Download - laporan kompressor

LAPORAN PRAKTIKUM

PRAKTIKUM PRESTASI MESIN

KOMPRESOR

ASISTEN : ANGGY ASTILLA

KELOMPOK: 5

ANGGOTA

1. M. SATRIO UTOMO 0806330283

2. MIKHAIL 0806330320

3. M. AGUNG SANTOSO 0806330333

4. M. F. ROZI 0806330346

5. M. HABIB A. 0806454853

6. M. INDIONO 0806330352

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK, 2011

2

DAFTAR ISI

BAB I. TUJUAN PENGUJIAN

BAB II. DASAR TEORI

BAB III. PENGOLAHAN DATA PERCOBAAN

BAB IV. ANALISA

BAB V. PENUTUP

LAMPIRAN

3

BAB I. TUJUAN PENGUJIAN

Pengujian terhadap sebuah Reciprocating Air Compressor (RAC)

dimaksudkan untuk membantu memberi pelajaran kepada praktikan untuk dapat

mendalami teori-teori termodinamika. Pengujian ini bertujuan untuk menyelidiki

sifat-sifat dari kompresor udara bertingkat ganda atau lebih.

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

4

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 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.

5

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

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)

Termometer wet bulb dan dry bulb untuk inlet dan delivery

6

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

d. Temperatur udara yang keluar dari kompresor

e. Temperatur air yang masuk ke intercooler

f. Temperatur air yang keluar dari intercooler

7

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

8

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)

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 kompresor

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

9

Teori Umum Dari Kompresi

Gambar 1

Keterangan gambar: a b = langkah kompresi

B c = langah buang

Vc = Volume sisa

Vs = Va – Vc = volume lengkap

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:

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.

10

Gambar 2

Kerja yang ditunjukkan:

dengan: Ap = luas penampang piston

Ls = langkah

N = putaran

Atau dapat juga ditulis

W1 = Pm Ap Ls N

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.

11

Gambar 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:

Karena Vs = Va, maka persamaan tersebut dapat juga ditulis sebagai berikut:

Karena:

Karena:

12

Dari persamaan diatas dapat 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 Teori Tambahan

Berikut ini diberikan suatu ringkasan yang ada hubungannya dengan teori

Psikrometris dan juga suatu analisa thermodinamis dari sebuah intercooler.

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.

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:

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

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

13

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

persentase kandungan uap air menjadi kurang, pengurangan didapat dari

pengembunan.

Relative Humidity (Q)

Dengan menggunakan sistem 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.

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)

Panas yang diberikan oleh udara:

Q’a = ma . Qpa (T23-T24)

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

Sehingga efisiensi thermal adalah:

Dalam hal ini sangat sulit untuk menghitung jumlah panas yang

sebenarnya diberikan oleh udara, disebabkan oleh losses yang tidak dihitung.

14

Maka disini yang lebih pendting untuk diketahui dari sebuah heat exchanger

adalah "thermal ratio" yang didefinisikan sebagai berikut:

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

Analisa Massa Udara (kg/s)

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 (K)

Kompresi Ratio (γP)

Tingkat Pertama:

Tingkat Pertama:

Temperatur Ratio (γP)

Tingkat Pertama:

15

Tingkat Kedua:

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:

Kerja politropis (Wp 1)

Dari persamaan (1):

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

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

T1 = Temperatur Udara masuk (K)

n = Index politropis

γ = Pressure Ratio

Efisiensi Volumetris

Dari persamaan (4) didapatkan:

Aliran Massa udara yang sebenarnya: m’a

Untuk kompresor tingkat pertama:

“Swept air mass flow” =

Untuk kompresor tingkat kedua:

16

“Swept air mass flow” =

Pada persamaan di atas besarnya temperatur dan tekanan adalah penting,

selama tingkat kedua mempunyai udara masuk dengan tekanan P21 dan

temperature T21.

Maka efisiensi volumetrik:

Untuk tingkat pertama:

Untuk tingkat kedua:

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

volumetrik akan menurun sebanding dengan pertambahan p’.

II.6.7. Kerja Isothermal (WIs)


Wis = ma . RT11 .ln. γP1


Wis = ma . RT21 .ln. γP2

II.6.8. Kerja Indicated (Wi)


W1 = Pm1 . A1 . L1 . N1 . Z1


W1 = Pm2 . A2 . L2 . N1 . Z1

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)

17

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.

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)

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

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.

Harga-harga Efisiensi

Efisiensi termal : ηis=

W is

Wi

Efisiensi isotermal overall : ηis .o=

W is

W mech

Efisiensi mekanis : ηmech=

W i

W mech

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

18

(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 . Pv sat

dan

W =0 ,622×PvPo−Pv

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.

19

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

Analisa Intercooler

Thermal Ratio: 2523

2423

TTTT

20

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 1,6911 2,307 1,7042 2,319 1,7173 2,331 1,7304 2,345 1,7435 2,360 1,7576 2,373 1,7707 2,388 1,7838 2,401 1,7969 2,414 1,81010 2,425 1,822

Tabel 2

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:

Untuk Tingkat tunggal :V 1=

V 1 . 60N1

Untuk Tingkat ganda :V 1=

V 1 . 60N1

21

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

digambar.

BAB III. PENGOLAHAN DATA PERCOBAAN

UNIT TINGKAT 1

PERCOBAAN KE- 1 2 3

P1 mmH2O 350 350 350

P2 Bar 1 1 1

T1OC 31 35 35

T2OC 79 75 76

T3OC 29 30 22

N1 rpm 400 400 400

∆P mmH2O 1 1 1

P3 mmH2O 13 13 13

F1 Newton 290 275 270

V Volt 125 125 125

I Ampere 1 1 1

TD1OC 33 32.5 32.5

TW1OC 27 27.5 27.5

TD3OC 30.5 31 31

TW3OC 28.5 28.5 28.5

Po Bar 1 1 1

UNIT TINGKAT 2

PERCOBAAN KE- 1 2 3

Vin Lt/min 3 3 3

P1 Bar 1 1 1

22

P2 Bar 2 3 4

T1oC 20 25 25

T2oC 50 60 70

T3oC 30 40 35

T4oC 20 20 20

T5oC 20 20 20

T6oC 20 30 20

N2 rpm 400 400 400

F2 Newton 300 300 300

V Volt 120 120 120

I Ampere 2 2 2

1. Analisa Massa Udara

1. Analisa Massa Udara

No.∆P P3 Po P3 T3 T3 m'a

(mmH2O) (mmH2O) (bar) (bar abs) (⁰C) (K) (kg/s)

1 1 13 1 1.001274 29 302.15 0.00136

2 1 13 1 1.001274 30 303.15 0.00136

3 1 13 1 1.001274 22 295.15 0.00138

2. Rasio Kompresi (γP)

23

2. Rasio Kompresi

No. P11 P12 P21 P22

γP1 γP2(bar abs) (bar abs) (bar abs) (bar abs)

1 1.0343 2 2 3 1.934 1.5

2 1.0343 2 2 4 1.934 2

3 1.0343 2 2 5 1.934 2.5

3. Rasio Temperatur (γT)

4. Indeks Politropis (n)

3. Rasio Temperatur dan Indeks Politropis

No.T11 T12 T21 T22

γT1 γT2 n1 n2(K) (K) (K) (K)

1 304.15 352.15 293.15 323.15 1.158 1.102 0.818 0.806

2 352.15 302.15 323.15 303.15 0.858 0.938 1.302 1.102

3 302.15 673.15 303.15 293.15 2.228 0.967 0.452 1.038

5. Kerja Politropis (WP)

24

4. Kerja Politropis

No.m'a R n γP

(kg/s) (kJ/kgK) n1 n2 γP1 γP2

1 0,0013636 0,2871 0,818 0,806 1,934 1,5

2 0,0013614 0,2871 1,302 1,102 1,934 2

3 0,0013797 0,2871 0,452 1,038 1,934 2,5

4. Kerja Politropis

T(K) WP1 WP2

T11 T21 (kW) (kW)

304,15 293,15 0,073 0,044

352,15 323,15 0,098 0,090

302,15 303,15 0,054 0,112

6. Efisiensi Volumetris (ηvol)

5. Efisiensi Volumetris

No. m'a N1 η1vol P21 N2 T21 η2vol

25

(kg/s) (rpm) (%) (bar abs) (rpm) (K) (%)

1 0.0013636 400 37.462 2 400 293.15 83.530

2 0.0013614 400 37.400 2 400 323.15 91.926

3 0.0013797 400 37.903 2 400 303.15 87.398

7. Kerja Isothermal (Wis)

6. Kerja Isothermal

No.m'a R T11

γP1

T21γP2

W1is W2is

(kg/s) (kJ/kgK) (K) (K) (kW) (kW)

1 0.0013636 0.2871 304.15 1.93367495 293.15 1.5 0.07852 0.04653

2 0.0013614 0.2871 352.15 1.93367495 323.15 2 0.09076 0.08755

3 0.0013797 0.2871 302.15 1.93367495 303.15 2.5 0.07892 0.11003

8. Kerja Indicated (Wi)

7. Kerja Indicated

No.Pm1 Pm2 A1 A2 L1 L2 N1 N2

(kPa) (kPa) (m2) (m2) (m) (m) (rpm) (rpm)

1 97.075862 156.4 0.0035 0.002027 0.0635 0.0508 400 400

26

2 97.075862 156.4 0.0035 0.002027 0.0635 0.0508 400 400

3 97.075862 156.4 0.0035 0.002027 0.0635 0.0508 400 400

7. Kerja Indicated

Z1 Z2

W1i W2i

(kW) (kW)

2 2 0.28767 0.21473

2 2 0.28767 0.21473

2 2 0.28767 0.21473

9. Kerja Mekanik (Wmech)

8. Kerja Mekanis

No.F1 F2 N1 N2 W1mech W2mech

(N) (N) (rpm) (rpm) (kW) (kW)

1 290 300 400 400 6.8556 7.092

2 275 300 400 400 6.501 7.092

3 270 300 400 400 6.3828 7.092

10. Input Daya Motor

27

9. Input Daya Listrik

No

.

V1 I1 Ip listrik 1 V2 I2 Ip listrik 2

(Volt) (Ampere) (kW) (Volt) (Ampere) (kW)

1 125 1 0.213 120 2 0.328

2 125 1 0.213 120 2 0.328

3 125 1 0.213 120 2 0.328

11. Harga-harga efisiensi

a. Efisiensi Thermal

b. Efisiensi Thermal ”Overall”

c. Efisiensi Mekanis

10. Harga-Harga Efisiensi

No W1is W2is W1i W2i W1mech W2mech

28

. (kW) (kW) (kW) (kW) (kW) (kW)

1 0.078519 0.04653 0.28767 0.21473011 6.8556 7.092

2 0.0907605 0.08755 0.28767 0.21473011 6.501 7.092

3 0.0789222 0.11003 0.28767 0.21473011 6.3828 7.092

10. Harga-Harga Efisiensi

η1is η2is η1mech η2mech η1is.o η2is.o

(%) (%) (%) (%) (%) (%)

27.295 21.6707 4.1961 3.02778 1.14533 0.65614

31.5504 40.7702 4.42498 3.02778 1.3961 1.23443

27.4352 51.2402 4.50693 3.02778 1.23648 1.55144

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).

Saat keluar:

29

Dari tabel halaman 4/13:

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

PV-sat (kPa).


No.TD1-TW1 TD3-TW3 m'a Po Q1 Q3

(⁰C) (⁰C) (kg/s) (bar) (%) (%)

1 6 2 0.00136 1 63 62

2 5 2.5 0.00136 1 54 54

3 5 2.5 0.00138 1 64 54


PV-SAT1 PV-SAT3 PV1 PV3 MV1 MV3 W1 W3

(bar) (bar) (bar) (bar) (kg/s) (kg/s) (kg/s) (kg/s)

0.05318

0.0475

43.35034

2.9474

8-0.00121 -0.00128 -0.8866 -0.9414

0.05622

0.0531

83.03588

2.8717

2-0.00126 -0.0013 -0.9275 -0.9543

0.05622

0.0562

23.59808

3.0358

8-0.00119 -0.00128 -0.8614 -0.9275

13. Analisa Intercooler

30

12. Analisa Intercooler

No.T23 T24 T25

ε(⁰C) (⁰C) (⁰C)

1 30 20 20 1

2 40 20 20 1

3 35 20 20 1

III.2. Grafik

III.2.1. Tingkat 1:

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)

31

0 0.005 0.01 0.015 0.020

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

0 0.005 0.01 0.015 0.020

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

III.2.2. Tingkat 2:

32

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010

0.5

1

1.5

2

2.5

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010

0.5

1

1.5

2

2.5

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

33

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010

0.5

1

1.5

2

2.5

3 2

1


Volume (V)

Teka

nan

(P)

`

BAB IV. ANALISA

Analisa Proses Percobaan

Proses percobaan dilakukan dengan menggunakan instrumen yang sesuai

dengan panduan pelaksanaan. Metode atau langkah kerja yang dilakukan pun juga

sudah disesuaikan dengan yang terdapat di dalam panduan pelaksanaan. Proses

percobaan pun juga tidak mengalami kendala yang berarti.

Hanya saja proses pengambilan data tidak dapat dilakukan secara

sempurna karena terdapat beberapa intrumen pengukur yang tidak bekerja dengan

baik. Salah satunya adalah indikator temperatur untuk kompresor tingkat 1

(GT.102). Hal ini menyebabkan adanya asumsi data yang jelas kurang akurat

dibandingkan dengan kondisi nyata. 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.

Selain parameter temperatur, proses pengambilan data juga mengalami

kendala yang terdapat pada indikator kertas Maihak. Hasil atau garis yang

34

dihasilkan tidak jelas terlihat akibat ujung pengukur hanya menggores kertas

tanpa diberi penanda semacam tinta atau pewarna. Penanda pun juga tidak dapat

dipasang terlalu dekat dengan kertas karena dapat menyebabkan robeknya kertas.

Analisa Hasil Olah Data

Hasil data percobaan yang didapat mungkin memang tidak sesuai dengan

kondisi sebenarnya karena terdapat beberapa parameter yang ditentukan melalui

asumsi. Proses percobaan yang kurang sempurna dan kualitas instrumen yang

sudah tidak optimal lagi juga menyebabkan reliability data semakin berkurang.

Namun, dari data yang sudah diperoleh dan diolah, dapat dilihat bahwa

performa-performa pokok dan siklus kompresi sudah dapat dibuktikan. Baik, pada

kompresor tingkat I maupun tingkat II, keduanya pun juga menunjukkan pola

yang sama.

Dari pengolahan data yang sudah dilakukan diketahui bahwa besar rata-

rata massa udara yang dapat dikerjakan kompresor adalah sebesar 0,001367 kg/s.

Selain itu juga diketahui bahwa rasio kompresi untuk kompresor tingkat I adalah

sebesar 1,934 dengan variasi yang terdapat pada kompresor tingkat II sebesar 1,5;

2; dan 2,5. Adapun variasi ini terjadi karena pada kompresor tingkat II dilakukan

variasi pada P2 sebesar 2 bar, 3 bar, dan 4 bar.

Pada pengolahan data juga dilakukan perhitungan beberapa jenis

parameter kerja pada kompresor seperti kerja politropis, kerja isotermal, kerja

indicated, dan kerja mekanis. Keempat kerja tersebut dihitung berdasarkan

parameter yang berbeda-beda dengan rumus yang berbeda pula sehingga dapat

dipastikan bahwa hasil yang diperoleh sangat bervariasi. Besar rata-rata kerja

politropis untuk kompresor tingkat I adalah sebesar 0,075 kW dan 0,082 kW

untuk kompresor tingkat II. Setelah itu kerja isotermal untuk kompresor tingkat I

adalah sebesar 0,08273 kW dan untuk kompresor tingkat II adalah sebesar

0,08137 kW. Untuk besar rata-rata kerja indicated, pada kompresor tingkat I

adalah sebesar 0,28767 kW dan sebesar 0,21473 kW untuk kompresor tingkat II.

35

Parameter kerja yang terakhir yaitu kerja mekanis yang memiliki besar rata-rata

untuk kompresor tingkat I sebesar 6,58 kW dan untuk kompresor tingkat II

sebesar 7,092 kW.

Selain parameter kerja kompresor, proses pengolahan data juga dilakukan

pada efisiensi kompresor. Beberapa efisiensi kompresor yang diperhitungkan

antara lain efisiensi volumetris, efisiensi mekanis, dan efisiensi isotermal.

Ketiganya pun memiliki besar rata-rata yang berbeda-beda.

Proses pengolahan data yang terakhir dilakukan dengan cara menggambar

grafik P-V dari performa kompresor, baik tingkat I maupun tingkat II. Hasil grafik

P-V dari percobaan menunjukkan suatu grafik kompresi yang cukup representatif

dengan berbagai variasi nilai. Adapun variasi nilai ini terjadi karena adanya

variasi pada parameter input dan kondisi lingkungan serta kondisi kompresor itu

sendiri.

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.

36

BAB V. PENUTUP

Kesimpulan

1. Praktikum dilakukan dengan menggunakan dua unit kompresor, tingkat

I dan tingkat II beserta intercooler.

2. 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.

3. Besar massa udara yang dapat dikerjakan kompresor sebesar 0,001367

kg/s dengan rasio kompresi untuk kompresor tingkat pertama sebesar

1,934 dan 1,5; 2; 2,5 untuk kompresor tingkat kedua pada tekanan 2; 3; 4

bar.

4. Rasio temperatur untuk kompresor tingkat pertama adalah sebesar 1,415

dan 1,002 untuk kompresor tingkat dua. Sedangkan untuk indeks

politropis, untuk kompresor tingkat pertama sebesar 0,857 dan untuk

kompresor tingkat kedua sebesar 0,982.

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

kerja mekanis, kerja indicated, dan kerja politropis.

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

efisiensi mekanis, dan efisiensi isotermal.

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

sesuai dengan bentuk dasar siklus kompresi.

37

LAMPIRAN

Ilustrasi

Gambar 1. Unit kompresor tingkat I (GT.102)

Gambar 2. Unit kompresor tingkat 2 (GT.102/2)

38

Gambar 3. Unit indikator kompresor tingkat 2 (GT102/2)

39

Tugas Tambahan

Resume Kegiatan Praktikum

1. RTU (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.

2. Heat pump

Pada dasarnya, heat pump memiliki prinsip kerja yang sama dengan RTU,

yaitu prinsip perpindahan panas. Hanya saja, pada sistem RTU, lingkungan yang

menjadi parameter utama sistem adalah lingkungan evaporator, yang berarti

lingkungan yang diserap panasnya atau didinginkan. Sedangkan pada heat pump,

lingkungan yang menjadi parameter utama sistem adalah lingkungan kondensor,

40

yang merupakan lingkungan yang diberi panas atau dipanaskan. Komponen yang

terlibat pun juga sama dengan yang berada pada sistem RTU atau sistem

refrijerasi. Terdapat evaporator, kondensor, kompresor, dan katup ekspansi

dengan fungsi yang sama dengan yang terdapat pada sistem refrijerasi.

3. 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 pancaran air dengan efektif dan dapat membuang air yang sudah

mengenai bucket agar tidak memberikan efek balik pada turbin.

4. Pompa aksial

Pompa aksial merupakan pompa dengan karakteristik head yang rendah

dan flowrate yang tinggi. Hal ini mengakibatkan pompa aksial sering digunakan

untuk mengalirkan air pada jarak-jarak tertentu seperti pada sistem irigasi. Pada

pompa aksial terdapat komponen casing dan blades meliputi runner blades dan

diffuser blades.

Pada saat proses percobaan, terdapat beberapa indicator flowmeter untuk

mengetahui besar laju aliran di beberapa titik pada instalasi pompa aksial.

41

5. Pompa sentrifugal

Lain halnya dengan pompa aksial, karakteristik yang dimiliki oleh pompa

sentrifugal adalah head yang tinggi dengan flowrate yang rendah. Karakteristik

inilah yang menyebabkan pompa sentrifugal seringkali digunakan untuk

mengangkat fluida ke tempat yang tinggi ataupun menggerakkan fluida dengan

tingkat viskositas yang relatif tinggi.

Pompa sentrifugal memiliki komponen utama berupa casing, diffuser, dan

impeller. Impeller berfungsi untuk memberikan energi kinetik pada fluida yang

akan diteruskan ke diffuser yang berfungsi untuk mengubah energi kinetik yang

dimiliki fluida menjadi energi potensial.

Pada saat percobaan, dilakukan variasi pada besar bukaan inlet dan outlet

pompa serta besar daya listrik yang diberikan.

Download - laporan kompressor

Top Related