Mohammad Luthfi Setyana - 1106139506 - Laporan Praktikum Komresor

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Praktikum Prestasi Mesin merupakan kegiatan yang dilaksanakan untuk

melengkapi perkuliahan mata kuliah Konversi dan Konservasi Energi. Pada

praktikum ini, terdapat beberapa alat yang baik secara langsung maupun tidak

langsung berkaitan dengan proses konversi dan konservasi energi, seperti:

1. motor diesel,

2. motor otto,

3. turbin pelton,

4. kompresor,

5. pompa aksial,

6. pompa sentrifugal,

7. refrigeration training unit, dan

8. heat pump.

Percobaan dilakukan dengan pengamatan dan pengambilan data secara

langsung terhadap mesin-mesin tersebut, sehingga kita dapat mengetahui secara

umum karakteristik dari mesin-mesin tersebut.

1.2 Tujuan

Pengujian terhadap sebuah Reciprocating Air Compressor (RAC) bertujuan

untuk menyelidiki sifat-sifat dari kompresor udara bertingkat ganda atau lebih.

Sifat-sifat yang diselidiki antara lain adalah: massa udara, rasio kompresi,

temperatur, harga nilai index politropis, kerja politropis, efisiensi volumetris,

kerja isotermal, kerja mekanis, efisiensi, dan analisa psikometris.

2

BAB II

DASAR TEORI

Kompresor udara bertingkat ganda terdiri dari GT102 (tingkat pertama) dan

GT102/2 (tingkat kedua) yang masing-masingnya terpasang pada sebuah lori yang

terpisah.

Tingkat pertama dapat digunakan secara terpisah atau tersendiri tanpa tingkat

kedua, sedangkan bila diinginkan sebuah kompresor bertingkat ganda, maka dengan

pipa udara (hose) tingkat pertama dapat dihubungkan pada tingkat kedua secara tepat

sehingga akan terbentuk sebuah kompresor bertingkat ganda lengkap dengan sistem

intercooling.

Tingkat Pertama (GT102)

Tingkat pertama ini memiliki dua silinder dengan sistem pendinginan udara.

Digerakkan oleh DC Dynamometer Motor yang kecepatannya dapat diatur untuk

meneruskan putaran motor kepada kompresor V-belt dengan perbandingan kecepatan

3,57:1.

Kecepatan kompresor dapat diukur dengan tachometer listrik dan dapat juga

dibaca langsung pada panel instrumen. Suatu pegas pengimbang dipasang untuk

mengukur besar momen torsi motor, sedang daya listrik dapat diukur dengan

instrumen yang terpasang pada kontrol kabinet. Sebuah orifice dipasang untuk

mengukur jumlah aliran massa dari kompresor.

Temperatur dapat diukur pada setiap titik yang dikehendaki dalam siklus

dengan menggunakan multipoint temperature dan thermocouple. Temperatur wet

bulb dan dry bulb digunakan untuk mengukur kelembaban udara sebelum dan

sesudah kompresi.

Tingkat Kedua (GT102/2)

Tingkat kedua ini juga digerakkan oleh sebuah DC Dynamometer Motor yang

kecepatannya dapat diatur seperti pada tingkat pertama. Putaran motor diteruskan

Laporan Praktikum KKE 2013 Universitas Indonesia

3

kepada kompresor dengan menggunakan V-belt dengan perbandingan kecepatan

3,57:1.

Tingkat kedua ini memiliki 2 silinder yang mempunyai ukuran yang lebih

kecil dibandingkan dengan silinder tingkat pertama. Di sini tidak dibutuhkan

receiver. Pemakaian daya tekanan dan temperatur pada setiap titik dalam siklus

diukur dengan peralatan yang sama dengan peralatan pada tingkat pertama.

Pada tingat kedua ini dipasang sebuah intercooler dengan pendingin air.

Udara bertekanan dari tingkat pertama dilewatkan melalui intercooler sebelum

memasuki tingkat kedua atau dapat langsung memakai tingkat kedua tanpa harus

melewati intercooler. Sebuah instrumen dipasang untuk mengukur flowrate dari air

pendingin serta temperatur masuk dan keluar udara dan air.

Sebagai alat tambahan pada tiap tingkat dipasang penunjuk tekanan Maihak

Indicator yang berguna untuk pembuatan diagram P-V. Alat ini dipasang di kepala

silinder dari setiap kompresor dan digerakkan oleh suatu mekanisme yang

dihubungkan pada bagian crankcase.

Setiap motor dilengkapi dengan panel kontrol yang berisi variable

transformer dan rectifier serta dilengkapi pula dengan alat pengatur putaran. Kontrol

unit kabinet hanya dapat dihubungkan dengan arus listrik satu fase pada tegangan

220-240 Volt frekuensi 50-60 Hertz. Pemakaian daya maksimum pada setiap tingkat

tidak akan melebihi 2,2 kW.

Data Teori

Instrumen yang digunakan sebagai berikut:

Tingkat Pertama (GT.102)

Motor

a. Spring balance untuk menghitung momen

b. Voltmeter

c. Amperemeter

Tekanan udara

a. Bourdon gauge untuk menghitung delivery pressure


4

b. Manometer untuk menghitung inlet pressure

Massa udara yang mengalir

a. Sharp edged orifice

b. Dua manometer untuk orifice differential dan down steam pressure

Temperatur

Thermocouple dengan multipoint indicator yang berfungsi sebagai penghitung:

a. Temperatur dari udara yang akan masuk ke dalam kompresor

b. Temperatur dari udara yang keluar

c. Temperatur udara yang masuk ke dalam orifice

Kelembaban (Humidity)

a. Termometer wet bulb dan dry bulb untuk inlet dan delivery

Tingkat Kedua (GT.102/2)

Motor

a. Spring balance untuk menghitung momen

b. Voltmeter

c. Amperemeter

Kompresor

Electrical Tachometer

Tekanan udara

Bourdon gauge untuk menghitung delivery pressure

Intercooler

Rotameter untuk water flow

Temperatur

Termometer dengan multipoint indicator yang berfungsi sebagai

penghitung:

a. Temperatur dari udara yang masuk intercooler

b. Temperatur dari udara yang keluar intercooler

c. Temperatur udara yang masuk ke kompresor


5

d. Temperatur udara yang keluar dari kompresor

e. Temperatur air yang masuk ke intercooler

f. Temperatur air yang keluar dari intercooler

Data Teknik

Tingkat Pertama (GT102)

Number of cylinder : 2

Bore : 66,7 mm

Stroke : 63,5 mm

Swept volume : 374 l/min. pada putaran 850 rpm

Compressor speed range : 425 – 850 rpm

Max. delivery pressure : 10,3 bar

Drive belt ratio : 3,57:1

Motor power : 2,2 kW

Free air delivery : 262 l/min.

Air receiver volume : 107 liter

Tingkat Kedua (GT102/2)

Number of cylinder : 2

Bore : 50,8 mm

Stroke : 50,8 mm

Swept volume : 156 l/min. pada putaran 850 rpm

Compressor speed range : 425 – 850 rpm

Max. delivery pressure : 10,3 bar

Drive belt ratio : 3,57:1

Motor power : 2,2 kW

Motor speed range : 0 – 3000 rpm

Free air delivery : 106 l/min.

Intercooler water flow : 200 l/jam

Gabungan Tingkat Pertama dan Kedua (Tingkat Ganda)


6

Dimension: Length : 1450 mm

Width : 610

Height : 1780 mm

Electrical supply: 220-240 Volt, 50-60 Hz

Single phase 2,2 kW for cash stage

Weight: GT102/2: 182 kg

Dalam operasinya reciprocating air compressor (RAC) ataupun sebuah

kompresor mengisap sejumlah udara dengan volume tertentu masuk ke dalam

silinder. Udara yang diisap ini di dalam silinder ditekan secara politropis sehingga

mengakibatkan suatu kenaikan tekanan dan temperatur. Dara tekanan ini mengalir

melalui "Spring loaded out disc valve" ke "discharge system”:

Udara akan keluar secara kontinu sampai piston mencapai titik mati bawah

(TMB), sejumlah udara berikutnya akan terhisap melalui spring loaded disc valve dan

proses akan berulang kembali. Dari diagram P-V yang ideal untuk kompressor satu

tingkat dibawah ini dapat dilihat siklus yang dijalani oleh udara tersebut.

Teori Umum Dari Kompresi

Gambar 1

Keterangan gambar : a b = langkah kompresi

b c = langah buang

Vc = Volume sisa

Vs = Va – Vc = volume lengkap


7

V = Va – Vd = volume isi

Dari suatu siklus kompressor, proses penekanan dan pengembangan tidak

mengikuti proses adiabatis ataupun isothermal, ini berarti index politropis untuk

proses penekanan dan pengembangan (n) terletak diantara 1.0 dan 1.4 dimana PVn =

konstan. Kerja politropis Vpj = yang ditunjukan oleh luas diagram P-V adalah:

persamaan tersebut dapat juga ditulis:

(1)

Diagram dibawah ini memperlihatkan sebuah bentuk dari diagram P-V yang

sebenarnya yang berbeda dengan diagram P-V yang ideal, yang mana seperti terlihat

pada gambar terlihat titik-titik ujung mempunyai bentuk yang membulat.

Gambar 2

Kerja yang ditunjukkan:

dimana: Ap = luas penampang piston

Ls = langkah


8

N = putaran

Ataupun ditulis

W1 = Pm Ap Ls N (2)

Diagram ini memperlihatkan sebuah diagram P-V yang ideal dari sebuah

kompressor bertingkat ganda. Disini penekanan berlangsung dalam dua tingkat, yang

mana akan ada suatu tekanan perantara (P1) yang terletak diantara P1 dan P2. Dalam

hal ini dianggap tidak tekanan yang hilang diantara tingkat tersebut.

Gambar 3

Dengan menggunakan persamaan (1) untuk siklus penekanan didapatkan

(3)

Suatu yang tidak boleh dilupakan dalam pembahasan kompressor adalah

mengenai efesiensi, yang mana efesiensi volumetris praktis sebuah kompressor.

Efisiensi volumetris adalah perbandingan antara besarnya massa udara yang

dikeluarkan sebenarnya dengan harga maksimum secara teoritis.

Efisiensi volumetris dapat didefinisikan sebagai berikut:

(4)

Karena Vs = Va, maka persamaan (4) dapat juga ditulis sebagai berikut:


9

Karena :

Karena : (5)

Dari persamaan (5) diatas dilihat bahwa apabila tekanan "naik" akan

menyebabkan efisiensi volumetris “turun”. Oleh karena itu ntuk mendapatkan nilai

perbandingan efesiensi volumetris yang tinggi pada umumnya digunakan kompressor

tingkat ganda atau lebih. Hal ini akan lebih menyempurnakan jumlah udara yang

diberikan pada suatu nilai perbandingan dan dapat mengurangi jumlah daya yang

dibutuhkan untuk mencapai nilai perbandingan tertentu.

Aspek-Aspek Teoritis Tambahan

Berikut ini diberikan suatu ringkasan yang ada hubungannya dengan teori

Psikrometris dan juga suatu analisa thermodinamis dari sebuah intercooler.

1. Spesifikasi Humidity (Moisure Content)

Udara dalam keadaan tekanan normal terdiri dari sejumlah uap air.

Kandungan uap air tersebut banyaknya tergantung pada keadaan atmosfir. Dan dalam

suatu proses penekanan serta kemudian dianjurkan daengan perbandingan pada

keadan normal, maka perbandingan campuran itu dapat berubah. Spesifik Humidity

adalah:

Dimana : Va dan Vv adalah mempunyai spesifik volume.


10

Bila dianggap uap air mempunyai sifat sebagai gas sempurna, kemudian

dengan hukum Dalton dari "Partai Pressure" diketahui:

Pv = mv . Rv . Tv dan Pa . V = ma . Ra . Ta

Untuk Ta = Tv, maka:

(6)

dimana: Ra = gas konstan untuk udara kering = 0,2871 KJ/kg.K

Rv = gas konstan untuk uap air = 0,14615 KJ/kg.K

Bila uap air dalam keadaan jenuh, Pv hanya merupakan fungsi naik, maka

persentase kandungan uap air menjadi kurang, pengurangan didapat dari

pengembunan.

2. Relative Humidity (Q)

(7)

Dengan menggunakan sistim thermometer tabung kering dan tabung basah

pengurangan relative dari temperatur tabung basah terhadap tabung kering bisa didapatkan.

Dan dari tabel yang diberikan nilai relative Humidity dapat ditemukan.

3. Pembahasan Intercooler

Intercooler adalah tabung perpindahan panas, dimana temperatur udara yang

keluar dari tingkat pertama didinginkan sampai mencapai harga terendah.

Panas yang diambil oleh air:

Q’w = mw . Qpw (T26-T24) (8)

Panas yang diberikan oleh udara:

Q’a = ma . Qpa (T23-T24) (9)


11

Karena thermocouple yang digunakan untuk mendapatkan harga-harga dari

T23 -T24 dipasang dekat intercooler, maka akibatnya terdapat kehilangan panas yang

sangat kecil dan tidak dapat dihitung. Secara Umum:

Q'a = Q'w + Losses (10)

Sehingga efisiensi thermal adalah:

(11)

Dalam hal ini sangat sulit untuk menghitung jumlah panas yang sebenarnya

diberikan oleh udara, disebabkan oleh losses yang tidak dihitung. Maka disini yang

lebih pendting untuk diketahui dari sebuah heat exchanger adalah "thermal ratio"

yang didefinisikan sebagai berikut:

(12)

Berdasarkan data-data yang didapat dari pengujian dapat dilakukan analisa

terhadap kompressor yang telah diuji tersebut dengan menggunakan rumus-rumus

berikut ini.

Rumus-rumus Untuk Perhitungan

1. Analisa Massa Udara (kg/s)

(13)

Dimana: ∆p = Orifice Diferential Head (mmH2O)

P3 = Orifice plate down stream pressure (Bar abs)

= 9,8 . 10-5. P3 + P0

P3 = Penunjukan pada manometer (mmH2O)

P0 = Tekanan atmosfer (Pa abs)

T3 = T’3 + 273.15 (K)


12

2. Kompresi Ratio (γP)

Tingkat Pertama:

(14)

Tingkat Pertama:

(15)

3. Temperatur Ratio (γP)

Tingkat Pertama:

(16)

Tingkat Kedua:

(17)

4. Harga Index Politropis (n)

Bila: P1 .Vn1 = P2 . Vn

2 dan P1 + (T2/T1)n/n-1 .P2

Dengan cara menurunkan rumus diatas maka akan diperoleh harga n, yaitu:

5. Kerja politropis (Wp 1)

Dari persamaan (1):

(18)

Dimana: m’a = Aliran massa udara (kg/s)

R = Konstanta gas = 0.2871 (kj/kg/K)

T1 = Temperatur Udara masuk (K)


13

n = Index politropis

γ = Pressure Ratio

6. Efisiensi Volumetris

Dari persamaan (4) didapatkan:

Aliran Massa udara yang sebenarnya: m’a

Untuk kompresor tingkat pertama:

“Swept air mass flow” =

(19)

Untuk kompresor tingkat kedua:

“Swept air mass flow” =

(20)

Pada persamaan (20) besarnya temperature dan tekanan adalah

penting, selama tingkat kedua mempunyai udara masuk dengan tekanan P21

dan temperature T21.

Maka efisiensi volumetrik:

Untuk tingkat pertama:

(21)

Untuk tingkat kedua:

(22)

dengan menggambarkan diagram η vol – δp’ akan terlihat bahwa harga

efisiensi volumetrik akan menurun sebanding dengan pertambahan p’.

7. Kerja Isothermal (WIs)



14

Wis = ma . RT11 .ln. γP1 (23)


Wis = ma . RT21 .ln. γP2 (24)

8. Kerja Indicated (Wi)


W1 = Pm1 . A1 . L1 . N1 . Z1 (25)


W1 = Pm2 . A2 . L2 . N1 . Z1 (26)

Pm = Indicated steam pressure, dimana Pm = K. Ad/Xs

Dengan: K = Konstanta pegas =39.1 kpa/mm

Ad = Luas indicator diagram (mm2)

Xs = Jangka/stroke dari diagram indicator (mm)

Untuk kompresor tingkat pertama, bore x stroke = 66,7 mm x 63,4 mm,

jumlah silinder = 2. Untuk kompresor tingkat kedua, Bore X stroke = 50.8,

jumlah silinder =2.

9. Kerja Mekanis (Wmech)

Dimana:

K = Putaran Motor Listrik = 3,53 .N1 / 60 atau (3.53 x N2)

Tq = Momen puntir (N-m) = F . R

F = Menunjukan spring balance (N)

R = Broke arm radius = 160 mm = 0.160 m

Jadi: Wmech1 = 0.0591 . 10-3 . N1 . F1 (kw)

(27)

Wmech2 = 0.0591 . 10-3 . N2 . F2 (kw)

(28)


15

10. Input Daya Motor Listrik

Suplai daya listrik total = armature power + field power

=

Field power mempunyai nilai tetap, pada 20 volt DC dan arus 0.4 ampere.

11. Harga-harga Efisiensi

Efisiensi termal : ηis=

W is

Wi

(29)

Efisiensi isotermal overall : ηis . o=

W is

W mech

(30)

Efisiensi mekanis : ηmech=

W i

W mech

(31)

12. Analisa Psikometris

Dari tabel dapat dicari harga relative humidity pada bagian masuk Q1

dan bagian Q3, berdasarkan selisih temperatur dry bulb dengan temperatur wet

bulb (TD - Tw) pada temperatur TD. Dan berdasarkan harga Q3, dari tabel

tersebut juga dapat dicari tekanan uap air jenuh (Pvsat) pada temperatur TD1.

Maka

Pv=Q . Pvsat(32)

dan


16

W =0 ,622×PvPo−Pv

(33)

Dimana spesific humidity adalah:

m' vm' a

sehingga aliran rata-rata dari

massa uap air yang mengalir adalah: M V 1=W . m .

Dengan cara yang sama, dapat dicari harga dari aliran rata-rata massa

uap air (MV2). Dan dengan mengumpulkan air yang mengendap pada

intercooler atau pada receiver akan dapat diperiksa perbedaan antara MV1 dan

m2.


17

TD (C)WET BULB DEPRESSION TD - Tw ( C ) VAPOUR PRESSURE

(RIBUAN) . (Pa)2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

15 80 61 44 27 13 - - - - - 1,704

16 81 63 46 30 15 - - - - - 1,817

17. 81 64 47 32 18 - - - - - 1,936

18. 82 65 49 34 20 - - - - - 2,063

19. 82 65 50 36 22 10 - - - - 2,2

20. 83 66 51 37 24 12 - - - - 2,337

21. 83 67 53 39 26 14 - - - - 2,486

22. 83 68 54 40 28 17 6 - - - 2,642

23. 84 69 55 42 30 19 8 - - - 2,808

24. 84 69 56 43 31 20 10 - - - 0,982

25. 84 70 57 44 33 22 12 - - - 3,166

26. 85 71 58 46 34 24 14 5 - - 3,36

27. 85 71 58 47 36 26 16 7 - - 3,564

28. 85 72 59 48 37 27 18 9 - - 3,779

29. 86 72 60 49 38 28 19 11 - - 4,004

30. 86 73 61 50 39 30 21 13 - - 4,212

31. 86 73 61 51 40 31 22 14 9 - 4,491

32. 86 74 62 51 41 32 24 16 10 - 4,754

33. 87 74 63 52 43 33 25 17 11 - 5,029

34. 87 75 63 53 43 35 26 19 12 5 5,318

35. 87 75 64 54 44 36 28 20 13 7 5,622

Tabel 1. Kelembapan Relatif dan Tekanan Uap Jenuh

13. Analisa Intercooler

Thermal Ratio: 2523

2423

TT

TT

(34)


18

14. Analisa Indikator Diagram dari Operasi Tingkat Ganda

Dengan menggunakan analisa indikator diagram akan dapat dihasilkan

suatu grafik tekanan vs volume yang telah dikoreksi, disamping itu dapat pula

dihasilkan suatu diagram kombinasi dari tekanan vs volume untuk tingkat

ganda.

Dari grafik P-T akan dapat dihasilkan suatu indeks politropis (n). Dari

diagram P-V yang sebenarnya akan naik oleh karena adanya clearance volume

yang dapat dilihat pada tabel berikut ini. Tabel ini diberikan untuk

menghitung clearance volume terhadap tekanan untuk kompressor tingkat

tunggal dan tingkat ganda.

Pressure (Bar) Tingkat Pertama

Vc.10-5 m3

Tingkat Kedua

Vc.10-5 m3

0 2,294 1,691

1 2,307 1,704

2 2,319 1,717

3 2,331 1,730

4 2,345 1,743

5 2,360 1,757

6 2,373 1,770

7 2,388 1,783

8 2,401 1,796

9 2,414 1,810

10 2,425 1,822

Tabel 2 Tabel Clearance Kompresor Tingkat I dan II

Isi yang dikerjakan untuk tingkat tunggal = 22.187x105 Pa untuk satu silinder,

sedangkan untuk tingkat ganda 10.296x105Pa untuk satu silinder . Dengan ini dapat

digambarkan diagram P-V yang telah dikoreksi . Supaya diagram tingkat tunggal

dapat dimodifikasikan untuk mendapatkan grafik volume rata-rata, yaitu sebagai

berikut:


19

Untuk Tingkat tunggal :V 1=

V 1. 60

N1

(35)

Untuk Tingkat ganda :V 1=

V 1. 60

N1 (36)

Sehingga dengan demikian diagram P-V untuk compressor tingkat ganda dapat

digambar.


20

BAB III

PENGOLAHAN DATA

3.1 Data Percobaan

Dari percobaan yang telah dilakukan oleh kelompok kami, didapat data-data

dari unit tingkat 1 dan unit tingkat 2 sebagai berikut :

UNIT TINGKAT 1

PERCOBAAN KE - 1 2 3

P1 mmH2O 350 350 350

P2 Bar 2 2.5 3

T10C 32 33 32

T20C 58 61 60

T30C 26 26 27

N1 rpm 400 400 400

ΔP mmH2O 1 1 1

P3 mmH2O 13 13 13

F1 Newton 4 4.5 4

V Volt 72 72 72

I Ampere 4 4 2.5

TD10C 31 31 31

TW10C 28.5 28 28

TD30C 30.5 31 31

TW30C 29.5 30 30.5

P0 mBar 1 1 1

Tabel 3 Data Unit Tingkat I

UNIT TINGKAT 2

PERCOBAAN KE - 1 2 3

Vin Lt/min 3 3 3

P1 Bar 0.25 0.25 0.25

P2 Bar 2 2.5 3

T10C 32 32 33

T20C 29 30 30

T30C 40 44 44

T40C 28 29 29

T50C 27 27 27

T60C 55 58 61

N2 rpm 400 400 400

F2 Newton 4.5 4.2 4.2


21

V Volt 115 115 115

I Ampere 5 5 5

Tabel 4 Data Unit Tingkat II

3.2Perhitungan

1. Analisa Massa Udara

Perhitungan Analisa Massa Udara dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Tabel 5 Perhitungan Analisa Massa Udara Menggunakan Excel

2. Rasio Kompresi (γP)

Perhitungan Rasio Kompresi dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Tabel 6 Perhitungan Ratio Kompresi Menggunakan Excel

3. Rasio Temperatur (γT)

Perhitungan Rasio Temperatur dapat dinyatan dalam persamaan sebagai berikut :


22

4. Indeks Politropis (n)

Perhitungan Indeks Politropis dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Tabel 7 Perhitungan Rasio Temperatur dan Indeks Politropis menggunakan

Excel

5. Kerja Politropis (WP)

Perhitungan Kerja Politropis dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Tabel 8 Perhitungan Kerja Politropis menggunakan Excel

6. Efisiensi Volumetris (ηvol)

Perhitungan Efisiensi Volumetris dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :


23

Tabel 9 Perhitungan Efisiensi Volumetris menggunakan Excel

7. Kerja Isothermal (Wis)

Perhitungan Kerja Isothermal dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Tabel 10 Perhitungan Kerja Isothermal menggunakan Excel

8. Kerja Indicated (Wi)

Perhitungan Kerja Indicated dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Tabel 11 Perhitungan Kerja Indicated menggunakan Excel

9. Kerja Mekanik (Wmech)


24

Perhitungan Kerja Mekanik dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Tabel 12 Perhitungan Kerja Mekanik menggunakan Excel

10. Input Daya Motor

Perhitungan Input Daya Motor dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Tabel 13 Perhitungan Input Daya Motor Menggunakan Excel

11. Harga-harga efisiensi

a. Efisiensi Thermal

Persamaan dari Efisiensi Thermal :


25

b. Efisiensi Thermal ”Overall”

Persamaan dari Efisiensi Thermal “Overall” :

c. Efisiensi Mekanis

Persamaan dari Efisiensi Mekanis :

Tabel 14 Perhitungan dari Harga-harga Efisiensi

12. Analisa Psikometris

Saat masuk:

Dari tabel halaman 4/13:

Dengan menggunakan nilai TD1-TW1 dan nilai TD1, diperoleh nilai Q (%) dan nilai PV-sat

(kPa).


26

Saat keluar:

Dari tabel halaman 4/13:

Dengan menggunakan nilai TD3-TW3 dan nilai TD3, diperoleh nilai Q (%) dan nilai PV-sat

(kPa).

Tabel 15 Perhitungan Analisa Psikometris menggunakan Excel

13. Analisa Intercooler

Perhitungan Analisa Intercooler dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Tabel 16 Perhitungan dari Analisa Intercooler menggunakan Excel


27

3.3 Pengolahan Grafik

Tingkat 1:

Perhitungan untuk pengolahan grafik unit tingkat I dapat dinyatakan dalam

persamaan berikut :

Tabel 17 Perhitungan Grafik menggunakan Excel

Berikut ini adalah Grafik diagram perbandingan antara Tekanan (P) dengn

Volume (V) dari 3 kali percobaan di Unit Tingkat I :

0 0.005 0.01 0.015 0.020

0.10.20.30.40.50.60.70.8

Tingkat 1 - Percobaan 1

Volume (V)

Teka

nan

(P)

0 0.005 0.01 0.015 0.020

0.10.20.30.40.50.60.70.8

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

Gambar 3 (kiri) “Tingkat I Percobaan 1” – 4 (kanan) “Tingkat I Percobaan 2”


28

0 0.005 0.01 0.015 0.020

0.10.20.30.40.50.60.70.8

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

Gambar 5 Tingkat I Percobaan 3

Tingkat 2:

Perhitungan untuk pengolah grafik Tingkat II dapat dinyatakan dalam persamaan

sebagai berikut :

Tabel 18 Perhitungan Pengolahan Grafik menggunakan Excel


29

Berikut ini adalah Grafik diagram perbandingan antara Tekanan (P) dengn

Volume (V) dari 3 kali percobaan di Unit Tingkat I :

0 0.0020.0040.0060.008 0.010

0.5

1

1.5

2

2.5

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

0 0.005 0.010

0.5

1

1.5

2

2.5

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

Gambar 6 (kiri) “Tingkat II Percobaan 1” – 7 (kanan) “Tingkat II Percobaan 2”

0 0.0020.0040.0060.008 0.010

0.5

1

1.5

2

2.5

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

`

Gambar 8 Tingkat II Percobaan 3


30

BAB IV

ANALISA

4.1 Analisa Alat

Alat yang digunakan pada percobaan kompresor ini adalah kompresor udara

bertingkat ganda yang terdiri dari GT 102 sebagai tingkat pertama dan GT 102/2

sebagai tingkat kedua. Dikarenakan umur alat yang sudah lama, beberapa komponen

tidak dapat bekerja dengan baik, seperti pengukur temperatur T1 pada tingkat pertama

dan alat penggambar grafik diagaram P-V yang tidak dapat menggambar grafik

secara tepat. Selain itu, tidak adanya indikator temperatur dan tekanan untuk kondisi

ruangan praktikum juga membuat adanya asumsi dalam penentuan nilai temperatur

dan tekanan lingkungan sehingga menyebabkan hasil yang didapat menjadi semakin

tidak akurat

4.2 Analisa Percobaaan

Pada percobaan, variabel yang diatur oleh praktikan adalah tekanan P2 pada

kompresor unit tingkat 2. Tekanan ini dijaga dengan mengatur bukaan udara pada

unit tingkat 1. Saat kompresor bekerja, udara masuk ke dalam suatu vessel. Dalam

keadaan ini, keran pengatur bukaan udara pada unit tingkat 1 harus ditutup, sehingga

tekanan P2 pada unit tingkat 2 dapat naik. Setelah beberapa waktu, penunjuk tekanan

P2 pada unit tingkat 2 akan menunjukkan angka sesuai dengan nilai yang praktikan

inginkan, yaitu 2 bar, 2.5 bar, atau 3 bar. Bukaan keran diatur sedemikian hingga agar

penunjukkan angka diatas dapat dijaga nilainya. Dalam keadaan ini, parameter-

parameter lainnya yang ingin didapat seperti gaya, beda potensial, arus, dan

temperatur dapat diukur melalui alat ukur yang tersedia.

4.3 Analisa Hasil

Dari hasil yang didapat melalui percobaan, didapat parameter seperti

temperatur, gaya motor kompresor, tegangan, dan arus. Dari parameter-parameter ini,

temperatur merupakan parameter yang ikut meningkat seiring dengan kenaikan


31

tekanan P2 pada kompresor unit 2. Hal ini jelas menunjukkan bahwa meningkatnya

tekanan udara akibat kerja kompresor juga menaikkan temperatur udara tersebut.

4.4 Analisa Grafik

Grafik diagram P-V yang didapat dari hasil penggambaran mesin kompresor

(gambar grafik ada di lampiran) terlihat tidak begitu presisi. Hal ini mungkin

disebabkan karena umur alat yang sudah tua, sehingga penggambaran grafik P-V

pada kertas tidak baik. Seharusnya grafik yang tergambar tidak terlihat seperti garis

lurus. Grafik harusnya tergambar agak melengkung keatas seperti grafik-grafik P-V

semestinya.

4.5 Analisa Kesalahan

Pada analisa proses percobaan telah dibahas mengenai kondisi serta metode

percobaan yang masih jauh dari sempurna. Kondisi instrumen dan lingkungan jelas

mempengaruhi kualitas hasil yang diperoleh. Selain itu metode percobaan yang

kurang rinci dan teliti pun juga dapat dipastikan mempengaruhi hasil yang diperoleh.

Kesalahan-kesalahan yang terjadi dapat terjadi saat pembacaan hasil ukur

serta penentuan variasi data input yang kurang akurat. Proses pembacaan hasil ukur

yang dilakukan pada kondisi yang tidak stabil pun juga mempengaruhi besar

kesalahan dari hasil yang diperoleh.


32

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

a. Praktikum dilakukan dengan menggunakan dua unit kompresor, tingkat I dan

tingkat II beserta intercooler.

b. Parameter yang dihitung melingkupi massa udara kompresor, tekanan masuk

dan keluar kompresor, temperatur di beberapa titik kompresor, temperatur

wet bulb dan dry bulb lingkungan, temperatur dan debit air intercooler, serta

daya listrik kompresor.

c. Besar massa udara yang dapat dikerjakan kompresor sebesar 0.00137 kg/s

dengan rasio kompresi untuk kompresor tingkat pertama sebesar 3.4955 dan

2; 2.5; 3 untuk kompresor tingkat kedua pada tekanan 2, 2.5, 3 bar.

d. Rasio temperatur untuk kompresor tingkat pertama dan tingkat kedua

berturut-turut adalah sebesar 1,089 dan 0.9912. Sedangkan untuk indeks

politropis, untuk kompresor tingkat pertama sebesar 0.9352 dan untuk

kompresor tingkat kedua sebesar 1.0087.

e. Beberapa indikator kerja yang digunakan antara lain kerja isotermal, kerja

mekanis, kerja indicated, dan kerja politropis.

f. Beberapa nilai efisiensi yang digunakan antara lain efisiensi volumetrik,

efisiensi mekanis, dan efisiensi isotermal.

g. Dari diagram P-V yang didapat, diketahui bahwa proses kompresi sesuai

dengan bentuk dasar siklus kompresi.


33

5.2 Lampiran

Lembar Absensi Praktikum Konversi dan Konservasi Energi (KKE) di

Salemba.

Lembar Hasil Percobaan pada compressor.

Kertas grafik Unit tingkat I dan II.


34

BAB VI

TUGAS TAMBAHAN

Resume Kegiatan Praktikum

1. Pompa Sentrifugal

Pompa adalah suatu alat yang dipakai untuk memberikan atau menambah

tenaga dinamis (kinetis) dan tenaga potensial pada cairan. Cairan dihisap melalui

tengah impeller dank e luar secara radial dengan kecepatan (absolute) yang

merupakan kecepatan putar (tangensial) dan kecepatan air yang meluncur mengikuti

impeller (relative).

Di dalam volute (rumah pompa), kecepatan air berkurang karena luas bidang

yng dilalui bertambah besar dan tenaganya berubah menjadi tenaga tekanan, maka

pompa dan pipa hisap telah terisi penuh dengan air. Pada pelaksanaannya, cairan

masuk impeller dengan kecepatan resultan (vr) pada radius (r1) dan meninggalkan

impeller dengan kecepatan resultan (v2) pada radius (r2).

Percobaan praktikum yang dilakukan pada sesi pompa sentrifugal adalah

pengamatan yang dilakukan pada setiap kedudukan katup delivery dan perubahan

kecepatan putar yang diamati seperti kecepatan putar, kedudukan katup, momen torsi

dan motor penggerak, tinggi muka air raksa pada kedua kaki manometer dan tinggi

muka air dalam saluran flow meter. Pengamatan yang dilakukan selama pengujian

berlangsung dilakukan secara serentak dan dilaksanakan apabila keadaan pada

parameter pengujian sudah “ready”.

2. Pompa Axial

Pompa aksial adalah salah satu alat yang berfungsi untuk mengalirkan fluida

dari potensial rendah ke potensial tinggi dengan menggunakan gerak putaran dari

sudu-sudu dan mempunyai arah aliran yang sejajar dengan sumbu porosnya.


35

Perbedaan dengan pompa sentrifugal dilihat dari arah alirannya. Pompa aksial

mengalirkan fluida sejajar dengan sumbu porosnya.

Percobaan pompa aksial pada praktikum 18 Mei 2013 membaca tabung

manometer air raksa (Hv, Ht, p, kedudukan runner blades (Qr) dan diffuser blade (Qd).

Dengan mengatur torsimeter dengan brake yang diketahui besar putarannya

menggunakan tachometer. Dan data-data dari tabung manometer air raksa dicatat

dalam lembar praktikum.

3. Motor Diesel

Motor diesel merupakan motor pembakaran dalam yang bahan bakarnya

menggunakan solar. Motor diesel yang digunakan dalam percobaan adalah mesin 4-

langkah. Siklusnya pun sama seperti motor otto.

Berbeda dengan motor otto, pembakaran pada motor diesel berlangsung pada

tekanan konstan. Pada kondisi ini penyalaan pembakaran dengan tekanan yang tinggi.

Percobaan motor diesel juga dilakukan dengan mengatur putaran mesin dari

1000 rpm hingga 1800 rpm dengan selang 200 rpm, sehingga percobaan dilakukan 5

kali. Pada setiap kali percobaan, parameter-parameter yang dicatat adalah temperatur,

ΔL, kapasitas aliran air sistem pendingin, dan waktu yang dibutuhkan untuk

menghabiskan 25 ml bahan bakar.

4. Turbin Pelton

Melalui praktikum turbin pelton, dapat diketahui aplikasi nyata perhitungan

serta analisa dari ilmu mekanika fluida dan sistem fluida. Turbin Pelton merupakan

turbin dengan karakteristik kerja pada kondisi head yang tinggi dan kecepatan

spesifik (ns) yang rendah. Hal terpenting yang mempengaruhi tingkat efisiensi turbin

Pelton adalah pada desain nozzle dan bucket turbin. Bentuk nozzle sangat

mempengaruhi besar kecepatan pancaran air yang akan memutar turbin. Selain itu

nozzle juga mempengaruhi jumlah dan ukuran pancaran air. Bucket yang terdapat

pada turbin juga harus didesain sedemikian rupa sehingga dapat mengoptimalkan

besar energi yang diberikan oleh pancaran air. Bucket didesain agar dapat menerima


36

pancaran air dengan efektif dan dapat membuang air yang sudah mengenai bucket

agar tidak memberikan efek balik pada turbin.

5. Refrigeration Training Unit

Melalui praktikum RTU, dapat diketahui proses suatu sistem refrijerasi

sederhana. Pada suatu sistem refrijerasi, terdapat komponen dasar yang terlibat dalam

proses tersebut, antara lain kondensor, evaporator, kompresor, dan katup ekspansi.

Selain itu juga terdapat beberapa komponen penunjang seperti akumulator dan

receiver. Hal terakhir yang juga berperan penting pada proses refrijerasi adalah fluida

refrijeran itu sendiri.

Proses refrijerasi melibatkan proses penyerapan panas di suatu lingkungan dan

proses pembuangan panas di lingkungan yang lain. Proses penyerapan panas terjadi

pada komponen evaporator berupa proses penyerapan panas oleh refrijeran yang

membuat refrijeran mengalami perubahan wujud dari fluida cair menjadi fluida gas

(uap). Setelah itu refrijeran dalam wujud gas masuk ke dalam kompresor untuk

dinaikkan tekanannya sehingga dapat mencapai wujud cair pada kondensor. Di

kondensor inilah terjadi proses pembuangan panas ke lingkungan. Refrijeran dalam

wujud cair yang berasal dari kondensor diteruskan ke dalam katup ekspansi yang

berfungsi untuk menurunkan tekanan fluida sehingga temperatur didih (boiling point)

fluida refrijeran dapat diturunkan. Dari katup ekspansi fluida refrijeran diteruskan ke

dalam evaporator dan siklus refrijeran kembali berulang.


Mohammad Luthfi Setyana - 1106139506 - Laporan Praktikum Komresor

Documents

Transcript of Mohammad Luthfi Setyana - 1106139506 - Laporan Praktikum Komresor