praktikum komp

Pengujian kompresor

1 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)

KOMPRESOR

I. TEORI KOMPRESOR

Hukum Boyle mengatakan bahwa jika gas dikompresikan atau

diekspansikan pada temperatur tetap maka tekanannya akan berbanding

terbalik dengan volumenya. Pada Hukum Charles berbunyi pada proses

tekanan tetap, volume gas berbanding dengan temperatur mutlak.

II. KOMPRESI GAS

1. Proses Kompresi

Kompresi gas dapat dilakukan menurut tiga cara yaitu dengan

proses isothermal, adibatik dan politropik :

a. Kompresi Isothermal

Bila suatu gas dikompresikan, maka ada energi mekanik yang

diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi energi

panas sehingga temperatur akan naik jika tekanan semakin tinggi.

Jika kompresi dibarengi dengan pendinginan untuk mengeluarkan

panas yang terjadi, temperature dapat dijaga tetap. Kompresi dengan

cara ini disebut kompresi isothermal (temperatur tetap).

b. Kompresi Adiabatik

Jika silinder secara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan

berlangsung tanpa panas yang keluar dari gas atau masuk ke dalam

gas. Kompresi ini disebut kompresi adiabatik. Dalam prakteknya,

kompresi adiabatik tidak sempurna, karena isolasi silinder tidak

pernah sempurna. Untuk pengecilan volume yang sama, kompresi

adiabatik menghasilkan tekanan lebih tinggi daripada kompresi

isothermal, sehingga kompresi adiabatik lebih besar dari kerja

kompresi isothermal.

Pengujian kompresor


c. Kompresi Politropik

Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan

proses isothermal, karena ada kenaikan temperatur, namun juga

bukan proses adiabatik karena ada panas yang dipancarkan keluar.

Jadi proses kompresi yang sesungguhnya ada di antara keduanya

yang disebut kompresi politropik.

III. SIKLUS KERJA KOMPRESOR

Apabila gas dihisap masuk dan dikompresikan ke dalam silinder

kompresor perubahan tekanan terjadi sesuai dengan perubahan volume.

a. Langkah Isap

Pada waktu torak berada pada titik mati atas (TMA) atau a, katup

buang dan katup isap dalam keadaan menutup. Pada waktu torak

mulai bergerak dari TMA ke TMB (titik mati bawah) katup isap akan

membuka.

Selama gerakan torak dari a ke b, gas yang ada di dalam silinder

akan berekspansi, tetapi gas sebenarnya baru terisap masuk ke dalam

silinder setelah tekanan di dalam silinder mencapai tekanan

penguapan. Oleh karena itu, selama gerakan torak dari titik a ke titik

b tidak terjadi pengisapan.

Setelah torak mencapai titik b dan meneruskan gerakannya menuju

TMB, gas mulai dihisap masuk ke dalam silinder. Pada waktu torak

berada di TMB, katup isap menutup dan pengisapan selesai.

b. Langkah Kompresor

Pada waktu torak berada di TMB, katup isap dan buang berada

dalam keadaan menutup.

Selama gerakan torak dari c ke d, gas di dalam silinder akan

mengalami proses kompresi sehingga tekanan naik secara berangsur-

angsur.

Setelah dicapai tekanan buang, pada titik b, katup buang mulai

membuka sehingga gas keluar dari silinder.

Pengujian kompresor


Selama gerakan torak dari titik d ke titik a, gas keluar pada tekanan

konstan, pada waktu torak berada di TMA, proses kompresi selesai.

Setelah torak mencapai titik b dan meneruskan gerakannya menuju

TMB, gas mulai dihisap masuk ke dalam silinder. Pada waktu torak

berada di TMB, katup isap menutup dan pengisapan selesai.

Gambar 1. Siklus kerja kompresor

Pengujian kompresor


IV. SPESIFIKASI KOMPRESOR

1. Diameter kompresor : 50 mm

2. Langkah (S) : 40 mm

3. Volume langkah (Vs) : 78500 mm³

4. Jarak clearance (Sc) : 1,65 mm

5. Jumlah silinder : 2 buah

6. Putaran motor : 29000 rpm

7. Putaran kompresor : 1935 rpm

V. MENJALANKAN KOMPRESOR

1. Buka katup pengontrol aliran udara pada instrument. Periksa apakah

tekanan udara pada tangki penampung menunjukkan angka nol.

2. Gerakan tombol pengatur aliran udara untuk menaikkan tekanan pada

tangki penampung.

3. Bila tekanan mencapai 2 bar, putar katup pengatur perlahan-lahan

sampai tekanan seimbang kembali.

4. Untuk pemanasan, biarkan kompresor berjalan dengan tekanan

penampung di bawah 2 bar.

5. Untuk menghentikan motor, tekan tombol off.

6. Bila telah selesai, buang air kondensat melalui katup pembuangan.

VI. TUGAS

1. Buat diagram P-V.

2. Grafik kerja politropik vs beda tekanan.

3. Grafik efisiensi isothermal vs beda tekanan.

4. Grafik efisiensi politropik vs beda tekanan.

5. Grafik efisiensi volumetric vs beda tekanan.

6. Grafik laju aliran massa uap air masuk – keluar vs beda tekanan.

Pengujian kompresor


VII. SOLUSI

Data Hasil Pengujian Mesin Kompresor

Table 1. Data Hasil Pengamatan Mesin Kompresors

No Pengukuran Satuan Hasil Pengamatan

1 2 3 4

1 P1 (kg/cm²) 10 15 20 25

2 P2 (mmH2O) 0,1 0,15 0,22 0,3

3 P3 (mmH2O) 0 0 0 0

4 ΔP (mmH2O) 4,5 2 2,5 3

5 T1 (ºC) 35 34 34 34

6 T2 (ºC) 86 88 88 88

7 T3 (ºC) 30 30 30 30

8 Tdb in = T1 (ºC) 35 34 34 34

9 Twb in (ºC) 23 23 23 23

10 Tdb out (ºC) 24 24 24 24

11 Tegangan (ºC) 200 200 200 200

12 Arus (Ampere) 4 4 4 4

A. Dari hasil Percobaan 1 didapat data sebagai berikut :

P1 = 10 kg/cm Tdb in = 35ºC

P2 = 0,1 mm H2O Twb in = 23ºC

P3 = 0 mm H2O Tdb out = 24ºC

T1 = 35ºC + 273 = 308 oK Tegangan = 200 volt

T2 = 86ºC + 273 = 359 oK Arus = 4 Ampere

T3 = 30oC + 273 = 303

oK

Mengkonversikan P1 kedalam satuan atm

P1 = 10 kg/cm

P1 = Po – 9,678 x 10-5

x P1

P1 = 1 atm – 9,678 x 10-5

x 10 mmH2O

P1 = 0,9990322 atm

Pengujian kompresor



P2 = 0,1 mm H2O

P2 = Po + 9,678 x 10-1

x P2

P2 = 1 atm + 9,678 x 10-1

x 0,1 kg/cm2

P2 = 1,09678 atm


P3 = 0 mmH2O

P3 = Po + 9,678 x 10-5

x P3

P3 = 1 atm + 9,678 x 10-5

x 0 mmH2O

P3 = 1 atm

Menentukan Indeks Politropik

Xi = ln [P2/P1]

Xi = ln [1,09678 /0,999032]

Xi = ln 1,09784

Xi = 0,093347

Yi = ln [T2/T1]

Yi = ln [86/35]

Yi = ln 2,45714

Yi = 0,898999

rp = P2/P1

rp = 1,09678 /0,999032

rp = 1,09784

B. Dari hasil Percobaan 2 didapat data sebagai berikut :




Pengujian kompresor


T1 = 34ºC + 273 = 307 K Tegangan = 200 volt

T2 = 88ºC + 273 = 361 K Arus = 4 Ampere

T3 = 30oC + 273 = 303

oK


P1 = 15 kg/cm2

P1 = Po – 9,678 x 10-5

x P1

P1 = 1 atm – 9,678 x 10-5

x 15 mmH2O

P1 = 0,998548 atm


P2 = 0,15 mmH2O

P2 = Po + 9,678 x 10-1

x P2

P2 = 1 atm + 9,678 x 10-1

x 0,15 kg/cm2

P2 = 1,14517 atm


P3 = 0 mmH2O

P3 = Po + 9,678 x 10-5

x P3

P3 = 1 atm + 9,678 x 10-5

x 0 mmH2O

P3 = 1,0 atm

Menentukan Indeks politropik

Xi = ln [P2/ P1]

Xi = ln [1,14517 /0,998548]

Xi = ln 1,146835

Xi = 0,137006

Yi = ln [T2/T1]

Yi = ln [88/34]

Yi = ln 2,588235

Yi = 0,950976

Pengujian kompresor


rp = P2/P1

rp = 1,14517 /0,998548

rp = 1,146835

C. Dari hasil Percobaan 3 didapat data sebagai berikut :




T1 = 34ºC + 273 = 307 oK Tegangan = 200 volt

T2 = 88ºC + 273 = 361 oK Arus = 4 Ampere

T3 = 30oC + 273 = 303

oK


P1 = 20 kg/cm2

P1 = Po – 9,678 x 10-5

x P1

P1 = 1 atm – 9,678 x 10-5

x 20 mmH2O

P1 = 0,998064 atm


P2 = 0,22 mmH2O

P2 = Po + 9,678 x 10-1

x P2

P2 = 1 atm + 9,678 x 10-1

x 0,22 kg/cm2

P2 = 1,212916 atm


P3 = 0 mmH2O

P3 = Po + 9,678 x 10-5

x P3

P3 = 1 atm + 9,678 x 10-5

x 0 mmH2O

P3 = 1,0 atm

Pengujian kompresor


Menentukan Indeks politropik

Xi = ln [P2/ P1]

Xi = ln [1,212916 /0,998064]

Xi = ln 1,21527

Xi = 0,1949663

Yi = ln [T2/T1]

Yi = ln [88/34]

Yi = ln 2,588235

Yi = 0,950976

rp = P2/P1

rp = 1,212916 /0,998064

rp = 1,21527

Tabel 2 Tekanan dan Temperatur

No P1 (atm) P2 (atm) P3 (atm) T1 T2 rp

1 0,9990322 1,09678 1,0 308 359 1,09784

2 0,998548 1,14517 1,0 307 361 1,146835

3 0,998064 1,212916 1,0 307 361 1,21527

Table 3 Perbandingan Tekanan dan Temperatur

No Xi Yi Xi Yi Xi2

1 0,093347 0,898999 0,083919 0,008714

2 0,137006 0,950976 0,130289 0,018771

3 0,1949663 0,950976 0,185408 0,038012

∑ 0,4253193 2,800951 0,399616 0,065497

Pengujian kompresor


Menentukan Laju Massa Aliran Udara (ma)

22 xixiN

yixiyixiNa

24253193,0065497,03

800951,24253193,0399616,03

a

an

1

1

484112,01

1

n

3

3310289,4T

PxPma

Pengujian kompresor


Menentukan Aliran Massa Uap Air Masuk (mvin)

Ditentukan rasio kandungan air per udara kering (γ1) = 0,01 kg air per kg

udara

Menentukan Laju Aliran Massa Uap Air Keluar (mvout)

Ditentukan rasio kandungan air per udara kering (γ1) = 0,009 kg air per kg

udara

Menentukan Kerja Politropik (Wpol)

mamvin

1

1

mamvout

1

1

1

1

11

n

nrpTRmax

n

nWpol

1

93841,1

193841,11,09784308287,0)x10 x 0,52269(

193841,1

93841,1 3-xWpol

kWWpol 05405,0

kWxWpol

210405,5

Pengujian kompresor


Menentukan Kerja Isothermal (Wiso)

Wiso = ma x R . T1 x ln (rp)

Wiso = 0,52269 x 10-3

x 0,287 x 308 x ln(1,09784 )

Wiso = 4,31287 x 10-3

kW

Menentukan Kerja Mekanis (Wmek)

Wmek = V . A

Wmek = 200 x 4

Wmek = 800 W

Wmek = 0,8 kW

Menetukan Efisiensi Politropik (ηpol)

Menetukan Efisiensi Isothermal (ηiso)

Menentukan Efisiensi Volumetrik (ηvol)

Pengujian kompresor


PERFORMANCE KOMPRESOR

Menentukan volume langkah

Vs = diameter silinder x langkah torak

=

= 40

= 78500 mm2

Menentukan volume sisa

Vc =

=

= 3238,13 mm3

Volume kompresor

V1 = Vc + Vs

= 3238,13 + 78500

= 81738,13 mm3

Sehingga volume kompresor adalah :

Pengujian kompresor


A = P1 x V1n

A = 0,998064 atm x (81738,13) 1,9

A = 2151,6 x 106 mm

3

V2 = (A/P2) n

V2 = (2151,6 x 106 /1,09678)

1,9

V2 = 4,53 x 1017

mm3

Pada langkah 3 – 4

P3 = P2

V3 = Vc

P4 = P1

B = P3 x V3

= 1,0 atm x 3238,13 mm3

= 3238,13 atm mm3

V4 = (B/P4) n

= (3238,13 x 0,9990322) 1,9

= 4,6 x 106

mm3

Table 4 Laju Aliran Massa Udara dan Laju Aliran Massa Uap Air

No Laju aliran massa udara

(ma.kg/s)

Laju aliran Massa uap air

mvin (kg/s) mvout (kg/s)

1 0,52269 x 10-3

0,51751 x 10-5

0,46622 x 10-5

2 0,34846 x 10-3

0,34501 x 10-5

0,31082 x 10-5

3 0,38959 x 10-3

0,38573 x 10-5

0,34750 x 10-5

Pengujian kompresor


Table 5 Kerja Kompresor

No Kerja politropik

Wpol (kW)

Kerja isothermal

Wiso (kW)

Kerja mekanis

Wmek (kW)

1 -5,405 x 10-2

4,31287 x 10-3

0,8

2 -3,752 x 10-2

4,20642 x 10-3

0,8

3 -4,445 x 10-2

6,69249 x 10-3

0,8

Table 6 Perhitungan Diagram P-V pada langkah 1-2

No LANGKAH 1-2

A (atm mm2) P2=P3 (atm) V2 (mm

2)

1 2151,6 x 106

1 4,53 x 1017

2 2152,7 x 106 1 4,18 x 10

17

3 2151,6 x 106 1 3,74 x 10

17

Table 7 Tekanan dan Temperatur

No LANGKAH 3-4

Bs (atm mm2) P4=P1 (atm) V4 (mm

2)

1 3238,13 0,9990322 4,66 x 106

2 3238,13 0,998548 4,65 x 106

3 3238,13 0,998064 4,65 x 106

VIII. TABEL DAN GRAFIK

1. Tabel Kerja Politropik (W pol) vs Beda Tekanan (rp)

NO KERJA POLITROPIK

WPOL (KW)

BEDA TEKANAN

(rp)

1 -5,405 x 10-2

1,09784

2 -3,752 x 10-2

1,146835

3 -4,445 x 10-2

1,21527

Pengujian kompresor


Grafik Kerja Politropik (W pol) vs Beda Tekanan (rp)

2. Tabel Efisiensi Politropik (η pol) vs Beda Tekanan (rp)

NO EFISIENSI POLITROPIK

(%)

BEDA TEKANAN

(rp)

1 0,06756 % 1,09784

2 0,0469 % 1,146835

3 0,0556 % 1,21527

Grafik Efisiensi Politropik vs Beda Tekanan

3. Tabel Kerja isotermal (W iso) vs Beda Tekanan (rp)

NO KERJA ISOTERMAL

WISO (kW)

BEDA TEKANAN

(rp)

1 4,31287 x 10-3

1,09784

2 4,20642 x 10-3

1,146835

3 6,69249 x 10-3

1,21527

Pengujian kompresor


Grafik Kerja isotermal (W iso) vs Beda Tekanan (rp)

4. Tabel Efisiensi isotermal (η iso) vs Beda Tekanan (rp)

NO EFISIENSI ISOTERMAL

(%)

BEDA TEKANAN

(rp)

1 5,39 x 10-3

% 1,09784

2 5,26 x 10-3

% 1,146835

3 8,37 x 10-3

% 1,21527

Grafik Efisiensi isotermal vs Beda Tekanan

5. Tabel Efisiensi Volumetrik (η) vs Beda Tekanan (rp)

NO EFISIENSI VOLUMETRIK

(%)

BEDA TEKANAN

(rp)

1 5,76 x 10-4

% 1,09784

2 5,76 x 10-4

%

1,146835

3 5,76 x 10-4

%

1,21527

Pengujian kompresor


Grafik Efisiensi Volumetrik vs Beda Tekanan (rp)

6. Tabel Laju Aliran Massa Uap Air Masuk vs Beda Tekanan (rp)

NO Laju Aliran Massa Uap Air Masuk

mvin (kg/s)

BEDA TEKANAN

(rp)

1 0,51751 x 10-5

1,09784

2 0,34501 x 10-5

1,146835

3 0,38573 x 10-5

1,21527

Grafik Laju Aliran Massa Uap Air Masuk vs Beda Tekanan

Pengujian kompresor


7. Tabel Laju Aliran Massa Uap Air Keluar vs Beda Tekanan (rp)

NO Laju Aliran Massa Uap Air keluar

mvout (kg/s)

BEDA TEKANAN

(rp)

1 0,46622 x 10-5

1,09784

2 0,31082 x 10-5

1,146835

3 0,34750 x 10-5

1,21527

Grafik Laju Aliran Massa Uap Air Keluar vs Beda Tekanan

Pengujian kompresor


LAMPIRAN:

FOTO KOPI DATA PRAKTIKUM

FOTO KOPI KARTU PRAKTIKUM

praktikum komp

Documents