Laporan Tetap Kompressor [PDF]

Citation preview

LAPORAN TETAP LABORATORIUM UTILITAS KOMPRESSOR DAN SISTEM UDARA TEKAN



DISUSUN OLEH ANINDYA MISDIANTARI ASTRI DEPIANA DWI INDAH LESTARI MAULANA RIZKA NURDIANTI



( ( ( ( (



KELAS DOSEN PEMBIMBING



: :



:



061440420818 ) 061440420819 ) 061440420821 ) 061440420827 ) 061440420830 ) 6 KI.A Dr.Ir.A.Husaini,.M.T.



D-IV TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2017 KOMPRESSOR DAN SISTEM UDARA TEKAN



1. TUJUAN PERCOBAAN - Mengenal bagian-bagian alat kompessor dan system udara tekan. - Dapat mengoperasikan compressor di laboratorium utilitas. - Dapat menghitung secara langsung effisiensi isotemal Kompressor.



2. ALAT YANG DIGUNAKAN - Kompressor



3. DASAR TEORI 3.1. Pengertian kompressor Kompresor adalah jenis mesin konversi energi yang berfungsi untuk memampatkan udara atau gas prinsip kerjanya adalah mengubah energi mekanis pada poros menjadi energi tekan gas yang di kompresi.pada kompresor ini digerakan oleh motor listrik yang dihubungkan dengan poros engkol yang di hubungkan dengan torak. Sehingga bekerja bolak balik.Dalam hal ini isap dan buang di pasang pada kepala silinder. 3.2. Sifat-Sifat fisik Udara a. Berat jenis udara Berat jenis udara suatu gas harus disebutkan pula tekanan dan temperaturnya. Semakin berat jenis udara maka semakin besar pula kerja kompresor. b. Panas jenis udara Panas jenis udara di definisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperature 1 gram udara = 1oC c. Kelembaban 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 : berat uap air (dalam kg/g) di dalam 1m3 udara lembap



-



Kelembapan relatif : perbandingan antar kelembapan mutlak udara lembap dan kelembapan mutlak 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. 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 Kekentalan dapat didefinisikan sebagai kelengketan suatu fluida yang mempengaruhi pergerakan fluida di dalam atau di luar saluran dalam satuan waktu. f. Kompresibilitas Kompresibilitas adalah perubahan fluida yang terjadi dikarenakan perubahan gaya tekan yang nantinya akan merubah densitas, volume dan suhu fluida tersebut.



3.3.



Klasifikasi Kompressor 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.







Reciprocating compressor



Gambar 2.2 Reciprocating compresor



Sumber Anonymous 15. 2013 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 2.3 Rotary screw compressor 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 saluran angin. Kekosongan ini kemudian diisi oleh udara yang masuk melalui intake dan diberi tekanan sehingga terdorong ke bagian tabung penyimpanan. b. Dynamic compressor



Dynamic compressor adalah kompresor yang mengkonversi energi dari energi potensial fluida (udara) menjadi energi kinetik berupa putaran impeler lalu menjadi 



energi tekanan pada fluida (udara) bertekanan. Centrifugal Compressor Pada Centrifugal kompresor, kompresi udara dilakukan dengan menggunakan putaran lempengan logam dalam sebuah tempat khusus untuk mendorong udara ke dalam saluran intake kompresor dengan meningkatkan tekanan pada udara tersebut.







Gambar 2.4 Centrifugal compresor Sumber : Anonymous 17. 2013 Axial compresor



Gambar 2.5 Axial kompresor Sumber : Anonymous 18. 2013 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.



3.4.



Kompressor Torak dan Prinsip Kerjanya 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 2.6 Silinder dan kepala silinder dengan pendingin udara Sumber : Anonymous 19. 2013 b. Torak dan cincin torak Torak sebagai elemen yang memproses gas / udara pada saat suction (pemasukan) dan pengeluaran. Cincin torak dipasang pada alir



alir keliling torak dengan fungsi



mencegah kebocoran.



Gambar 2.7 Torak dan cincin torak Sumber: Anonymous 20. 2013 c. Katup Katup isap dan katup keluar dapat membuka dan menutup sendiri sebagai akibat dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan bagian luar silinder.



Gambar 2.8 Katup cincin Sumber : Anonymous 21.2013 d. Poros Engkol Berfungsi sebagai menggubah gerakan putar menjadi gerakan bolak balik.



Gambar 2.9 Poros engkol Sumber: Anonymous 22. 2013 e. Kepala silang (cross head ) Berfungsi meneruskan gaya dari batang penghubung ke batang torak. kepala silang dapat meluncur pada bantal luncurnya.



Gambar 2.10 Kepala silang Sumber: Anonymous 23. 2013 f. Batang Penghubug 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. Prinsip kerja kompresor torak



Prinsip konversi energi dari kompresor torak adalah merubah energi potensial dalam bentuk gas bertekanan.Masukan energi mekanik tersebut menimbulkan manfaat energi potensial.Kompresor torak atau kompresor bolak-balik pada dasarnya dibuat sedemikian rupa sehingga gerakan putar dengan menggunakan poros engkol dan batang penggerak yang menghasilkan gerakan bolak-balik pada torak.Gerakan torak ini menghisap udara ke dalam silinder dan memampatkan kerja kompresi. (1) 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.



Gambar 2.11 Poros engkol Sumber: Anonymous 24. 2013 (2) Kompresi Bila torak bergerak dari titik mati bawah ke titik mati atas katup isap tertutup dan udara di dalam silinder termampatkan.



Gambar 2.12 Poros engkol Sumber Anonymous 25. 2013 (3) Keluar Bila torak bergerak ke atas, tekanan di dalam silinder akan naik. Maka katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara dan batang penggerak dan kompresor kerja ganda dihubungkan batang torak melalui sebuah kepala silang kompresi di dalam kepala silinder



dilakukan oleh kedua sisi torak. Ujung silinder yang ditembus batang torak harus diberi packing untuk mencegah kebocoran udara.



Gambar 2.13 Poros engkol Sumber: Anonymous 26. 2013 (4) Ekspansi Sesaat setelah udara terkompresi keluar, torak bergerak ke bawah sebelum langkah isap.



Gambar 2.14 Poros engkol Sumber: Anonymous 27. 2013



4.      



LANGKAH KERJA Membuka semua aliran keluar kompressor yang menuju ke sistem pengguna. Menghidupkan kompressor. Mencatat tekanan masuk yang terdapat pada indikator tekanan bagian masuk. Mencatat tekanan masuk yang terdapat pada indikator tekanan bagian keluar. Mencatat laju alir udara pada flow-meter. Menghitung efisiensi kompresor.



5. DATA PENGAMATAN



Parameter yang dicatat Pmasuk ( /ln2) Pkeluar (lb/ln2) 95 90 95 80 102,5 90



No.



lb



1 2 3  P = Tekanan  Pmasuk kompresor



= 97,5 lb/ln2



 Pkeluar kompresor



= 86,7 lb/ln2



Spesifikasi alat kompresor Merek Daya Ukuran Tingkat kompresi Laju alir maksimum Kapasitas tangki Tekanan tangki maksimum



= = = = = =



= 6,854928 kg/cm2 = 6,9 . 104 kg/m2 = 6,095813 kg/cm2 = 6,1 . 104 kg/m2 Energair 2 6 HP (2700 watt) = L 63” x W 21” x 46 2 tahap 21,6 cfm 80 gallon 200 psi



6. PERHITUNGAN DATA Kompressor jenis Torak, diasumsikan n = 1,3 , efisiensi mekanisme 6.1. Daya Kuda Indicated P1 n n−1 W = n−1 = P1 V1 [( P2 ) n – 1] =



1,3 1,3−1



kg = (6,9 . 10 ( m2 )(21,6 4



1,3−1 6,9 . 104 m2 4 ) )[( 1,3 min 6,1. 10



0,3 = 4,33 x (149,04 . 104 kgm/min)[(1,1311) 1,3



– 1)]



– 1]



= 18,6117 . 104 kgm/min  Daya Kuda Indicated 18,6117 .10 4 6 HP = 2700 6.2 Daya Kuda Poros Daya Kuda Poros =



= 68,932 HP



Daya Kuda Indicated efisiensi mekanik



6.3 Efisiensi Isothermal Keseluruhan



=



68,932 0,8



= 86,165 HP



P2 W = P1V1 ln ( P1 ) 6,9 . 104 = 6,9 . 10 (21,6) ln ( 6,1. 104 ) 4



= 149,04 (0,1232) = 18,3617 . 104 kg m/min 6.4 Efisiensi kompressor w isoterm ɳ = w indivated =



18,3617 . 104 18,6117 . 104



x 100% x 100%



= 98,65% 7. ANALISIS DATA Berdasarkan pengamatan yang dilakukan, sebagai nomor percobaan kedua Kompressor yang terdapat di Laboratorium Teknik Kimia adalah Kompressor jenis Positif. Hal ini diketahui karena bagian pengkompresi yang digunakan adalah Torak atau piston. Bagian pengkompresi berupa piston ini, telah digerakkan oleh sebuah motor dengan bantuan sebuah Belt. Selain daripada bagian-bagian utama tersebut pada kompressor yang digunakan juga terdapat bagian-bagian pendukung berupa filter debu, tangki udara dan manometer. Dari perhitungan yang telah dilakukan diketahui bahwa efisiensi dari kompressor di Laboratorium Teknik Kimia masih beroperasi dengan baik. Pada data pengamatan terlihat bahwa Prata-rata masuk kompressor yaitu 6,9 . 104 kg/m2 atau 97,5 lb/ln2 sedangkan pada Prata-rata keluar 6,1 . 104 kg/m2 atau 86,7 lb/ln2. Dalam praktikum juga dilakukan sebanyak 3 kali run, dan data yang didapat Fluktuatif, Hal ini dikarenakan waktu pengambilan tekanan masuk dan keluar yang tidak konstan. Dari data perhitungan juga terlihat efisiensi kompressor rata-rata sebesar 98,65% yang berarti kinerja alat kompressor masih dalam kategori baik. Pengukuran tekan keluar fluida diambil di atas kompressor, hal ini dikarenakan untuk mengukur tekanan fluida jadi setelah fluida keluar tabung kompressor maka dilakukan pengukuran.



8. KESIMPULAN  Jenis kompressor yang digunakan ialah jenis positif dengan pengkompresi Torak (Piston).  Kompressor yang digunakan di Laboratorium Teknik Kimia masih beroperasi dengan 



baik karena efisiensinya 98,65%. Diperlukan waktu pengukuran yang tepat agar didapatkan Pinlet dan Poutlet yang konstan.



DAFTAR PUSTAKA



 



Penuntun Praktikum Utilitas. 2017. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya. Maloney, James D. 2008. Perry’s Chemical Engineerings Handbook. United States : Mr. Graw Hillr



GAMBAR ALAT



KOMPRESSOR