AKAMIGAS BALONGAN
Jl. Jend. Sudirman 17 Telp: 0234 272448 Indramayu
Ujian Akhir Semester 2012: Pompa & Kompresor
Open book
Di sini berlaku g= 9,8 m/s2, air = 1 kg/l, air raksa = 13,6 kg/l, minyak = 0,8 kg/l.
1. Sebuah tangki gas alam, kapasitas 1.000 m3, bertekanan 99 atm (g) mengisikan tangki
kosong berkapasitas 4.000 liter. Setelah tangki kosong tadi bertekanan 51 atm (a), pengisian dihentikan. a. Berapa tekanan (atm g) dalam tangki besar tadi setelah terjadi pengisian. b. Berapa persen massa yang berpindah dari massa total. c. Berapa kg massa gas yang berpindah. Asumsi temperatur tetap (27 C) dan tanpa kebocoran.(Nilai 27)
Jwb: Rm gas alam (metan) = 518 J/(Kg.K)
Tekanan tangki kosong adalah 1 atma. setelah diisi menjadi 51 atma, berarti ada kenaikan 50 atma, pada volume 4000 ltr = 4 m3. Kondisi gas yang berpindah ini sama
dengan 4.50/1000 = 0.2 atma pada tangki.
a. Jadi tekanan tangki setelah pengisian adalah 99 atmg = 100 atma – 0,2 atma = 99,8 atma.
b. Persentasinya = 0,2 /100 8 100% = 0,2 %
c. m = pV/(Rm.T) = 0,2.105.1000 / (518.300) = 0,48 kg.
2. Anda diminta untuk merancang balon udara panas mainan yang dipanasi dengan lilin. Temperatur udara sekitar adalah 20oC dengan massa jenis 1,2 kg/m3. Jika volume
baloon itu 80 liter, temperatur pemanasan lilin mencapai 107oC, berapa massa yang
dapat diangkat baloon pada keadaan seimbang. Tekanan udara luar 1 atm dan Rm = 287 m2/(s2.K) (Nilai 13)
Dalam keadaan seimbang, gaya angkat balon = gaya berat total. Gaya angkat balon adalah berat dari volume udara (luar) yang dipindahkan. Volume yang dipindahkan sama dengan volume balon. Gaya berat total adalah gaya berat dari massa balon ditambah massa udara dalam balon.
Untuk udara dalam balon, 0,92 380
. 287
105
T R
p
m
kg/m3.
N g
Vb
Fa .. 80.103.1,2.9,80,94
kg m
m g
m g Vb
W p b b
02 , 0
94 , 0 8 , 9 . 8 , 9 . 92 , 0 . 10 . 80 .
. 3
3. Suatu kompresor torak digunakan untuk kompresi udara pada volume awal 10 liter temperatur 25 oC secara politropik dengan n = 1,2 dari 20 bar(a) hingga 200 bar(a).
Kemudian mengalami proses isobarik hingga volume tersisa 10% dari kondisi terakhir. Selanjutnya udara sisa diekspansikan sampai pada tekanan semula secara adiabatik dengan k=1,4. Terakhir udara diekspansikan secara isobarik sampai pada keadaan awal (Ada 4 proses, lihat gambar samping). Berapa kerja (usaha) netto yang diberikan. (Nilai 30)
AKAMIGAS BALONGAN
Jl. Jend. Sudirman 17 Telp: 0234 272448 Indramayu
Politropik
Usaha proses politropik:
0,146 liter (10% dari kondisi terakhir). Usaha isobarik =
Usaha adiabatik:
Tekanan di proses ini = 10 bar = 10.105 Pa. Volume awal 0,76 ltr, Volume akhir 10 ltr.
Usaha isobarik =
2 dari 3 Unk 06/07/18
p
V p1, V1 p2, V2
politropik
AKAMIGAS BALONGAN
Jl. Jend. Sudirman 17 Telp: 0234 272448 Indramayu
JouleV p V p Wib
18480 10
. 10 10 . 76 , 0 10 . 20
. .
2
3 3
5
1 1 4 1
Usaha Total:46000+26280-3500-18480=
5230
0 Joule
.4. Anda diminta untuk memilih kompresor rotari bertingkat banyak yang akan digunakan untuk mengkompresi udara (Ri = 287 J/KgK) bertekanan 1 bar (105 Pa) temperatur 20
oC menjadi 2,5 bar dan proses berjalan politropis dengan n=1,3. Jika Q
s = 240 m3/mnt, dan kecepatan putar penggerak 5000 rpm. (Nilai 30)
a. Berapa tingkat kompresi diperlukan (minimal) jika impeler yang digunakan berjenis campur dengan ns = 400.
b. Berapa perbandingan tekanan pada tiap tingkat?
Jawaban:
a. Jumlah tingkat
- Tentukan head per tingkat dengan persamaan kecepatan jenis:
meter H
H H
H Q n ns
s
s s
s
1121 75
, 193
75 , 193 5 , 15 400 5000 240
5000 400
75 , 0 1
75 , 0 75
, 0
5 , 0
75 , 0
5 , 0
- Tentukan head total dengan persamaan head kompresor dengan menggunakan C. Dari persamaan untuk C dengan rasio tekanan 2,5, diperoleh C = 1,02.
meter g
TC R
H i
t 8752
8 , 9
02 , 1 . 293 . 287
Jadi jumlah tingkatnya adalah: 8752/1121 = 7,8. dibulatkan menjadi 8 tingkat.
b. Perbandingan tekanan tiap tingkat:
121 , 1 5 , 2
8 1
2
p p
