mengenali peralatan kompresor - rw

Upload: rudy-wijaya

Post on 06-Jul-2015

684 views

Category:

Documents


8 download

TRANSCRIPT

MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya1BAB 1PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangSebagianbesarindustrimenggunakanperalatanpemampat/penekan (compressor)untukseluruhoperasiproduksinya,tenagayangdihasilkanoleh peralataniniberkisardari5horsepower(hp)sampailebih50.000hp. DepartemenEnergiAmerikaSerikat(2003)melaporkanbahwa70sampai90 persenfluidatekanhilangdalambentukpanasyangtidakdapatdigunakan, gesekan,salahpenggunaandankebisingan.Sehinggamenjagakinerja peralatankompresordansistim-nyamenjadihalyangpentinguntuk meningkatkan efisiensi energi pada suatu industri.1.2 PermasalahanMerupakancatatanyangberhargabahwabiayauntukmengoperasikan peralatankompresordankesistiman-nyajauhlebihtinggidaripadaharga kompresor itusendiri.Penghematan energidariperbaikan sistimdapatberkisar dari 20 sampai 50 persen atau lebih dari pemakaian listrik, menghasilkan ribuan bahkan ratusan ribu dolar. Sistim kompressor yang dikelola dengan benar dapat menghematenergi,mengurangiperawatan,menurunkanwaktupenghentian operasi, meningkatkan produksi, dan meningkatkan kualitas.MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya21.3 Pembahasan Masalah Kompresormemainkanperananyangsangatpentingdipabrikpengolahan minyak dan gas bumi, khususnya pada daerah konsesi yang sudah mature atau padadaerahyangtekanannyasudahmenurun.Ketikatekanandisumursudah tidakmampumengangkatfluidadanmentransportasikannyaketempattujuan, salah satu alat yang digunakan untuk memfasilitasinya adalah kompresor. 1.4Tujuan Penulisan Mengingatpentingnyaperanankompresortersebutmakapenulismemilih peralataninisebagaitopikpembahasanagarpembacabisalebihmemahami fungsi dan pengoperasian alat ini. 1.5Metoda PenulisanMetode penulisan yang digunakan pada penulisan ini adalah :a) Metode DeskriptifMetodeinidilakukandengancaramenerangkanfungsidanjeniskompresor yang tersedia di pasar yang membutuhkan kompresor tersebut. b) Metoda pustaka/literaturMetodainidilakukandengancaramembacadanmencarireferensiantara lain : buku pedoman, jurnal ilmiah, pengalaman pihak pemakai dan referensi lainnyaMENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya31.6Sistematika PenulisanUntuk memperoleh gambaranyang jelas mengenaiapa yang akandibahas dan memudahkanpembaca,makasistimatikayangdigunakanadalahsebagai berikut :Bab 1 PendahuluanBabiniberisikanlatarbelakang,permasalahan,tujuanpenulisan, pembatasanmasalahdansistimatikapenulisansehinggamemberikan gambaran tentang penulisan.Bab 2 Dasar dan Pengenalan AerodinamikaBabiniberisikankonsepdanteorimengenaiaerodinamikasejakjaman RomawidanYunanikunosampaidenganditemukannyateorimodern mengenai prinsip aerodinamikaBab 3 Dasar Kompresi Gas dan Klasifikasi KompresorBabiniberisikaninformasimengenaiSifatFisikUdara,TeoriKompresi, Hukum hukum Gas, Perhitungan Daya Kompresor.Bab 4 Mengenali Centrifugal KompresorBab iniberisikan penjelasankarakteristikCentrifugalKompresor,Carakerja, sistim anti surge dan lain lainnya.Bab 5 Penutup Bab ini berisikan kesimpulan dan saran saranDAFTAR PUSTAKALAMPIRANMENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya4BAB 2KONSEP DASAR PENGENALAN AERODINAMIKA2.1 Mekanika Fluida dan ThermodinamikaKonsepmengenaialiran(flow),energi,panas(heat),kerja(work)dan momentumsudahdikenalolehahlifilsafatpadajamanYunanikunodanahli teknikbangsaRomawi.Kemudianmenjadilebihberkembangpadamasa Renaisance(jamankebangkitan)yangdipeloporiolehparailmuwanseperti LeonardodaVinci,Galileo,Newton,Bernoulli,Euler,St.Venant,Stokes,dan Navier.Penggunaanilmumatematikuntukmenguraikanmasalahteknis diperkenalkanolehilmuwanLiebniz,Newton,DeMoivre,Descartes,Legendre, kemudian Watt, Stephenson, Carnot, Clausins, dan Thurston melalui temuannya padalokomotifuapmenyumbangkankonsepteknik,mekanikdan Thermodinamikauntukmemecahkanpermasalahanpadaperalatankompresi (penekan).Ilmumengenaiperpindahanpanas(HeatTransfer),Thermodinamika (thermodynamic)dankekekalanenergy(energyconservation)dikembangkan lebihmajulagiolehilmuwansepertiThurston,Otto,Helmholtz,Steffan, Boltzmann, Rayleigh, Rankine dan Plank. KetikaWrightBrothersmenemukandanberhasilmenerbangkanpesawatKitty Hawkuntukpertamakalinyabermunculanilmuwanaerodinamikabaruseperti Joukowsky,VonKarman,VonMises,Prandtl,Lamb,StruhalStodola,Dryden, MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya5ParsonsdanPaulson.Dengansemakinmajunyailmupenerbanganpara ilmuwanmengembangkanteoridankonsepbaruyangmenjadidasar perancangan peralatan Turbomachinerysekarang. 2.2 PerkembanganperalatanberbasisteknologiMekanikaFluidadan Thermodinamika : 2.2.1 Tahun130AD:parailmuwanMesirsudahmenemukanteknologi untukmenghasilkanuapyangdigunakanuntukmenggerakturbinkecil. Pada saat itusudah dipahamibahwa prinsipmekanika fluidatidak hanya bisadigunakanuntukteknologiturbintapibisajugadigunakansebagai dasarpembuatankompresor.Perbedaanyapadaturbinfluidabergerak dari sisi yang bertekanan tinggi menuju sisi bertekanan rendah sementara padakompresoradalahsebaliknyayaitufluidabergerakdarisisi bertekanan rendah menjadi bertekanan tinggi.2.2.2 Tahun1705:DenisPapinmemperkenalkanteknologicentrifugal blowerdanpompa.Padasaatitutemuantersebutbelumterlalu menyinggung masalah efisiensi peralatan. 2.2.3 Tahun 1791 : ilmuwan John Baber merancang peralatan mesin gas turbinyangkemudiandipatenkandiInggris.Mesinyangdiciptakan didesainuntukberoperasipadatekananyangkonstanyangdihasilkan oleh steam dari pembakaran kayu atau batubara.2.2.4 Tahun 1851 : Henry Giffor berhasil menerbangkan pesawat terbang berbaling-baling dari Paris ke Trappes yang digerakan oleh mesin uap.MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya62.2.5 Tahun1872:Dr.StolzemematenkanGasTurbinyang terdiridari multistageaxialflowcompressordanmultistageturbinyangberputar pada satu poros. 2.2.6 Tahun 1884 : Sir Charles Parson dan Delaval juga membuat Steam Turbineyangdigunakanuntukmenggerakanblowerdangenerator. Peralatantersebutmampubekerjapadaefisiensi60%dansuah dilengkapi dengan teknolgi untuk pendinginan impeller turbin.2.2.7 Tahun 1895 : Charles Curtis menjadi orang Amerika pertama yang mematenkan gas Turbin yang diberi nama Curtis Steam Turbine.2.2.8 Tahun 1905 : Dr. Alfred J Buchiof dari Swiss menemukan peralatan turbocharger untuk meningkatkan proses pembakaran di dalam mesin.2.2.10 Tahun1930:FrankWittleilmuwandariBritishairforce memperkenalkanteknologiyanglebihpraktisuntukdigunakanpada mesingasturbin,penelitianinidilanjutkanolehilmuwanJermanHans VonOhainpadatahun1934danmenghasilkantemuanberupamesin pesawatterbangyangmerupakankombinasiteknologicompressordan mix-flow expander.2.2.10 Tahun1941:FrankWittleakhirnyaberhasilmembuatmesin pesawat terbang turbojet (diberi nama Wittle W2/700 turbojet) yang terdiri darigabunganteknologiaxialcompressor,singlestagecentrifugal compressordanaxialexpander.MesininikemudiandijualkeRolls-Royce di Inggris dan General Electric di USA.MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya72.3 Definisi Kompresor : Kompresor adalah peralatanuntuk memampatkan udara atau gas.Peralatan ini mampumemindahkanenergiyangterkandungdalanfluidagastersebutserta mampu menaikan tekanan dan temperature gas tersebut untuk tujuan membantu proses/reaksikimiadalamsuatusistim. Peralatanlainyangberfungsiseperti kompresornamunhanyamampumenaikantekanansebesar5psiatau memberikanefek1%peningkatankepadatanfluidadariinletmenujuoutlet disebutblowerataufan,lebihbesardarirangeoperasitersebutdiklasifikasikan sebagai kompresor.Kompresorpadadasarnyabekerjamemampatkangas,adapunzatyangbisa dimampatkanbukanhanyagassajamelainkanjugazatpadat.Untuk menjabarkanlebihlanjutmengenaipemampatanbisadilustrasikandengan sebuah kolom zat padat dengan luas penampang A akan dimampatkan di antara pelatatasdanpelatbawah,jikagayatekanPmakategangantekandan regangan tekan adalah sebagai berikut : Tegangan tekanAP= Regangan Tekanll A= Jikakenaikantegangandilukiskanterhadapkenaikanreganganmakaakan diperolehdiagramsepertidalamgb.1.2.Mulamulanaiksecarasebanding (proporsional)terhadapkenaikansampaibatastertentu,yaitubatas proporsional.Padadaerahiniyangdisebutdaerahelastis,makaberlaku hubungan . E =Dimana E adalah konstanta yang disebut modulus elastisitas memanjang.MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya8Untukpemampatantersebut,gayaPmelakukankerjaterhadapzatpadat.Keja iniakan disimpan didalam zat padatsebagai enrgi regangan U,yang besarnya dapat dinyatakan sebagai berikut :EAll A l P U2.2.21.21 = = A =(1.1)Adapunpemampatanfluida,yaitugasdanzatcairdapatditerangkandengan carayangsamadenganzatpadat.Namunfluidadapatmenempatiruangyang berbentukapasajasertadapatmengalir.SelainitufluidamemenuhiHukum Pascal di mana tekanan yang dikenakan pada satu bagian fluida di dalam bejana tertutupakanditeruskankesegalaarah.Jikafluidaditempatkandalamsebuah bejanasilinderdenganluaspenampangAdankedalamanlkemudian dimampatkandengangayatekanPmelaluisebuahtorak,makatekanandi dalam fluida adalah APp =Tekanan ini diteruskan ke semua titik di dalam bejana dengan harga yang sama. JikafluidainimempunyaivolumeawalVdankemudianmenciutdenganA V karenakenaikantekanan,makareganganvolumetrisdiberikanoleh VV A , adapun tekanannya dapat dinyatakan dengan llKVVK pA=A= (jika A = tetap)(1.2)dimanaKadalahmoduluscurah(bulk)fluida.Dalamzatcair,hargaKdapat dianggap tetap tidak tergantung pada tekanan. Karena itu energi yang tersimpan dalam zat cair dapat dinyatakan sebagaiKp lKlpAp l P U22 21.21 A= = A =(1.3)MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya9Jika fluida tersebut berupa gas maka modulus curah K tidak tetap harganya dan tergantungpadatekanangasyangbersangkutan.HargaKdapatdinyatakan sebagai p kvdvdpK . =|.|

\|=(1.4)Dimanak :perbandinganpanasjenispadavolumetetapdantekanantetap ( ) cv cp /dari gas yang bersangkutan.p : tekanan mutlak gas.Untukkasussepertidiperlihatkandalamgambar1.3makakp dapatdinyatakan sebagai |.|

\|=ldldpkpsehingga energi regangan U dapat ditulis sebagaipkAldpkAlkldpA pdl A UppA = = = =21 (1.5)Jadibesarenergiyangdisimpandalamprosespemampatangastergantung pada kenaikan tekananp A dan hargak .MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya102.4 Tipe dan Jenis Kompresor : 2.4.1 Positive Displacement Kompresor2.4.2 Dinamik Kompresor2.4.3 ThermalKlasifikasi kompresor secara umum :2.4.1 Positive Displacement (perpindahan) KompresorJikasuatugasdalamsebuahruangantertutupdiperkecil volumenya maka gas akan mengalami kompresi, inilah prinsip kerja kompresor jenisperpindahan (displacement).Sejumlahudara atau gasdi-trapdalamruang kompresidanvolumenyasecaramekanik menurun,menyebabkanpeningkatantekanantertentukemudian dialirkankeluar.Padakecepatankonstan,aliranudaratetap konstan dengan variasi pada tekanan pengeluaran.MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya112.4.1.1 Kompresor Reciprocating (bolak-balik) : Prinsipkerjanyasepertipompasepedadengankarakteristik dimanaalirankeluartetaphampirkonstanpadakisarantekanan pengeluarantertentu.Juga,kapasitaskompresorproporsional langsungterhadapkecepatan.Keluarannya,sepertidenyutan. Kompresorreciprocatingtersediadalamberbagaikonfigurasi; terdapatempatjenisyangpalingbanyakdigunakanyaitu horizontal,vertical,horizontalbalance-opposed,dantandem. Jenis kompresor reciprocating vertical digunakan untuk kapasitas antara50150cfm.Kompresorhorisontalbalanceopposeddigunakanpadakapasitasantara2005000cfmuntukdesain multi-tahapdansampai10,000cfmuntukdesainsatutahap (Dewan Produktivitas Nasional, 1993).MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya122.4.1.2 Kompresor Rotary (putar)Kompresorrotarymempunyairotordalamsatutempatdengan pistondanmemberikanpengeluarankontinyubebasdenyutan. Kompresorberoperasipadakecepatantinggidanumumnya menghasilkanhasilkeluaranyanglebihtinggidibandingkan kompresor reciprocating.2.4.1.2.1 Screw (sekrup) KompresorKompresor ulir (ulir putar helical-lobe, dimana rotor putar jantan danbetinabergerakberlawananarahdanmenangkapudara sambil mengkompresi dan bergerak kedepan.2.4.1.2.2 Vane KompresorMENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya132.4.1.2.3 Rotary Lobe Kompresor (Roots Blower)2.4.2 Dinamik KompresorProsespemampatanfluidagastergantungdarimetodadalammemindahkanenergimelaluipergerakanrotor(balingbaling). Karakteristikpemampatantergantungpadatipekompresordan jenisgasyangakandimampatkan.Rotormelakukanpekerjaanini dengan mengubahmomendan tekananudara. Momeninidirubah menjadi tekanan tertentu dengan penurunan udara secara perlahan dalamdifuserstatis.Kompresordinamikmemberikanenegi kecepatanuntukaliranudaraataugasyangkontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang sangat tinggi.Energikecepatanberubahmenjadienergitekanankarena pengaruhimpellerdanvolutepengeluaranataudiffusers.Pada kompresorjenisdinamiksentrifugal,bentukdarisudu-sudu impellermenentukanhubunganantaraaliranudaradantekanan (atau head) yang dibangkitkan.Beberapa Jenis Dinamik Kompresor : MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya142.4.2.1 Kompresor Sentrifugal : merupakanperalatanuntukmemampatkanudaraataugasberdasarkangeraksentrifugal.Haliniterjadikarenaadanya bilah/sudupadabalingbaling(impeler)yangberputar.Gerak putargaspadasudutangentialdibalingbalingakan menghasilkanpercepatanyangkeluarkarenaefeksentrifugal, tekananmenjadimeningkatkarenaadanyadifuser. Kompresor sentrifugal merupakan kompresor dinamis, yang tergantung pada transferenergidariimpellerberputarkeudara.Rotormelakukan pekerjaaninidenganmengubahmomendantekananudara. Momeninidirubahmenjaditekanantertentudenganpenurunan udara secara perlahan dalam difuser statis. Between Bearing Type Over Hung Type MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya152.4.2.2 Axial Kompresor 2.4.3 Ejector :Merupakanperalatanyangsederhanamenggunakanaliranfluidajetbertekanansangattinggiuntukmemampatkan(compres)gas. Peralatansepertiinibanyakdigunakanuntukaplikasivacuum (ruang hampa).Thermal EjectorMENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya162.5 Klasifikasi Penggunaan Kompresor : MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya17BAB 3DASAR KOMPRESI GAS DAN KLASIFIKASI KOMPRESOR3.1 Sifat Sifat Fisik Udara3.1.1 Susunan UdaraTidak ada gas yang ideal di bumi ini, sehingga para ahli membuat hukum gassebagaipedomandalambidangthermodinamika.Sepertidiketahui, udaraterdiridaricampuranbeberapagasdengansusunannyaseperti diberikandalamTabel3.1.Secarakasardapatdikatakanbahwaudara terdiri dari 1 bagian volume oksigin (02) dan 4 bagian volume nitrogen (N2) yangtercampursecaraseragam.Gas-gasyanglainterdapatdalam jumlah sangat sedikit. Selain itu terdapat juga uap air di dalam atmosfir.Tabel 3.1 Daftar Komposisi UdaraKomposisi udaraNitrogen (N2)Oksigen(O2)Argon (Ar)Karbon dioksida (C02)Uap air.debu, minyak, dllPerbandingan volume (%) 79,09 20,95 0,93 0,03 SedikitMENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya183.1.2 Berat Jenis UdaraBeratjenisgas(termasukudara)dapatbervariasitergantungpada tekanandantemperaturnya.Karenaituuntukmenyatakanberatjenis suatugasharusdisebutkanpulatekanandantemperaturnya.Dalam praktek ada dua macam kondisi patokan seperti di bawah ini.3.1.2.1 Kondisi standar industriUdara dengan kondisi ini mempunyai keadaan sebagai berikut:Temperatur: 20C (293K)Tekanan mutlak: 760 mm Hg (0,1013 MPa)Kelembaban relatip: 65%Berat jenis:1,204 kgf/m3 (11,807 N/m3) Kondisistandar industriini sering dipakai untuk menyatakan kondisi isap pada kompresor.3.1.2.2 Kondisi normal teoritisUdaradengankondisiinimempunyaikeadaansebagaiberikut: Temperatur:0C(273K)Tekananmutlak:760mmHg(0,1013 MPa) Berat jenis: 1,293 kgf/m3 (12,68 N/m3)3.1.3 Panas jenis udaraJumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu zatsebesar1Cdisebutpanasjenis.Adapunjumlahpanasyang diperlukan untuk menaikkan suatubendaatau zat secara menyeluruh sebesar 1C disebut kapasitas termal benda atau zat tersebut.Satuan jumlah panas yang dipakai adalah kilo calori (disingkat kcal), di mana1kcalsamadenganjumlahpanasyangdiperlukanuntuk menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 1C. Maka satuan panas jenis menjadikcal/(kgC),DalamsistemSI,sebagaisatuanpanasdipakai MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya19kilo Joule (disingkat kJ) di mana 1 kJ = 0,2389 kcal atau 1 kcal = 4,186 kJ. Panasjenistergantungpadamacambahansepertidiuraikandi bawah ini.3.1.3.1 Panas jenis gasPanasjenissuatugasjugadidefinisikansebagaijumlahpanas yangdiperlukanuntukmenaikkantemperatur1gramgastersebut sebesar 1C, seperti pada zat-zat yang lain. Namun untuk gas ada dua macam panas jenis, yaitu: panas jenis pada tekanan tetap dan panas jenis pada temperatur tetap.3.1.3.1.1 Panas jenis pada tekanan tetapJikasuatugasdipanaskanataudidinginkanpadatekanantetap, maka volumenyaakan membesar atau mengecillebih banyakdari pada zat cair atau zat padat. Dalam Gb. 2.1 diperlihatkan 1 kg gas yang ditempatkan dalam silinder dengan torak yang dapat bergerak tanpagesekan.Jikasilinderdipanaskanmakagasakan mengembangmen-dorongtorakkeatassehinggatekanandi dalamsilindertidakberubah.Dalamhaldemikianjumlahpanas yangdiperlukanuntukmenaikkantemperatur1kggastersebut sebesar1Cdisebutpanasjenispadatekanantetap.Panasjenis inibiasanyadiberilam-bangcp,dimanauntukudaracp= 0,24 kcal/(kgC) = 1,005 kJ/(kg C).3.1.3.1.2 Panas jenis pada volume tetapJika1kggasditempatkandidalamsebuahbejanatertutuplalu dipanas-kantanpadapatberkembangmakatekanandan temperaturnyaakannaik.Jumlahpanasyangdiperlukanuntuk menaikkantemperatur1 kggasinisebesar1Cdalamkeadaan MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya20demikiandisebutpanasjenispadavolumetetap.Panasjenisini biasanya diberi lambang cv, di mana untuk udara cv= 0,17 kcal(kg C) = 0,712 kJ/(kg C).3.1.3.1.3 Rasio panas jenisJikakeduapanasjenistersebutdiatasdiperbandingkanterlihat bahwapanasjenispadatekanantetapharganyalebihbesardari padapanasjenispadavolumetetap.Haliniterjadikarenaselain dipakaiuntukmenaikkantemperatur,sebagianpanasyang diberikan dalam pemanasan pada tekanan tetap dipakai juga untuk melakukan kerja pada waktu gas mengembang.Perbandinganantarapanasjenispadatekanantetapdanpanas jenis pada volume tetap biasa disebut rasio panas jenis yang diberi lambangk . Jadi CvCpk = dimanauntukudarakeringk = 1,401.Rasio ini mempunyai peranan penting dalam perhitungan kompresi gas. DalamTabel3.2 diberikanharga-hargak , Cp , danCv untuk beberapa macam gas.MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya21Tabel 3.2 Panas Jenis Beberapa GasRumus MolekulNama Gas Jumlah AtomPanas jenis pada Tekanan TetapPanas jenis pada Volume TetapPerbandingan panas Jenis (A/B)Ar Argon 1 0,1233 0,0746 1,667He Helium 1 1,2425 0,746 1,666 Udara 2 0,24 0,17 1,401H2Hidrogen 2 3,402 2,402 1,408N2Nitrogen 2 0,2350 0,175 1,41o2Oksigen 2 0,2419 0,173 1,40H20 Uap air 3 0,4765 0,340 1,305CO2Karbon dioksida3 0,211 0,163 1,30C2H2Asetilin 4 0,402 0,323 1,24C2H5OH Alkohol 9 0,435 0,400 1,133.1.4 Kelembaban Udara3.1.4.1 Udara jenuhJikasejumlahairmengisisebuahbejanatertutup,makadari permukaanbebasnyaakanterjadipenguapan.Uapiniakan bercampurdenganudaradi~ataspermukaanairtersebut. Penguapaninitidakdapatberlangsungterus-menerusdanpada suatusaatakanberhentikarenaruangandiataspermukaanair sudah jenuh.Dalam keadaan sepertiiniuap disebut uapjenuh,dan tekanannyadisebuttekananuapjenuh.Adapunudarayang bercampur dengan uap jenuh disebut udara jenuh.Jumlahuapyangdapatmenempatisuaturuangdenganvolume tertentusertatekananjenuhnyatergantungpadatemperaturuap tersebut.Makintinggitemperaturnyamakintinggipulatekanan jenuhnyadanmakinbanyakuapyangdapatmengisivolumeyang sama. Adapunjumlahuapyangterkandungdidalamudaralembab dapat dinyatakan dengan :MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya22- Jumlah uap jenuh (dalam gram) yang terkandung di dalam 1 m3udara lembab (udara yang mengandung uap air).- Jumlah uap air (dalam gram) yang terkandung di dalam 1 kg udara kering (udara yang tak mengandung uap air).- Tekanan uap (dalam mm Hg atau Pa)3.1.4.2 Udara tak jenuh dan udara lembabUdara di mana uap air yang dikandungnya belum mencapai keadaan jenuh disebut udara tak jenuh. Udara yang mengandung uap air disebut udara lembab (tidak kering). 3.1.4.3 Kelembaban:Sejumlahuapairselaluterdapatdidalam atmosfir.Derajatkekeringanataukebasahanudaradalam atmosfirdisebutkelembaban. Kelembabanbiasadinyatakan menurutduacarayaitukelembabanmutlakdankelembaban relatip.3.1.4.3.1 Kelembabanmutlakadalahberatuapair(dalamkg atau g) di dalam 1 m3 udara lembab.3.1.4.3.2 Kelembabanrelatipialahperbandinganantara kelembabanmutlakudaralembabdankelembaban mutlakudarajenuhpadatemperaturyangsama, dan dinyatakan dalam %.Jadi Kelembaban relatif = % 100.XSama Temp aJenuhPada MutlakUdar KelembabanaLembab MutlakUdar Kelembaban(3.1)MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya23Selanjutnya,tekananuapdidalamudaralembab adalahberbanding lurusdengan kelembaban mutlak dariuapyangsama.Karenaitukelembabanrelatip dapatjugadinyatakansebagaiperbandinganantara tekananuappadatemperaturtertentudidalam udaralembabdantekananuapjenuhpada temperatur yang sama.Jadi Kelembaban Relatif = % 100..XyangSama emp JenuhpadaT TekananUapp daSuatuTem raLembabPa didalamUda TekananUap (3.2)Kelembabanrelatipseringkalidipakaidalam kebidupansehari hari,danjikaorangmenyatakan kelembaban,biasanyayangdimaksudadalah kelembaban relatip ini.3.1.5 Tekanan udara3.1.5.1 Tekanan gasJikasuatugasatauudaramenempatisuatubejanatertutup makapadadindingbejanatersebutakanbekerjasuatugaya. Gaya ini per satuan luas dinding disebut tekanan.Menurutteoriilmufisika,gasterdiridarimolekul-molekulyang bergerakterus-menerussecarasembarang.Karenagerakan ini,dindingbejanayangditempatiakanmendapattumbukan terus-menerus pula dari banyak molekul. Tumbukan inilah yang dirasakan sebagai tekanan pada dinding.MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya24Jikatemperaturgasdinaikkan,makagerakanmolekul-molekul akan menjadi semakin cepat. Dengan demikian tumbukan pada dindingakanmenjadisemakinseringdandenganimpulsyang semakinbesar.Jadimeskipunvolumebejanatetap,tekanan pada dinding akan menjadi lebih besar.Peristiwainidenganmudahdapatdimengertijikadiperhatikan Gb.2.4.Dalamgambar(a)diperlihatkanbejanaberisigas bertemperaturrendahdimanatumbukanpadadindingtidak begitubanyak.Jikatemperaturdinaikkandenganvolumetetap (b),tumbukanpadadindingakansemakinbanyak,sehingga tekananakannaik.Pada(c)diperlihatkankeadaandimana volumebejanadiperkecitsedangkanjumlahgasyangadadi dalamnyatetapsepertisemula.Disiniruanganmenjadilebih padatmolekulsedangkanluasdindingberkurang.Maka tumbukanyangterjadipersatuanluasdindingakansemakin besarhinggatekanannyajugaakannaik.Selaindaripadaitu, karenapemampataninijugaberartipenambahanenergi kepadagasmakagerakanmolekulmenjadilebihcepat,yang berarti temperaturnya akan naik.3.1.5.2 Tekanan atmosfirTekananatmosfiryangbekerjadipermukaanbumidapat dipandangsebagaiberatkolomudaramulaidaripermukaan bumisampaibatasatmosfiryangpalingatas.Untukkondisi standar,gayaberatkolomudarainipadasetiap1cm2luas permukaanbumiadalah1,033kgf.Denganperkataanlain dapat dinyatakan bahwa tekanan1 atmosfir (1 atm) = 1,033 kgf/cm2 = 0,1013 MPaMENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya25Tekananatmosfirjugabiasadinyatakandalamtinggikolomair raksa (mm Hg), di mana1 atm = 760mmHg3.1.5.3 Tekanan mutlak dan tekanan lebihUntukmenyatakanbesarnyatekanangas(atauzatcair)dalam suaturuanganataupipabiasanyadipakaisatuankgf/cm2atau Pa(Pascal).Dasaryangdipakaisebagaiharganoldalam mengukur atau menyatakan tekanan ada dua macam.1) Jika harga nol diambil sama dengan tekanan atmosfir, maka tekanan yang diukur disebut tekanan lebih (gage pressure).2) Jika harga nol diambil sama dengan tekanan vakum mutlak maka tekanan disebut tekanan mutlak.Antara tekanan mutlak dan tekanan lebih terdapat hubungan sebagai berikut :Tekanan mutlak = tekanan lebih + tekanan atmosfir (3.3)Dalampenulisansatuantekananbiasanyaperlu ditambahkanketeranganapakahhargayangdimaksud merupakantekananmutlakatautekananabsolut.Jikayang di-maksudadalahtekananlebih,makapenulisansatuannya dapatdilakukanmisalnyasebagaiberikut:kgf/cm2(g)atau Pa (g), di mana g merupakan singkatan dari gage. Jika yang dimaksudadalahtekananmutlak,dapatditulissebagai: kgf/cm2(abs)atauPa(abs)dimanaabs.merupakan singkatan dari absolut atau mutlak.MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya26Dalampraktekbiasanyaorangmemakaitekananlebih, sedang tekanan mutlak dipakai dalam teori.3.2. Teori Kompresi3.2.1 Hubungan antara tekanan dan volumeJika sebuah alat penyuntik tanpa jarum dan berisi udara atau gasditutup ujungnyadenganjaritelunjukdantangkainyadidorongdenganibujari, makapadajaritelunjukakanterasaadanyatekananyangbertambah besar.(Halyangsamajugadapatdilakukandenganpompasepeda). Bertambahnyatekanantersebutadalahmerupakanakibatdari mengecilnyavolumeudaradidalamsilinderkarenadimampatkanoleh torak. Jika volume semakin dikecilkan, tekanan akan semakin besar.Hubunganantaratekanandanvolumegasdalamproseskompresi tersebutdapatdiuraikansebagaiberikut.Jikaselamakompresi, temperaturgasdijagatetap(tidakbertambahpanas)makapengecilan volumemenjadi1/2kaliakanmenaikkantekananmenjadi2kalilipat. Demikianpulajikavolumemenjadi1/3kali,tekananakanmenjadi3kali lipat,dst.Jadisecaraumumdapatdikatakansebagaiberikut:jikagas dikompresikan(ataudiekspansikan)padatemperaturtetap,maka tekanannya akan berbanding ter-balik dengan volumenya". Pernyataan ini disebuthukumBoyledandapatdirumuskanpulasebagaiberikut:Jika suatugasmempunyaivolumeV1dantekananP1dimampatkan(atau diekspansikan)padatemperaturtetaphinggavolumenyamenjadiV2, maka tekanannya akan menjadi P2di mana : Hk. Boyle : P1V1 = P2V2= tetap (3.4)MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya27Disinitekanandapatdinyatakandalamkgf/cm2(atauPa)danvolume dalam m3.3.2.2 Hubungan antara temperatur dan volumeSepertihalnyapadazatpadatdanzatcair,gasakanmengembangjika dipanaskanpadatekanantetap.Dibandingkandenganzatpadatdanzat cair,gasmempunyaikoefisienmuaiyangjauhlebihbesar.Dari pengukurankoefisienmuaiberbagaigasdi-perolehkesimpulansebagai berikut:"Semuamacamgasapabiladinaikkantemperaturnyasebesar 1Cpadatekanantetap,akanmengalamipertambahanvolumesebesar 1/273darivolumenyapada0C.Sebaliknyaapabiladiturunkan temperaturnyasebesar1C,akanmengalamipenguranganvolume dengan proporsi yang sama".PernyataandiatasdisebuthukumCharles.Hukuminidapatdirumuskan pulasebagaiberikut.Jikasuatugaspada0Cmempunyaivolume sebesarV0,makapadatemperaturt1Cuntuktekananyangsamagas tersebut akan mempunyai volume K4 di mana|.|

\| + = + =2731 . .273110 0 1 0 1tV V t V V (3.5)Padatemperaturet2Cuntuktekananyangsamapulagasmempunyai volume|.|

\| + =273120 2tV V (3.6)Jika pers.(3.5) dibagi dengan pers. (3.6) maka didapat :( )( )2121273273ttVV++= (3.7)MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya28Lambangt menyatakantemperaturdalamskalaC(Celcius).Skalaini mempunyai barga 0 pada titik beku air dan harga 100 pada titik didih air pada tekanan 1 atmosfir. Di samping skala Celcius, orang dapat memakai skalaKelvin(K)dimana0K=-273Cdan273K=0C.Temperatur yangdidasarkanpadaskalaKinidisebuttemperaturmutlakdengan lambang T. Adapun hubungan antara t dan T dapat ditulis-kan sebagaiT(K) = 273 + t(C) (3.8)Jika temperatur dinyatakan dalam temperatur mutlak (K), maka Pers. 3.7 dapat ditulis sebagai berikut : Hukum Charles2121TTVV= (3.9)Jadi,menurutPers.(3.9)hukumCharlesdapatpuladikatakansebagai berikut: "Pada proses tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan temperatur mutlaknya".3.2.3 Persamaan keadaanHukumBoyledanhukumCharlesdapatdigabungkanmenjadihukum Boyle-Charles yang dapat dinyatakan sebagaiPV=GRT ( 3. 10)di mana P: Tekanan mutlak (kgf/m2) atau PaV : Volume (M3)G : Berat Gas (kgf) atau (N)T : Temperature Mutlak (K)MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya29R : Konstanta Gas (m/K)KonstantagasRbesarnyatetapuntuksuatugastertentu.HargaRini berbedauntukmasingmasinggas.Untukudarakering(padatekanan 760mmHgdantemperature0C)hargaR=29,27m/K.Untukudara lembabdengankelembabanrelatif65pada760mmHgdan20C, makahargaR=29,46.Hargainilebihbiasadipakaiuntukperhitungan kompresor karena lebih mendekati kondisi udara yang dihisap kompresor pada umumnya.Pers. (3.10) dapat pula ditulis secara lain sbb :RT Pv = (3.11)Di manaG V v / =adalah volume spesifik (m3/kgf) atau (m3/N). Karena 1= vdimana =berat jenis (kgf/m3 atau N/m3). Pers. (3.11) dapat pula ditulis sebagaiRTP=(3.12)2Pers. (3.11) dapat pula ditulis sebagai berikutTetap RTPv= =Gas yang memenuhi persamaan ini disebut gas ideal.Catatan : Gas pada tekanan rendah biasanya merupakan gas ideal, perrsamaan gas ideal adalah sebagai berikut :22 211 1TV PTV P=Persamaan Bernouli :TetapgVZ Pv = + +22MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya30TetapgVZ v PgVZ v P = + + = + +2 2222 2211 13.3 Proses Kompresi Gas3.3.1 CaraKompresi :kompresigasdapatdilakukanmenuruttigacarayaitu denganprosesisothermal,adiabatik,danpolitropik.Adapunperilaku masing masing proses ini dapat diuraikan sebagai berikut.3.3.1.1 Kompresi Isothermal Bila suatu gas dikompresikan, maka ini berarti ada energi mekanik yang diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi menjadi energi panassehinggatemperaturgasakannaikjikatekanansemakintinggi. Namun,jikaproseskompresiinidibarengidenganpendinginanuntuk mengeluarkanpanasyangterjadi,tempertaurdapatdijagatetap. Kompresisecarainidisebutkompresiisothermal(temperaturtetap). HubunganantaraPdanvdapatdiperolehdaripers.3.11.UntukT= tetap persamaan tersebut menjadi Pv = tetapPersamaan ini dapat ditulis sebagaitetap v P v P = =2 2 1 1 (3.13)yang ekivalen dengan Pers. (3.4).Kompresiisotermalmerupakansuatuprosesyangsangatberguna dalam analisa teoritis, namun untuk perbitungan kompresor tidak banyak kegunaannya.Padakompresoryangsesungguhnya,meskipunsilinder didinginkansepenuhuya,adalahtidakmungkinuntukmenjaga temperaturudarayangtetapdidalam silinder.Halinidi-sebabkanoleh cepatnyaproseskompresi.(beberaparatussampaiseribukaliper menit) di dalam silinder.MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya313.3.1.2 Kompresi adiabatikJika silinder diisolasisecara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan ber-langsung tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk ke dalam gas. Proses semacam ini disebut adiabatik.Dalampraktek,prosesadiabatiktidakpernahterjadisecarasempurna karenaisolasiterhadapsilindertidakpernahdapatsempurnapula. Namun proses adiabatik sering dipakai dalam pengkajtan teoritis proses kompresi.Hubunganantaratekanandanvolumedalamprosesadiabatikdapat dinyatakan dalam persamaanP .vk= tetapatautetap v P v Pk k= =2 2 1 1. . (3.14)di mana k = cp/cv.Jikarumusinidibandingkandenganrumuskompresiisotermaldapat dilihatbahwauntukpengecilanvolumeyangsama,kompresiadiabatik akanmenghasilkantekananyanglebihtinggidaripadaproses isotermal.Sebagaicontoh,jikavolumediperkecilmenjadi1/2,maka tekananpadakompresiadiabatikakanmenjadi2,64kalilipat,se-dangkan pada kompresi isotermal hanya menjadi 2 kali lipat.Karena tekanan yang dihasilkan oleh kompresi adiabatik lebih tinggi dari padakompresiisotermaluntukpengecilanvolumeyangsama,maka kerja yang diperlukan pada kompresi adiabatik juga lebih besar.3.3.1.3 Kompresi PolitropikKompresipadakompresoryangsesungguhnyabukanmerupakan prosesisotermal,karenaadakenaikantemperatur,namunjugabukan prosesadiabatikkarenaadapanasyangdipancarkankeluar.Jadi MENGENALI PERALATAN KOMPRESORRudy Wijaya32proseskompresiyangsesungguhnya,adadiantarakeduanyadan disebutkompresipolitropik.HubunganantaraPdanvpadaprosespo-litropik ini dapat dirumuskan sebagaitetap v Pn= .atautetap v P v Pn n= =2 2 1 1. . (3.15)Di sini n disebut indeks politropik dan harganya terletak antara 1 (proses isotermal)dank(prosesadiabatik).Jadi:1