Laporan Kompresor Torak Bab 1-3 Revisi [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Meningkatnya teknologi dengan berbagai inovasi terbaru seiring dengan kebutuhan manusia yang terus meningkat. Seorang teknisilah yang harusnya berperan dalam merancang suatu produk pemesinan agar produk yang dihasilkan memenuhi kriteria-kriteria kebutuhan. Suatu alat yang aman, nyaman dan mampu untuk mempermudah pekerjaan manusia adalah beberapa hal yang harus terpenuhi dalam suatu perancangan. Salah satu mesin yang sering dijumpai adalah kompresor. Kompresor adalah suatu alat yang berfungsi untuk memampatkan udara sehingga udara tersebut bertekanan tinggi. Kompresor merupakan mesin fluida yang mengubah uap refrigerant yang masuk pada suhu dan tekanan yang rendah menjadi udara bertekanan tinggi. Penggunaan udara bertekanan tinggi sangat dibutuhkan pada beberapa proses pengoperasian, baik dalam skala kecil di kehidupan sehari-hari maupun dalam skala besar yang biasanya terdapat di industri. Sebagai mahasiswa teknik mesin pengetahuan tentang prinsip kerja dan karakteristik kompresor merupakan hal yang harus untuk dipahami. Oleh karena itu praktikum tentang kompresor merupakan salah satu upaya untuk mencapai tujuan tersebut.



1.2 Rumusan Masalah Pada praktikum ini dirumuskan beberapa permasalahan yang harus dikaji, antara lain : 1. Bagaimana prinsip kerja dari kompresor torak? 2. Bagaimana karakteristik kompresor jika dioperasikan pada berbagai kecepatan putaran? 3. Bagaimana grafik hubungan antara : Kapasitas aliran udara di silinder (Qth) vs Frekuensi (f), Daya masukan (Ninp) vs frekuensi (f), Efisiensi adiabatik kompresor (ƞad) vs frekuensi (f), Daya kompresi (Nad) vs frekuensi (f), dan Tekanan saluran isap (P1) vs frekuensi (f)?



1



1.3 Tujuan Praktikum Praktikum kompresor torak memiliki tujuan yang ingin di gapai, antara lain: 1. Mengetahui prinsip kerja dari kompresor torak. 2. Mencari karakteristik kompresor pada berbagai kecepatan putaran yang berbeda-beda. 3. Menunjukkan grafik hubungan antara : 



Kapasitas aliran udara di silinder (Qth) vs Frekuensi (f)







Daya masukan (Ninp) vs frekuensi (f)







Efisiensi adiabatik kompresor (ƞad) vs frekuensi (f)







Daya kompresi (Nad) vs frekuensi (f)







Tekanan saluran isap (P1) vs frekuensi (f)



1.4 Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN Di bab ini menjelaskan latar belakang, rumusan masalah, tujuan praktikum, sistematika penulisan. BAB II TINJUAN PUSTAKA Di bab ini menjelaskan mengenai sejarah dan perkembangan kompresor, prinsip kerja kompresor, klasifikasi dan jenis – jenis kompresor, bagian – bagian kompresor dan fungsinya, aplikasi dalam kehidupan sehari – hari dan industri, rumus yang digunakan. BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM Di bab ini menjelaskan mengenai diagram alir praktikum, prosedur pengujian, alat dan bahan yang digunakan. BAB IV PEMBAHASAN Di bab ini menjelaskan mengenai perhitungan data percobaan, tabel dan grafik hasil perhitungan BAB V PENUTUP Di bab ini adalah bab terakhir yang berisikan kesimpulan dan saran. Selain itu juga di akhir laporan terdapat daftar pustaka dan lampiran.



2



BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sejarah dan Perkembangan Kompresor Kompresor (pemampat) adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida. Tujuan meningkatkan tekanan adalah agar dapat diaplikasikan kepada sistem. Secara garis besar dapat dikatakan bahwa udara bertekanan menjadi sumber penggerak pada mesin - mesin yang ada di industri.



Gambar 2.1 Otto Von Guiricke Kompresor



ditemukan



oleh Otto



Von



Guiricke seorang



Jerman



kelahiran Magdeburg (20 November 1602 - 11 Mei 1686) di usia 83 tahun pada tahun 1650. Pompa udara yang betekanan tinggi biasa disebut dengan Kompresor, untuk aplikasi bertekanan rendah seperti Ventilasi, Pemanas, dan Pendingin ruangan disebut dengan fan atau Penghembus (Blower). Pada tahun 1654 Otto Von Guiricke menciptakan pompa vakum yang terdiri dari piston dan silinder piston udara dua arah yang dirancang untuk menarik udara keluar dari kapal. Pompa ini dijelaskan dalam Bab II dan III dari Buku III dari Experimenta Nova dan di Mechanica Hydraulico-pneumatica (p. 445-6). Pada 1659, Robert Boyle memerintahkan pembuatan sebuah pompa udara, yang sekarang dikenal sebagai mesin pneumatik atau pompa hampa udara. 3



Pompa udara tersebut ditemukan oleh Otto von Guericke pada tahun 1650. Pembuatannya yang mahal sering menghalangi ilmuwan untuk membuat alat tersebut. Boyle, anak dari Earl of Cork, tidak terlalu mempermasalahkannya setelah pembuatan selesai, ia menyumbangkan model buatan tahun 1659 kepada Royal Society dan kemudian dua buah mesin yang dirancang ulang dibuat untuk keperluan pribadinya. Selain tiga buah pompa buatan Boyle, kemungkinan tidak lebih dari empat buah lainnya yang dibuat selama tahun 1660-an: Christiaan Huygens memiliki satu di The Hague, Henry Power mungkin juga memilik satu di Halifax, dan pernah terdapat pompa-pompa di Christ's College, Cambridge dan di Montmor Academy, Paris Pompa Boyle, yang sebagian besar dirancang sesuai spesifikasi Boyle dan dibuat oleh Robert Hooke, cukup rumit, sering rewel dan bermasalah untuk dioperasikan. Banyak demonstrasi hanya bisa dilakukan sendiri oleh Hooke, dan Boyle sering meninggalkan tempat penampilan publik kepada Hooke seorang yang dengan dramatis



bisa



melakukannya



sesuai



kemampuan



teknisnya.



Kompresor terbagi menjadi dua, yaitu Perpindahan Positif (Positive Diplacement) dan Dinamis (Dynamic). Untuk Perpindahan Positif sendiri secara umum kompresor dibagi menjadi dua, yaitu kompresor Piston (Reciprocating) dan kompresor putar (Rotary). Sedangkan untuk Dinamis ada kompresor Aksial dan kompresors Sentrifugal (Centrifugal). Pembagian kompresor dapat dijelaskan dari gambar di bawah ini.



Gambar 2.2 Pembagian Kompresor



4



Sekarang perkembangan kompresor sudah sangat maju sesuai dengan kebutuhan industri. Terobosan paling baru adalah teknologi Oil-Free yang menjadikan kompresor tidak membutuhkan oli pada proses kerjanya sehingga udara bertekanan hasil kompresi yang dikeluarkan kompresor tidak lagi mengandung minyak (oli) dan aman untuk industri yang bergerak di bidang makanan, minuman, obat-obatan, elektronik, tekstil, dan lain sebagainya.



2.2 Prinsip Kerja Kompresor 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 2.3 Proses Isap (2)



Kompresi Bila torak bergerak dari titik mati bawah ke titik mati atas katup isap



tertutup dan udara di dalam silinder termampatkan.



5



Gambar 2.4 Proses Kompresi (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 2.5 Proses Keluar (4)



Ekspansi Sesaat setelah udara terkompresi keluar, torak bergerak ke bawah



sebelum langkah isap.



Gambar 2.6 Proses Ekspansi



6



2.3 Klasifikasi dan Jenis – Jenis 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.  Reciprocating compresor



Gambar 2.7 Reciprocating Compresor 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



7



masuk ke daerah kompresi dan memberinya tekanan untuk selanjutnya disimpan pada bagian tabung penyimpanan.  Rotary Compresor (Rotary Screw Compressor)



Gambar 2.8 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.



8



Gambar 2.9 Centrifugal compresor  Axial compresor



Gambar 2.10 Aksial Kompresor 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.



2.4 Bagian - Bagian Kompresor dan Fungsinya 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.



9



Gambar 2.11 Silinder dan Kepala Silinder dengan Pendingin Udara 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 2.12 Torak dan Cincin Torak 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 2.13 Katup Cincin



10



d.



Poros Engkol Berfungsi sebagai menggubah gerakan putar menjadi gerakan bolak



balik.



Gambar 2.14 Poros Engkol e.



Kepala silang (cross head ) Berfungsi meneruskan gaya dari batang penghubung ke batang torak.



kepala silang dapat meluncur pada bantal luncurnya.



Gambar 2.15 Kepala silang 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.



2.5 Aplikasi dalam Kehidupan Sehari-hari dan Industri Dalam kehidupan sehari-hari dan industri banyak ditemui penggunaan kompresor, misalnya: 



Pengisi udara pada ban sepeda atau mobil







Sebagai penyemprot kotoran pada bagian-bagian mesin







Rem pada bis dan kereta api



11







Pintu pneumatik pada bis dan kereta api







Pemberi udara pada aquarium







Kipas untuk penyejuk udara







Blower untuk peniup tungku







Fan ventilator







Udara tekan pada pengecatan







Pengangkat mobil pneumatis



2.6 Rumus yang Digunakan 1. Tekanan uap air aktual a. Tekanan pada saluran isap Pv1 = ɸ . Psw1.................................................................... (Pa) b. Tekanan pada saluran buang Pv2 = ɸ . Psw2 ................................................................... (Pa) Dengan : ɸ = Presentase kelembamanudara di ruangan (%) Psw1 = tekanan uap air bola kering saluran isap (kg/m2) Psw2 = rekanan uap air bola kering saluran buang (kg/m2) 2. Densitas Udara cmHg



= 27,85 Psf



1 Psf



= 47,88 Pa



1 atm



= 101325 Pa



R



= konstanta gas ideal untuk 1



udara (286,9 K) P1 = P3 + ∆P a. Saluran Isap 12



Pa1 =



𝜌𝑎𝑡𝑚−𝑝𝑣1 𝑅.𝑇𝑑𝑏



b. Saluran keluar Pa2 =



𝑝𝑣2−𝜌𝑎𝑡𝑚 𝑅.𝑇𝑑𝑏



3. Laju Aliran di Orifice √2∆𝑃



V = cd A𝜌.(1−𝛽)4 Dimana: V = laju aliran volume di orifice Cd = Coefficient of Discharge (0,632) 𝜋



A = Luas penampang orifice ( 4 D orrifice) ∆P = tekanan manometer (∆P = P1 – P3) Ρ udara = 800 Kg/m3 β=



𝐷 𝑜𝑟𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑒 𝐷 𝑑𝑢𝑐𝑡



4. Kapasitas udara di saluran isap 𝑚



Qs = 𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 Qs = Kapasitas udara disaluran isap M = massa (m = ρudara . V) 1. Tekanan isap absolut 𝑇𝑑𝑏



𝑘



Ps = Pd (𝑇𝑑𝑒𝑙𝑖𝑣 )(𝑘−1) Ps = tekanan isap absolut Pd = tekanan keluar kompresor Tdb = temperatur awal Tdeliv = Temperatur udara keluar kompresor K = indeks adiabatik 2. Efisiensi adiabatik kompresor a. Daya input Ninp = Vmotor . Imotor V motor = tegangan (220 V) I motor = Arus (Ampere) b. Daya kompresi 𝑘



𝑃𝑠.𝑄𝑠



𝑃𝑑



𝑘



Nad = (𝑘−1). (60000).[( 𝑃𝑠 )(𝑘−1) − 1]



13



Nad = daya adiabatis K = indeks isap adiabatik Ps = Tekanan saluran isap Pd = Tekanan saluran keluar kompresor c. Efiensi adiabatik kompresor 𝑁𝑎𝑑



ηadiabatis = 𝑁𝑖𝑛𝑝 . 100% ηadiabatis = efisiensi adiabatis kompresor Nad = dayadibatis Ninp = Daya Input d. Kapasitas aliran udara di silinder Qth = Vs . n Qth = kapasitas aliran udara di silinder Vs = volume sisa (0,629x 10-5 m3) N = jumlah putaran kompresor e. Efisiensi volumetrik kompresor 𝑄𝑠



ηy = 𝑄𝑡ℎ.100% ηy = efisiensi volumetrik kompresor Qs = kapasitas udara Qth = kapasitas aliran udara disilinder



14



BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM 3.1 Diagram Alir Praktikum Start Literatur Menyiapkan alat dan bahan



Mengecek komponen alat praktikum



Memeriksa sambungan listrik dan oli



Setting motor listrik



Amati temperature dan kecepatan putar motor



Data



Analisa dan Laporan



Finish Gambar 3.1 Diagram Alir



 



Temperatur Tekanan



3.2 Prosedur Praktikum 1. Langkah Persiapan a) Membaca dan memahami prosedur penggunaan alat praktikum kompresor torak. b) Memeriksa dan mengecek kadaan komponen pada alat praktikum kompresor torak. c) Memeriksa sambungan kelistrikan pada alat praktikum kompresor torak. d) Memeriksa keadaan oli pada alat praktikum kompresor torak pada indikator yang sesuai dengan standar operasional. 2. Langkah Pengerjaan a) Menghubungkan unit dengan jaringan listrik PLN (220V), inverter menyala dna siap digunakan. b) Untuk menyalakan motor, maka tekan “mode” sebanyak 2 kali hingga display pada inverter menunjukkan tulisan “open”. c) Untuk mengatur putaran motor listrik, maka putar “knob” pada angka frekuensi yang diinginkan. d) Menekan tombol “FWD” hingga display menunjukkan angka 0.00 dengan titik kedip di sebelah kanan angka. e) Mengamati tekanan dan temperatur pada alat praktikum kompresor torak. f) Mengukur kecepatan putaran motor dengan menggunakan tachometer. g) Setelah pengujian selesai, matikan alat praktikum kompresor torak dengan cara frekuensi pada inverter terlebih dahulu hingga kondisi motor tidak berputar atau display menunjukkan angka 0.00, lalu tekan tombol “stop”. 3. Langkah Perawatan a) Memeriksa kelayakan setiap komponen mesin. b) Bersihkan alat dan meja praktikum setelah digunakan. c) Memeriksa kondisi oli dalam keadaan cukup. d) Membuang angin dalam kompresor setelah praktikum.



16



e) Memeriksa kondisi sambungan kelistrikan agar tetap dalam kondisi baik dan tidak terkena air.



3.3 Alat dan Bahan yang digunakan Adapun alat dan bahan yang digunakan pada praktikum Defleksi adalah sebagai berikut : 1. Temperature bola basah dan bola kering 2. Orifice 3. Tabung manometer 4. Pressure gauge 5. Tangka udara 6. Katup pembuangan 7. Switch 8. Katup laju aliran udara 9. Ampere meter



17



BAB IV PEMBAHASAN



4.1 Perhtiungan Data Percobaan Tabel 4.1 Hasil Pengambilan Data Parameter Pengujian



Frekuensi Tegangan Arus Listrik Putaran P2 T2 P1 T1 Kelembaban DDuct DOrifice P3 T3 ∆P = P1-P3 Koefisien (α) Faktor Koreksi Daya (ε)



Satuan 1 (25 s) Motor Listrik Hz 10 Volt Ampere 2,2 rpm 722,9 Kompresor Pa 110316 C 29 Udara Pa C 30 % Saluran Keluar m m Pa 312 C 27 Pa 101031



Pengujian 2 (25 s)



3 (25 s)



20 220 2,4 726,5



2,6 724,9



124106 30



131000 31



101325 30 80



30



4,2x10-2 2,1x10-2 328 27,6 100997 0,632 0,85



30



320 27,5 101005



1. Menghitung Tekanan Air Aktual Saluran Isap 𝑃𝑉1 = ɸ . Psw1 = 80 % . 101325 𝑃𝑎 = 81060 Pa Saluran Keluar Pengujian 1 : 𝑃𝑉2 = ɸ x Psw2 = 80 % 𝑥 110316 𝑃𝑎 = 88252.8 Pa Pengujian 2 : 𝑃𝑉2 = ɸ x Psw2 = 80 % 𝑥 124106 𝑃𝑎 = 99284.8 Pa Pengujian 3 : 𝑃𝑉2 = ɸ x Psw2 = 80 % 𝑥 131000 𝑃𝑎 = 163750 Pa



18



2. Menghitung Densitas Udara Saluran Isap 𝜌𝑎1 =



𝑃𝑎𝑡𝑚 − 𝑃𝑣1 101325 − 81060 = = 34.35 𝑃𝑎 𝑅 + 𝑇𝑑𝑏 286,9 + 303



Saluran Keluar Pengujian 1 : 𝜌𝑎2 =



𝑃𝑣2 −𝑃𝑎𝑡𝑚



Pengujian 2 : 𝜌𝑎2 =



𝑅 + 𝑇𝑑𝑏 𝑃𝑣2 −𝑃𝑎𝑡𝑚 𝑅 + 𝑇𝑑𝑏



Pengujian ke–3 : 𝜌𝑎2 =



88252.8−101325



=



286,9 + 303



=



𝑃𝑣2 −𝑃𝑎𝑡𝑚 𝑅 + 𝑇𝑑𝑏



= −22.16 𝑃𝑎



99284.8−101325



= −3.459 𝑃𝑎



286,9 + 303



=



163750−101325 286,9 + 303



= 105.823 𝑃𝑎



3. Laju Aliran Volume di Orifice Dorrificie



: 0,021 m



Dduct



: 0,042 m



Cd



: 0,632



A



: 4 𝑑2 =



𝛽=



𝜋



3,14 4



(0,021 )2 = 3,462 𝑥 10−4



𝑑 0,021 = = 0,5 𝐷 0,042



Pengujian 1 : 2 (∆𝑃)



2 (101031)



𝑉 = 𝐶𝑑 . 𝑎0 √𝜌 (1−𝛽4 ) = 0,632 . 3,462 𝑥 10−4 √800(1−0,54 ) = 3.591 𝑥 10−3 𝑚3 Pengujian 2 : 2 (∆𝑃)



2 (100997)



𝑉 = 𝐶𝑑 . 𝑎0 √𝜌 (1−𝛽4 ) = 0,632 . 3,462 𝑥 10−4 √800(1−0,54 ) = 3.59 𝑥 10−3 𝑚3 Pengujian 3 : 2 (∆𝑃) 2 (101005) 𝑉 = 𝐶𝑑 . 𝑎0 √ = 0,632 . 3,462 𝑥 10−4 √ 4 𝜌 (1 − 𝛽 ) 800(1 − 0,54 ) −3



= 3.5909 𝑥 10



𝑚3



19



4. Kapasitas di dalam Saluran Isap Pengujian 1 : 𝑚 = 𝜌 𝑥 𝑉 = 800 𝑥 3.591 𝑥 10−3 = 2.8728 𝐾𝑔 𝑚



Qs = 𝜌



𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎



Qs = 𝜌



𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎



=



2.8728 800



= 3.591 × 10−3 𝑚3 /𝑚𝑖𝑛



Pengujian 2 : 𝑚 = 𝜌 𝑥 𝑉 = 800 𝑥 3.59 𝑥 10−3 = 2.872 𝐾𝑔 𝑚



=



2,872 800



= 3,59 × 10−3 𝑚3 /𝑚𝑖𝑛



Pengujian 3 : 𝑚 = 𝜌 𝑥 𝑉 = 800 𝑥 3.5909 𝑥 10−3 = 2.87272 𝐾𝑔 Qs = 𝜌



𝑚 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎



=



2,87272 800



= 3,5909 × 10−3 𝑚3 /𝑚𝑖𝑛



5. Kapasitas aliran udara di silinder (Qth) untuk masing-masing frekuensi : Pengujian 1, f = 10 Hz, n = 722.9 rpm 𝑄𝑡ℎ = 𝑉𝑠 𝑥 𝑛 = 0,629 𝑥 10−5 𝑚3 𝑥 722.9 𝑟𝑝𝑚 = 4.547 𝑥 10−3 𝑚3 / 𝑚𝑖𝑛 Pengujian 2, f = 20 Hz, n = 726.5 rpm 𝑄𝑡ℎ = 𝑉𝑠 𝑥 𝑛 = 0,629 𝑥 10−5 𝑚3 𝑥 726.5 𝑟𝑝𝑚 = 4.5697 𝑥 10−3 𝑚3 / 𝑚𝑖𝑛 Pengujian 3, f = 30 Hz, n = 724.9 rpm 𝑄𝑡ℎ = 𝑉𝑠 𝑥 𝑛 = 0,629 𝑥 10−5 𝑚3 𝑥 724.9 𝑟𝑝𝑚 = 4.5596 𝑥 10−3 𝑚3 / 𝑚𝑖𝑛



6. Daya masukan (Ninp) pada masing-masing frekuensi : Pengujian 1, f = 10 Hz, v = 220 volt, I = 2.2 Ampere 𝑁𝑖𝑛𝑝 = 𝑉𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑥 𝐼𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 220 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑥 2.2 𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 = 484 watt Pengujian ke–2, f = 20 Hz, n = 220 volt, I = 2.4 Ampere 𝑁𝑖𝑛𝑝 = 𝑉𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑥 𝐼𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 220 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑥 2.4 𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 = 528 watt Pengujian ke–3, f = 30 Hz, n = 220 volt, I = 2.6 Ampere 𝑁𝑖𝑛𝑝 = 𝑉𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑥 𝐼𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 220 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑥 2.6 𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 = 572 watt



7. Tekanan di saluran isap absolut masing-masing frekuensi : Pengujian ke–1, f = 10 Hz, Tdb = 303 oK, Tdelive = 300 oK



20



(



𝑇𝑑𝑏



𝑃𝑠 = 𝑃𝑑 ( ) 𝑇𝑑𝑒𝑙𝑖𝑣𝑒



𝑘 ) 𝑘−1



= 312 (



303 ( 1,4 ) ) 1,4−1 = 323.0572 𝑃𝑎 300



Pengujian ke–2, f = 20 Hz, Tdb = 303 oK, Tdelive = 300.6 oK 𝑃𝑠 = 𝑃𝑑 (



(



𝑇𝑑𝑏 𝑇𝑑𝑒𝑙𝑖𝑣𝑒



)



𝑘 ) 𝑘−1



1,4



303 (1,4−1) = 328 ( ) = 337.2575 𝑃𝑎 300.6



Pengujian ke–3, f = 30 Hz, Tdb = 303 oK, Tdelive = 300.5 oK 𝑇𝑑𝑏



(



𝑃𝑠 = 𝑃𝑑 ( ) 𝑇𝑑𝑒𝑙𝑖𝑣𝑒



𝑘 ) 𝑘−1



= 320 (



303 ( 1,4 ) ) 1,4−1 = 329.4151 𝑃𝑎 300.5



8. Daya Adiabatik untuk Frekuensi Pertama Pengujian ke-1: 𝑘−1 )−1 𝑘



𝑁𝑎𝑑



𝑘 𝑃𝑠 . 𝑄𝑠 𝑃𝑑 ( =[ ][ ] [( ) 𝑘 − 1 60000 𝑃𝑠



𝑁𝑎𝑑



1,4 323,057. 3,591 × 10−3 312 ( =[ ][ ] [( ) 1,4 − 1 60000 323,057



] 1,4−1 )−1 1,4



]



𝑁𝑎𝑑 = 6,938 × 10−4 𝑊𝑎𝑡𝑡 Pengujian ke-2: 𝑘−1 )−1 𝑘



𝑁𝑎𝑑



𝑘 𝑃𝑠 . 𝑄𝑠 𝑃𝑑 ( =[ ][ ] [( ) 𝑘 − 1 60000 𝑃𝑠



𝑁𝑎𝑑



( 1,4 337,2575 . 3,59 × 10−3 328 =[ ][ ] [( ) 1,4 − 1 60000 337.2575



] 1,4−1 )−1 1,4



]



𝑁𝑎𝑑 = 7,2046 × 10−4 Watt Pengujian ke-3: 𝑁𝑎𝑑



𝑁𝑎𝑑



𝑘 𝑃𝑠 . 𝑄𝑠 𝑃𝑑 ( =[ ][ ] [( ) 𝑘 − 1 60000 𝑃𝑠



𝑘−1 )−1 𝑘



]



( 1,4 329,4151 . 3,5909 × 10−3 320 =[ ][ ] [( ) 1,4 − 1 60000 329.4151



1,4−1 )−1 1,4



]



𝑁𝑎𝑑 = 7,0445 × 10−4 Watt 9. Daya adiabatik masing-masing frekuensi pertama : Pengujian ke–1, f = 10 Hz, Ninp = 484 watt, Nad = 6,938 × 10−4 𝑊𝑎𝑡𝑡



21



η𝑎𝑑



𝑁𝑎𝑑 6,938 × 10−4 = 𝑥 100% = 𝑥 100% = 1,4334 × 10−4 % 𝑁𝑖𝑛𝑝 484



Pengujian ke–2, f = 20 Hz, Ninp = 528 watt, Nad = 7,2046 × 10−4 Watt 𝑁𝑎𝑑 7,2046 × 10−4 𝑥 100% = 𝑥 100% = 1,365 × 10−4 % 𝑁𝑖𝑛𝑝 528



η𝑎𝑑 =



Pengujian ke–3, f = 30 Hz, Ninp = 572 watt, Nad = 7,0445 × 10−4 Watt



η𝑎𝑑 =



𝑁𝑎𝑑 7,0445 × 10−4 𝑥 100% = 𝑥 100% = 1,2316 × 10−4 % 𝑁𝑖𝑛𝑝 572



4.1 Tabel dan Grafik Hasil Perhitungan 1. Hubungan antara Kapasitas aliran udara di silinder vs Frekuensi Tabel 4.2 Hubungan antara Kapasitas aliran udara di silinder vs Frekuensi F (Hz)



Qth (m3/min)



10



4.547 𝑥 10−3



20



4.5697 𝑥 10−3



30



4.5596 𝑥 10−3



Kapasitas Aliran Udara di Silinder vs Frekuensi 0.00457 0.004565 0.00456 0.004555 0.00455



0.004545 0



5



10



15



20



25



30



35



Kapasitas Aliran Udara di Silinder



Gambar 4.1 Grafik Hubungan antara Kapasitas aliran udara di silinder vs Frekuensi 22



2. Hubungan Daya Masukan vs Frekuensi Tabel 4.3 Hubungan Daya Masukan vs Frekuensi F (Hz)



Ninp (watt)



10



484



20



528



30



572



Daya Masukan vs Frekuensi 580 570 560 550 540 530 520 510 500 490 480 470 0



5



10



15



20



25



30



35



Daya Masukan



Gambar 4.2 Grafik Hubungan Daya Masukan vs Frekuensi



3. Hubungan Efisiensi Adiabatik vs Frekuensi Tabel 4.4 Hubungan Efisiensi Adiabatik vs Frekuensi F (Hz)



ηad (%)



10



1,4334 × 10−4



20



1,365 × 10−4



30



1,2316 × 10−4



23



Efisiensi Adiabatik Kompresor vs Frekuensi 0.000145 0.00014



0.000135 0.00013 0.000125 0.00012 0



5



10



15



20



25



30



35



Efisiensi Adiabatik Kompresor



Gambar 4.3 Grafik Hubungan Efisiensi Adiabatik vs Frekuensi



4. Hubungan Daya Kompresi vs Frekuensi Tabel 4.5 Hubungan Daya Kompresi vs Frekuensi F (Hz)



Nad (W)



10



6,938 × 10−4



20



7,2046 × 10−4



30



7,0445 × 10−4



Daya Kompresi vs Frekuensi 0.000725 0.00072 0.000715 0.00071



0.000705 0.0007



0.000695 0.00069 0



5



10



15



20



25



30



35



Daya Kompresi



Gambar 4.4 Grafik Hubungan Daya Kompresi vs Frekuensi



24



5. Hubungan Daya Kompresi vs Frekuensi Tabel 4.6 Hubungan Tekanan di Saluran Isap vs Frekuensi F (Hz) 10 20 30



Ps (Pa) 323.0572 337.2575 329.4151



Tekanan Saluran Isap vs Frekuensi 338 336 334 332 330 328 326 324 322 0



5



10



15



20



25



30



35



Tekanan Saluran Isap



Gambar 4.5 Grafik Hubungan Tekanan di Saluran isap vs Frekuensi



25



BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Hasil dari praktikum didapat kesimpulan bahwa : 1. Prinsip kerja dari kompresor - Proses Staging: selama proses kompresor bekerja atau beroperasi suhu dari mesin kompresor meningkat sesuai dengan tekanan yang terdapat dalam kompresor tersebut sistem ini dikenal polytropic compression. -



Proses Intercooling, yaitu untuk mendinginkan udara yang terdapat dalam tabung kompresor.



-



Proses compressor displacement dan efisiensi volumetrik.



-



Spesifik energy consumption, energi yang dibutuhkan kompresor untuk mengompresi udara.



2. Dari hasil percobaan pada saat praktikum didapatkan karakteristik kompresor dengan berbagai kecepatan putaran yaitu sebagai berikut. Pengujian ke 1 dengan frekuensi 10 Hz 1. Kapasitas aliran udara : 3.591 × 10−3 m3/min 2. Daya Masukan



: 484 watt



3. Efisiensi Adiabatik



: 1,4334 × 10−4 %



4. Daya Kompresi



: 6,938 × 10−4 W



5. Tekanan di Saluran Isap



: 323.0572 Pa



Pengujian ke 2 dengan frekuensi 20 Hz 1. Kapasitas aliran udara



: 3,59 × 10−3 m3/min



2. Daya Masukan



: 528 watt



3. Efisiensi Adiabatik



: 7,2046 × 10−4 %



4. Daya Kompresi



: 293,026 kW



5. Tekanan di Saluran Isap



: 337.2575 Pa



Pengujian ke 3 dengan frekuensi 30 Hz 1. Kapasitas aliran udara



: 3,5909 × 10−3 m3/min



2. Daya Masukan



: 572 watt



26



3. Efisiensi Adiabatik



: 1,2316 × 10−4 %



4. Daya Kompresi



: 7,0445 × 10−4 W



5. Tekanan di Saluran Isap



: 329.4151 Pa



5.2 Saran 1. Lebih dikondisikan lagi untuk kerapihan dan kenyamanan 2. Untuk modul juga diperbaiki lagi rumusnya.



27