Petunjuk Praktikum-2

Praktikum Pompa-Kompresor

BAB IDASAR 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 KompresorKompresor 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 Compressor


b). Rotary Compressor (Kompresor Rotari)Ruang kerja dari kompresor ini adalah ruang bilah-bilah sudu dengan casing,

dimana perubahan volume ruang kerja diakibatkan bilah-bilah sudu yang berputar tidak konsentris relative terhadap casing. Pada Rotary compressor ini dibagi menjadi: Lobe type, Screw type, dan Vane type. Kompresor tersebut.dapat dilihat pada gambar 2.2 sampai dengan 2.4.


Gambar Lobe Compressor

Gambar Sliding Vane Compressor


1.2.2. Rotodynamic (Centrifugal) CompressorUntuk kompresor rotodynamics, fluida kerja secara kontinu dialirkan dalam

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 poros rotor akan dikonversikan menjadi energi fluida berupa kenaikan total head fluida. Sebagian dari jumlah total head yang diterima fluida di dalam rotor ini 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 Radial

Untuk kompresor tipe ini, aliran fluida di dalam rotor diarahkan secara radial. Jadi kelengkungan sudu akan menuntun aliran fluida secara aerodinamis dalam arah radial. Perangkat lanjutan untuk kompresor tipe ini adalah rumah keong (volute chamber).


Gambar Screw Compressor

Gambar 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

kompleksnya permasalahan 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.

ssor


b). Kompresor Sentrifugal Tipe AksialPada kompresor ini, aliran di dalam rotor 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). Fan

Fan 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 (Backward curved), BI (Backward inclined), RT (Radial-tip), FC (Forward curved), dan RB (Radial blade). Gambar 3 menunjukan enam macam sudu yang biasa digunakan dalam fan centrifugal.

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)


Gambar Axial Compressor

Gambar Enam tipe sudu yang sering digunakan


b). BlowerBlower adalah mesin yang memampatkan udara atau gas oleh gaya sentrifugal

pada tekanan akhir yang tidak melebihi 35 psig ( menurut definisi Compressed Air Institute). Sehingga dapat diartikan blower ini menghasilakan tekanan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan fan. 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 R e > 4000, maka


Gambar Centrifugal Blower

Gambar Centrifugal Blower


jenis aliran termasuk jenis aliran turbulent. Dan jika aliran terletak pada harga 2300, maka jenis aliran fluida termasuk dalam aliran transisi.

Re = ρ

… (1.1) [ref.2:9]Karena:

υ = μ/ρ, maka :

Re = … (1.2)

Dimana:Re = Reynold numberρ = Massa jenis udara (Kg/m3)V = Kecepatan fluida (m/dt)υ = Viskositas kinematis (m2/dt)D = Diameter pipa (m)

1.4. Persamaan kontinunitas

Persamaan dasar:= 0(1)

… (1.3) [ref.5:647]

Asumsi : 1. Steady flow2. Uniform flow at each section

Maka :

Karena A1 = A2, maka:ρ1 V1 = ρ2 V2 = 1 = 2 = … (1.4)

Dimana:


T1

P1

ρ1

V1

T2

P2

ρ2

V2

21

Gambar Control Volume Hukum Kekekalan Massa


= Mass flow rate ( Kg / dt )ρ 1 = Massa jenis udara inlet (Kg/m3)ρ 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=C1

Persamaan dari rumus diatas adalah:

… (1.5) [ref. 7:96]

Hukum Charles menyatakan bahwa tekanan absolute gas ideal atau gas sempurna pada volume konstan adalah berbanding langsung dengan temperature absolutenya.

Persamaan rumusnya adalah:

... (1.6)

Hukum Gay Lussac’s menyatakan bahwa pada volume yang tetap, perbandingan tekanan sama dengan perbandingan temperature.

... (1.7) [ref.7:101]Ketiga hubungan ini dapat digabung menjadi satu persamaan gas ideal:

…(1.8) [ref 7:91]Atau:

… (1.9)

Bila dibagi dengan massa maka persamaan karakteristiknya menjadi:… (1.10) [ref 7:91]

Atau

… (1.11)

Diberikan:… (1.12) [ref 7:240]

Dimana:ρ1 = Massa jenis gas (Kg/m3)ρ2 = Massa jenis air (Kg/m3)P = Tekanan absolut (Pa)

= ( ) volume spesifik (m3 /Kg)

V = Volume (m3)m = Bobot gas (Kg)R = konstanta gas (N.m/Kg K).T = Temperatur absolute (K)



g = Percepatan gravitasi (m/s2)h = Perbedaan ketinggian pada pressure taps (m)

Persamaan-persamaan diatas adalah persamaan yang sangat berguna dalam ilmu termodinamika dalam menentukan 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-persamaan ini dengan tepat, akan tetapi biasanya kecil dan dapat diabaikan dalam pekerjaan keteknikan. Harus diingat bahwa persamaan-persamaan itu hanya berlaku 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 StatisTekanan statis adalah tekanan yang diukur oleh alat ukur yang bergerak

bersama-sama aliran dengan kecepatan yang sama. Persamaan dari tekanan statis merupakan persamaan yang digunakan pada persamaan Bernoulli yaitu:

... (1.13) [ref.5:226]

Cara pengukuran yang praktis dapat menggunakan pressure tap seperti yang dilakukan pada gambar dibawah ini :

Besarnya tekanan statis dapat dicari dengan menggunakan persamaan:


Gambar Pengukuran Tekanan Statis


Pst = Pa + ρ.g.h … (1.14) [ref.7:35]

Dimana:Pst = Tekanan statis (Pa)Patm = Tekanan atmosfir (1 atm)ρ = 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 downstream

Hukum pertama thermodinamika:

…(1.15) [ref.12:118]

Asumsi:1. Steady flow2. Incompressible flow

3.

4. Adiabatis,

5.Dengan h = U+ P.v , maka persamaan menjadi:

… (1.16)

Dengan asumsi dan persamaan diatas dibagi dengan , maka persamaan

menjadi:

Dan persamaan untuk kerja dari kompresor:



Atau,

Kemudian persamaan diatas dikalikan dengan untuk mendapatkan tekanan total,dan persamaan diatas menjadi:

… (1.17)

Karena P2-P1 adalah perbedaan tekanan di saluran upstream dan downstream, maka persamaan diatas menjadi:

... (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 Rate

Orifice 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.


Gambar Ukuran dan lokasi tekanan dari Orifice


Tempat pressure taps untuk orifice diletakkan pada beberapa tempat, seperti pada gambar 2.12. Teori dari flow rate dijelaskan dengan perbedaan tekanan antara bagian 3 dan 4 dengan menggunakan hukum kontinuitas dan hukum Bernoulli. Kemudian faktor koreksi empiris digunakan untuk menjelaskan flow rate aktual.Persamaan dasar:

0= ... (1.19) [ref.5:360]

Karena 0, maka persaman diatas menjadi:

... (1.20)

Atau

... (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=Z4

Kemudian dari persaman Bernoulli:

Dan dari persamaan kontinuitas:

Dengan asumsi incompressible,ρ1=ρ2=ρ, maka:

V3 A3 = V4 A4 sehingga

Kemudian disubstitusikan ke persamaan Bernoulli:

… (1.22)

Penyelesaian untuk kecepatan pada bagian setelah orifice adalah:

… (1.23)



Dimana:V4 = kecepatan setelah orifice (m/s)

ρ = 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= ... (1.24)

Atau

... (1.25)

Dengan menggunakan Orifice meter laju aliran massa yang sebenarnya dapat dinyatakan :

…(1.26)[ref.5:362]

Dengan , , maka

... (1.27)

Untuk koefisien aliran (K):

... (1.28)

Maka persamaan laju aliran massa aktual menjadi:

... (1.29)

Dimana:act = Massa persatuan waktu (Kg/dt)

K = Flow coefesienρ = Massa jenis udara (Kg/m3)P3 – P4= Perbedaan tekanan sebelum dan sesudah orifice (Pa)At = Luasan orifice (m2)β = Perbandingan Dt/D4

Diberikan:

Dimana:Ρ = Berat jenis minyak (Kg/m3)g = Percepatan gravitasi (m/s2)h = Perbedaan ketinggian cairan pada pressure taps orifice (m)



Hubungan antara koefesien discharge (K) dan perbandingan antara Dt/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:

Diberikan:

... (1.30)

Sehingga:

Maka persamaan laju aliran massa persatuan waktu ( ) diatas menjadi:

… (1.31)

1.9. Daya fluida aktualDaya fluida aktual adalah daya keluaran dari fluida yaitu perkalian kapasitas

yang diberikan dalam m3 per detik (Q) dengan tekanan total kompresor dalam Newton per m2 (Ptotal)

Daya fluida aktual:


Gambar Grafik Hubungan antara K dengan angka Reynold


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 φ …(1.33) (ref.14)

Dimana:P = Daya masukan kompresorV = Tegangan motor listrik (Volt)I = Kuat arus (A)Cos φ= 0.7

1.11. Efisiensi Overall (η)Efisiensi overall adalah perbandingan daya fluida aktual (Pwo) dengan daya

masukan kompresor (P). Dimana daya fluida aktual adalah perkalian kapasitas dengan tekanan total kompresor. Sedangkan daya masukan kompresor merupakan daya yang diberikan pada centrifugal fan untuk penggerak mula.

…(1.34)

=

BAB II



PROSEDUR PERCOBAAN

2.1. Instalasi pengujianInstalasi pengujian dari kompresor sentrifugal dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar Instalasi Pengujian

Keterangan: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 display

13 = Tranducer control box

Data-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. P3 dan P4 = Tekanan statis sebelum dan sesudah orifice. T3 dan T4 = Temperatur sebelum dan sesudah orifice. V = Beda potensial masuk kompresor sentrifugal. I = Kuat arus 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 pengujian

Sebelum operasi pengujian kompresor sentrifugal, maka perlu dilakukan persiapan antara lain:

1. Pastikan kompresor dapat dioperasikan dengan baik.2. Kondisi instalasi

Sambungan instalasi harus benar-benar dalam keadaan baik, tidak boleh ada kebocoran pada sambungan instalasi.

3. Kondisi kabel-kabel listrikPeriksa apakah kabel listrik sudah terpasang dengan baik dan periksa kondisi alat ukur voltase dan kuat arus listrik, pastikan alat ukur dapat bekerja dengan baik.

4. Kondisi alat ukurPastikan kondisi alat ukur yitu pressure tranducer, pressure taps, thermometer dapat bekerja dengan baik dan pastikan tidak ada kebocoran pada alat 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.

Gambar CAM switch



Tekan tombol kiri atas inverter, pada indicator inverter akan muncul angka 5.00 yang mengartikan frekuensi suplai listrik= 5Hz.

Tekan tombol kanan atas pada inverter untuk menaikkan putaran kompresor hingga mencapai frekuensi 45 Hz. Kemudian tunggu hingga kondisi stabil.

Gambar Inverter

Variasikan penutup saluran downstream kompresor 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 taps

2. Temperatur pada bagian Upstream ( TUS ) dan Downstream ( TDS ) serta pada bagian sebelum dan sesudah Orifice.



Gambar Temperature display

Untuk melihat temperature pada bagian upstream maka naikkan kedua tuas ke atas, sementara untuk melihat temperature pada bagian downstream turunkan kedua tuas ke bawah dan untuk mematikan temperature display letakkan posisi tuas ke bagian tengah.

3. Beda potensial dan kuat arus listrik masuk kompresor.

Gambar Volt meter dan ampere meter

4. 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)

Gambar 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. Tombol Run digunakan untuk melakukan pembacaan data

pengukuran. Tombol New Capture digunakan untuk memulai pengambilan

data baru atau pengambilan data dengan frekuensi berbeda. Tombol Configuration digunakan untuk menentukan setting

kompresor. Tombol Capture digunakan untuk menyimpan grafik dalam

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. Tombol Rekam Data digunakan untuk merekam data setelah

yakin bahwa bacaan pada input data mulai stabil.

6. Lakukan Setting Konfigurasi Kompresor



Setting konfigurasi kompresor dilakukan setiap kali akan dilakukan pembacaan data. Urutan langkah-langkah untuk melakukan setting konfigurasi antara lain:

Klik Tombol Configuration di 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 dan orifice. 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. Setting Frekuensi putaran kompresor, diameter penutup

pipa downstream ( bervariasi dari 0-8 cm ) dan diameter penutup pipa upstream.

Untuk menyimpan setting konfigurasi klik tombol simpan, 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:

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 lubang

upstream kompresor adalah 10,3 cm dan besar diameter lubang downstream bervariasi mulai dari 0 cm sampai 8 cm.

3. Setting tegangan input kompresor dan kuat arus masuk kompresor.

Klick Ok.

8. Menampilkan Grafik Untuk menampilkan grafik, tunggu sampai data pada input monitor stabil kemudian tekan tombol rekam data dan akan muncul tampilan grafik seperti di bawah ini:

9. Pengambilan Data Baru



Untuk pengambilan data baru klick Ok terlebih dahulu

Kemudian ulangi langkah-langkah setting konfigurasi kompresor sampai langkah untuk menampilkan grafik diatas. Variasikan lubang downstream mulai dari diameter 0 cm sampai 8 cm dan 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:

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 CAM

switch. Lepas hubungan kabel utama dengan sumber listrik.

2.3 Data hasil pengujian kompresor sentrifugal



Kemudian data hasil pengujian dapat ditulis pada tabel berikut:

Tabel Data di titik upstream dan downstream

Tabel Data di titik sesudah dan sebelum orifice

Keterangan: 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 upstream 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 arus

BAB III

D III Teknik Mesin FTI-ITS

Lubang V I Downstream Upstream X

(Volt) (Amp)hDS

(cm)TDS

(°C)hUS

(cm)TUS

(°C) (cm)012345678

Lubang T3 T4 Y (°C) (°C) (cm)012345678

23


PERHITUNGAN UNJUK KERJA

3.1. Perhitungan tekanan di titik downstream

Gambar Manometer taps di titik downstream.

Dengan menggunakan persamaan (2.14), maka tekanan di titik downstream dapat dicari:

Dimana:Pst : Tekanan statis di titik downstream (Pa)Patm : Tekanan atmosfir (1 atm)ρ : 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:

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 ,maka

Dengan menggunakan asumsi incompressible, maka harga ρ=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 :



Dimana:V3 : kecepatan fluida sebelum orifice (m/s)(P3-P4) : perbedaan tekanan pada sebelum dan sesudah orifice (Pa)ρ : 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:

Dimana:V3 :Kecepatan fluida sebelum orifice (m/s)D3 : Diameter pipa utama (m)υ : Viscositas kinematik (m2/s)

Dengan menggunakan grafik hubungan antara K, Re dan maka harga

koefisien aliran (K) dapat diketahui.

3.5. Perhitungan kapasitas aktualKapasitas aktual dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Dimana:K : Koefisien aliran , sebesar: 0,63At : Luasan orifice (m2)ρ : Massa jenis udara , sebesar: 1,16871 kg/m3

(P3-P4) : Perbedaan tekanan pada sebelum dan sesudah orifice (Pa)

Setelah harga Q ditemukan, maka kecepatan aliran di sisi downstream dan upstream dapat dihitung dengan persamaan:

Dimana:V : Kecepatan aliran fluida (m/s)Q : Kapasitas aliran (m3/s)A : Luasan pipa (m2)

3.6. Perhitungan tekanan total kompresor



Gambar Manometer taps di titik downstream dan upstream

Dari persamaan (2.18), maka harga tekanan total kompresor dapat dicari:

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 aktual

Dimana:Pwo = Daya fluida aktual (Watt)Q = Kapasitas (m3/s)Ptotal = Tekanan total (Pa)

3.8. Perhitungan daya masukan kompresor

Dimana:Pwi : Daya penggerak motor (Watt)V : Tegangan motor listrik (Volt)I : Kuat arus (Ampere)Cos : 0,7

3.9. Perhitungan efisiensi overall



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 (%)

012345678

Tabel Data hasil pengujianLubang Q

(m3/s)Ptotal (Pa)

Pwi (Watt)

Pwo(watt)

Efisiensi (%)

012345678

3.11. Membuat Grafik Hasil Perhitungan



Dari hasil perhitungan dan pengujian maka dapat dibuat grafik tekanan total kompresor-kapasitas dan grafik efisiensi-kapasitas. Di bawah ini contoh grafik tekanan total kompresor-kapasitas dan efisiensi-kapasitas.

DAFTAR PUSTAKA


Grafik Efisiensi-Kapasitas Kompresor Sentrifugal

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0,01 0,02 0,03 0,04

Kapasitas

Efis

iens

i

Eff-Q Perhitungan

Eff-Q Pengujian


1. 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,”Fluid Mover Pumps, Compressor, Fans and Blower”,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:New York, 1985.

13. Wood, Bernand D,”Penerapan Termodinamika”, Erlangga:Jakarta,1982.14.Zuhal,”Dasar Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Gramedia Pustaka Utama:

Jakarta,2000


Petunjuk Praktikum-2

Documents

Petunjuk Praktikum-2