fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/kompresor-torak.docx · web viewmodul...

31
SEMESTER GENAP 2015/2016 MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MODUL III PENGUJIAN KOMPRESOR TORAK

Upload: others

Post on 23-Jan-2021

17 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MODUL IIIPENGUJIAN KOMPRESOR TORAK

Page 2: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kompresor adalah suatu peralatan teknik yang penting untuk dipelajari karena

kompresor merupakan salah satu peralatan yang banyak digunakan di perindustrian.

Sehingga mampu mengoperasikan dan memahami prinsip kerja kompresor merupakan

hal yang penting bagi mahasiswa sebagai bekal terjun ke dunia kerja. Diharapkan

dengan dilakuannya praktikum kompresor, mahasiswa nantinya mendapatkan

pemahaman yang cukup mengenai kompresor karena pentingnya kompresor di bidang

industri. Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi kinerja kompresor karena

terdapat beberapa variabel yang mempengaruhi proses kompresi udara dalam

kompresor, diantaranya yaitu: laju aliran masukan fluida, tekanan, dan temperatur.

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

mempunyai daerah operasi dengan tekanan yang paling tinggi. Selain itu, perawatan dan

penggunaan kompresor torak lebih sederhana diantara kompresor yang lainnya.

1.2 Tujuan Percobaan

a) Mahasiswa mengetahui hubungan antara kapasitas aliran massa udara lewat orifice

dan tekanan buang kompresor (discarge pressure).

b) Mahasiswa mengetahui hubungan antara kapasitas aliran udara pada sisi isap dan

tekanan buang kompresor (discarge pressure).

c) Mahasiswa mengetahui hubungan antara daya udara adiabatik teoritis dan tekanan

buang kompresor (discarge pressure).

d) Mahasiswa mengetahui hubungan antara efisiensi adiabatik dan tekanan buang

kompresor (discarge pressure).

e) Mahasiswa mengetahui hubungan antara efisiensi volumetrik dan tekanan buang

kompresor (discarge pressure).

Page 3: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori Kompresor

2.1.1 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.

c. Kelembapan udara

Sejumlah uap air selalu terdapat di dalam atmosfer. Derajat

kekeringan/kebasahan udara dalam atmosfer disebut kelembapan. Kelembapan dapat

dinyatakan menurut 2 cara yaitu :

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

udara lembap.

- Kelembapan relatif : perbandingan antara jumlah uap air diudara 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 persatuan luas dinding ini dinamakan

tekanan.

Page 4: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

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 perubahan fluida yang terjadi dikarenakan perubahan

tekanan yang nantinya akan merubah densitas, volume dan suhu fluida tersebut.

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

Page 5: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

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)

Pada kompresor jenis ini sistem kompresi udaranya menggunakan

mekanisme putaran mesin. Mekanisme ini menggunakan single screw element

maupun two counter rotaring screw element yang terdapat dalam sebuah ruangan

Page 6: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

khusus. Rotari pada bagian ini mengakibatkan terjadinya penurunan volume pada

saluran angin. Penurunan volum ini menghasilkan kenaikan tekanan udara,

selanjutnya udara bertekanan terdorong ke tabung penyimpan udara bertekanan.

b. Dynamic Compressor

Dynamic compressor adalah kompresor 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

Pada centrifugal compressor, kompresi udara dilakukan dengan

menggunakan putaran lempengan logam dalam sebuah tempat khusus untuk

mendorong udara ke dalam saluran dalam kompresor, kerja kompresor digunakan

untuk meningkatkan kecepatan udara pada impeler, pada bagian berikutnya

kecepatan udara diturunkan untuk meningkatkan tekanan pada udara tersebut.

Gambar 2.3 Centrifugal compressorSumber: Pomala (2015)

Axial Compresor

Page 7: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Gambar 2.4 Axial compressorSumber: Pomala (2015)

Mekanisme kerja dari kompresor jenis ini adalah dengan memanfaatkan

lempengan rotor yang terbentuk kipas dimana lempengan rotor ini berputar untuk

memberikan tenaganya sehingga udara dapat masuk intake dengan cepat.

Tekanan yang diberikan pada udara ini mengakibatkan tekanan yang terdapat

pada tabung kompresor juga meningkat.

2.2 Kompresor Torak dan Prinsip Kerjanya

2.2.1 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

Page 8: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

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. Merupakan katup pada saluran isap dan saluran keluar fluida pada

kompresor.

Gambar 2.7 Katup CincinSumber: Pomala (2015)

d. Poros Engkol

Berfungsi sebagai menggubah gerakan putar menjadi gerakan bolak balik.

Page 9: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

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 PenghubungBerfungsi meneruskan gaya dari poros engkol ke batang torak melalui kepala

silang, batang penghubung harus kuat dan tahan bengkok 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 tahapan pengkompresian udara pada

kompresor torak adalah sebagai berikut:

Page 10: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

1. Langkah 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 langkah isap, katup keluar

tertutup.

Gambar 2.10 Langkah isap Sumber: Pomala (2015)

2. Langkah 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 Langkah kompresi Sumber: Pomala (2015)

3. Langkah Keluar

Page 11: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Setelah torak mencapai posisi tertentu, demikian juga tekanan udara telah

mencapai nilai tertentu maka katup keluar akan terbuka. Udara bertekanan dalam

silinder didorong mengalir ke tangki penyimpan udara bertekanan. Ujung silinder

yang ditembus batang torak harus diberi packing untuk mencegah kebocoran udara.

Gambar 2.12 Langkah keluarSumber: Pomala (2015)

4. Langkah Ekspansi

Sesaat setelah udara terkompresi keluar, torak bergerak ke bawah sebelum

langkah isap

Gambar 2.13 Langkah ekspansiSumber: Pomala (2015)

2.3 Teori dan Persamaan yang Mendukung Percobaan

2.3.1 Persamaan Kontinuitas

Hukum kontinuitas mengatakan bahwa untuk aliran fluida incompressible tanpa

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

Page 12: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

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

(titik 2) adalah sama, dirumuskan :

m1=m2=konstan

ρ .Q1=ρ .Q2

ρ1 . A1 .V 1=ρ2 . A2. V 2

Dimana : - 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 :

1. Pertambahan energi dalam sistem

2. Pertambahan energi kinematik molekul

3. Pertambahan energi potensial

4. Pertambahan energi fluida

Persamaan energi hukum termodinamika I

dQ = dU + dEK + dEP + dEF + dW

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

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

Page 13: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

perpindahan kerja W dari suatu sistem pada kalor. Maka kalor yang harus diberikan

kepada suatu sistem selalu lebih besar.

Qdiserap > W yang dihasilkan

ηsiklus< 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

Perubahan entalpi pada proses ini sama dengan kalor yang dimasukkan ke

sistem yaitu:

h2−h1=q=c p(T 2−T 1)

Perubahan energi dalam pada proses ini adalah:

u2−u1=cv (T 2−T 1)

Kerja yang dilakukan sistem ini adalah:W =P(V 2−V 1)

ΔW =ΔQ−ΔU=m. (c p – cv) .(T 2−T 1)

- Proses Isokhorik/isovolumetrik

Pada proses ini volume pada sistem konstan.

Dengan demikian pada proses ini berlaku persamaan

T2

T1=

P2

P1

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

panas yang keluar atau masuk sistem dinyatakan dengan:

ΔQ=U 2−U 1 » ΔQ=ΔU » ΔU=m. cv (T 2−T1)

Page 14: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

- Proses Isotermik

Selama proses temperature sistem konstan, pada sistem ini berlaku persamaan:

P1 .V 1=P2 .V 2

Dalam proses ini tidak terjadi perubahan energy 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)

- 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

b. Hukum Termodinamika II

η= energibermanfaatenergi masukan

= WQ2

=Q2−Q1

Q2=1−

Q1

Q2

Menurut Carnot, untuk efisiensi mesin Carnot berlaku:

η=(1−T 1

T 2) x100 %

Dimana : T = suhu

η = efisiensi

P = tekanan

V = volume

W = usaha

2.4 Rumus Perhitungan

Page 15: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

T=273+t s ( K )

R=8314.3428.97

( Jkg . K

)

Ps=¿ P¿ .13,6 .(m H 2O) ¿¿

P=ρair . g . P s(kg .m−2)

ρudara=P

R .T( kg

m3 )

Dimana :

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

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 )

Dimana :

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

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

= faktor koreksi adanya ekspansi udara=0,999

Page 16: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

A = luas penampang saluran pipa [m2

]; d=0,0175 m

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 ]

Dimana :

Qs= debit aliran 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][kW]

Pd = Pdgage x 104 + 1,033 x 104 [kg m-2]

Dimana :

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

ηad=Lad

Ls

Ls = Nm x m [kW]

Dimana :

Page 17: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Ls = daya input kompresor [kW]

Nm = daya input motor penggerak [kW]

m = efisiensi motor penggerak

5. Efisiensi volumetrik

ηv=Qs

Qth

Qth = Vc x Nc [m3/min]

V c=π4

. Dc2 . Lc .nc

[m3]

Dimana :

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]

Page 18: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

BAB IIIMETODOLOGI PENGUJIAN

3.1 Variabel yang diamati

3.1.1 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:

Kapasitas aliran massa udara lewat orifice (W)

Debit aliran udara pada pipa isap (Qs)

Daya adiabatik (Lad)

Efisiensi adiabatik (ηv)

3.1.3 Variabel Terkontrol

Page 19: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

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 digunakan

3.2.1 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

Page 20: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

AIR TANK

DATE : JANUARY 1987

MAX. WORKING PRESS : 11 Kg/cm2

HYDRAULIC TEST PRESS : 17,3 Kg/cm2

CAPACITY : 200 LITERS

Page 21: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

3.2.4 Instalasi Alat dan Bagian-bagiannya

Gambar 2.15 : Instalasi Alat dan Bagian-bagiannyaSumber: Buku Pedoman Praktikum Mesin-Mesin Fluida FT-UB

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 (Pressure Gauge)

- Kelembaban (Hygrometer)

Page 22: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

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 Manometer

Suhu = ditunjukkan oleh terrmometer

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 Manometer”.

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.

Page 23: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengujian

(Terlampir)

4.2 Pengolahan Data

4.2.1 Contoh Perhitungan

4.3 Grafik dan Pembahasan

4.3.1 Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap

Kapasitas Aliran Massa Udara lewat Orifice

4.3.2 Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap

Kapasitas Saluran Udara pada sisi Isap

4.3.3 Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap Daya

Adiabatis

4.3.4 Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap Daya

Efisiensi Adiabatis

4.3.5 Hubungan Tekanan Buang Kompresor (discharge pressure) terhadap Daya

Efiensi Volumetris

Page 24: fluidlaboratory.ub.ac.idfluidlaboratory.ub.ac.id/.../2014/09/Kompresor-Torak.docx · Web viewMODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK SEMESTER GENAP 201 5 /201 6 SEMESTER GENAP

SEMESTER GENAP2015/2016MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDATEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

BAB VKESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

5.2 Saran