Home >Documents >Petunjuk Praktikum-2

Petunjuk Praktikum-2

Date post:06-Aug-2015
Category:
View:70 times
Download:1 times
Share this document with a friend
Transcript:

Praktikum Pompa-KompresorBAB IDASAR TEORI1.1Pengertian kompresor Kompresoradalahsuatu peralatan atau alat yang menerima energi ataukerja dari luar (berupa daya poros), dengan tujuan digunakan untuk menaikan suatu tekanan fluida (udara/gas). Inletpressure dapat berbagai harga, mulai tekanan vakum hingga tekanan positif yang tinggi. Sedangkan tekanan discharge dapat berfariasi mulai tekanan atmosfir hingga ribuanpsi diatas atmosfir. Variasi tekananinlet dandischarge ini tentunya sesuai dengan type atau konfigurasi kompresor. Fluida dapat berupa berbagai fluida kompresibel, gas atau uap. 1.2. Klasifikasi KompresorKompresor menurut prinsipkerjanya dapat digolongkandalam2kelompok dasar yaitu:1.2.1 Positive Displacement CompressorDi dalamkelompokini, fluidakerjadihisappadatekananrendahatasdasar pembesaran ruang kerja dan dimampatkan ke tekanan tinggi atas dasar pengecilan ruang kerja. Jadi dalamsiklus kerja akan terjadi pembesaran volume ruang kerja yang berkaitan dengan penghisapan dan pengecilan volume ruang kerja yang berkaitan dengan pemampatan. Berdasarkan perubahan volume ruang kerja kompresor ini dapat digolongkan menjadi :a). Reciprocating Compressor (Kompresor Torak)Ruang kerja dari kompresor ini berupa ruang silinder yang dibatasi oleh dinding silinder dan penampang torak, dimana perubahan volume ruang kerja diakibatkan oleh gerakan bolak-balik translasi dari torak.D III Teknik Mesin FTI-ITS 1Gambar Reciprocating Compressor

Praktikum Pompa-Kompresorb). Rotary Compressor (Kompresor Rotari)Ruangkerjadarikompresoriniadalahruangbilah-bilahsududengancasing, dimana perubahan volume ruang kerja diakibatkan bilah-bilah sudu yang berputar tidak konsentris relative terhadap casing. Pada Rotary compressor ini dibagi menjadi: Lobe type, Screwtype, danVanetype. Kompresortersebut.dapat dilihat padagambar2.2 sampai dengan 2.4.D III Teknik Mesin FTI-ITS 2Gambar Lobe CompressorGambar Centrifugal Compressor Untuk mencapai tujuan tersebut maka hal-hal yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut:Melakukan pengujian dan pengambilan data.Menghitung kapasitas, pengukuran tekanan sebelum dan sesudah orifice, pengukuran tekanan dan temperatur upstream dan downstream, menghitung tekanan total kompresor, menghitung daya input kompresor, menghitung daya output kompresor.Membuat grafik karakteristik kerja sebagai fungsi kapasitas.Batasan MasalahMengingat betapa luas dan kompleksnyapermasalahan pada kompresor sentrifugal, maka batasan penulisan tugas akhir ini adalah pada masalah analisa perhitungan unjuk kerja kompresor sentrifugal dengan menggunakan bentuk sudu backward curved. Adapun batasan permasalahan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:Kompresor sentrifugal diasumsikan dalam keadaan normal pada saat pengujian.Aliran fluida adalah dalam kondisi steady state dan steady flow pada saat pengujian.Aliran fluida incompressible.Tidak memperhitungkan perpindahan panas pada instalasi.Sistematika PenulisanAdapun metode penulisan yang dipakai dalam mengerjakan tugas akhir ini adalah studi pustaka, dimana dibutuhkan beberapa referensi yang mendukung demi terselesaikannya tugas akhir ini. Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:Bab I. PendahuluanPada bab ini berisi latar belakang dibuatnya tugas akhir ini, perumusan masalah, batasan masalah, manfaat dan tujuan penulisan tugas akhir ini.Bab II. Dasar Teori.Pada bab ini berisi mengenai teori yang mendasari penyusunan laporan tugas akhir secara umum.Bab III. MetodologiPada bab ini menjelaskan secara runtun bagaimana memulai percobaan dan pengambilan data dari tugas akhir ini.Bab IV. PerhitunganBab ini berisi perhitungan data pengujian.Bab V. Penutup.Bab ini menjelaskan mengenai kesimpulan dari keseluruhan proses penyusunan tugas akhir dan hasil dari pengujian kompresor sentrifugal.ssorGambar Sliding Vane CompressorGambar Enam tipe sudu yang sering digunakan

Praktikum Pompa-Kompresor1.2.2. Rotodynamic (Centrifugal) CompressorUntukkompresor rotodynamics, fluidakerjasecarakontinudialirkandalam rotor yang berputar dengan arah aliran yang idealnya akan mengikuti bentuk kelengkungan sudu rotor. Selama proses pengaliran fluida di dalam rotor ini akan terjadi efek aerodinamis oleh rotor ke fluida kerja sedemikian sehingga daya yang diberikan melalui porosrotor akandikonversikanmenjadi energi fluidaberupakenaikantotal headfluida. Sebagiandari jumlahtotalheadyangditerimafluidadi dalamrotorini berupa head dinamis yang berkaitan dengan energi kecepatan fluida dan sebagian lagi berupa head statis yang berkaitan dengan energi tekanan fluida.Berdasar dari tipe / konstruksi kompresor, kompresor sentrifugal dapat dibedakan menjadia). Kompresor Centrifugal Tipe RadialUntuk kompresor tipe ini, aliran fluida di dalam rotor diarahkan secara radial. Jadi kelengkungansuduakanmenuntunaliranfluidasecaraaerodinamisdalamarah radial. Perangkat lanjutan untuk kompresor tipe ini adalah rumah keong (volute chamber).D III Teknik Mesin FTI-ITS 3Gambar Screw CompressorGambar Centrifugal Compressor Untuk mencapai tujuan tersebut maka hal-hal yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut:Melakukan pengujian dan pengambilan data.Menghitung kapasitas, pengukuran tekanan sebelum dan sesudah orifice, pengukuran tekanan dan temperatur upstream dan downstream, menghitung tekanan total kompresor, menghitung daya input kompresor, menghitung daya output kompresor.Membuat grafik karakteristik kerja sebagai fungsi kapasitas.Batasan MasalahMengingat betapa luas dan kompleksnyapermasalahan pada kompresor sentrifugal, maka batasan penulisan tugas akhir ini adalah pada masalah analisa perhitungan unjuk kerja kompresor sentrifugal dengan menggunakan bentuk sudu backward curved. Adapun batasan permasalahan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:Kompresor sentrifugal diasumsikan dalam keadaan normal pada saat pengujian.Aliran fluida adalah dalam kondisi steady state dan steady flow pada saat pengujian.Aliran fluida incompressible.Tidak memperhitungkan perpindahan panas pada instalasi.Sistematika PenulisanAdapun metode penulisan yang dipakai dalam mengerjakan tugas akhir ini adalah studi pustaka, dimana dibutuhkan beberapa referensi yang mendukung demi terselesaikannya tugas akhir ini. Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:Bab I. PendahuluanPada bab ini berisi latar belakang dibuatnya tugas akhir ini, perumusan masalah, batasan masalah, manfaat dan tujuan penulisan tugas akhir ini.Bab II. Dasar Teori.Pada bab ini berisi mengenai teori yang mendasari penyusunan laporan tugas akhir secara umum.Bab III. MetodologiPada bab ini menjelaskan secara runtun bagaimana memulai percobaan dan pengambilan data dari tugas akhir ini.Bab IV. PerhitunganBab ini berisi perhitungan data pengujian.Bab V. Penutup.Bab ini menjelaskan mengenai kesimpulan dari keseluruhan proses penyusunan tugas akhir dan hasil dari pengujian kompresor sentrifugal.ssorGambar Enam tipe sudu yang sering digunakan

Praktikum Pompa-Kompresorb). Kompresor Sentrifugal Tipe AksialPada kompresor ini, aliran di dalamrotor diarahkan secara axial. Jadi kelengkungan akan menuntun aliran fluida secara aerodinamis dalam arah axial ( sejajar poros rotor). Perangkat lanjutan untuk kompresor tipe ini berupa rangkaian sudu-sudu stator.Sedangkan menurut kenaikan tekanannya, kompresor sentrifugal dibedakan menjadi 3 macam yaitu :a). FanFan dipakai bilamana tekanan rendah dan pengaliran volume yang agak besar. Fan ini beroperasi pada kecepatan spesifik yang rendah, rumah dan impellernya dibuat dari lembaran-lembaran baja. Menurut bentuk sudunya, fan centrifugal dibedakan menjadi enam (6) kategori: AF(Airfoil),BC(Backwardcurved),BI(Backwardinclined),RT(Radial-tip),FC (Forward curved),dan RB(Radial blade). Gambar 3 menunjukan enam macam sudu yang biasa digunakan dalam fancentrifugal. Pada umumnya impeller yang digunakan dalam sentrifugal fan dapat diklasifikasikan sebagai berikut:1. Forward curved blades (2 > 90)2. Radial curved blades (2= 90)3. Backward curved blades (2 < 90)D III Teknik Mesin FTI-ITS 4Gambar Centrifugal Compressor Untuk mencapai tujuan tersebut maka hal-hal yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut:Melakukan pengujian dan pengambilan data.Menghitung kapasitas, pengukuran tekanan sebelum dan sesudah orifice, pengukuran tekanan dan temperatur upstream dan downstream, menghitung tekanan total kompresor, menghitung daya input kompresor, menghitung daya output kompresor.Membuat grafik karakteristik kerja sebagai fungsi kapasitas.Batasan MasalahMengingat betapa luas dan kompleksnyapermasalahan pada kompresor sentrifugal, maka batasan penulisan tugas akhir ini adalah pada masalah analisa perhitungan unjuk kerja kompresor sentrifugal dengan menggunakan bentuk sudu backward curved. Adapun batasan permasalahan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:Kompresor sentrifugal diasumsikan dalam keadaan normal pada saat pengujian.Aliran fluida adalah dalam kondisi steady state dan steady flow pada saat pengujian.Aliran fluida incompressible.Tidak memperhitungkan perpindahan panas pada instalasi.Sistematika PenulisanAdapun metode penulisan yang dipakai dalam mengerjakan tugas akhir ini adalah studi pustaka, dimana dibutuhkan beberapa referensi yang mendukung demi terselesaikannya tugas akhir ini. Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:Bab I. PendahuluanPada bab ini berisi latar belakang dibuatnya tugas akhir ini, perumusan masalah, batasan masalah, manfaat dan tujuan penulisan tugas akhir ini.Bab II. Dasar Teori.Pada bab ini berisi mengenai teori yang mendasari penyusunan laporan tugas akhir secara umum.Bab III. MetodologiPada bab ini menjelaskan secara runtun bagaimana memulai percobaan dan pengambilan data dari tugas akhir ini.Bab IV. PerhitunganBab ini berisi perhitungan data pengujian.Bab V. Penutup.Bab ini menjelaskan mengenai kesimpulan dari keseluruhan proses penyusunan tugas akhir dan hasil dari pengujian kompresor sentrifugal.ssorGambar Axial CompressorGambar Enam tipe sudu yang sering digunakan

Praktikum Pompa-Kompresorb). BlowerBlower adalah mesin yang memampatkan udara atau gas oleh gaya sentrifugal padatekananakhir yangtidakmelebihi 35psig( menurut definisi Compressed Air Institute). Sehingga dapat diartikan blower ini menghasilakan tekanan yang lebih tinggi jikadibandingkandenganfan.Blower biasa dipakai pada keadaan khusus dan diberi dengan nama lain. Sebagai contoh untuk keperluan gas, blower dipakai untuk mengeluarkan gas dari dalam oven kokas, ini disebut dengan exhauster.c). KompresorKompresor sentrifugal adalah mesin yang dipakai untuk memampatkan udara / gas ke tekanan akhir diatas 35 psig dan menyatakan bahwa kompresor yang demikian selalu didinginkan dengan air.1.3. Bilangan Reynold NumberBilangan Reynold number adalah bilangan untuk menentukan jenis aliran suatu fluida, apakah aliran termasuk dalam jenis aliran laminar atau turbulent. Jika Re < 2000, maka aliran fluida termasuk dalam jenis aliran laminar, dan jika harga Re > 4000, maka D III Teknik Mesin FTI-ITS 5Gambar Centrifugal Blower Gambar Centrifugal Blower

Praktikum Pompa-Kompresorjenisalirantermasukjenisaliran turbulent. Dan jika aliran terletak pada harga2300, maka jenis aliran fluida termasuk dalam aliran transisi.Re = VD (1.1) [ref.2:9]Karena: = /,maka :Re = vVD (1.2)Dimana:Re= Reynold number = Massa jenis udara (Kg/m3)V = Kecepatan fluida (m/dt) = Viskositas kinematis (m2/dt)D = Diameter pipa (m)1.4. Persamaan kontinunitasPersamaan dasar:= 0(1)0 .t CV CSd VdA + r r (1.3) [ref.5:647]Asumsi : 1. Steady flow2. Uniform flow at each sectionMaka :{ } { }4 4 4 3 3 10 A V A V + Karena A1 = A2, maka:1 V1 = 2 V2 =m1 = m2 = m (1.4)Dimana:D III Teknik Mesin FTI-ITS 6T1P11V1T2P22V22 1Gambar Control Volume Hukum Kekekalan Massa

Praktikum Pompa-Kompresorm = Mass flow rate( Kg / dt ) 1= Massa jenis udara inlet (Kg/m3) 2= Massa jenis udara outlet (Kg/m3)V1= Kecepatan inlet (m/dt) V2= Kecepatan outlet (m/dt)1.5. Persamaan Gas IdealHukum Boyle menyatakan bahwa tekanan absolute gas ideal pada temperatur yang konstan adalah berbanding terbalik dengan volumenya atau PV=C1Persamaan dari rumus diatas adalah: 2112PPVV (1.5) [ref. 7:96] HukumCharles menyatakanbahwa tekanan absolute gas ideal ataugas sempurna pada volume konstan adalah berbanding langsung dengan temperature absolutenya.Persamaan rumusnya adalah:

2121TTVV ... (1.6) Hukum Gay Lussacs menyatakan bahwa pada volume yang tetap, perbandingan tekanan sama dengan perbandingan temperature. 2121TTPP... (1.7) [ref.7:101]Ketiga hubungan ini dapat digabung menjadi satu persamaan gas ideal:

22 211 1TV PTV P(1.8) [ref 7:91]Atau:T R m V P . . . (1.9) Bila dibagi dengan massa maka persamaan karakteristiknya menjadi:T R v P . . (1.10) [ref 7:91]Atau T RP.1 (1.11)Diberikan:h g P . .2 (1.12) [ref 7:240]Dimana:1= Massa jenis gas (Kg/m3)2= Massa jenis air (Kg/m3)P = Tekanan absolut (Pa) =( 1)volume spesifik(m3 /Kg)V = Volume (m3)m = Bobot gas (Kg)R = konstanta gas (N.m/Kg K).D III Teknik Mesin FTI-ITS 7

Praktikum Pompa-KompresorT = Temperatur absolute (K)g = Percepatan gravitasi (m/s2)h = Perbedaan ketinggian pada pressure taps (m)Persamaan-persamaan diatas adalah persamaan yang sangat berguna dalam ilmutermodinamikadalammenentukan kondisi gas, atau dalam mencari bobot suatu volume tertentu bila temperature dan tekanannya dinyatakan.Gas sempurna atau gas ideal adalah gas yang memenuhi persyaratan persamaan-persamaan diatas. Gas-gas actual tidak akan mengikuti persamaan-persamaanini dengantepat, akantetapi biasanyakecil dandapat diabaikandalam pekerjaanketeknikan. Harusdiingat bahwapersamaan-persamaanituhanyaberlaku untuk gas-gas atau uap, semisal uap air yang dipanaskan lanjut. Bila uap air itu dalam kondisi panas lanjut yang rendah (akibat tekanan dan temperature yang rendah) adalah lebih baik memakai tabel uap daripada memakai persamaan-persamaan yang diberikan diatas.Volume spesifik atau kebalikannya, bobot spesifik, hanya tergantung kepada tekanan statisnya. Bila gas ini mengalir melalui satu titik, tinggi tekan kecepatan harus dikurangkan dari tinggi tekan total untuk menentukan tekanan statisnya.1.6. Pengukuran Tekanan StatisTekananstatisadalahtekananyangdiukur olehalat ukur yangbergerak bersama-sama aliran dengan kecepatan yang sama.Persamaan dari tekanan statis merupakan persamaan yang digunakan pada persamaan Bernoulli yaitu:tan2.2konsgVz gP + +... (1.13) [ref.5:226]Cara pengukuran yang praktis dapat menggunakan pressure tap seperti yang dilakukan pada gambar dibawah ini :D III Teknik Mesin FTI-ITS 8Gambar Pengukuran Tekanan Statis

Praktikum Pompa-KompresorBesarnya tekanan statis dapat dicari dengan menggunakan persamaan:Pst= Pa + .g.h (1.14) [ref.7:35]Dimana:Pst= Tekanan statis (Pa)Patm= Tekanan atmosfir (1 atm) = massa jenis minyak (Kg/m3)g = Gaya grafitasi (m/dt2)h = Perbedaan ketinggian pada pressure taps (m)1.7. Tekanan Total KompresorUntuk mendapatkan tekanan total dari pengujian kompresor sentrifugal, maka harus dilakukan pengukuran tekanan dan temperature pada daerah upstream dan downstream kompresor.Gambar Manometer taps pada upstream dan downstreamHukum pertama thermodinamika:cvcvcvW gzVh mdtdEgzVh m Q.22222.12111. .2 2+

,_

+ + +

,_

+ + +(1.15) [ref.12:118]Asumsi:1. Steady flow2. Incompressible flow3..2.1.m m m 4. Adiabatis, 0. Q5.2 1z z Dengan h = U+ P.v , maka persamaan menjadi:cv WV PU mV PU m.22 22.21 11.2 2+

,_

+ +

,_

+ + (1.16)Dengan asumsi2 1U U dan persamaan diatas dibagi dengan .m, maka persamaan menjadi:wV P V P+

,_

+

,_

+2 222 221 1 D III Teknik Mesin FTI-ITS 9

Praktikum Pompa-KompresorDan persamaan untuk kerja dari kompresor:

,_

+

,_

+ 2 222 122 2V P V Pw Atau,

,_

+

,_

22122 1 2V V P PwKemudian persamaan diatas dikalikan dengan untuk mendapatkan tekanan total,dan persamaan diatas menjadi:) (21.2122 1 2V V P P w Ptotal + (1.17)KarenaP2-P1adalahperbedaantekanandi saluranupstreamdandownstream, maka persamaan diatas menjadi:( )212221. . . V V X g w Pudara air total + ... (1.18)Harga negatif (-)menunjukkan bahwa kompresor membutuhkan kerja.Dimana:Ptotal= Tekanan total kompresor (Pa)air= Massa jenis air (997 kg/m3)g = Gaya gravitasi (m/s2)X = Perbedaan ketinggian pada pressure taps (m)udara= Massa jenis udara (kg/m3)V2= Kecepatan aliran fluida di sisi downstream (m/s)V1= Kecepatan aliran fluida di sisi upstream (m/s)1.8. Pengukuran Mass Flow Rate dan Kapasitas1.8.1. Pengukuran Mass Rlow RateOrifice plate adalah sebuah plat tipis yang diklem diantara pinggiran pipa. Alat ini berguna untuk menghitung kecepatan fluida yang mengalir melaluinya. Keuntungan menggunakan Orifice plate selain biayanya murah yaitu mudah dalam hal membuat atau menggantinya. Tetapi kerugian utama dari orifice adalah kapasitasnya yang terbatas dan head loss yang hilang juga semakin membesar. D III Teknik Mesin FTI-ITS 10Gambar Ukuran dan lokasi tekanan dari Orifice

Praktikum Pompa-KompresorTempat pressuretaps untukorificediletakkanpadabeberapatempat, seperti padagambar 2.12. Teori dari flowratedijelaskandenganperbedaantekananantara bagian 3 dan 4 dengan menggunakan hukumkontinuitas dan hukumBernoulli. Kemudian faktor koreksi empiris digunakan untuk menjelaskan flow rate aktual.Persamaan dasar:0= A d V dtcv cs + . ... (1.19) [ref.5:360]Karenat0, maka persaman diatas menjadi:CSA d V 0 . ... (1.20)Atau42444323332 2gZV PgZV P+ + + + ... (1.21)Asumsi:1. Steady flow2. Incompressible flow3. Flow along a streamline4. No friction5. Uniform velocity at sections 3 and 46. No streamline curvature at sections 3 and 4, so pressure is uniform across those sections.7. Z3=Z4Kemudian dari persaman Bernoulli:11]1

,_

24324 2324 4 312) (2 VV VV V P P Dan dari persamaan kontinuitas:( ) ( )4 4 4 3 3 30 A V A V + Dengan asumsi incompressible,1=2=, maka:V3 A3 = V4 A4sehingga234243

,_

,_

AAVVKemudian disubstitusikan ke persamaan Bernoulli:11]1

,_

234 24 4 312 AAV P P (1.22)Penyelesaian untuk kecepatan pada bagian setelahorifice adalah:( )11]1

,_

2344 3412AAP PV (1.23)D III Teknik Mesin FTI-ITS 11

Praktikum Pompa-KompresorDimana:V4= kecepatan setelah orifice (m/s) = berat jenis udara (kg/m3)P3-P4= perbedaan tekanan pada sebelum dan sesudah orifice (Pa)A4= luasan pipa utama (m2)A3= luasan pipa utama (m2)Dan dengan menggunakan kecepatan V4, aliran massa teoritis dapat dicari. Maka persamaan tersebut menjadi:mteoritis= 4. V4. A4=( )( ) [ ]4234 3/ 12AA A P Pt... (1.24)Atau( )4 32344.. . 21P PAAAmteoritis

,_

... (1.25)Dengan menggunakan Orifice meter laju aliran massa yang sebenarnya dapat dinyatakan :( )4 323.. . 21.P PAAA Cact mtt

,_

(1.26)[ref.5:362]Dengan 3DDt , 44 23

,_

,_

lt tDDAA, maka( )4 34.. 21.P PA Cmtact ... (1.27)Untuk koefisien aliran (K):41 CK... (1.28)Maka persamaan laju aliran massa aktual menjadi:( )4 3.. 2 . P P A K mtact ... (1.29)Dimana:mact= Massa persatuan waktu (Kg/dt)K = Flow coefesien = Massa jenis udara (Kg/m3)P3 P4= Perbedaan tekanan sebelum dan sesudah orifice (Pa)At= Luasan orifice (m2) = Perbandingan Dt/D4Diberikan:h g P P . .4 3 Dimana: = Berat jenis minyak (Kg/m3)D III Teknik Mesin FTI-ITS 12

Praktikum Pompa-Kompresorg = Percepatan gravitasi (m/s2)h = Perbedaan ketinggian cairan pada pressure taps orifice (m)Hubunganantarakoefesiendischarge(K)danperbandinganantaraDt/Dl, dan bilangan Reynold dapat dilihat pada gambar dibawah ini:1.8.2.Perhitungan kapasitas Kapasitas persatuan waktu dapat dicari dengan menggunakan persamaan massa persatuan waktu actual, yaitu:( )4 3.. 2 . P P A K mtact Diberikan:Q m .. ... (1.30)Sehingga:.mQ Maka persamaan laju aliran massa persatuan waktu ( m) diatas menjadi: ) ( . 2 .4 3P P A KQt (1.31)1.9. Daya fluida aktualD III Teknik Mesin FTI-ITS 13Gambar Grafik Hubungan antara K dengan angka Reynold

Praktikum Pompa-KompresorDayafluidaaktual adalahdayakeluarandari fluidayaituperkaliankapasitas yang diberikan dalam m3 per detik (Q)dengan tekanan total kompresor dalamNewton per m2 (Ptotal)Daya fluida aktual:Pwo = Q x Ptotal...(1.32)Dimana:Pwo = Daya fluida aktual (Watt)Q = Kapasitas (m3/s)Ptotal= Tekanan total kompresor (Pa)1.10. Daya Masukan kompresorBesarnya daya msukan kompresor yang digunakan dapat dicari dengan menggunakan beda potensial serta kuat arus yang masuk :P = V.I cos (1.33) (ref.14)Dimana:P = Daya masukan kompresorV = Tegangan motor listrik (Volt)I = Kuat arus (A)Cos = 0.7 1.11. Efisiensi Overall ()Efisiensi overall adalahperbandingandayafluidaaktual (Pwo) dengandaya masukan kompresor (P). Dimana daya fluida aktual adalah perkalian kapasitas dengan tekanantotalkompresor. Sedangkandaya masukankompresor merupakan dayayang diberikan pada centrifugal fan untuk penggerak mula.PPwoov (1.34)=D III Teknik Mesin FTI-ITS 14 cos I VQxPtotal

Praktikum Pompa-KompresorBAB IIPROSEDUR PERCOBAAN2.1. Instalasi pengujianInstalasi pengujian dari kompresor sentrifugal dapat dilihat pada gambar berikut.Gambar Instalasi PengujianKeterangan:1 = Kompresor sentrifugal2 = Saluran downstream3 = Saluran upstream4 = Manometer taps pada downstream dan upstream5 = Pressure taps pada orifice6 = Pressure tranducer di sisi upstream7 = Pressure tranducer di sisi downstream8 = Termometer upstream9 = Termometer downstream10 = Pressure tranducer sebelum orifice11 = Pressure tranducer sesudah orifice12 = Electrical control box, terdiri atas:12.1 CAM switch12.2 MCB switch12.3 Inverter12.4 Temperatur display13 = Tranducer control boxData-data yang diperlukan dalam pengujian kompresor sentrifugal antara lain: P2 dan P1= Tekanan statis downstream dan upstream kompresor sentrifugal. T2 dan T1= Temperatur downstream dan upstream.D III Teknik Mesin FTI-ITS 15

Praktikum Pompa-Kompresor P3 dan P4= Tekanan statis sebelum dan sesudah orifice. T3 dan T4= Temperatur sebelum dan sesudah orifice. V = Beda potensial masuk kompresor sentrifugal. I = Kuatarus masuk kompresor sentrifugal. DUS dan DDS=Diameter pipa upstream dan downstream. Dt= Diameter orifice. Frekuensi putaran kompresor 45 Hz.2.2. Prosedur pengujian2.2.1. Sebelum pengujianSebelum operasi pengujian kompresor sentrifugal, maka perlu dilakukan persiapan antara lain:1. Pastikan kompresor dapat dioperasikan dengan baik.2. Kondisi instalasiSambunganinstalasi harusbenar-benar dalamkeadaanbaik, tidakbolehada kebocoran pada sambungan instalasi.3. Kondisi kabel-kabel listrikPeriksaapakahkabel listrik sudah terpasangdengan baikdan periksakondisi alat ukur voltase dan kuat arus listrik, pastikan alat ukur dapat bekerja dengan baik.4. Kondisi alat ukurPastikankondisialatukur yitupressuretranducer,pressuretaps,thermometer dapat bekerjadenganbaikdanpastikantidakadakebocoranpadaalat ukur tersebut.2.2.2. Pengoperasian KompresorUrutan langkah-langkah untuk mengoperasikan kompresor sentrifugal ini antara lain: Hubungkan kabel utama kompresor dengan sumber listrik 220 Volt. Naikkan switch MCB.Gambar Switch MCB Naikkan tuas CAM switch.D III Teknik Mesin FTI-ITS 16

Praktikum Pompa-KompresorGambar CAM switch Tekantombol kiri atasinverter, padaindicator inverter akanmuncul angka 5.00 yang mengartikan frekuensi suplai listrik= 5Hz. Tekan tombol kanan ataspada inverter untuk menaikkan putaran kompresor hingga mencapai frekuensi 45 Hz. Kemudian tunggu hingga kondisi stabil.Gambar Inverter Variasikanpenutupsalurandownstreamkompresor mulai dari fully closed ( 0 cm) hingga fully open ( 8 cm ).2.2.3 Pengamatan dan pengambilan dataa. Melakukan Pengujian secara manual:Untuk pengujian secara manual, data-data yang perlu dicatat antara lain:1. Selisih ketinggian air pada manometer upstream dan downstream ( X ) serta pada bagian sebelum dan sesudah orifice ( Y ).Gambar Manometer tapsD III Teknik Mesin FTI-ITS 17

Praktikum Pompa-Kompresor2. Temperatur pada bagian Upstream( TUS ) dan Downstream ( TDS ) serta pada bagian sebelum dan sesudah Orifice.Gambar Temperature displayUntuk melihat temperature pada bagian upstream maka naikkankedua tuas ke atas, sementara untuk melihat temperature pada bagian downstream turunkankeduatuaskebawahdanuntukmematikantemperaturedisplay letakkan posisi tuas ke bagian tengah.3. Beda potensial dan kuat arus listrik masuk kompresor.Gambar Volt meter dan ampere meter4. Lakukan pengambilan data setiap kali penutup saluran downstream digantikan.5. Pengambilan data pada tiap-tiap lubang downstream dilakukan sebanyak 5 kali dengan selang waktu 5 menit.b. Pengujian Dengan Program KomputerSelain dengan langkah diatas, maka perlu diikuti dengan:1. Mengaktifkan Komputer2. Mengaktifkan Kotak Pengatur Tranducer3. Naikkan tuas switch US ( Upstream )4. Naikkan tuas switch DS ( Downstream)D III Teknik Mesin FTI-ITS 18

Praktikum Pompa-KompresorGambar Tranducer control box5. Double click Shortcut dengan nama centrifugal, kemudian akan muncul form aplikasi yang ditunjukkan pada gambar berikut:Keterangan: Tombol Open digunakan untuk membuka file data pengujian. Tombol Save digunakan untuk menyimpan data pengujian. Tombol Print digunakan untuk mencetak data pengujian. TombolRundigunakan untuk melakukan pembacaan data pengukuran. Tombol New Capture digunakan untuk memulai pengambilan data baru atau pengambilan data dengan frekuensi berbeda. TombolConfigurationdigunakanuntukmenentukansetting kompresor. TombolCapturedigunakanuntukmenyimpangrafikdalam bentuk file image. Tab Grafik digunakan untuk melihat data dalam bentuk grafik. Tab Tables digunakan untuk melihat data dalam bentuk table. Pilihan Grafik digunakan untuk memilih fungsi grafik.D III Teknik Mesin FTI-ITS 19

Praktikum Pompa-Kompresor TombolRekam Datadigunakan untuk merekam data setelah yakin bahwa bacaan pada input data mulai stabil.6. Lakukan Setting Konfigurasi KompresorSettingkonfigurasi kompresor dilakukansetiapkali akandilakukan pembacaandata. Urutanlangkah-langkahuntukmelakukansetting konfigurasi antara lain: KlikTombol Configurationdi toolbar, atau klik File kemudian pilih Configuration.Kemudian akan muncul form seperti gambar dibawah ini Lakukan setting konfigurasi kompresor yang meliputi:1. Setting diameter pipa, digunakan untuk menentukan pipa upstream, pipa downstream danorifice.Besar diameter pipa upstream yang digunakan adalah 10,3 cm , dimeter pipa downstream 8 cm dan besar diameter orifice 4 cm.2. Setting arah putaran kompresor.3. Setting temperature.4. SettingFrekuensi putarankompresor, diameter penutup pipa downstream ( bervariasi dari 0-8 cm ) dan diameter penutup pipa upstream. Untukmenyimpansettingkonfigurasi kliktombolsimpan, untuk membatalkan dan kembali ke konfigurasi awal klik batal, dan untuk menutup form klik tombol tutup.7. Pembacaan DataPembacaan data dilakukan setelah setting kofigurasi kompresor selesai dilakukan. Langkah-langkah untuk melakukan pembacaan data antar lain:D III Teknik Mesin FTI-ITS 20

Praktikum Pompa-Kompresor Klik tombol Run atau Klik Run kemudian pilih dan klik Continues. Kemudian akan muncul form setting seperti gambar berikut: Lakukan setting kompresor yang meliputi:1. Setting frekuensi kompresor.2. Setting diameter lubang kompresor. Besar diameter lubangupstreamkompresor adalah10,3 cmdan besar diameter lubang downstreambervariasi mulai dari 0 cm sampai 8 cm.3. Setting tegangan input kompresor dan kuat arus masuk kompresor. Klick Ok.8. Menampilkan Grafik Untukmenampilkangrafik, tunggusampaidatapadainputmonitor stabil kemudian tekan tombol rekam data dan akan muncul tampilan grafik seperti di bawah ini:D III Teknik Mesin FTI-ITS 21

Praktikum Pompa-Kompresor9. Pengambilan Data BaruUntuk pengambilan data baru klick Ok terlebih dahuluKemudian ulangi langkah-langkah setting konfigurasi kompresor sampai langkah untuk menampilkan grafik diatas. Variasikan lubang downstreammulai dari diameter 0cmsampai 8 cmdan setelah pengambilan data selesai, maka akan muncul tampilan grafik sebagai berikut:10. Setelah pengambilan data selesai maka kompresor bisa dimatikan.2.2.4. Penghentian operasi: Urutan langkah penghentian operasi kompresor sama pentingnya dengan langkah-langkah start dipandang dari segi umur kompresor.Adapun urutan langkah penghentian operasi antar lain:D III Teknik Mesin FTI-ITS 22

Praktikum Pompa-Kompresor Turunkan frekuensi sampai mencapai 10.00 Hz. Tekan tombol kiri bawah pada inverter sampai frekuensi mencapai 5.00 Hz. Tunggu 30 detik sebelum menurunkan tuas switch MCB dan CAMswitch. Lepas hubungan kabel utama dengan sumber listrik.2.3 Data hasil pengujian kompresor sentrifugalKemudian data hasil pengujian dapat ditulis pada tabel berikut:Tabel Data di titik upstream dan downstream

Tabel Data di titik sesudah dan sebelum orificeKeterangan: hDS= Beda ketinggian permukaan air pada manometer taps di titik downstream hUS = Beda ketinggian permukaan air pada manometer taps di titik upstream X = Beda ketinggian permukaan air pada manometer taps di titik downstream dan upstream TDS = Temperatur di titik downstream TUS = Temperatur di titik upstreamD III Teknik Mesin FTI-ITSLubang V I Downstream Upstream X(Volt) (Amp)hDS (cm)TDS (C)hUS (cm)TUS (C) (cm)012345678Lubang T3T4Y(C) (C) (cm)01234567823

Praktikum Pompa-Kompresor T3= Temperatur di titik sebelum oriifice T4= Temperatur di titik sesudah orifice Y= Beda ketinggian permukaan air pada manometer taps di titik sesudah dan sebelum orifice V= Beda potensial I= Kuat arusBAB IIIPERHITUNGAN UNJUK KERJA3.1. Perhitungan tekanan di titik downstreamGambar Manometer taps di titik downstream.Denganmenggunakanpersamaan(2.14), maka tekanandi titikdownstream dapat dicari:h g P Patm st. . + Dimana:Pst : Tekanan statis di titik downstream (Pa)Patm : Tekanan atmosfir (1 atm) : Massa jenis air (kg/m3 )h : Perbedaan ketinggian pada pressure taps (m)3.2. Perhitungan massa jenis di saluran downstreamDari persamaan gas ideal, maka massa jenis udara di saluran downstream dapat dicari:T R v P . . Dimana:P : Tekanan statis di titik downstream (Pa)v : Volume spesifik udara (m3 /kg)R : Konstanta gas (J/kg.K)T : Temperature absolute (K)Karena v1 ,makaD III Teknik Mesin FTI-ITS 24

Praktikum Pompa-KompresorT RP. Dengan menggunakan asumsi incompressible, maka harga =konstan, sehingga didapat harga massa jenis rata-rata sebesar dan harga volume spesifik rata-rata sebesar.3.3. Perhitungan kecepatan fluida sebelum orificeKecepatan fluida sebelum orifice dapat dicari dengan persamaan :11]1

,_

1( 223) 4 33tAAP PVDimana:V3: kecepatan fluida sebelum orifice (m/s)(P3-P4) : perbedaan tekanan pada sebelum dan sesudah orifice (Pa) : massa jenis udara (kg/m3)A3: luasan pipa utama (m2)At: luasan orifice (m2)3.4. Perhitungan Reynold numberDari persamaan (2.2), maka harga Reynold number pada keadaan sebelum orifice adalah:3 3ReD VDimana:V3:Kecepatan fluida sebelum orifice (m/s)D3: Diameter pipa utama (m) : Viscositas kinematik (m2/s)DenganmenggunakangrafikhubunganantaraK,RedanltDD makaharga koefisien aliran (K) dapat diketahui.3.5. Perhitungan kapasitas aktualKapasitas aktual dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:( )4 32 P P x KxAQtDimana:K : Koefisien aliran , sebesar: 0,63At: Luasan orifice (m2) : Massa jenis udara , sebesar: 1,16871 kg/m3(P3-P4) : Perbedaan tekanan pada sebelum dan sesudah orifice (Pa)D III Teknik Mesin FTI-ITS 25

Praktikum Pompa-KompresorSetelahhargaQditemukan, makakecepatanalirandisisidownstreamdanupstream dapat dihitung dengan persamaan:AQVDimana:V : Kecepatan aliran fluida (m/s)Q : Kapasitas aliran (m3/s)A : Luasan pipa (m2)3.6. Perhitungan tekanan total kompresorGambar Manometer taps di titik downstream dan upstreamDari persamaan (2.18), maka harga tekanan total kompresor dapat dicari:( )2 221. .US DS udara air totalV V X g P + Dimana:Ptotal: Tekanan total kompresor (Pa)g : Gaya gravitasi (m/s2)X : Perbedaan ketinggian pressure taps pada titik upstream dan downstream (m)air: Massa jenis air (997 kg/m3)udara: Massa jenis udara (1,16871 kg/m3)VDS: Kecepatan aliran fluida di sisi downstream (m/s)VUS: Kecepatan aliran fluida di sisi upstream (m/s)3.7. Perhitungan daya fluida aktualtotalQxP Pwo Dimana:Pwo = Daya fluida aktual (Watt)Q = Kapasitas (m3/s)Ptotal= Tekanan total (Pa)D III Teknik Mesin FTI-ITS 26

Praktikum Pompa-Kompresor3.8. Perhitungan daya masukan kompresor Cos I V Pwi . . Dimana:Pwi : Daya penggerak motor (Watt)V : Tegangan motor listrik (Volt)I : Kuat arus (Ampere)Cos : 0,73.9. Perhitungan efisiensi overallPwiPwoov Dimana:ov: Efisiensi overall kompresorPwo : Daya fluida actual (Watt)Pwi : Daya penggerak motor (Watt)3.10. Data hasil pengujian dan perhitunganKemudian data hasil perhitungan dan pengujian ditulis pada tabel berikut:Tabel Data hasil perhitunganLubang Q(m3/s)Ptotal (Pa)Pwi(Watt)Pwo (Watt)Efisiensi (%)012345678Tabel Data hasil pengujianLubang Q (m3/s)Ptotal (Pa)Pwi (Watt)Pwo(watt)Efisiensi (%)012345678D III Teknik Mesin FTI-ITS 27

Praktikum Pompa-Kompresor3.11. Membuat Grafik Hasil PerhitunganDari hasil perhitungandanpengujianmakadapat dibuat grafiktekanantotal kompresor-kapasitas dan grafik efisiensi-kapasitas. Di bawah ini contoh grafik tekanan total kompresor-kapasitas dan efisiensi-kapasitas.D III Teknik Mesin FTI-ITS 28Grafik Tekanan-Kapasitas Kompresor sentrifugal02004006008000 0,01 0,02 0,03 0,04KapasitasTekanan TotalP-Q PerhitunganP-Q PengujianGrafik Efisiensi-Kapasitas Kompresor Sentrifugal012345670 0,01 0,02 0,03 0,04KapasitasEfisiensiEff-Q PerhitunganEff-Q Pengujian

Praktikum Pompa-KompresorDAFTAR PUSTAKA1. Bleir, Frank P.Fan Handbook, McGraw-Hill: New York, 1998.2. Church h, Austin,Centrifugal Pump And Blower, Erlangga:Jakarta, 1994.3. Dietzel, Fritz,Turbin Pompa dan Kompresor, Erlangga:Jakarta, 1996.4. Esposito, Anthony,Fluid Power With Applications, Engel Wood Cliffs:Prentice-Hall,2003.5. Fox and McDonald,Introduction to fluid mechanics fourth edition,John Willey and sons:New York,1994.6. Frank M. White,Mekanika Fluida,Erlangga:19867. Ir Soetedjo,Fluid Flow, Angkasa: Bandung, 1982.8. Kinsky, Roger,Introductory Thermodynamic and Fluid Mechanics,McGraw-Hill Book Company Australia Pty Limited:Australia,2000.9. Matley, Jay,FluidMoverPumps, Compressor, FansandBlower,McGraw-Hill:New York, 1979.10. Sularso dan Tahara Haruo,Pompa dan Kompresor Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan,Pradnya Paramita:Jakarta,1983.11. Steeter, L Victor,Mekanika Fluida, Erlangga:Jakarta,1985.12. Van Wylen, Gordon J. And Sonntag, Richard E, Fundamentals of Thermodynamics third edition,John Willey and sons:NewYork, 1985.13. Wood, Bernand D,Penerapan Termodinamika, Erlangga:Jakarta,1982.14.Zuhal,Dasar Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia Pustaka Utama: Jakarta,2000D III Teknik Mesin FTI-ITS 29

of 40/40
Praktikum Pompa-Kompresor BAB I DASAR TEORI 1.1 Pengertian kompresor Kompresor adalah suatu peralatan atau alat yang menerima energi atau kerja dari luar (berupa daya poros), dengan tujuan digunakan untuk menaikan suatu tekanan fluida (udara/gas). Inlet pressure dapat berbagai harga, mulai tekanan vakum hingga tekanan positif yang tinggi. Sedangkan tekanan discharge dapat berfariasi mulai tekanan atmosfir hingga ribuan psi diatas atmosfir. Variasi tekanan inlet dan discharge ini tentunya sesuai dengan type atau konfigurasi kompresor. Fluida dapat berupa berbagai fluida kompresibel, gas atau uap. 1.2. Klasifikasi Kompresor Kompresor menurut prinsip kerjanya dapat digolongkan dalam 2 kelompok dasar yaitu: 1.2.1 Positive Displacement Compressor Di dalam kelompok ini, fluida kerja dihisap pada tekanan rendah atas dasar pembesaran ruang kerja dan dimampatkan ke tekanan tinggi atas dasar pengecilan ruang kerja. Jadi dalam siklus kerja akan terjadi pembesaran volume ruang kerja yang berkaitan dengan penghisapan dan pengecilan volume ruang kerja yang berkaitan dengan pemampatan. Berdasarkan perubahan volume ruang kerja kompresor ini dapat digolongkan menjadi : a). Reciprocating Compressor (Kompresor Torak) Ruang kerja dari kompresor ini berupa ruang silinder yang dibatasi oleh dinding silinder dan penampang torak, dimana perubahan volume ruang kerja diakibatkan oleh gerakan bolak-balik translasi dari torak. D III Teknik Mesin FTI-ITS 1 Gambar Reciprocating
Embed Size (px)
Recommended