bab ii tinjauan pustaka

5/15/2018 BAB II Tinjauan Pustaka - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tinjauan-pustaka-55ab4e615f81d 1/26

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Dasar – Dasar Perpindahan Panas

Penyerahan kalor atau perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain, kerap

kali terjadi dalam industri proses kimia untuk berbagai macam bentuk perlakuan

diperlukan pemasukan atau pengeluaran kalor, untuk mencapai keadaan yang dibutuhkan

seperti harus dilakukan pada suhu tertentu dengan jalan memasukkan dan mengeluarkan

kalor dalam melakukan proses produksi. Mempertahankan keadaan tersebut dibuthkan

perpindahan panas dengan proses perubahan secara eksoterm (dengan cara mengeluarkan

panas) atau endoterm (dengan cara penambahan / pendinginan). Suatu perpindahan panas

fluida dari zat yang satu ke zat yang lain dalam menyerahkan kalor akan mengalir dari

suhu yang tinggi ke suhu yang rendah. Sebab untuk memanaskan sesuatu kita harus

memiliki sesuatu yang lebih panas dan begitu pula untuk mendinginkan sesuatu kita

harus memiliki sesuatu yang lebih dingin. Di sini ternyata bahwa kita harus mengetahu

berapa tinggi suhu yang dimiliki suatu fluida untuk melakukan perpindahan panas

Di dalam alat penukar panas terdapat zat bantu yang dapat melakukan

perpindahan panas. Biasanya ada tiga macam zat yang dapat membantu didalam proses

perpindahan panas seperti :

a. Air

Air merupakan zat bantu yang paling banyak dipergunakan untuk pengeluaran kalor.

Air digunakan sebagai media pendingin atau dalam perpindahan panas dikarenakan

air mudah untuk didapat, dan juga dalm hal kerapatan massa jenisnya, serta gampang



5

di dalam hal treatment masalah korosi dalam masalah korosinya. Perusahaan yang

tidak begitu banyak membutuhkan air pendingin biasanya akan mempergunakan air

sumur (air yang di pompakan). Suhu air sumur adalah sangat rendah sehingga gaya

pergerakannya besar dan didapat suhu akhir pada proses perpindahan panas nantinya

agak rendah. Akan tetapi suatu perusahaan membutuhkan air pendingin yang besar

maka perusahaan tersebut akan berusaha mencari air dari permukaan bumi, seperti

terdapat disungai, laut, danau dan kemudian air tersebut akan dikembalikan lagi

ketempat semula. Dalam suatu pabrik air pendingin dapat mengambil kalor dan

suhunya akan naik. Namun pada tempat lain dalam suatu jaringan kisi atau menara

pendingin suhu akan dikembalikan lagi kepada suhu semula dengan jalan penguapan

sebagian.

b. Udara

Untuk persediaan air yang sedikit maka udara yang digunakan untuk melakukan

pertukaran panas, juga terkadang disebabkan oleh karena air sedikit bila ditinjau

menurut kejernihannya tidak memenuhi syarat. Pada siang hari udara yang ada pada

sekitar alat pertukaran panas suhunya lebih tinggi bila dibandingkan dengan suhunya

malam hari. Udara yang digunakan pada alat penukar panas terkadang memerlukan

energi yang lebih besar dibandingkan dengan alat penukar panas lainnya. Alat

penukar panas yang menggunakan udara sebagai zat bantu untuk melakukan

perpindahan panas adalah cooling water.

c. Zat cair yang mendidih pada suhu rendah.

Selama suhu akhir daru zat yang akan didinginkan masih lebih tinggi, yaitu sejumlah

kalor yang pantas dari pada suhu air pendingin dan udara luar, maka air pendingin



6

dan udara luar itu dapat dipergunakan sebagai zat bantu untuk melakukan

pengeluaran kalor. Bila suhu akhir dari zat yang didinginkan harus lebih

rendahdaripada suhu zat bantu yang tersedia, maka kita harus melaksanakanya

dengan sedikit menggunakan akal. Separti gas yang dimampatkan menjadi zat cair,

dididihkan pada suhu yang sedemikian rupa sehingga pendidihan itu berlangsung

pada suhu yang didinginkan. Dengan demikian kalor yang dibutuhkan untuk

mendidihkan ini diambil dari lingkungan, yaitu pada tingkatan yang rendah. Zat bantu

yang mendidih tetap tinggal dalam sirkulasi karena zat bantu tersebut akan

dimampatkan lagi dan diembunkan lagi. Selain itu, lemari es juga bekerja menurut

prinsip dimampatkan dan diembunkan dan dididihkan pada tekanan zat bantu yang

lebih rendah. Pengeluaran kalor pada tingkat rendahini menggunakan zat – zat

serperti , Freon (CCLF), Dioksida Belerang (SO), Cholr- Metil (CHCL), Amonik

(NH). Kesemua bahan ini adalah medium termal yang memiliki persyaratan sebagai

berikut :

1. Sirkulasi yang lancar, tidak mudah membeku dan tidak menyumbat.

2. Sifat pendinginannya mempunyai effisiensi tinggi.

3. Tidak berbahaya.

4. Tidak mudah terbakar dan meledak.

5. sifat korosi dan karatnya rendah.



7

B. Tinjauan Umum Alat Penukar Panas

Istilah umum yang digunakan untuk alat penukar panas adalah Heat Exchanger.

Hal ini disesuaikan dengan fungsinya sebagai pemindah panas antara cairan dengan

cairan atau antara cairan dengan gas, melewati suatu dinding pemisah. Peralatan tersebut

dapat dikatakan alat penukar panas. Fungsi alat penukar panas adalah untuk menaikkan

suhu fluida dingin dan menurunkan suhu fluida panas.

Adapun tujuan dari pertukaran panas didalam industri proses adalah:

1. Memanaskan atau mendinginkan fluida hingga mencapai temperatur tertentu yang

didinginkan di dalam proses berikutnya.

Misalnya pemanasan reaktan, pendinginan produk pada cooler.

2. Mengubah keadaan fasa fluida.

Misalnya kondensasi, destilasi, evaporasi.

Pada alat penukar panas, proses perpindahan panas tersebut dapat terjadi secara

langsung maupun tidak langsung, yaitu :

1. Alat penukar panas yang langsung, ialah dimana fluida panas akan bercampur dengan

fluida dingin secara langsung tanpa adanya pemisahan dalam suatu bejana atau

ruangan tertentu.

Contohnya: Jet condenser, pesawat desuperheater pada ketel (water injection

desupheater), pesawat deaerator (yaitu antara air ketel dengan uap yang

diinjeksikan).

2. Alat penukar panas yang tidak langsung, ialah dimana fluida panas tidak berhubungan

langsung (indirect contact) dengan fluida dingin. Jadi proses perpindahan panasnya

melalui media perantara, seperti pipa, pelat, atau perantara lainnya.



8

C. Mekanisme Perpindahan Panas

Mekanisme perpindahan panas dapat berlangsung dengan tiga cara, yaitu:

1. Konduksi

Konduksi adalah proses perpindahan panas yang terjadi melalui media benda padat,

di mana molekul – molekul benda tersebut tidak bergerak.Contohnya: rambatan panas

melalui dinding tanur dan dinding pipa merupakan rambatan panas secara konduksi.

2. Konveksi

Konveksi adalah proses perpindahan panas terjadi bila suatu fluida berkontak dengan

permukaan zat padat pada temperatur berbeda, maka hasil dari proses pertukaran

energi termis.

Perpindahan panas konveksi dapat dibedakan atas dua macam yaitu konveksi alamiah

(natural convection) dan konveksi paksa (forced convection).

Konveksi alamiah ialah gerakan fluida secara keseluruhan dan tidak dipengaruhi oleh

gaya dari luar merupakan hasil dari perbedaan density karena perbedaan temperatur.

Sedangkan transfer panas secara konveksi paksa yaitu suatu gerakan yang dihasilkan

oleh fluida secara mekanis dengan adanya bantuan gaya dari luar, misalnya oleh

pengadukan, dan pompa agitator.

Umumnya perpindahan panas akan berlangsung lebih cepat dengan konveksi yang

dipaksakan. Melalui konveksi paksa kondisi yang diharapkan pada suatu proses akan

lebih cepat dicapai, misalnya pada system pendinginan produksi bahan kimia

dilakukan secara konveksi paksa akan menimbulkan perubahan temperatur dari

produk yang didinginkan.



9

3. Radiasi

Radiasi adalah proses perpindahan panas yang tejadi apabila suatu zat padat

memancarkan dan menyerap sinar. Dalam hal ini ruang hampa dapat ditembus oleh

sinar dan meneruskannya, panas secara radiasi ini banyak dipakai pada dapur ketel.

D. Klasifikasi Alat Penukar Panas

Dalam pabrik – pabrik kimia sering tejadi pemberian dan peneriman panas antara

dua cairan yang berbeda temperaturnya. Alat yang dipakai untuk maksud ini dinamakan

alat penukar panas. Dalam alat penukar panas dapat digunakan aliran searah, aliran

berlawanan arah dan aliran silang.

Jenis alat penukar panas yang banyak dipakai dapat diklasifikasikan menjadi:

1. Berdasarkan prinsip kerja

Berdasarkan prinsip kerjanya dapat dibedakan atas :

a. Surface Exchanger, yaitu perpindahan panas dilakukan melalui batas pemisah

dimana aliran fluidanya tidak bercampur.

1. Tipe Recuperating, panas yang dipindahkan melalui suatu dinding pemisah

aliran fluida. Tipe ini digunakan pada ketel uap, heater dan kondensor.

2. Tipe Regenerative, panas disimpan dalam suatu alat disebut matrix, kemudian

dipindahkan ke aliran fluida dingin yang melewatinya. Tipe ini digunakan

sebagi pemanas udara pada dapur tinggi.

b. Kontak langsung, yaitu perpindahan panas terjadi secara kontak langsung antara

kedua fluida. Sebagai contoh adalah menara pendingin. Keuntungan alat



10

pemindah panas jenis ini adalah koefisien perpindahan panas dan luas permukaan

pemindahan panas lebih besar daripada surface exchanger.

2. Berdasarkan Arah Aliran Fluida

Berdasarkan arah aliran fluidanya dapat dibedakan atas :

a. Berlawanan arah (Counter flow), dimana arah aliran fluida panas dan fluida

dingin berlawanan.

b. Sejajar (Paralel Flow), dimana arah aliran fluida panas dan fluida dingin adalah

sama.

c.

Melintang (Cross Flow), dimana arah aliran fluida panas dan fluida dingin saling

tegak lurus satu sama lain.

3. Berdasarkan Fungsi Alat

Berdasarkan fungsi alatnya dapat dibedakan atas :

a. Condensor, digunakan untuk mengembunkan uap dengan cara memindahkan

panas latennya ke media pendingin, media pendingin yang dipakai biasanya air,

uap atau campuran uap.

b. Cooler, digunakan untuk mendinginkan (menurunkan suhu) cairan atau gas

dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Pada umumnya tidak akan

terjadi perubahan fase dari kedua fluida.

c.

Chiller, digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada temperatur sangat

rendah. Temperatur pendingin di dalam chiller jauh lebih rendah bila

dibandingkan dengan pendingin yang dilakukan dengan pendingin air. Media

pendingin yang digunakan pada pada chiller adalah amoniak dan Freon.



11

d. Heat Exchanger, berfungsi untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida untuk

pemanasan aliran fluida yang lain. Maka terjadi dua fungsi sekaligus yaitu

memanaskan fluida yang dingin dan mendinginkan fluida yang panas. Suhu

masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya.

e. Reboiler, alat penukar panas ini bertujuan untuk mendinginkan kembali serta

menguapakan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang sering

digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri.

f. Heater, alat penukar panas ini bertujuan memanaskan suatu fluida proses.

Umumnya zat pemanas yang digunakan adalah uap atau fluida panas lain.

g. Evaporator, alat penukar panas ini digunakan untuk menguapkan cairan yang ada

pada larutan sehingga diperoleh larutan yang lebih pekat.

h. Waste Haet Boiler, alat penukar panas ini digunakan untuk menghasilkan uap dari

air kondensat dengan cara memindahkan panas sensibel dari aliran gas bekas atau

gas proses yang mempunyai temperatur tinggi.

i. Superheater, alat penukar panas ini digunakan untuk mengubah uap basah

(saturated stem) pada pembangkit uap, menjadi uap kering (superheater steam).

j. Steam Generator atau Pembangkit Uap, alat penukar panas ini lebih dikenal

dengan ketel uap, di mana terjadi pembentukan uap dalam unit pembangkit. Panas

dari hasil pembakaran bahan bakar dalam ketel dipindahkan dengan cara

konveksi, konduksi dan radiasi.

k. Vaporizer, vaporizer sama dengan evaporator, bedanya jenis ini dipergunakan

untuk menguapkan cairan pelarut yang bukan air.



12

l. Ekonomizer, ekonomizer atau pemanas air pengisi ketel bertujuan untuk

menaikkan suhu air pengisi ketel (feed water). Sebelum air masuk ke dalam drum

uap.

4. Berdasarkan Konstruksinya

Berdasarkan konstruksinya dapat dibedakan atas :

a. Penukar panas pipa ganda, dasarnya terdiri dari dua buah pipa. Pipa diatur

sedemikian rupa sehingga satu fluida dapat mengalir lewat pipa sebelah dalam

(Tube), sedangkan fluida yang satu lagi melewati annulus (Shell). Alat tersebut

hanya digunakan untuk panas yang rendah.

b. Penukar panas shell and tube, dalam perusahaan industri kimia menengah, alat

penukar panas yang paling banyak dan sering digunakan adalah jenis alat penukar

panas shell and tube. Alat penukar panas tipe shell and tube adalah penukar panas

yang terdiri dari sejumlah pipa kecil yang dipasang secara parallel dan ujung –

ujungnya ditahan oleh lembaran besi (sheet) yang berlubang – lubang yang

besarnya sesuai dengan diameter tubenya. Kemudian pipa – pipa tersebut

dilingkari oleh tabung besi yang lebih besar yang disebut dengan shell. Untuk alat

penukar panas yang digunakan sebagai pendingin, selalu memakai baffle yang

dipasang dalam shell, berfungsi untuk membalikkan fluida sehingga kecepatannya

bertambah besar dan air pendingin yang digunakan dapat melintasi seluruh

ruangan dalam shell.



13

Adapun keunggulan alat penukar panas jenis Shell and Tube:

1. Mempunyai luas permukaan panas yang lebih besar dengan bentuk dan

volume yang kecil jika dibandingkan dengan jenis alat penukar panas pipa

ganda.

2. Mempunyai lay – out mekanik yang baik, bentuknya cukup baik untuk

operasi bertekanan.

3. Menggunakan teknik pabrikasi yang sudah mapan.

4. Dapat dibuat dengan berbagai jenis material.

5.

Mudah membersihkannya.

6. Prosedur perencanaannya sudah mapan.

7. Konstruksinya sederhana, pemakaian ruangan relative kecil.

8. Prosedur mengoperasikannya tidak berbelit – belit, sangat mudah diketahui /

dimengerti.

9. Konstruksinya dapat dipisah – pisah satu sama lain, tidak merupakan satu

kesatuan yang utuh.

Alat penukar panas shell dan tube dibedakan atas tiga macam yaitu :

1. Fixed tube sheet exchanger.

Keuntungannya :

Mempunyai kontruksi yang lebih murah dan sederhana serta tidak

menggunakan gasket dan packing.

Kelemahannya :

Shell tidak dapat dibuka karena kontruksinya dilas.



14

2. U-Tube exchanger.

Keuntungannya :

Shell dapat dibuka karena kontruksinya dibaut sehingga shell bagian

dalam dapat dikontrol.

Kelemahannya :

Sulit untuk membersihkan tabung yang berbentuk U dalam fluida yang

digunakan harus benar – benar bersih.

3. Floating heat exchanger.

Keuntungannya :

Mudah untuk dikontrol pada bagian tube bundle

Kelemahannya :

Tidak dapat dipakai untuk tekanan tinggi.

E. Komponen Alat Penukar Panas Shell and Tube

Kompressor yang digunakan di PT. INALUM mempunyai 3 buah cooler, yaitu

intercooler, aftercooler dan oilcooler. Adapun komponen utama yaitu :

1. Tube

2. Tube Sheet

3. Shell

4.

Pass Devider

5. Baffle

6. Channel Cover

7. Nozzles



15

Gambar 1: Komponen Penyusun Alat Penukar Panas Shell and Tube

Untuk tiap komponen tersebut diatas akan diterangkan secara tersendiri, yaitu :

1. Tube

Tube merupakan komponen terpenting pada alat penukar panas. Komponen ini

berfungsi sebagai penghantar panas yang dipindahkan fluida panas ke fluida dingin.

Dalam hal ini persyaratan yang harus dimiliki oleh tube adalah:

a. Daya tahan terhadap korosi.

b. Daya tahan terhadap panas.

c.

Dapat digunakan untuk proses dingin maupun proses panas.

2. Tube Sheet

Tube sheet adalah merupakan bagian dari alat penukar panas berupa pelat yang

berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai pengikat tube. Pelat tersebut dilubangi



16

dengan diameter yang lebih besar daripada diameter luar tube kemudian tube

ditempatkan pada lubang tersebut. Pengikatan tube pada sheet merupakan hal yang

sangat penting, sebab apabila pengikatan tube ini tidak sempurna akan terjadi

kebocoran yang mengakibatkan fluida shell bersatu dengan fluida tube. Untuk

mencegah hal tersebut maka pengikatan tube dilakukan dengan pengecoran agar

posisi tube tidak berubah dan kekuatannya terhadap tarikan akan semakin meningkat.

3. Shell

Pada penukar panas shell and tube, shell merupakan selubung dari tube bundle yang

mempunyai diameter besar. Dari segi pembuatannya, shell dapat dikelompokkan

menjadi:

a. Shell yang dibuat dari pipa (untuk shell yang berukuran kecil).

b. Shell yang dibuat dari pelat yang diroll dan dilas (untuk shell berukuran besar).

4. Pass Devider

Pass devider adalah merupakan pelat yang dipasang di dalam channel yang berfungsi

untuk membagi aliran fluida tube bila didinginkan aliran tube yang lebih dari satu.

5. Baffle

Baffle atau dinding pembalik yang dipasang pada alat penukar panas shell and tube

mempunyai beberapa fungsi, yaitu:

a. Sebagai penyangga atau penahan tube.

b.

Mencegah terjadinya getaran pada tube.

c. Sebagai pengontrol dan mengarahkan aliran fluida yang mengalir diluar tube

(shell tube).



17

6. Channel Cover

Channel cover adalah tutup yang dapat dibuka pada saat pemeriksaan. Dalam

konstruksi alat penukar panas yang kecil biasanya digunakan bentuk “bonnet” sebagai

pengganti dari channel cover.

7. Nozzles

Nozzles merupakan aturan masuk fluida kedalam alat penukar panas. Minimal

diperlukan 4 buah nozzles yaitu dua untuk fluida tube dan dua lagi untuk fluida shell.

Penempatan nozzles ini dipengaruhi oleh jumlah lintasan aliran (pass).

F. Udara Tekan Proses

Pemakaian udara tekan pada pabrik peleburan Aluminium adalah sangat penting.

Udara tekan ini dapat dihasilkan oleh kompresor. Adapun compressor yang digunakan

pada pabrik peleburan aluminium di PT. INALUM adalah kompresor screw dengan

spesifik :

1. Kapasitas : 3150 m3 / jam

2. Tekanan : 8 Kg / cm2

3. Motor : 360 kW x 4 pole

Bagian – bagian Utama Kompresor Screw

1. Rotor

Terdapat sepasang rotor yang berbentuk screw/sekrup. Dengan rotor inilah

proses pengisapan, kompresi dan pengeluaran dilakukan secara berurutan.

2. Filter, berfungsi sebagai penyaring udara yang akan diproses.

3.

Silincer, berupa ruangan yang berfungsi sebagai peredam suara.4. Intercooler dan aftercooler, berfungsi sebagai pendingin udara yang

diproses.

5. Separator, sebagai pemisah air dengan udara.



18

6. Alat-alat pengaman seperti pressure switch, solenoid valve, butterfly valve,

by pass valve, yang bertujuan agar tekanan discharge tidak melebihi batas

maksimum yaitu 8,6Kg/cm2

7. Check valve, bertujuan untuk menghilangkan tekanan balik.

8. Safety valve, yang bekerja pada tekanan 8,8 Kg/cm2.

G. Kompresor

Kompresor adalah suatu mesin untuk memampatkan udara dan gas. Kompresor

udara biasanya menghisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang menghisap udara

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

dengan menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfir,

kompresor ini disebut pompa vakum.

Pada kompresor terdapat berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan

tekanannya. Sebutan kompresor di pakai untuk jenis yang bertekanan tinggi, sedangkan

blower dipakai untuk jenis bertekanan rendah.

Jadi pada dasarnya kompresor digerakkan dengan sumber tenaga motor listrik,

mesin uap dan gas turbin. Pemilihan sumber tenaga ini bergantung pada ketentuan

operasi dan sumber daya yang tersedia, sehingga dapat beroperasi secara efisien dan

ekonomis.

Dalam hal ini, penggunaan kompresor sebagai pemampatan udara atau gas untuk:

a. Meneruskan daya (sistem udara tekan untuk peralatan yang menggunakan

peneumatic system).

b. Mensuplai udara – udara pembakaran seperti ketel uap.

c. Mengalirkan gas didalam suatu proses atau suatu sistem.

d. Sebagai alat transportasi dan distribusi gas.



19

Pemampatan udara yang dialirkan oleh kompresor biasanya tidak segera dipakai

sesudah kompresor. Udara mampat ini kadang – kadang dialirkan melalui saluran

panjang sampai pada tempat pemakaian bisa juga ketempat penyimpanan tempat udara

itu diambil. Udara mampat yang dihasilkan kompresor ini digunakan untuk tujuan

menggerakkan mesin – mesin udara mampat atau perkakas – perkakas udara mampat

(system peneumatic) .

Prinsip Kerja Kompresor

Udara masuk melalui saluran air Filter . Pada air Filter udara dibersihkan dari

debu – debu. Seterusnya masuk pada Silencer dan melewati Butterfly valve yang bekerja

secara otomatis dalam mengatur pemakaian udara. Selanjutnya udara memasuki

kompresor tingkat pertama dengan tekanan (2 – 2,5 kg/cm2). Udara selanjutnya

didinginkan pada Intercooler dan udara di kompres lagi pada kompresor tingkat kedua

tekanan dinaikkan menjadi 7 - kg/cm2. setyerusnya udara melewati Check Valve (untuk

menghilangkan tekanan balik). Apabila tekanan udara tidak melalui ketentuan,

selanjutnya udara melewati Silencer kedua dari sisi memasuki Aftercooler memasuki

Safety Valve. Pada Safety Valve tekanan di ukur dan apabila udara memenuhi standart,

selanjutnya udara Discharge dan keluar disalurkan pada kebutuhan pabrik.

Jenis – Jenis Kompresor

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan

tekanannya. Sebutan kompresor dipakai untuk jenis tekanan tinggi, Blower (peniup)

untuk tekanan agak rendah sedangkan fan (kipas) untuk tekanan yang sangat rendah.



20

Berdasarkan atas pemampatannya kompresor dapat dibagi atas dua jenis yaitu.

1. Kompresor pemindahan positif. ( Positive Displacement Compressor)

Kompresor pemindahan positif (Positive Dispalcement Compressor ) adalah

kompresor dengan prinsip kerja, menaikkan tekanan gas dengan menurunkan volume.

Pada ruang tertutup, kapasitas yang dihasilkan berbanding lurus dengan kecepatan

putaran, tetapi perbandingan tekanan (Pressure Ratio) ditentukan oleh tekanan dalam

sistem itu sendiri.

Kompresor pemindahn positif terbagi dalam dua kelompok yaitu :

a.

Reciprocating Compressor, yaitu kompresor ini dengan rotasi bolak – balik.

b. Rotary Compressor, yaitu kompresor ini dengan gerak putar.

Contohnya :

1) Kompresor sudu luncur

2) Blower Roots

3) Kompresor Skrup

Kompresor Skrup

Kompresor skrup termaksud jenis perpindahan positif yang tergolong pada

komresor putar (Rotasi). Kompresor akhir – akhir ini mengalami perkembangan yang

pesat, untuk tekanan antara 7 samapi 8,5 kg/cm2

kompresor skrup cembung untuk dipakai

dibanding dengan kompresor torak.

Adapun keuntungan – keuntungan yang dimiliki kompresor skrup antara lain :

1. Fluida (udara) yang dihasilakn benar – benar terjamin bebas minyak.

2. Jumlah bagian yang bergesakan lebih sedikit

3. Sedikit gangguan kebisingan



21

4. Sedikit pemeliharaan dan periode waktu kerja

5. Perbandingan kompresi yang tinggi

Kerugian – kerugian kompresor skrup antara lain :

1. Peka terhadap debu (kotoran) yang terdapat dalam udara luar (Atm)

2. Mempunyai efisiensi yang rendah, jadi memerlukan trenaga yang relatif besar

Kompresor skrup mempunyai sepasang rotor yang berbentuk skrup, yang satu

mempunyai alur permukaan cembung dan satu lagi permukaan cekung. Pasangan rotor

ini berputar dalam arah saling berlawanan seperti sepasang roda gigi. Rotor dikurung

dalam sebuah rumah, apabila rotor diputar maka ruang yang berbentuk antara bagian

cekung dari rotor dan dinding rumah akan bergerak kearah aksial sehingga udara akan

dimampatkan.

Udara dikompersikan sampai tekanan menegah oleh kompresor tingkat pertama,

kemudian didinginkan dipendinginan antara. Pada tingkat kedua udara dikompresikan

lebih lanjut sampai tekanan keluar, dan didinginkan lagi dipendinginan akhir. Pada pipa

keluar keluar dipasang katup cegah, untuk menghindari tekanan berlebih. Kompresor ini

tidak dipergunakan minyak diantararotornya, sehingga udara yang dihasilkan akan bersih

dan bebas minyak.

Kompresor skrup ini juga dapat digolongkan dua jenis, yaitu :

1. Kompresor skrup injeksi minyak

Pada kompresor ini minyak dalam jumlah yang cukup besar diinjeksikan

kedalam pasangan alur rotor yang saling terkait pada proses komposisi.



22

Adapun maksudnya adalah :

a. Untuk mendinginkan udara yang sedang mengalami kompresi agar proses

kompresinya berjalan secara isotermal.

b. Untuk merapatkan celah antara alur – alur yang berkait dengan dinding rumah

sehingga kebocoran dapat dikurangi.

c. Untuk mengerakkan rotor beralur cekung oleh rotor beralur cembung dengan

memberikan pelumasan yang cukup.

2. Kompresor skrup bebas minyak

Kompresor jenis ini, disini ditunjukkan kompresor 2-tingkat dimana motor yang

beralur cembung pada tingkat -1 dan tingkat -2 mempunyai empat gigi. Rotor

ini digerakkan melalui roda gigi peningkat putaran.

2. Kompresor Dinamik ( Dynamic Compresor)

Kompresor dinamik mempunyai prinsip kerja, yaitu menebak kecepatan gas yang

dibangkitkan oleh aksi/gerakan impelling elemen yang berputar kedalam tekanan. Variasi

perubahan kapasitas dan pressure ratio keduanya sebagai fungsi kecepatan putaran, tetapi

dibatasi dengan range tertentu sesuai dengan rancangan bangunan, dynamic kompresor

terdiri dari dua kelompok, yaitu :

1) Axial Compressor

a. Arah aliran gas sejajar dengan sumbu poros

b. Multi Stage

2) Centrifugal Compressor

a. Arah aliran mengelilingi sumber poros

b. Single stage, Multi Stage



23

Kompresor dapat diklasifikasikan atas dasar konstruksinya seperti di bawah ini :

a. Klasifikasi berdasarkan jumlah tingkat beroperasi satu tingkat (Single Stage),

dua tingkat ( Double Stage), dan banyak tingkat ( Multy Stage).

b. Klasifikasi berdasarkan langkah kerja (pada kompresor torak) kerja tunggal,

kerja ganda.

c. Klasifikasi berdasarkan susunan silinder (untuk kompresor torak);mendatar,

tegak, bentuk-L, bentuk- w, bentuk bintang, lawan berimbang.

d. Klasifikasi berdasarkan cara pendinginan: pendinginan air dan pendinginan

udara.

e. Klasifisikasi berdasarkan transmisi gerak: langsung, sabuk- V dan roda gigi.

f. Klasifikasi berdasarkan cara penempatannya: Permanen (Stationery), dapat

dipindahkan (Portable).

g. Klasifikasi berdasarkan cara pelumasannya: pelumasan minyak, tanpa

minyak.

H. Proses Untuk Menghasilkan Udara Bertekanan

Udara masuk melalui saluran filter. Pada air filter udara dibersihkan dari debu –

debu, seterusnya masuk pada silencer dan melewati buterfly valve yang bekerja secara

otomatis dalam mengatur pemakaian udara. Selanjutnya udara memasuki kompresor

tingkat pertama dengan tekanan (2 – 2,5 kg/cm

2

). Udara selanjutnya didinginkan pada

intercooler dan udara dikompres lagi pada kompresor tingkat kedua dan pada tingkat

kedua tekanan dinaikkan menjadi 7 – 8 kg/cm2. Selanjutnya udara melewati check valve

(untuk menghilangkan tekanan balik). Apabila tekanan udara tidak melewati ketentuan,



24

selanjutnya udara memasuki silencer kedua dan dari sini memasuki aftercooler memasuki

safety valve. Pada safety valve tekanan diukur dan apabila udara memenuhi standartd,

selanjutnya udara discharge dan keluar disalurkan pada kebutuhan pabrik.

Apabila tekanan naik hingga 8,6 kg/cm2 udara pada check valve, aliran udara

menuju by pass dan selanjutnya kembali ke silincer pertama dan selanjutnya keluar.

Jalannya udara dapat dilihat pada diagran berikut.

UDARA AIR FILTER SILENCER BUTTERFLY KOMPRESOR

VALVE TINGKAT I

INTERCOOLER KOMPRESOR CHECKVALVE SILINCER II

TINGKAT II

AFTERCOOLER SAFETYVALVE DISCHARGE

BYPASS SILINCER I KELUAR

Gambar : Diagram Alir Untuk Menghasilkan Udara Bertekanan

Temperatur udara juga akan semakin tinggi. Bila kenaikan udara yang semakin

tinggi ini diabaikan, maka hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada bagian – bagian

kompresor pada tingkat selanjutnya. Hal ini akan menggangu jalannya proses yang

sedang berlangsung dan pada akhirnya akan mempengaruhi hasil yang diperoleh. Untuk

menghindari hal tersebut, maka setiap tingkat kompresor dilengkapi dengan intercooler

dan aftercooler yang berfungsi untuk mendinginkan udara proses.pendinginan udara

berlangsung didalam intercooler dan aftercooler terdiri dari dua bagian pokok yaitu shell

side dan tube side. Shell side adalah bagian yang panas dari intercooler dan aftercooler ,



25

karena bagian ini disediakan untuk udara panas dari kompresor. Tube side adalah bagian

dingin dari intercooler dan aftercooler karena bagian ini berasal dari cooling tower.

Proses pendinginan akan berlangsung dengan adanya kontak fisik antara udara

dengan air pendingin melalui tube – tube dari intercooler dan aftercooler . Adapun

maksud dari pendinginan udara ini adalah untuk mencegah temperatur udara yang cukup

tinggi yang dapat merusak bagian – bagian kompresor. Selain itu pendinginan dilakukan

untuk mempercepat terjadinya proses kondensasi. Setelah udara keluar dari intercooler ,

udara proses yang panas tersebut dilewatkan melalui aftercooler yang gunanya untuk

menghilangkan panas dengan cara mengontakkan air pendingin yang berasal dari cooling

tower sehingga mendekati suhu kamar.

Dalam hal ini penggunaan kompresor sebagai pemampatan udara / gas untuk:

a. Meneruskan daya (sistem udara tekan untuk peralatan yang menggunakan

peneumatic system)

b. Mensuplai udara – udara pembakaran seperti pada ketel uap.

c. Mengalirkan gas didalam suatu proses atau suatu sistem

d. Sebagai alat transportasi dan distribusi gas

Proses Jalannya Air Seal

Setelah udara bertekanan dihasilkan oleh kompresor, tekanan udara naik dan

untuk mencegah kebocoran pada kompresor maka udara dialirkan pada daerah yang

mempunyai celah-celah berupa air seal.



26

Proses jalanya air seal adalah sebagai berikut:

Sebelum safety valve dibuat suatu poros air seal dan diteruskan ke katub pelepas

air seal suatu tempat istirahat air dan seterusnya dibuang. Setelah karub pelepas air seal

tadi dimasukkan ke kompresor tingkat II yang dimasukkan dari sisi isapnya dan

seterusnya dialirkan kekotak roda gigi menuju penampungan minyak.

Dari kompresor tingkat I bisa saja air seal masuk dari sisi isap dan langsung

menuju kotak roda gigi selanjutnya ke oil reservoir. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat

pada diagram berikut:

SEBELUM SAFETY VALVE RELIEF VALVE KOMPRESOR

TINGKAT I

DISCARGE SIDE AIR BREATHER KELUAR

SUCTION SIDE

KOMPRESOR TINGKAT II SUCTION SIDE GEARBOX OIL RESERVOIR

Gamabar : Diagram Alir Proses Jalannya Air Seal

Proses Jalannya Minyak pelumas

Minyak pelumas yang terdapat di reservoir dialirkan dengan pompa roda gigi

(gear pump) dan alirkan kependingin minyak (oil cooler), sesuai dengan suhu yang

diinginkan. Kemudian dialirkan ke katp pelepas (relief valve) lalu diadakan penyaringan

(oil filter), selanjutnya dari oil filter dialirkan ke orifice dan dikumpulkan kepada oil

leader dan dari sinilah dialirkan untuk pendingnan bantalan, rotor, dan roda gigi (semua

dari pada bagian rodagii da reservoir). Atau dari solenaida valve diteruskan ke unloading



27

piston dan ke reservoir. Ini adalah adalah aliran yang timbal balik sampai pada

magnetization. Sehingga dari solenoid valve menuju ke balance piston dan orifice, lalu

mengikuti aliran diatas. Magnetization bekerja secara otomatis dimana berfungsi untuk

membalikkan arah aliran secara magnet.

Jalannya minyak pelumas dapat dilihat pada diagram berikut

OIL RESERVOIR GEAR PUMP OIL COOLER RELIEF VALVE OIL FILTER

SELENOID VALVE UNLOADING PISTON RESERVOIR

BALANCE PISTON

BEARING

ORIFICE OIL HEADER PENDINGIN ROTOR GEAR BOX

GEAR

Gambar : Diagram Alir Proses Jalannya Minyak Pelumas

I. Neraca Panas

Untuk mendinginkan udara, PT. INALUM menggunakan alat penukar panas

denga tipe shell and tube. Dimana udara akan dialirkan di sebelah dalam shell dan air

pendingin mengalir dibagian dalam tube. Laju perpindahan panas berlangsung antara

udara dengan air pendingin melalui permukaan dinding tube yang memisahkannya.



28

Perpindahan panas cara ini dapat dinyatakan dengan suatu persamaan, yaitu

Qu = Mu . Cp ( T1- T2)

Qa = ma . cp ( t2 – t1)

Keterangan: Qu = Jumlah panas yang dilepas oleh udara (Kcal / hr)

Qa = Jumlah panas yang diterima oleh air pendingin ( Kcal / hr)

Mu = Laju aliran massa udara (Kg / hr)

ma = Laju aliran massa air pendingin (Kg / hr)

T = Temperatur Udara (oC)

t = Temperatur air pendingin (

o

C)

Cp = Kapasitas panas udara (Kcal / Kg.oC)

cp = Kapasitas panas air pendingin (Kcal / Kg. oC)

Akibat dari perubahan temperatur dan panas yang terjadi antara kedua jenis fluida

tersebut, maka jumlah panas yang dilepas oleh udara yang mengalir secara berlawanan

arah dengan air pendingin tidak akan sama dengan jumlah panas yang diserap air

pendingin tersebut.

Bilamana beda rata – rata suhu kedua fluida itu tm, maka jumlah panas yang

ditransfer pada alat penukar panas (Qt) adalah :

Qt = U . A . tm

Untuk tm = t1 – t2

ln t1 t2

Dimana:

t1 = terminal panas T1 – t2

t2 = terminal dingin T2 – t1



29

U = Koefisien perpindahan panas total (Kcal / hr. m2.

oC)

A = Luas permukaan perpindahan panas (m2)

Qt = Jumlah panas yang ditransfer pada alat penukar panas (Kcal / hr)

Bilangan Reynold yang menyatakan bahwa aliran fluida itu laminar atau turbulen

diperoleh dari :

Re = D . Gt

µ

Dimana : D = Inside diameter (m)

Gt = kecepatan massa (Kg / hr. m

2

)

µ = viskositas fluida (Kg / hr. m)

Sedangkan efisiensi transfer panas pada kompressor tersebut dapat diketahui dari

jumlah panas yang diterima oleh air pendingin terhadap jumlah panas yang dilepas oleh

udara adalah :

eff (η) = Qa x 100 %

Qu

bab ii tinjauan pustaka

Documents