Kompresor Torak - Fluid Machines Laboratory

MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
MODUL III
PENGUJIAN KOMPRESOR TORAK
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
SEMESTER GENAP
2015/2016
SEMESTER GENAP
2015/2016
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
BAB I
PENDAHULUAN
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).
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
SEMESTER GENAP
2015/2016
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
BAB II
TINJAUAN 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.
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
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 1cm 2
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
Gambar 2.1 Reciprocating compresor
Sumber: Pomala (2015)
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
SEMESTER GENAP
2015/2016
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
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 Compressor
Sumber: 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
khusus. Rotari pada bagian ini mengakibatkan terjadinya penurunan volume pada
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
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 compressor
Sumber: Pomala (2015)
 Axial Compresor
Gambar 2.4 Axial compressor
Sumber: Pomala (2015)
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
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 Udara
Sumber: Pomala (2015)
b. Torak dan cincin torak
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.
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
Gambar 2.6 Torak dan Cincin Torak
Sumber: 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 Cincin
Sumber: Pomala (2015)
d. Poros Engkol
Berfungsi sebagai menggubah gerakan putar menjadi gerakan bolak balik.
Gambar 2.8 Poros Engkol
Sumber: Pomala (2015)
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
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 Silang
Sumber: Pomala (2015)
f. Batang Penghubung
Berfungsi 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 bolakbalik 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:
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.
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
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
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.
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
Gambar 2.12 Langkah keluar
Sumber: Pomala (2015)
4. Langkah Ekspansi
Sesaat setelah udara terkompresi keluar, torak bergerak ke bawah sebelum
langkah isap
Gambar 2.13 Langkah ekspansi
Sumber: 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
masuk kontrol volum (titik 1) sama dengan massa alir fluida yang keluar kontrol volum
(titik 2) adalah sama, dirumuskan :
𝑚̇1 = 𝑚̇2 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛
𝜌. 𝑄1 = 𝜌. 𝑄2
𝜌1 . 𝐴1 . 𝑉1 = 𝜌2 . 𝐴2 . 𝑉2
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
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
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%
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
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 𝑉2
=
𝑇1 𝑉1
Perubahan entalpi pada proses ini sama dengan kalor yang dimasukkan ke
sistem yaitu:
ℎ2 − ℎ1 = 𝑞 = 𝑐𝑝 (𝑇2 − 𝑇1 )
Perubahan energi dalam pada proses ini adalah:
𝑢2 − 𝑢1 = 𝑐𝑣 (𝑇2 − 𝑇1 )
Kerja yang dilakukan sistem ini adalah:𝑊 = 𝑃(𝑉2 − 𝑉1 )
𝛥𝑊 = 𝛥𝑄 − 𝛥𝑈 = 𝑚. (𝑐𝑝 – 𝑐𝑣 ). (𝑇2 − 𝑇1 )
- Proses Isokhorik/isovolumetrik
Pada proses ini volume pada sistem konstan.
Dengan demikian pada proses ini berlaku persamaan
𝑇2 𝑃2
=
𝑇1 𝑃1
Tidak ada kerja yang dilakukan selama proses ini, ΔV = 0 » W = 0. Besar panas
yang keluar atau masuk sistem dinyatakan dengan:
𝛥𝑄 = 𝑈2 − 𝑈1 » 𝛥𝑄 = 𝛥𝑈 » 𝛥𝑈 = 𝑚. 𝑐𝑣 (𝑇2 − 𝑇1 )
- Proses Isotermik
Selama proses temperature sistem konstan, pada sistem ini berlaku persamaan:
𝑃1 . 𝑉1 = 𝑃2 . 𝑉2
Dalam proses ini tidak terjadi perubahan energy dalam ataupun perubahan
entalpi.
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
Kerja yang dilakukan oleh sistem ini sebesar:
𝑊 = 𝑃1 . 𝑉1 . (𝑙𝑛
𝑉2
𝑉2
) = 𝑃2 . 𝑉2 . (𝑙𝑛 )
𝑉1
𝑉1
- Proses Adiabatik
Selama proses tidak ada panas yang keluar/masuk sistem jadi △Q = 0. Pada
sistem ini berlaku persamaan:
𝑃1 . 𝑉1𝑘 = 𝑃2 . 𝑉2𝑘
b. Hukum Termodinamika II
𝜂=
𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑏𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑓𝑎𝑎𝑡 𝑊 𝑄2 − 𝑄1
𝑄1
=
=
= 1−
𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘𝑎𝑛
𝑄2
𝑄2
𝑄2
Menurut Carnot, untuk efisiensi mesin Carnot berlaku:
𝜂 = (1 −
2.4
Dimana : T
=
suhu
η
=
efisiensi
P
=
tekanan
V
=
volume
W
=
usaha
𝑇1
) 𝑥100%
𝑇2
Rumus Perhitungan
𝑇 = 273 + 𝑡𝑠 (𝐾)
𝑅=
8314.34
𝐽
(
)
28.97 𝑘𝑔. 𝐾
𝑃𝑠= 𝑃𝑏𝑎𝑟 . 13,6. (𝑚𝐻2 𝑂)
𝑃 = 𝜌𝑎𝑖𝑟 . 𝑔. 𝑃𝑠 (𝑘𝑔. 𝑚−2 )
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =
SEMESTER GENAP
2015/2016
𝑃 𝑘𝑔
( )
𝑅. 𝑇 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      A{( 2  g   saluran(  air  hair )}1 / 2  60(kg  menit 1 )
Dimana :
W = kapasitas aliran massa udara [kg/menit]

= koefisien kerugian pada sisi buang (coeffisient of discharge) = 0,613852

= faktor koreksi adanya ekspansi udara=0,999
A
= luas penampang saluran pipa [ m 2 ]; d=0,0175 m
g
= percepatan gravitasi bumi=9,81 [m/ s 2 ]
hair = beda tekanan antara sebelum dan sesudah orifice [ mH 2O ]
 air = rapat massa air [kg  m 3 ]
 saluran = rapat massa udara pada sisi isap [kg  m 3 ]
2. Debit aliran udara pada sisi isap
Qs 
W
 udara
[m 3 / menit ]
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
SEMESTER GENAP
2015/2016
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
Dimana :
Qs
= debit aliran udara pada sisi isap
W
= kapasitas aliran massa udara [kg/menit]
udara
= massa jenis udara [kg/ m 3 ]
3. Daya udara adiabatik teoritis
Lad
k P  Qs


k  1 6120
 Pd  k 1 / k 
 1
 
 P 

[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
 ad 
Lad
Ls
Ls = Nm x m [kW]
Dimana :
Ls
= daya input kompresor [kW]
Nm = daya input motor penggerak [kW]
m
= efisiensi motor penggerak
5. Efisiensi volumetrik
v 
Qs
Qth
Qth = Vc x Nc [m3/min]
Vc 
 2
.Dc .Lc .nc [m3]
4
Dimana :
Qth
= kapasitas teoritis kompresor [m3/min]
Vc
= volume langkah piston [m3]
Dc
= diameter silinder = 0,065 [m]
Lc
= langkah piston = 0,065 [m]
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
nc
= jumlah silinder = 2
Nc
= putaran kompresor [rpm]
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
SEMESTER GENAP
2015/2016
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
BAB III
METODOLOGI 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
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
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
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
AIR TANK
DATE
:
JANUARY 1987
MAX. WORKING PRESS
:
11 Kg/cm2
HYDRAULIC TEST PRESS :
17,3 Kg/cm2
CAPACITY
200 LITERS
:
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
SEMESTER GENAP
2015/2016
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
3.2.4 Instalasi Alat dan Bagian-bagiannya
Gambar 2.15 : Instalasi Alat dan Bagian-bagiannya
Sumber: 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)
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
SEMESTER GENAP
2015/2016
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
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.
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
SEMESTER GENAP
2015/2016
BAB IV
HASIL 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
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MODUL DAN LAPORAN PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK
BAB V
KESIMPULAN
5.1
Kesimpulan
5.2
Saran
LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA
TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
SEMESTER GENAP
2015/2016