Post on 08-Aug-2015
Pengujian kompresor
1 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
KOMPRESOR
I. TEORI KOMPRESOR
Hukum Boyle mengatakan bahwa jika gas dikompresikan atau
diekspansikan pada temperatur tetap maka tekanannya akan berbanding
terbalik dengan volumenya. Pada Hukum Charles berbunyi pada proses
tekanan tetap, volume gas berbanding dengan temperatur mutlak.
II. KOMPRESI GAS
1. Proses Kompresi
Kompresi gas dapat dilakukan menurut tiga cara yaitu dengan
proses isothermal, adibatik dan politropik :
a. Kompresi Isothermal
Bila suatu gas dikompresikan, maka ada energi mekanik yang
diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi energi
panas sehingga temperatur akan naik jika tekanan semakin tinggi.
Jika kompresi dibarengi dengan pendinginan untuk mengeluarkan
panas yang terjadi, temperature dapat dijaga tetap. Kompresi dengan
cara ini disebut kompresi isothermal (temperatur tetap).
b. Kompresi Adiabatik
Jika silinder secara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan
berlangsung tanpa panas yang keluar dari gas atau masuk ke dalam
gas. Kompresi ini disebut kompresi adiabatik. Dalam prakteknya,
kompresi adiabatik tidak sempurna, karena isolasi silinder tidak
pernah sempurna. Untuk pengecilan volume yang sama, kompresi
adiabatik menghasilkan tekanan lebih tinggi daripada kompresi
isothermal, sehingga kompresi adiabatik lebih besar dari kerja
kompresi isothermal.
Pengujian kompresor
2 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
c. Kompresi Politropik
Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan
proses isothermal, karena ada kenaikan temperatur, namun juga
bukan proses adiabatik karena ada panas yang dipancarkan keluar.
Jadi proses kompresi yang sesungguhnya ada di antara keduanya
yang disebut kompresi politropik.
III. SIKLUS KERJA KOMPRESOR
Apabila gas dihisap masuk dan dikompresikan ke dalam silinder
kompresor perubahan tekanan terjadi sesuai dengan perubahan volume.
a. Langkah Isap
Pada waktu torak berada pada titik mati atas (TMA) atau a, katup
buang dan katup isap dalam keadaan menutup. Pada waktu torak
mulai bergerak dari TMA ke TMB (titik mati bawah) katup isap akan
membuka.
Selama gerakan torak dari a ke b, gas yang ada di dalam silinder
akan berekspansi, tetapi gas sebenarnya baru terisap masuk ke dalam
silinder setelah tekanan di dalam silinder mencapai tekanan
penguapan. Oleh karena itu, selama gerakan torak dari titik a ke titik
b tidak terjadi pengisapan.
Setelah torak mencapai titik b dan meneruskan gerakannya menuju
TMB, gas mulai dihisap masuk ke dalam silinder. Pada waktu torak
berada di TMB, katup isap menutup dan pengisapan selesai.
b. Langkah Kompresor
Pada waktu torak berada di TMB, katup isap dan buang berada
dalam keadaan menutup.
Selama gerakan torak dari c ke d, gas di dalam silinder akan
mengalami proses kompresi sehingga tekanan naik secara berangsur-
angsur.
Setelah dicapai tekanan buang, pada titik b, katup buang mulai
membuka sehingga gas keluar dari silinder.
Pengujian kompresor
3 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Selama gerakan torak dari titik d ke titik a, gas keluar pada tekanan
konstan, pada waktu torak berada di TMA, proses kompresi selesai.
Setelah torak mencapai titik b dan meneruskan gerakannya menuju
TMB, gas mulai dihisap masuk ke dalam silinder. Pada waktu torak
berada di TMB, katup isap menutup dan pengisapan selesai.
Gambar 1. Siklus kerja kompresor
Pengujian kompresor
4 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
IV. SPESIFIKASI KOMPRESOR
1. Diameter kompresor : 50 mm
2. Langkah (S) : 40 mm
3. Volume langkah (Vs) : 78500 mm³
4. Jarak clearance (Sc) : 1,65 mm
5. Jumlah silinder : 2 buah
6. Putaran motor : 29000 rpm
7. Putaran kompresor : 1935 rpm
V. MENJALANKAN KOMPRESOR
1. Buka katup pengontrol aliran udara pada instrument. Periksa apakah
tekanan udara pada tangki penampung menunjukkan angka nol.
2. Gerakan tombol pengatur aliran udara untuk menaikkan tekanan pada
tangki penampung.
3. Bila tekanan mencapai 2 bar, putar katup pengatur perlahan-lahan
sampai tekanan seimbang kembali.
4. Untuk pemanasan, biarkan kompresor berjalan dengan tekanan
penampung di bawah 2 bar.
5. Untuk menghentikan motor, tekan tombol off.
6. Bila telah selesai, buang air kondensat melalui katup pembuangan.
VI. TUGAS
1. Buat diagram P-V.
2. Grafik kerja politropik vs beda tekanan.
3. Grafik efisiensi isothermal vs beda tekanan.
4. Grafik efisiensi politropik vs beda tekanan.
5. Grafik efisiensi volumetric vs beda tekanan.
6. Grafik laju aliran massa uap air masuk – keluar vs beda tekanan.
Pengujian kompresor
5 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
VII. SOLUSI
Data Hasil Pengujian Mesin Kompresor
Table 1. Data Hasil Pengamatan Mesin Kompresors
No Pengukuran Satuan Hasil Pengamatan
1 2 3 4
1 P1 (kg/cm²) 10 15 20 25
2 P2 (mmH2O) 0,1 0,15 0,22 0,3
3 P3 (mmH2O) 0 0 0 0
4 ΔP (mmH2O) 4,5 2 2,5 3
5 T1 (ºC) 35 34 34 34
6 T2 (ºC) 86 88 88 88
7 T3 (ºC) 30 30 30 30
8 Tdb in = T1 (ºC) 35 34 34 34
9 Twb in (ºC) 23 23 23 23
10 Tdb out (ºC) 24 24 24 24
11 Tegangan (ºC) 200 200 200 200
12 Arus (Ampere) 4 4 4 4
A. Dari hasil Percobaan 1 didapat data sebagai berikut :
P1 = 10 kg/cm Tdb in = 35ºC
P2 = 0,1 mm H2O Twb in = 23ºC
P3 = 0 mm H2O Tdb out = 24ºC
T1 = 35ºC + 273 = 308 oK Tegangan = 200 volt
T2 = 86ºC + 273 = 359 oK Arus = 4 Ampere
T3 = 30oC + 273 = 303
oK
Mengkonversikan P1 kedalam satuan atm
P1 = 10 kg/cm
P1 = Po – 9,678 x 10-5
x P1
P1 = 1 atm – 9,678 x 10-5
x 10 mmH2O
P1 = 0,9990322 atm
Pengujian kompresor
6 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Mengkonversikan P2 kedalam satuan atm
P2 = 0,1 mm H2O
P2 = Po + 9,678 x 10-1
x P2
P2 = 1 atm + 9,678 x 10-1
x 0,1 kg/cm2
P2 = 1,09678 atm
Mengkonversikan P3 kedalam satuan atm
P3 = 0 mmH2O
P3 = Po + 9,678 x 10-5
x P3
P3 = 1 atm + 9,678 x 10-5
x 0 mmH2O
P3 = 1 atm
Menentukan Indeks Politropik
Xi = ln [P2/P1]
Xi = ln [1,09678 /0,999032]
Xi = ln 1,09784
Xi = 0,093347
Yi = ln [T2/T1]
Yi = ln [86/35]
Yi = ln 2,45714
Yi = 0,898999
rp = P2/P1
rp = 1,09678 /0,999032
rp = 1,09784
B. Dari hasil Percobaan 2 didapat data sebagai berikut :
P1 = 15 kg/cm Tdb in = 34ºC
P2 = 0,15 mm H2O Twb in = 23ºC
P3 = 0 mm H2O Tdb out = 24ºC
Pengujian kompresor
7 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
T1 = 34ºC + 273 = 307 K Tegangan = 200 volt
T2 = 88ºC + 273 = 361 K Arus = 4 Ampere
T3 = 30oC + 273 = 303
oK
Mengkonversikan P1 kedalam satuan atm
P1 = 15 kg/cm2
P1 = Po – 9,678 x 10-5
x P1
P1 = 1 atm – 9,678 x 10-5
x 15 mmH2O
P1 = 0,998548 atm
Mengkonversikan P2 kedalam satuan atm
P2 = 0,15 mmH2O
P2 = Po + 9,678 x 10-1
x P2
P2 = 1 atm + 9,678 x 10-1
x 0,15 kg/cm2
P2 = 1,14517 atm
Mengkonversikan P3 kedalam satuan atm
P3 = 0 mmH2O
P3 = Po + 9,678 x 10-5
x P3
P3 = 1 atm + 9,678 x 10-5
x 0 mmH2O
P3 = 1,0 atm
Menentukan Indeks politropik
Xi = ln [P2/ P1]
Xi = ln [1,14517 /0,998548]
Xi = ln 1,146835
Xi = 0,137006
Yi = ln [T2/T1]
Yi = ln [88/34]
Yi = ln 2,588235
Yi = 0,950976
Pengujian kompresor
8 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
rp = P2/P1
rp = 1,14517 /0,998548
rp = 1,146835
C. Dari hasil Percobaan 3 didapat data sebagai berikut :
P1 = 20 kg/cm Tdb in = 34ºC
P2 = 0,22 mm H2O Twb in = 23ºC
P3 = 0 mm H2O Tdb out = 24ºC
T1 = 34ºC + 273 = 307 oK Tegangan = 200 volt
T2 = 88ºC + 273 = 361 oK Arus = 4 Ampere
T3 = 30oC + 273 = 303
oK
Mengkonversikan P1 kedalam satuan atm
P1 = 20 kg/cm2
P1 = Po – 9,678 x 10-5
x P1
P1 = 1 atm – 9,678 x 10-5
x 20 mmH2O
P1 = 0,998064 atm
Mengkonversikan P2 kedalam satuan atm
P2 = 0,22 mmH2O
P2 = Po + 9,678 x 10-1
x P2
P2 = 1 atm + 9,678 x 10-1
x 0,22 kg/cm2
P2 = 1,212916 atm
Mengkonversikan P3 kedalam satuan atm
P3 = 0 mmH2O
P3 = Po + 9,678 x 10-5
x P3
P3 = 1 atm + 9,678 x 10-5
x 0 mmH2O
P3 = 1,0 atm
Pengujian kompresor
9 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Menentukan Indeks politropik
Xi = ln [P2/ P1]
Xi = ln [1,212916 /0,998064]
Xi = ln 1,21527
Xi = 0,1949663
Yi = ln [T2/T1]
Yi = ln [88/34]
Yi = ln 2,588235
Yi = 0,950976
rp = P2/P1
rp = 1,212916 /0,998064
rp = 1,21527
Tabel 2 Tekanan dan Temperatur
No P1 (atm) P2 (atm) P3 (atm) T1 T2 rp
1 0,9990322 1,09678 1,0 308 359 1,09784
2 0,998548 1,14517 1,0 307 361 1,146835
3 0,998064 1,212916 1,0 307 361 1,21527
Table 3 Perbandingan Tekanan dan Temperatur
No Xi Yi Xi Yi Xi2
1 0,093347 0,898999 0,083919 0,008714
2 0,137006 0,950976 0,130289 0,018771
3 0,1949663 0,950976 0,185408 0,038012
∑ 0,4253193 2,800951 0,399616 0,065497
Pengujian kompresor
10 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Menentukan Laju Massa Aliran Udara (ma)
22 xixiN
yixiyixiNa
24253193,0065497,03
800951,24253193,0399616,03
a
an
1
1
484112,01
1
n
3
3310289,4T
PxPma
Pengujian kompresor
11 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Menentukan Aliran Massa Uap Air Masuk (mvin)
Ditentukan rasio kandungan air per udara kering (γ1) = 0,01 kg air per kg
udara
Menentukan Laju Aliran Massa Uap Air Keluar (mvout)
Ditentukan rasio kandungan air per udara kering (γ1) = 0,009 kg air per kg
udara
Menentukan Kerja Politropik (Wpol)
mamvin
1
1
mamvout
1
1
1
1
11
n
nrpTRmax
n
nWpol
1
93841,1
193841,11,09784308287,0)x10 x 0,52269(
193841,1
93841,1 3-xWpol
kWWpol 05405,0
kWxWpol
210405,5
Pengujian kompresor
12 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Menentukan Kerja Isothermal (Wiso)
Wiso = ma x R . T1 x ln (rp)
Wiso = 0,52269 x 10-3
x 0,287 x 308 x ln(1,09784 )
Wiso = 4,31287 x 10-3
kW
Menentukan Kerja Mekanis (Wmek)
Wmek = V . A
Wmek = 200 x 4
Wmek = 800 W
Wmek = 0,8 kW
Menetukan Efisiensi Politropik (ηpol)
Menetukan Efisiensi Isothermal (ηiso)
Menentukan Efisiensi Volumetrik (ηvol)
Pengujian kompresor
13 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
PERFORMANCE KOMPRESOR
Menentukan volume langkah
Vs = diameter silinder x langkah torak
=
= 40
= 78500 mm2
Menentukan volume sisa
Vc =
=
= 3238,13 mm3
Volume kompresor
V1 = Vc + Vs
= 3238,13 + 78500
= 81738,13 mm3
Sehingga volume kompresor adalah :
Pengujian kompresor
14 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
A = P1 x V1n
A = 0,998064 atm x (81738,13) 1,9
A = 2151,6 x 106 mm
3
V2 = (A/P2) n
V2 = (2151,6 x 106 /1,09678)
1,9
V2 = 4,53 x 1017
mm3
Pada langkah 3 – 4
P3 = P2
V3 = Vc
P4 = P1
B = P3 x V3
= 1,0 atm x 3238,13 mm3
= 3238,13 atm mm3
V4 = (B/P4) n
= (3238,13 x 0,9990322) 1,9
= 4,6 x 106
mm3
Table 4 Laju Aliran Massa Udara dan Laju Aliran Massa Uap Air
No Laju aliran massa udara
(ma.kg/s)
Laju aliran Massa uap air
mvin (kg/s) mvout (kg/s)
1 0,52269 x 10-3
0,51751 x 10-5
0,46622 x 10-5
2 0,34846 x 10-3
0,34501 x 10-5
0,31082 x 10-5
3 0,38959 x 10-3
0,38573 x 10-5
0,34750 x 10-5
Pengujian kompresor
15 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Table 5 Kerja Kompresor
No Kerja politropik
Wpol (kW)
Kerja isothermal
Wiso (kW)
Kerja mekanis
Wmek (kW)
1 -5,405 x 10-2
4,31287 x 10-3
0,8
2 -3,752 x 10-2
4,20642 x 10-3
0,8
3 -4,445 x 10-2
6,69249 x 10-3
0,8
Table 6 Perhitungan Diagram P-V pada langkah 1-2
No LANGKAH 1-2
A (atm mm2) P2=P3 (atm) V2 (mm
2)
1 2151,6 x 106
1 4,53 x 1017
2 2152,7 x 106 1 4,18 x 10
17
3 2151,6 x 106 1 3,74 x 10
17
Table 7 Tekanan dan Temperatur
No LANGKAH 3-4
Bs (atm mm2) P4=P1 (atm) V4 (mm
2)
1 3238,13 0,9990322 4,66 x 106
2 3238,13 0,998548 4,65 x 106
3 3238,13 0,998064 4,65 x 106
VIII. TABEL DAN GRAFIK
1. Tabel Kerja Politropik (W pol) vs Beda Tekanan (rp)
NO KERJA POLITROPIK
WPOL (KW)
BEDA TEKANAN
(rp)
1 -5,405 x 10-2
1,09784
2 -3,752 x 10-2
1,146835
3 -4,445 x 10-2
1,21527
Pengujian kompresor
16 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Grafik Kerja Politropik (W pol) vs Beda Tekanan (rp)
2. Tabel Efisiensi Politropik (η pol) vs Beda Tekanan (rp)
NO EFISIENSI POLITROPIK
(%)
BEDA TEKANAN
(rp)
1 0,06756 % 1,09784
2 0,0469 % 1,146835
3 0,0556 % 1,21527
Grafik Efisiensi Politropik vs Beda Tekanan
3. Tabel Kerja isotermal (W iso) vs Beda Tekanan (rp)
NO KERJA ISOTERMAL
WISO (kW)
BEDA TEKANAN
(rp)
1 4,31287 x 10-3
1,09784
2 4,20642 x 10-3
1,146835
3 6,69249 x 10-3
1,21527
Pengujian kompresor
17 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Grafik Kerja isotermal (W iso) vs Beda Tekanan (rp)
4. Tabel Efisiensi isotermal (η iso) vs Beda Tekanan (rp)
NO EFISIENSI ISOTERMAL
(%)
BEDA TEKANAN
(rp)
1 5,39 x 10-3
% 1,09784
2 5,26 x 10-3
% 1,146835
3 8,37 x 10-3
% 1,21527
Grafik Efisiensi isotermal vs Beda Tekanan
5. Tabel Efisiensi Volumetrik (η) vs Beda Tekanan (rp)
NO EFISIENSI VOLUMETRIK
(%)
BEDA TEKANAN
(rp)
1 5,76 x 10-4
% 1,09784
2 5,76 x 10-4
%
1,146835
3 5,76 x 10-4
%
1,21527
Pengujian kompresor
18 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
Grafik Efisiensi Volumetrik vs Beda Tekanan (rp)
6. Tabel Laju Aliran Massa Uap Air Masuk vs Beda Tekanan (rp)
NO Laju Aliran Massa Uap Air Masuk
mvin (kg/s)
BEDA TEKANAN
(rp)
1 0,51751 x 10-5
1,09784
2 0,34501 x 10-5
1,146835
3 0,38573 x 10-5
1,21527
Grafik Laju Aliran Massa Uap Air Masuk vs Beda Tekanan
Pengujian kompresor
19 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
7. Tabel Laju Aliran Massa Uap Air Keluar vs Beda Tekanan (rp)
NO Laju Aliran Massa Uap Air keluar
mvout (kg/s)
BEDA TEKANAN
(rp)
1 0,46622 x 10-5
1,09784
2 0,31082 x 10-5
1,146835
3 0,34750 x 10-5
1,21527
Grafik Laju Aliran Massa Uap Air Keluar vs Beda Tekanan
Pengujian kompresor
20 laporan Praktikum Prestasi Mesin (SUDARWANTO/41310120011)
LAMPIRAN:
FOTO KOPI DATA PRAKTIKUM
FOTO KOPI KARTU PRAKTIKUM