laporan kompressor
TRANSCRIPT
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)
Untuk tingkat pertama:
Wis = ma . RT11 .ln. γP1
Untuk tingkat kedua:
Wis = ma . RT21 .ln. γP2
II.6.8. Kerja Indicated (Wi)
Untuk tingkat pertama:
W1 = Pm1 . A1 . L1 . N1 . Z1
Untuk tingkat kedua:
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).
11. Analisa Psikometris
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
11. Analisa Psikometris
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
Tingkat 1 - Percobaan 2
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
Tingkat 1 - Percobaan 3
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
Tingkat 2 - Percobaan 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
Tingkat 2 - Percobaan 2
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
Tingkat 2 - Percobaan 3
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.