LAPORAN PRAKTIKUMPENGUJIAN PRESTASI MESIN (MS4240)

PENGUJIAN KOMPRESOR TORAK

Kelompok : 2Anggota :

M. Imaduddin (13109023 )Yosia Giovani H. (13109027)Widi Arfianto (13109074)Wawan Kurniawan (13109085)Habibi Rizal M. (13109112)

Asisten : Ian GalangTanggal Praktikum : 25 Maret 2013Tanggal Laporan : 28 Maret 2013

PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2013

A. Tujuan Praktikum

Tujuan praktikum ini adalah sebagai berikut.- Untuk mengetahui kinerja kompresor torak pada kondisi kerja stasioner.- Untuk mencari karakteristik kompresor torak pada beberapa kecepatan putar yang ditampilkan dalam:

kurva tekanan vs volume, kurva efisiensi volumetrik vs rasio tekanan, dan kurva efisiensi isotermal vs rasio tekanan.

B. Teori DasarKompresor  adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. Pada pengujian kali ini kompresor yang digunakan adalah kompresor torak. Kompresor jenis ini dalam memampatkan udaranya menggunakan torak.Sistem kerja dari kompresor torak dapat dilihat dari gambar dibawah ini:

Dari gambar diatas inlet udara yang akan dimampatkan menggunakan udara dari lingkungan. Udara dari lingkungan ini memiliki sifat,tekanan, dan temperature kamar. Kemudian udara masuk ke dalam torak. Udara yang ada di torak dimampatkan kemudian ditampung di dalam tabung penyimpan bertekanan. Dari tabung penyipanan bertekanan udara bertekanan disalurkan kea lat pengukur untuk mengetahui tekanan dan temperaturnya.Pada prses pemampatan udara, udara mengalami siklus proses termodinamika eperti pada gambar 3 di bawah ini

Gambar 3. Siklus Termodinamika udara di dalam torak

Proses 4-1 adalah proses isap isobar yaitu tekanannya tetap (tekanan atmosfir) dan volume bertambah. Udara dari lingkungan masuk ke ruang torak.

Proses 1-2 adalah proses kompresi politropik yaitu tekanan naik dan volume mengecil namun tidak terjadi perubahan temperatur.hal ini terjadi karena torak bergerak memampatkan udara.

Proses 2-3 adalah proses mengalirnya udara dari ruang pemampatan ke tabung penyimpanan.Proses 3-4 adalah ekspansi politropik dimana tekanan turun dan volume bertambah.

C. Prosedur Pengujian

Persiapan sebelum praktikum:•Memeriksa alat-alat apakah semua dalam keadaan baik.• Memeriksa volume cairan manometer.• Memeriksa kondisi air pembasah pada termometer bola basah

• Memeriksa tinggi muka minyak pelumas kompresor. Pelumas yang dipakai adalah minyak Shell Corona D37 atau yang sejenisnya.

• Memeriksa tegangan listrik yang diminta, apakah sesuai dengan tegangan jala-jala yang akan dipergunakan.

Proses Pengujian:• Masukkan tombol listrik kemudian ubah saklar ke posisi “on”• Mencatat kondisi awal yang ditunjukkan oleh semua alat ukur.•Untuk setiap kondisi pengujian, berikut ini parameter-parameter yang diamati:

- Temperatur pada stasiun 1, 2, dan 3- Tekanan udara pada stasiun 1, 2, dan 3- Beda tekanan pada orifice- Kecepatan putaran kompresor- Gaya pada dinamometer- Temperatur bola basah dan bola kering pada sisi masuk dan sisi keluar instalasi pengujian.

D. Spesifikasi AlatKompresor

Volume langkah = V L=22,188 ∙10−5m3

Volume clearence = V C=2,373∙10−5m3

Jumlah silinder = 2 buah Lengan torsi = 0,16m

Perbandingan transmisi = nmotor

nkompresor

=3,53

E. Data Pengamatana. Kondisi Awal

p1 = 30 mmH2O p3 = 110 mmH2O ∆p = 170 mmH2O

b. Data PengamatanNo Putaran P1 P2 P3 ∆p T1 T2 T3 Inlet Outlet Beban

Tdb Twb Tdb Twb

[rpm] [mmH2O]

bar [mmH2O]

[mmH2O] [0C] [0C] [0C] [0C] [0C] [0C] [0C] [N]

1 500 32 2 110 210 20 80 20 28 29 28 32 212 32 4 111 205 20 110 20 28 29 27 32 263 33 6 111 199 20 130 20 28 29 27 32 294 33 8 111 187 20 155 20 28 29 27 32 325 700 36 2 111 232 21 115 21,5 29 30 28 32 206 36 4 111 206 18 145 23 29 30 28 32 257 36 6 111 203 23 170 25 29 30 28 32 298 35 8 111 196 22 188 26 29 30 28 32 32

Tabel 1 Data Pengamatan

F.Pengolahan DataKerja Politropik

Kerja isotermal

Kerja Mekanik

Kerja Politropik

Kerja Isotermal

Efisiensi Volumetrik

Laju Aliran Masa Udara

Laju Aliran Massa Uap Air

Nilai ᵧ dapat diperoleh dari diagram psikometrik

Keterangan simbol

Dengan menggunakan Excell maka dapat diperoleh

No ma in out mvin mvout Wpol Wiso Wmek poli iso vol

  [kg/s]     [kg/s] [kg/s] [kW] [kW] [kW]      

10.000569 0.024 0.023 1.33342E-05 0.00054 0.05006 0.081889 0.62055 8.07 13.20 17.31

20.00056 0.024 0.021 1.31151E-05 0.000494 0.05131 0.091735 0.7683 6.68 11.94 17.02

30.000546 0.024 0.021 1.28021E-05 0.000494 0.05127 0.09579 0.85695 5.98 11.18 16.62

40.000525 0.024 0.021 1.2293E-05 0.000494 0.05030 0.097033 0.9456 5.32 10.26 15.96

50.000605 0.025 0.023 1.47469E-05 0.000562 0.07674 0.118986 0.591 12.98 20.13 13.14

60.000568 0.025 0.023 1.38607E-05 0.000562 0.07494 0.126724 0.73875 10.14 17.15 12.35

70.000562 0.025 0.023 1.37132E-05 0.000562 0.07776 0.137713 0.85695 9.07 16.07 12.22

80.000552 0.025 0.023 1.34522E-05 0.000562 0.07767 0.141882 0.9456 8.21 15.00 11.99

Tabel 2. Hasil perhitungan pengujian kompresor

rpm P1 T1 P2 T2 Xi Yi XiYi Xi^2

500

0.0031

293.15

1.9737

353.15

5.8669

0.6799

3.9888 34.4204

0.0031

293.15

3.9473

383.15

5.9484

1.3730

8.1674 35.3838

0.0032

293.15

5.9210

403.15

5.9993

1.7785

10.6698

35.9917

0.0032

293.15

7.8946

428.15

6.0595

2.0662

12.5200

36.7172

700

0.0035

294.15

1.9738

388.15

5.9614

0.6800

4.0537 35.5382

0.0035

291.15

3.9477

418.15

6.0358

1.3731

8.2880 36.4314

0.0035

296.15

5.9215

443.15

6.0939

1.7786

10.8386

37.1357

0.0035

295.15

7.8954

461.15

6.1337

2.0663

12.6740

37.6226

rpm s (x.y) sx sy s x^2 (s x)^2 a n

500 8.475 28.947 1.151 210.520 837.956 0.040 1.041

700 10.751 28.541 1.489 204.735 814.604 0.052 1.055

Tabel 3. Tabel perhitungan indeks politropik

Grafik parameter pengujian

1 2 3 4 5 6 7 8 90.00048

0.0005

0.00052

0.00054

0.00056

0.00058

0.0006

0.00062

Tabel Ma Vs P2

500 rpm700 rpm

pa (atm)

Ma

(kg/

s)

1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

Tabel Wpol Vs P2

500 rpm700 rpm

pa (atm)

Wpo

l(KW

)

1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

Tabel Wiso Vs P2

500 rpm700 rpm

pa (atm)

Wiso

l(KW

)

1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

Tabel Wmek Vs P2

500 rpm700 rpm

pa (atm)

Wm

ek(K

W)

1 2 3 4 5 6 7 8 90.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

Tabel Efisiensi pol Vs P2

500 rpm700 rpm

pa (atm)

effisie

nsi p

ol(K

W)

1 2 3 4 5 6 7 8 90.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

Tabel Efisiensi iso Vs P2

500 rpm700 rpm

pa (atm)

effisie

nsi i

so(K

W)

1 2 3 4 5 6 7 8 90.002.004.006.008.00

10.0012.0014.0016.0018.0020.00

Tabel Efisiensi vol Vs P2

500 rpm700 rpm

pa (atm)

effisie

nsi v

ol (K

W)

F.Analisis

Berdasarkan perhitungan dan grafik maka- Pada grafik Wpol vs P2, dapat dilihat bahwa dengan meningkatnya kecepatan

putaran , maka kerja politropik akan semakin besar pula.

- Pada grafik Wiso vs P2 menunjukkan kecenderungan kerja isotermal akan semakin

besar jika rasio tekanan makin besar. Hal ini disebabkan kerja isotermal

merupakan fungsi dari rasio tekanan.selan itu kerja isothermal juga sebanding

dengan kecepatan putar kompresor

- Pada grafik Wmek vs P2 terlihat bahwa dengan naiknya rasio tekanan maka kerja

mekanik yang dilakukan juga semakin besar, hal ini karena dengan

bertambahnya tekanan pada p2 maka kerja yang dibutuhkan untuk memaksa

udara masuk ke reservoir juga semakin besar. Perbedaan keepatan kompresor

tidak terlalu berpengaruh.

- Pada grafik-grafik efisiensi terhadap rasio tekanan mengalami kecenderungan

yang sama yaitu dengan bertambahnya rasio tekanan maka efisiensi kompresor

akan makin kecil.

- Grafik laju aliran massa uap air pada sisi inlet maupun outlet menunjukkan

harga yang cenderung makin kecil dengan bertambahnya rasio tekanan.

G. Simpulan

- Peningkatan rasio tekanan menyebabkan menurunnya efisiensi untuk politropik, isothermal, dan volumetric

- Peningkatan rasio tekanan akan meningkatkan kerja baik itu kerja politropik, isothermal, dan volumetric

- Makin cepat putaran kompresor akan makin besar efisiensi isothermal dan politropik- Makin cepat putaran kompresor akan makin besar kerja isothermal dan politropik

Tugas1. Pembuktian rumus pada persamaan (1)

Pada proses politropik berlaku, p⋅Vn=konstan dimana : n 1, n k dan n 0,

sehingga:

W¿

m¿ =∫

1

2

V⋅dp ⇒ W¿

=m¿

⋅∫1

2

V⋅dp

dimana: V=konstan1/n

p1/n, maka:

W¿

=m¿

⋅∫1

2konstan1/n

p1/n ⋅dp=m¿

⋅konstan1/n∫1

2

p−(1/n )⋅dp

W¿

=m¿

⋅konstan1/n⋅ nn−1

( p2

n−1n −p1

n−1n )

W¿

=m¿

⋅( p1/n⋅V )⋅ nn−1

( p2

n−1n −p1

n−1n )

karena: p1⋅V 1n=p2⋅V 2

n=konstan , maka:

W¿

= m¿

⋅nn−1

⋅( p2⋅V 2−p1⋅V 1 )

dan juga karena: p⋅V=R⋅T=konstan , maka:

W¿

= m¿

⋅nn−1

⋅(R⋅T 2−R⋅T 1 )

W¿

=m¿

⋅n⋅Rn−1

⋅(T 2−T1 )

Pembuktian persamaan (2)

Pada proses isotermal berlaku, p⋅Vn=konstan dimana: n = 1, sehingga:

W¿

m¿ =∫

1

2

V⋅dp ⇒ W¿

=m¿

⋅∫1

2

V⋅dp

dimana: V=konstan

p , maka:

W¿

=m¿

⋅∫1

2konstan

p⋅dp=m

¿

⋅konstan∫1

2dpp

W¿

=m¿

⋅p1⋅V 1⋅ln [ p2

p1]

karena: p⋅V=R⋅T=konstan dan

p2

p1

=r p, maka:

W¿

=m¿

⋅R⋅T 1⋅ln [r p ]

Pembuktian persamaan (3)

Kerja mekanik suatu sistem adalah perkalian antara gaya dengan jaraknya atau dapat ditulis:

W=∫ F⋅ds=∫F⋅dsdt⋅dt=∫ F⋅dv⋅dt

atau:

Wdt

=F∫dv ⇒ W¿=F⋅v

dimana: v = r r = 0,16 m

=

2⋅π⋅nm60

nmnc

=i ⇒ nm=i⋅nc i = 3,53

maka:

W¿

=F⋅ω⋅r=F⋅2⋅π⋅nm60

⋅r=F⋅2⋅π⋅i⋅nc60

⋅r

W¿

=F⋅2⋅3 ,14⋅3 ,53⋅nc60

⋅0 ,16=0 ,0591⋅nc⋅F Watt

atau:

W¿=0 ,0591

1000⋅nc⋅F=5 ,91⋅10−5⋅nc⋅F kWatt

Pembuktian persamaan (6).

ηvol=ma

ρudara⋅V L⋅nc

60¿2

=ma

1 ,23 [kg

m3 ]⋅22 ,188⋅10−5 [m3 ]⋅

nc

60[1S

]⋅2

ηvol=ma

9 ,09708⋅10−6⋅nc