qs)
Daya adiabatik (Lad)
Efisiensi adiabatik (v)
2.3.1.3Variabel Terkontrol
Variabel terkontrol adalah variabel atau factor lain yang ikut berpengaruh
dibuat sama pada setiap media percobaan terkendali seperti katup tabung
2.3.2 Spesifikasi Peralatan yang digunakan
2.3.2.1Kompresor Torak
AIR COMPRESSORSET
MODEL :CPT-286A
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
19/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
WORK :NO. 36EC-0799
DATE :MAY,1987
POWER SUPPLY :AC 380V, 50Hz. 3-PHASE
TOKYO METER CO..LTD
TOKYO JAPAN
2.3.2. 2 Motor listrik penggerak kompresor
Merk = Fuji electric
Output = 2,2 Kw ; Poros 4
Hz = 50
Volt = 380
Amp = 4,7
Rpm = 1420
RATING CONT.
SER NO (N) 5482703Y234
Type = MRH 3107 M
Frame = 100L
Rule = JEC 37
INSUL E JPZZ
BRG D-END 6206ZZ
BRG N-END 6206ZZ
2.3.2.3 Tangki Udara
AIR TANK
DATE :JANUARY 1987
MAX. WORKING PRESS :11 Kg/cm2
HYDRAULIC TEST PRESS :17,3 Kg/cm2
CAPACITY :200 LITERS
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
20/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
2.3.2.4 Instalasi Alat dan Bagian-bagiannya
Gambar 2.15 : Instalasi Alat dan Bagian-bagiannya
Sumber : Buku pedoman Praktikum Mesin-mesin Fluida FT-UB
Peralatan yang digunakan:
1.Motor Listrik
2.Kompresor
3.Tangki Udara
4.Orifice
5. Alat-alat Ukur:
-Tegangan (Voltmeter)
-Daya Input (Wattmeter)
-Putaran (Tachometer)
-Suhu (Thermometer)
-Tekanan (PressureGauge)
-Kelembaban (Hygrometer)
2.3.3 Langkah Percobaan
a. Periksa air pda manometer (differential Pressuregage) apakah permukaan di
kedua sisi manometer berada dipertengahan daerah pengukuran pipa U.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
21/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
b. Hubungkan unit dengan jaringan listrik, sementara saklar watt meter, tenaga
kompresor masih pada kondisi OFF.
c. Hidupkan unit dengan menekan saklar ON kemudian tekan tombol start
kompresor.
d.
Atur kapasitas aliran dengan dischargevalve control
e. Tunggu untuk selang waktu tertentu sehingga dipastikan kondisi sudahsteady,
kemudian lakukan pencatatan data kompresor pada kondisi tersebut, dimana
data yang dicatat meliputi :
Tekanan = ditunjukkan olehPressuregage manometer
Suhu = ditunjukkan oleh terrmometer
Putaran = ditnjukkan oleh tachometer
f. Catat data yang berhubungan dengan motor listrik
Tegangan = ditunjukkan oleh voltmeter
Daya input = ditunjukkan oleh watt meter
Putaran motor = diukur dengan tachometer
g.
Catat kondisi udara dalam tangki dan yang melewati saluran buang setelah
tangki udara. Data meliputi :
Tekanan = ditunjukkan oleh Pressuregauge manometer.
Temperatur bola basah dan bola kering yang ditunjukkan oleh wetbulbdan
drybulbthermometer. Untuk mendapatkan harga kelembaban udara.
Tekanan(beda tekanan) udara sebelum dan sesudah orifice yang
ditunjukkan oleh manometer cairan deflectionmanometer.
h. Ubah kapasitas aliran udara hingga tekanan dalam tangki naik, selanjutnya
lakukan e, f, dan g.
i.
Percobaan selesai.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
22/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
2.4 PENGOLAHAN DATA
2.4.1 Data hasil pengujian
(Terlampir)
2.4.2 Pengolahan Data
2.4.2.1 Contoh perhitungan
Dari 5 data yang di ambil saat pengujian, data yang di pakai pada contoh
perhitungan ini adalah data ke 1.
1. Kapasitas aliran massa udara lewat orifice(W)
T = 273 + ts (K)
Ps = Pbar x 13.6 (mH2O)Ps = (760 x 13,6Ps = 0,76 x 13,6
Ps = 10,336 (mO)P = air.g.Ps ( (9,81 m/s2)(10,336mH2O).0,1P =10139,616 kg/m-2
udara (udara udara
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
23/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
(
W = ..A .60 (kg/menit )W =0,613852.0,999.(.0,01752/4)[2.9,81.0,92659.1000.0,042)1/2.60
W =0,24452 kg/menit
2. Kapasitas aliran udara pada sisi isap
Qs =
(m3/menit)
Qs = Qs = 0,27237 (m3/ menit )
3. Daya udara adiabatikteoritis
Pd = Pdgage x + 1,033 x (kg/)Pd = 1,5 x + 1.033 xPd = 2,533 x (kg/)Lad = x .[
](kW)Lad =
x
.
Lad = 0,47222 (kW)
4. Efisiensi adiabatik
Ls = Nin x m (kW)
Ls =1,7 x 84,17%
Ls = 1,43089 (kW)
(%) = 0,3300= 33,00%
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
24/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
5. Efisiensi volumetrik
(%)
= 0,68184= 68,18%Dimana;
Vc = x Dc x Lc x nc
Vc =
x x 0,065 x 2Vc = 0,43138 x Qth = Vc x Nc
Qth = 0,00043138 x 926
Qth = 0,399458
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
25/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
2.4.2.2 Grafik dan Pembahasan
A.
Grafik Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure)
terhadap Kapasitas Aliran Massa Udara Lewat Orifice.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
26/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Grafik di atas adalah grafik hubungan tekanan buang kompresor
(discharge pressure) terhadap kapasitas aliran massa udara lewat orifice.
Kapasitas aliran massa udara adalah besarnya massa fluida yang mengalir
melalui orifice per satuan waktu. Satuan kapasitas aliran massa udara adalah
kg/menit.
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa semakin tinggi nilai tekanan
buang kompresor maka kapasitas aliran massa udara lewat orifice semakin
rendah. Pada tekanan buang kompresor maksimal 55000 kg/m2didapatkan nilai
kapasitas aliran massa udara lewat orifice 0,13970 kg/menit, sedangkan pada
tekanan buang kompresor minimal 15000 kg/m2 didapatkan nilai kapasitas
aliran massa udara lewat orifice 0,24452 kg/menit. Hasil ini sesuai dengan
rumus :
W = ..A ((2.g.saluran(air.hair)).60(kg.menit )
Dari rumus di atas dapat diketahui bahwa pada koefisien kerugian pada
sisi buang (), faktor koreksi adanya ekspansi udara (), luas penampang saluran
(A) dan percepatan gravitasi (g) adalah konstan. Maka variabel yang
berpengaruh adalah beda tekanan sebelum dan sesudah orifice (hair) yang
nilainya semakin kecil. Kapasitas aliran massa udara (W) juga dipengaruhi oleh
rapat massa udara pada saluran (saluran) yang juga dipengaruhi oleh (hair) sesuai
dengan rumus :
saluran=
udara(kg.m-3)
Nilai P, SG yang konstan, beda tekanan sebelum dan sesudah orifice
(hair) mempengaruhi nilai saluran. Hal ini sudah dijelaskan bahwa semakin
tinggi tekanan buang kompresor maka (hair) juga semakin rendah sehingga nilai
saluran semakin kecil dan menyebabkan bertambah kecil pula nila i kapasitas
aliran massa udara (W).
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
27/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
B. Grafik Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap
Debit Udara pada Sisi Isap.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
28/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Grafik di atas adalah grafik hubungan tekanan buang kompresor (discharge
pressure) terhadap debit udara pada sisi isap.Debit udara yang dimaksud adalah
adalah banyaknya volume udara yang mengalir melalui orificeper satuan waktu.
Satuan debit udara adalah m3/menit.
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa setiap kenaikan nilai tekanan
buang kompresor maka kapasitas aliran udara pada sisi isap semakin berkurang.
Pada tekanan buang kompresor maksimal sebesar 55000 kg/m2didapatkan nilai
kapasitas aliran udara pada sisi isap sebesar 0,15561m3/menit, sedangkan pada
tekanan buang kompresor minimal 15000 kg/m2didapatkan nilai kapasitas aliran
udara pada sisi isap sebesar 0,27237 m3/menit. Hal ini sesuai dengan rumus :
Qs = (m3/menit)
Yang mana :
W = ..A ((2.g.saluran(air.hair)).60 (kg/menit )
Maka
Qs =
Dari rumus diatas diketahui bahwa nilai Qs berbanding lurus dengan (W)
sehingga dapat disimpulkan nilai tekanan buang kompresor berbanding lurus
dengan Qs sama halnya dengan W, semakin tinggi nilai tekanan buang kompresor
maka semakin rendah pula kapasitas aliran udara pada sisi isap. Hal ini
dikarenakan semakin tinggi nilai tekanan buang kompresor maka kerja kompresor
semakin berat, sehingga RPM akan menurun, kapasitas massa menurun, dan debit
udara pun menurun.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
29/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
C. Grafik Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap
Daya Udara Adiabatik Teoritis.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
30/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Grafik di atas adalah grafik hubungan tekanan buang kompresor
(discharge pressure) terhadap daya udara adiabatik teoritis. Daya udara adiabatik
adalah daya pada udara karena adanya kompresi adiabatik oleh kompresor.
Satuan daya udara adalah kilowatt (kW)
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa setiap kenaikan tekanan buang
kompresor terjadi perubahan nilai daya. Pada tekanan buang kompresor sebesar
35000 kg/m2 didapatkan nilai daya udara adiabatik teoritis maksimal sebesar
0.6850 kW, sedangkan pada tekanan buang kompresor sebesar 15000 kg/m2
didapatkan nilai daya udara adiabatik teoritis minimal sebesar 0,47222 kW.
Hubungan antara daya udara adiabatik teoritis dengan tekanan buang kompresor
dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :
161201
/1 kk
s
P
PdQP
k
kLad
Dari rumus diatas tersebut dapat dilihat bahwa variabel yang
mempengaruhi Lad adalah Qs dan Pd. Rumus Pd adalah sebagai berikut :
Pd = Pdgagex 104+ 1,033 x 104[kg m-2]
Jadi
110x1,033+10xPdgage
61201
/144
kk
s
P
QP
k
kLad
Lad dipengaruhi oleh tekanan buang kompresor (Pdgage) sehingga setiap
kenaikan tekanan buang kompresor akan menambahkan nilai daya adiabatik
teoritis (Lad). Ladjuga dipengaruhi oleh nilai Qs. Karena Qs pada saat Pgage 1,5
kg/cm2hingga 3,5 kg/cm2perubahannya signifikan, maka pada rentang ini besar
Lad semakin naik. Sedangkan setelah Pgage=3,5 kg/cm
2
Lad semakin turun,dikarenakan perubahan Qs tidak terlalu signifikan.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
31/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
D. Grafik Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap
Efisiensi Adiabatik.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
32/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Grafik di atas adalah grafik hubungan tekanan buang kompresor
(discharge pressure) terhadap efisiensi adiabatik. Efisiensi adiabatik adalah
perbandingan antara output berupa daya udara adiabatik teoritis dibanding dengan
daya input kompresor.
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa setiap kenaikan tekanan buang
kompresor terjadi perubahan efisiensi adiabatik. Pada tekanan buang kompresor
sebesar 35000 kg/m2 didapatkan efisiensi adiabatik maksimal sebesar 42,83%,
sedangkan pada tekanan buang kompresor sebesar 15000 kg/m2 didapatkan
efisiensi adiabatik minimal sebesar 33,00%. Besar efisiensi adiabatik berbanding
lurus dengan daya udara adiabatik teoritis. Hal ini dapat ditunjukkan pada rumus
sebagai berikut :
Ls
P
PdQP
k
k
ad
kk
s
161201
/1
Dari rumus diatas dapat diketahui bahwa efisiensi adiabatik (ad)
berbanding lurus dengan debit aliran udara (Qs) dan berbanding terbalik dengandaya input kompresor (Ls).
Pada grafik diketahui bahwa efisiensi adiabatik meningkat seiring
dengan pertambahan tekanan kompresor kemudian menurun setelah Pdgage=3,5
kg/cm2. Hal ini dikarenakan pada Pdgage=1,5 kg/cm2hingga 3,5 kg/cm2perubahan
Ls tidak terlalu signifikan, sehingga grafik naik. Sedangkan pada Pdgage=3,5
kg/cm2hingga 5,5 kg/cm2perubahan Ls cukup signifikan, sehingga pembaginya
semakin besar, dan efisiensi adiabatik menurun.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
33/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
E. Grafik Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap
Efisiensi Volumetrik.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
34/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Grafik di atas adalah grafik hubungan tekanan buang kompresor
(discharge pressure) terhadap efisiensi volumetrik. Efisiensi volumetrik adalah
perbandingan antara besar debit udara yang mengalir dengan kapasitas teoritis
kompresor
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa setiap kenaikan tekanan buang
kompresor terjadi penurunan efisiensi volumetrik. Pada tekanan buang kompresor
sebesar 15000 kg/m2 didapatkan efisiensi volumetrik maksimal sebesar 68,18%,
sedangkan pada tekanan buang kompresor sebesar 55000 kg/m2 didapatkan
efisiensi volumetrik minimal sebesar 39,47%. Hubungan antara efisiensi
volumetrik dengan debit aliran udara dapat ditunjukkan pada rumus sebagai
berikut :
th
sv
Q
Q
Yang mana :
Qth= Vcx Nc[m3/min]
cccc nLDV ...4
2
[m3]
Dari rumus di atas dapat diketahui bahwa nilai efisiensi volumetrik (v)
berbanding lurus dengan debit udara (Qs) dan berbanding terbalik dengan
kapasitas teoritis kompresor (Qth). Semakin besar nilai Qs maka nilai v semakin
besar pula, ini disebabkan oleh tekanan buang kompresor semakin besar sehingga
kerja kompresor semakin berat, RPM menurun, kapasitas massa menurun, dan
debit udara pun menurun.
8/10/2019 KOMPRESOR oyi
35/35
SEMESTER GANJIL
2014/2015LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESSOR TORAK
2.5 PENUTUP
2.5.1 Kesimpulan
Dari praktikum yang dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Semakin tinggi nilai tekanan buang kompresor (discharge pressure) maka
kapasitas aliran massa udara lewat orificesemakin rendah.
2. Setiap kenaikan nilai tekanan buang kompresor (discharge pressure) maka
kapasitas aliran udara pada sisi isap semakin berkurang.
3.
Setiap kenaikan tekanan buang, nilai daya udara adiabatik teoritis cenderung
bertambah.
4. Efisiensi adiabatik berbanding lurus dengan daya udara adiabatik teoritis.
5.
Semakin tinggi tekanan buang maka efisiensi volumetrik semakin kecil.
2.5.2 Saran
1. Praktikan diharapkan membaca modul praktikum terlebih dahulu sebelum
melakukan praktikum agar pelaksanaannya tidak mengalami kesulitan.
2. Sebagai bahan pertimbangan hendaknya saat praktikum sudah memahami alat-
alat yang akan digunakan serta teori-teori pendukungnya sehingga dalam
praktikum akan lebih baik.
3. Sebaiknya data tiap kelompok disediakan pada mading, sehingga
mempermudah dan mempercepat proses pertukaran data antar kelompok