fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2018/09/kompresor-torak.docx · web...

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GANJIL2018/2019

PENGUJIAN KOMPRESOR TORAK



BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara

biasanya mengisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang mengisap udara atau

gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor

bekerja sebagai penguat (booster). Udara tekan dapat digunakan sebagai sumber

tenaga.

Karena banyaknya penggunaan kompresor di dunia industri maka mahasiswa

diharapkan memiliki pemahaman yang baik tentang kompresor. Diharapkan dengan

dilakukannya praktikum kompresor tujuan diatas dapat tercapai dengan baik.

Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi kinerja kompresor karena terdapat

beberapa variable yang mempengaruhi proses kompresi udara dalam kompresor,

diantaranya yaitu : laju aliran masukan fluida, tekanan dan temperature. Semua

variabel tersebut saling berhubungan satu dengan yang lain dalam proses kompresi

udara, dan perlu dikondisikan sedemikian rupa agar mendapatkan hasil kompresi

yang sempurna.

Diantara sekian banyak kompresor, kompresor yang banyak digunakan adalah

kompresor torak karena kompresor jenis ini merupakan kompresor yang sering

ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Selain itu, perawatan dan penggunaan kompresor

torak lebih sederhana diantara kompresor yang lainnya.

1.2 Tujuan Percobaan

a) Praktikan mengetahui hubungan antara tekanan buang kompresor (discharge

pressure) terhadap kapasitas aliran massa udara lewat orifice

b) Praktikan mengetahui hubungan antara tekanan buang kompresor (discharge

pressure) terhadap kapasitas aliran udara pada sisi isap.

c) Praktikan mengetahui hubungan antara tekanan buang kompresor (discharge

pressure) terhadap daya udara adiabatik teoritis.

d) Praktikan mengetahui hubungan antara tekanan buang kompresor (discharge

pressure) terhadap efisiensi adiabatik keseluruhan.



e) Praktikan mengetahui hubungan antara tekanan buang kompresor (discharge

pressure) terhadap efisiensi volumetrik.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori Kompresor2.1.1 Pengertian Kompresor

Kompresor adalah mesin fluida yang berfungsi untuk memampatkan udara atau

gas. Prinsip kerjanya adalah merubah energi mekanik menjadi energi tekanan pada

fluida yang dikompresi.

2.1.2 Sifat-sifat fisik udara

a. Massa jenis udara

Massa jenis udara adalah massa udara tiap satu satuan volume dengan satuan

kg/m3. Massa jenis udara dipengaruhi oleh tekanan dan temperaturnya.

b. Panas jenis udara

Panas jenis udara di definisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk

menaikkan temperatur 1 gram udara sebesar 1oC. Panas jenis udara atau gas terdiri

atas panas jenis pada tekanan tetap (Cp) dan panas jenis pada volume tetap (Cv).

c. Kelembaban udara

Derajat kekeringan/kebasahan udara dalam atmosfer disebut kelembapan.

Kelembapan dapat dinyatakan menurut 2 cara yaitu :

- Kelembapan mutlak/kelembapan absolute : massa uap air tiap satu satuan

volume udara lembap.

- Kelembapan relatif : perbandingan antara jumlah uap air di udara terhadap

jumlah uap air yang ada pada 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 normal 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 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/viskositas

Kekentalan atau viskositas merupakan ketahanan fluida terhadap gaya geser.

Kekentalan juga dapat didefinisikan sebagai kelengketan suatu fluida yang

mempengaruhi pergerakan fluida di dalam atau di luar saluran.

f. Kompresibilitas

Kompresibilitas adalah tingkat kemampuan perubahan volume dari suatu

massa fluida yang terjadi dikarenakan perubahan tekanan.

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. Kompresor jenis ini menghisap sejumlah udara dalam

chambernya, kemudian ukuran chamber berkurang menjadi lebih kecil sehingga

udara menjadi bertekanan. Contohnya adalah reciprocating compressor dan

rotary compressor.

Reciprocating compressor

Gambar 2.1 Reciprocating compresorSumber: Pomala (2015)



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 compresor menggunakan 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.

Rotary Compresor (Rotary Screw Compressor)

Gambar 2.2 Rotary Screw CompressorSumber: Pomala (2015)

Kompresor jenis ini memampatkan udara dengan cara mengkonversikan

energi mekanik dari penggerak awal (contoh : motor listrik) menjadi energi

tekan pada udara. Terdiri atas 2 (dua) buah helical rotor yang saling

berhubungan satu dengan yang lainnya. Ketika rotor yang satu berputar searah



jarum jam maka rotor yang lain berputar dengan arah berlawanan jarum jam.

Akibatnya udara terperangkap diantara kedua helical rotor dimana volumenya

udara menjadi lebih rendah sehingga tekanannya bertambah.

b. Dynamic Compressor

Dynamic compressor adalah kompresor yang merubah energi mekanik

menjadi energi kinetik (kecepatan) fluida, kemudian kecepatan fluida dikurangi

sehingga tekanannya menjadi lebih besar. Contoh dari kompresor dynamic adalah

centrifugal compressor dan axial compressor.

Centrifugal Compressor

Kompresor sentrifugal adalah suatu mesin, yang kerjanya didapat dari

kerja poros (energi mekanik) yang dihubungkan oleh motor listrik. Prinsip

kerja kompresor sentrifugal adalah dimulai dengan memberikan daya dari luar

kepada poros kompresor untuk memutar impeler di dalam konstruksi

kompresor. Maka udara yang ada di dalam impeler, oleh dorongan sudu-sudu

ikut berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka udara mengalir dari tengah

impeler ke luar melalui saluran di antara sudu-sudu. Pada tahap ini tekanan

udara bertambah besar begitu pula dengan kecepatan alirannya (energy kinetik)

bertambah besar karena udara mengalami percepatan. Udara yang keluar dari

impeler ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) di keliling impeler dan

disalurkan ke luar kompresor melalui nozzle. Di dalam nozzle ini sebagian

energi kinetik diubah menjadi energi tekanan.

Gambar 2.3 Centrifugal compressorSumber: Pomala (2015)



Axial Compresor

Gambar 2.4 Axial compressorSumber: Pomala (2015)

Pada kompresor aksial, udara masuk dan keluar sejajar dengan poros

(shaft) kompresor. Dimana kompresor jenis ini terdiri atas rotor yang berputar

dan stator yang tidak berputar. Mekanisme kerja dari kompresor aksial dimulai

saat rotor berputar, blade pada masing-masing piringan pada rotor menekan

udara ke dalam daerah diantara kumpulan blade dari stator.

Udara menumbuk blade yang diam sampai dapat diambil oleh blade pada

piringan rotor berikutnya. Bersamaan dengan rotor menekan lebih banyak

udara ke dalam blade yang diam, tekanan udara naik dan udara mengambil

ruang yang lebih kecil. Tekanan dari masing-masing kumpulan blade yang

diam lebih tinggi daripada tekanan pada kumpulan blade sebelumnya.

Kompresor mengambil energi mekanik dari penggerak seperti motor listrik.

Energi mekanik ini lalu dikonversikan menjadi putaran dari rotor kompresor.

Energi kinetik kemudian ditambahkan ke udara oleh kompresor.

Kesimpulannya, di dalam kompresor aksial blade yang berputar (rotor)

menambah energi kinetik pada udara sedangkan blade yang diam (stator)

merubah energi kinetik pada udara menjadi energi tekan.

2.2 Kompresor Torak dan Prinsip Kerjanya2.2.1 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, satu sebagai sisi isap dan yang lain

sebagai sisi keluar. Sisi isap dilengkapi dengan katup isap dan pada sisi keluar

terdapat katup keluar.

Gambar 2.5 Silinder dan Kepala Silinder Dengan Pendingin UdaraSumber: Pomala (2015)

b. Torak dan cincin torak

Torak sebagai elemen yang menghisap gas/udara pada saat suction

(pemasukan) dan mendorong fluida pada proses pengeluaran. Cincin torak

dipasang pada disekeliling torak dengan fungsi mencegah kebocoran.

Gambar 2.6 Torak dan Cincin TorakSumber: Pomala (2015)

c. Katup isap dan katup keluar

Katup isap dan katup keluar dapat membuka dan menutup sendiri sebagai

akibat dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan bagian luar

silinder.



Gambar 2.7 Katup CincinSumber: Pomala (2015)

d. Poros engkol (crank shaft)

Berfungsi sebagai menggubah gerakan putar menjadi gerakan bolak balik.

Gambar 2.8 Poros EngkolSumber: Pomala (2015)

e. Kepala silang (cross head )

Berfungsi meneruskan gaya dari batang penghubung ke batang torak. Kepala

silang dapat meluncur pada bantal luncurnya.

Gambar 2.9 Kepala SilangSumber: Pomala (2015)



f. Batang Penghubung

Berfungsi meneruskan gaya dari poros engkol ke batang torak melalui kepala

silang, batang penghubung harus kuat sehingga mampu menahan beban pada saat

kompresi.

2.2.2 Prinsip Kerja Kompresor Torak

Prinsip kerja dari kompresor torak adalah merubah kerja pada poros torak

menjadi energi tekanan pada fluida yang keluar dari kompresor. Kompresor torak

atau kompresor bolak-balik pada dasarnya dibuat sedemikian rupa sehingga gerakan

putar pada poros motor dengan menggunakan poros engkol dan batang penggerak

menjadi gerakan bolak-balik pada torak. Gerakan torak ini menghisap udara ke

dalam silinder, kemudian volume silinder (dan udara yang terdapat di dalamnya)

dimampatkan, sehingga tekanan udara meningkat. Adapun proses pengkompresian

udara pada kompresor torak adalah sebagai berikut:

1. Proses 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 dan mengalir masuk memenuhi silinder. Pada saat proses isap, katup

keluar tertutup.

Gambar 2.10 Proses isapSumber: Pomala (2015)



2. Proses Kompresi

Setelah torak mencapai titik mati bawah, katup isap dan keluar tertutup.

Torak bergerak ke atas, volume udara dalam silinder berkurang (termampatkan)

sehingga tekanannya naik.

Gambar 2.11 Proses kompresiSumber: Pomala (2015)

3. Proses Keluar

Bila torak bergerak ke atas, tekanan di dalam silinder akan naik. Maka katup

buang/keluar akan terbuka oleh tekanan udara/gas, dan udara/gas akan keluar.

Gambar 2.12 Proses keluarSumber: Pomala (2015)

4. Proses Ekspansi

Sesaat setelah udara terkompresi keluar, torak bergerak ke bawah sebelum

proses isap



Gambar 2.13 Proses ekspansiSumber: Pomala (2015)

2.3 Teori dan Persamaan yang Mendukung Percobaan2.3.1 Persamaan Kontinuitas

Hukum kontinuitas mengatakan bahwa untuk aliran fluida incompressible tanpa

gesekan, steady yang bergerak sepanjang stream line berlaku jumlah massa alir yang

masuk kontrol volum (titik 1) sama dengan massa alir fluida yang keluar kontrol

volum (titik 2) adalah sama, dirumuskan :

m1=m2=konstan .................................................................................................(2-1)

ρ .Q1=ρ .Q2 ........................................................................................................(2-2)

ρ1 . A1 . V 1=ρ2 . A2 . V 2 ..........................................................................................(2-3)

Keterangan:

ρ = massa jenis fluida (kg/m³)

Q = debit fluida (m3/detik)

A = luas penampang (m²)

V = Kecepatan aliran fluida(m/s)

2.3.2 Hukum Termodinamika (I, II dan III)

A. Hukum Termodinamika I

Bila kita berikan sejumlah panas sebesar dQ pada suatu sistem, maka sistem

tersebut akan berekspansi melakukan suatu kerja luar yang 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 :



a. Pertambahan energi dalam sistem

b. Pertambahan energi kinematik molekul

c. Pertambahan energi potensial

d. Pertambahan energi fluida

Persamaan energi hukum termodinamika I

dQ = dU + dEK + dEP + dEF + dW .....................................................(2-4)

Bila pada sistem nilai EK, EP dan EF konstan (dEK = 0, dEP = 0, dEF = 0)

maka disebut sistem diisolasi sehingga hukum termodinamika I :

dQ = dU + dW...................................................................................................(2-5)

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.

Q diserap > W yang dihasilkan

η 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

- Proses Isobarik

Bila batas sistem bisa bergerak, tekanan gas akan tetap konstan bila

dipanaskan. Pada proses ini berlaku persamaan:

T2

T1=

V 2

V 1..................................................................................................(2-6)

Perubahan entalpi pada proses ini sama dengan kalor yang dimasukkan

ke sistem yaitu:



h2−h1=q=c p(T 2−T 1) ..........................................................................(2-7)

Perubahan energi dalam pada proses ini adalah:

u2−u1=cv (T 2−T 1) ...............................................................................(2-8)

Kerja yang dilakukan sistem ini adalah:

W =P(V 2−V 1) .....................................................................................(2-9)

ΔW =ΔQ−ΔU=m. (c p – cv) .(T 2−T 1)..............................................(2-10)

- Proses Isokhorik/isovolumetrik

Pada proses ini volume pada sistem konstan.

Dengan demikian pada proses ini berlaku persamaan

T2

T1=

P2

P1 ...............................................................................................(2-11)

Tidak ada kerja yang dilakukan selama proses ini, ΔV = 0 » W = 0. Besar

panas yang keluar atau masuk sistem dinyatakan dengan:

ΔQ=U2−U1 » ΔQ=ΔU » ΔU=m.cv (T 2−T1) ................................(2-12)

- Proses Isotermik

Selama proses temperatur sistem konstan, pada sistem ini berlaku

persamaan:

P1 .V 1=P2 .V 2......................................................................................(2-13)

Dalam proses ini tidak terjadi perubahan energi dalam ataupun perubahan

entalpi.

Kerja yang dilakukan oleh sistem ini sebesar:

W =P1 . V 1 . (ln V 2

V 1)=P2 .V 2 .(ln

V 2

V 1)....................................................(2-14)

- Proses Adiabatik

Selama proses tidak ada panas yang keluar/masuk sistem jadi △Q = 0.

Pada sistem ini berlaku persamaan:

P1 .V 1k=P2 .V 2

k......................................................................................(2-15)

b. Hukum Termodinamika II



η= energibermanfaatenergi masukan

= WQ2

=Q2−Q1

Q2=1−

Q1

Q2 .....................................(2-16)

Menurut Carnot, untuk efisiensi mesin Carnot berlaku:

η=(1−T 1

T 2) x100 % ...............................................................................(2-17)

Keterangan:

T = suhu

η = efisiensi

P = tekanan

V = volume

W = usaha

2.4 Kurva Performansi Kompresor Teoritis

Performansi kompresor dapat digambarkan dalam bentuk kurva kapasitas

(volume), daya poros, efisiensi volumetris, dan efisiensi adiabatis keseluruhan

terhadap tekanan keluar kompresor (discharge pressure) seperti pada gambar 2.14.

Kurva seperti ini sangat berguna untuk membandingkan performansi satu kompresor

terhadap yang lain.



Gambar 2.14 Kurva Performansi Kompresor TeoritisSumber : Sularso (2000)

Pada kurva ditunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan buang kompresor maka

volume udara dan efisiensi volumetris akan semakin menurun. Sedangkan efisiensi

adiabatis keseluruhan akan mengalami kenaikan sampai pada titik maksimumnya

kemudian akan mengalami penurunan.

2.5 Proses Kompresi Gas

Kompresi gas dapat dilakukan menurut tiga cara yaitu dengan proses isotermal,

adiabatik, dan politropik. Adapun perilaku masing – masing proses ini dapat

diuraikan sebagai berikut.

1. Kompresi isotermal

Bila suatu gas dikompresikan, maka berarti ada energi mekanik yang

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

temperatur gas akan naik jika tekanan semakin tinggi. Namun, jika proses

kompresi ini diikuti dengan pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi,

temperatur dapat dijaga tetap. Kompresi isotermal merupakan suatu proses yang

sangat berguna dalam analisis teoritis, namun untuk perhitungan kompresor tidak

banyak kegunaannya. Hubungan antara P dan v pada proses isotermik ini dapat

dirumuskan sebagai



P1 .V 1=P2 .V 2...............................................................................................(2-18)

2. Kompresi adiabatik

Jika silinder diisolasi secara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan

berlangsung tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk ke dalam gas.

Proses semacam ini disebut adiabatik.

Dalam praktek, proses adiabatik tidak pernah terjadi secara sempurna karena

isolasi terhadap silinder tidak pernah dapat sempurna pula. Namun proses

adiabatik sering dipakai dalam pengkajian teoritis proses kompresi.

P1 .V 1k=P2 . V 2

k ............................................................................................(2-19)

Jika rumus ini dibandingkan dengan kompresi isotermal dapat dilihat bahwa

untuk pengecilan volume yang sama, kompresi adiabatik akan menghasilkan

tekenan yang lebih tinggi dari pada proses isotermal.

3. Kompresi politropik

Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses

isotermal maupun adiabatik. Jadi kompresi sesungguhnya, ada di antara keduanya

dan disebut kompresi politropik. Hubungan antara P dan v pada proses politropik

ini dapat dirumuskan sebagai

P1 .V 1n=P2 .V 2

n ............................................................................................(2-20)

Disini n disebut indeks dan harganya terleak antara 1 (proses isotermal) dan k

(proses adiabatik). Jadi : 1 < n < k. Untuk kompresor biasa, n = 1,25 – 1,35.

2.6 Efisiensi Volumetrik dan Efisiensi Adiabatik Keseluruhan2.6.1 Efisiensi Volumetrik

Perhatikan sebuah kompresor torak dengan diameter silinder D (m)., langkah

tokrak S (m) dan putaran N (rpm). Dengan ukuran seperti ini kompresor akan

memampatkan volume gas sebesar Vs = (π/4)D2 x S (m3) untuk setiap langkah

kompresi yang dikerjakan dalam setiap putaran poros engkol. Jumlah volume gas

yang dimampatkan per menit disebut perpindahan torak. Jadi jika poros kompresor

mempunyai putaran N (rpm) maka perpindahan torak



Vs=π4

. Dc2 . S . N

...................................................................................................(2-21)

Gambar 2.15 Langkah torak untuk kerja tunggalSumber : Sularso (2000)

Dapat dilihat bahwa volume gas yang diisap tidak sebesar volume langkah torak

sebesar Vs melainkan lebih kecil, yaitu hanya sebesar volume isap antara titik mati

atas dan titik mati bawah karena terdapat sisa volume antara sisi atas torak dengan

kepala silinder sebesar Vc.

Gambar 2.16 Diagram P-V dari kompresor Sumber : Sularso (2000:)

Besarnya efisiensi volumetris ini dapat dihitung secara teoritis berdasarkan

volume gas yang dapat diisap secara efektif oleh kompresi pada langkah isapnya

berdasarkan rumus berikut



ηv=Qs

Qth .......................................................................................................(2-22)

Dimana :

Qs= debit aliran udara pada sisi isap

Qth = kapasitas teoritis kompresor [m3/min]

2.6.2 Efisiensi Adiabatik Keseluruhan

Efisiensi adiabatik keseluruhan didefinisikan sebagai daya yang diperlukan

untuk memampatkan gas dengan siklus adiabatik (menurut perhitungan teoritis),

dibagi dengan daya yang sesungguhnya diperlukan oleh kompresor pada porosnya.

ηad=Lad

Ls ......................................................................................................(2-23)Dimana :

Lad = daya input kompresor [kW]

Ls = daya input kompresor [kW]

Dari tabel terlihat bahwa daya yang diperlukan untuk kompresi 2 tingkat

harganya lebih kecil dari pada kompresi 1 tingkat. Harga yang lebih rendah ini

diperoleh pada kompresor 2 tingkat harganya lebih kecil dari pada kompresi 1

tingkat. Harga yang lebih rendah ini diperoleh pada kompresor 2 tingkat yang

menggunakan pendingin antara (inter-cooler) di antara tingkat pertama dan tingkat

kedua. Penggunaan pendingin antara akan memperkecil kerja kompresi.

Tabel 2.1 Perbandingan daya kompresi 1 tingkat dengan 2 tingkat



Sumber : Sularso (1987)

Semakin tinggi efiesiensi adiabatik keseluruhan sebuah kompresor, berarti

semakin kecil daya poros yang diperlukan untuk perbandingan kompresi dan

kapasitas yang sama. Namun setinggi – tingginya efisiensi ini tidak akan mencapai

100%. Efisiensi adiabatik keseluruhan merupakan petunjuk bagi baik buruknya

performansi dan ekonomi sebuah kompresor.

2.7 Rumus Perhitungan

T=273+t s ( K )...........................................................................................(2-24)

R=8314.3428.97

( Jkg . K

)

...................................................................(2-25)

Ps=¿ P¿ .13,6 .(m H 2O) ¿¿ .............................................................................................(2-26)

=(8314 ,34 )

(28 , 97×9,8 )( kgm)/(kg . K )



P=ρair . g . P s(kg . m−2) .................................................................................(2-27)

ρudara=P

R . T( kg

m3 ) ..........................................................................................(2-28)

.....................................................(2-29)

Keterangan :

T = temperatur ruangan (K)

ts = temperatur ruangan(oC)

R = konstanta gas universal

ρudara = rapat massa udara pada sisi isap (kg.m-3)

ρsaluran = rapat massa udara pada saluran (kg.m-3)

SG = spesifik gravity

SG=ρudara

ρair.....................................................................................................(2-30)

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

1. Kapasitas aliran massa udara lewat orifice

W =α⋅ε⋅A {(2⋅g⋅ρsaluran ( ρair⋅hair )}1/2⋅60(kg⋅menit−1)

...............................(2-31)

Keterangan:

W = kapasitas aliran massa udara [kg/menit]α

= koefisien kerugian pada sisi buang (coeffisient ofdischarge)=0,613852ε

= faktor koreksi adanya ekspansi udara=0,999

A = luas penampang saluran pipa [m2

];d=0,0175 m

ρ saluran=( P+SG . g .hair)

1k

P(1 /k ) . ρudara( kg . m−3 )



g = percepatan gravitasi bumi=9,81 [m/s2

]

hair= beda tekanan antara sebelum dan sesudah orifice [

mH 2 O]

ρair= rapat massa air [kg

¿m−3

]

ρ saluran= rapat massa udara pada sisi isap [kg

¿m−3

]

2. Debit aliran udara pada sisi isap

Qs=W

ρudara[ m3/menit ]

................................................................................(2-32)

Keterangan:

Qs= debitaliran udara pada sisi isap

W = kapasitas aliran massa udara [kg/menit]

ρudara= massa jenis udara [kg/

m3

]

3. Daya udara adiabatik teoritis

Lad=k

k−1⋅

P⋅Qs

6120 [( Pd

P )k−1/k

−1]..............................................................(2-33)

Pd = Pdgage x 104 + 1,033 x 104 [kg m-2]..........................................................(2-34)

Keterangan:

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]

4. Efisiensi adiabatik keseluruhan

ηad=Lad

Ls......................................................................................................(2-35)

Ls = Nm x m [kW] .......................................................................................(2-36)

Keterangan:

Ls = daya input kompresor [kW]



Nm = daya input motor penggerak [kW]

m = efisiensi motor penggerak

5. Efisiensi volumetrik

ηv=Qs

Qth........................................................................................................(2-37)

Qth = Vc x Nc [m3/min]...................................................................................(2-38)

V c=π4

. Dc2 . Lc . nc

[m3]....................................................................................(2-39)

Keterangan:

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]



BAB IIIMETODOLOGI PENGUJIAN

3.1 Variabel yang Diamati3.1.1 Variabel Bebas

Variabel bebas adalah variabel atau faktor yang dibuat bebas dan bervariasi.

Dalam praktikum kali ini variabel bebas adalah tekanan buang kompressor.

3.1.2 Variabel Terikat

Variabel terikat adalah variabel atau faktor yang muncul akibat adanya

variabel bebas. Dalam pengujian ini variable terikatnya adalah:

a. Kapasitas aliran massa udara lewat orifice (W)

b. Debitaliran udara pada pipa isap (Qs)

c. Daya adiabatik (Lad)

d. Efisiensi adiabatik (ηv)

3.1.3 Variabel Terkontrol

Variabel terkontrol adalah variabel atau faktor lain yang ikut berpengaruh

dibuat sama pada setiap media percobaan terkendali seperti katup tabung

3.2 Spesifikasi Peralatan yang digunakan3.2.1 Kompresor Torak

AIR COMPRESSOR SET

MODEL : CPT-286A

WORK : NO. 36EC-0799

DATE : MAY,1987

POWER SUPPLY : AC 380V, 50Hz. 3-PHASE

TOKYO METER CO..LTD

TOKYO JAPAN

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

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



3.2.4 Instalasi Alat dan Bagian-bagiannya

Gambar 3.1 : Instalasi Alat dan Bagian-bagiannyaSumber: Buku Pedoman Praktikum Mesin-Mesin Fluida FT-UB (2017)

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)



3.3 Pelaksaan Percobaan

a. Periksa air pada manometer (Differential Pressure gage) apakah permukaan di

kedua sisi manometer berada dipertengahan daerah pengukuran pipa U.

b. Hubungkan unit dengan jaringan listrik, sementara saklar wattmeter, tenaga

kompresor masih pada kondisi “OFF”.

c. Hidupkan unit dengan menekan saklar “ON” kemudian tekan tombol start

kompresor.

d. Atur kapasitas aliran dengan discharge valve control”

e. Tunggu untuk selang waktu tertentu sehingga dipastikan kondisi sudah steady,

kemudian lakukan pencatatan data kompresor pada kondisi tersebut, dimana data

yang dicatat meliputi :

Tekanan = ditunjukkan oleh Pressure Gauge

Suhu = ditunjukkan oleh termometer

Putaran = ditunjukkan oleh tachometer

f. Catat data yang berhubungan dengan motor listrik

Tegangan = ditunjukkan oleh voltmeter

Daya input = ditunjukkan oleh wattmeter

Putaran motor = diukur dengan tachometer

g. Catat kondisi udara dalam tangki dan yang melewati saluran buang setelah tangki

udara. Data meliputi :

Tekanan = ditunjukkan oleh Pressure Gauge.

Temperatur bola basah dan bola kering yang ditunjukkan oleh “wetbulb dan

drybulb thermometer”. Untuk mendapatkan harga kelembaban udara.

Tekanan (beda tekanan) udara sebelum dan sesudah orifice yang ditunjukkan

oleh manometer cairan “Deflection Manometer”.

h. Ubah kapasitas aliran udara hingga tekanan dalam tangki naik, selanjutnya

lakukan e, f, dan g.

i. Percobaan selesai.



BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengujian

(Terlampir)

4.2 Pengolahan Data

4.2.1 Contoh Perhitungan

4.2.2 Grafik dan Pembahasan

4.2.2.1 Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap

Kapasitas Aliran Massa Udara lewat Orifice


Kapasitas Saluran Udara pada sisi Isap


Daya Adiabatik Teoritis


Efisiensi Adiabatis Keseluruhan


Efisiensi Volumetrik



BAB VKESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

5.2 Saran

fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2018/09/kompresor-torak.docx · web...

Documents