LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM TEKNIK KIMIA
KOMPRESOR PISTON
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2016
MODUL : KOMPRESOR PISTON
PEMBIMBING : IR. NURCAHYO, MT
OLEH
KELAS : 2B
KELOMPOK: 7
RIJAL AHSAN NURFAUZY (141411055)
SUNARTI (141411058)
UFIA FARHAH (141411060)
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2016
LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM TEKNIK KIMIA NAMA PEMBIMBING : Ir. NURCAHYO, MT
NAMA MAHASISWA : RIJAL AHSAN NURFAUZY SUNARTI
UFIA FARHAH TANGGAL PRAKTIKUM : 14 MARET 2016 TANGGAL PENYERAHAN : 21 MARET 2016
I. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Memahami cara kerja serta prinsip kerja pada alat kompresor piston 2. Mengetahui hubungan antara laju alir udara dengan ratio tekanan 3. Mengetahui hubungan antara laju alir terhadap kerja politropik 4. Mengetahui hubungan antara laju alir terhadap efisiensi kompresor
II. DASAR TEORI
Kompresor adalah alat untuk mengkompresi gas hingga tekanan ribuan psi. Terdapat beberapa jenis desain kompresor yang umum, yaitu rotary vane, sentrifugal, aksial, lobe (root blower) dan reciprocating (bolak balik). Keunggulan utama kompresor reciprocating adalah kemampuannya mencapai rasio tekanan (P2/P1) yang tinggi, dan harganya murah, namun
kapasitas yang dihasilkan relatif rendah.
Kompresor reciprocatingbiasanyadilengkapi dengan sebuah motor sebagai penggerak kompresor melalui sebuah sabuk (V-belt) transmisi daya. Kompresor reciprocating bekerja dengan prinsip tekanan bolak-balik dari piston yang digerakkan oleh poros engkol. Bagian utama peralatan ini terdiri dari piston dan silinder dengan pegas masukan dan kerangan (valve) pengeluaran yang dikendalikan secara otomatis. Gas keluaran dari piston diakumulasikan di dalam tangki penampung (yang biasanya difungsikan sebagai energi penggerak peralatan dengan udara tekan).
(a) (b)
Prinsip kerja kompresor piston adalah sebagai berikut:
Tenaga mekanik dari penggerak mula ditransmisikan melalui poros engkol dalam bentuk gerak rotasi dan diteruskan ke kepala silang (cross head) dengan perantaraan batang penghubung (connecting rod).
Pada kepala silang gerakan rotasi diubah menjadi gerak translasi yang diteruskan ke torak melalui batang torak (piston rod).
Gerakan torak bolak balik dalam silinder mengakibatkan perubahan volume dan
tekanan sehingga terjadi proses pemasukan, kompresi, dan pengeluaran
Proses kompresi gas pada kompresor torak dapat dilakukan menurut tiga cara yaitu dengan proses isotermal, adiabatik reversible, dan politropik.
- Proses Isotermal
Bila suatu gas dikompresikan, maka ini berarti ada energi mekanik yang diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi energi panas sehingga temperatur gas akan naik jika tekanan semakin tinggi. Namun, jika proses ini dibarengi dengan pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi, sehingga temperatur dapat dijaga tetap dan kompresi ini disebut dengan kompresi isotermal (temperatur tetap).
- Proses Adiabatik
Jika silinder diisolasi secara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan berlangsung tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk kedalam gas. Proses semacam ini disebut adiabatik. Dalam praktiknya proses ini tidak pernah terjadi secara sempurna karena isolasi terhadap silinder tidak pernah dapat sempurna pula. Namun proses adiabatik reversible sering dipakai dalam pengkajian teoritis proses kompresi. - Proses Politropik
Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses isotermal, karena ada kenaikan temperatur, namun juga bukan proses adiabatik karena ada panas yang dipancarkan keluar. Jadi proses kompresi yang sesungguhnya, ada di antara keduanya dan disebut kompresi politropik.
Udara yang terperangkap di dalam volume clearance tidak akan tersalurkan keluar, karena udara akan mengembang/terekspansi ketika piston bergerak mundur. Dengan demikian maka volume udara baru yang ditarik oleh piston pada siklus berikutnya menjadi lebih kecil.
atmosfer. Setelah kompresi dan pendinginan, udara dikembalikan ke temperatur asalnya, namun pada tekanan yang lebih tinggi.
Jika kondisi atmosfer (FAD) adalah Pa, Ta dan Va, dan kondisi setelah
kompresi adalah P, V dan T, maka dengan menggunakan hukum gas ideal:
Biasanya FAD diukur pada kondisi atmosfer di ketinggian permukaan laut (standard sea level/ SSL), sehingga kapasitas kompresor pada kondisi lokasi perlu dikonversi.
Catatan: massa udara yang ditarik sama denganmassa udara yang dikeluarkan pada setiap siklus, valaupun volume udara ditarik berbeda dengan udara keluar.
Analisis Siklus
Suatu siklus dianalisa sebagai dua proses tak mengalir (non flow, yaitu kompresi dan ekspansi) dan dua proses aliran, yaitu aliran masuk dan keluar. Perubahan volume dan tekanan yang terjadi pada kompresor disajikan pada gambar 3.
Vol udara aktual pd tekanan tertentu
Vol udara aktual pd tekanan dan temperatur masukan (m3/min)
Turun menjadi
FAD
P
Efisiensi Volumetrik,
Efisiensi volumetric adalah rasio antara FAD kompresor per stroke terhadap pemindahan oleh kompresor.
Efisiensi volumetrik(❑vol)=
FADactualper stroke(V)
pemindahanoleh kompresor
Karena efisiensi volumetrik biasanya dinyatakan pada kondisi standar (SSL), maka efisiensi volumetrik yang diamati pada kondisi udara masuk harus dikoreksi, sebagai berikut:
n : indeks politropik ( 1<n<k), n = 1 : isotermal, n = k : adiabatik, untuk udara n = 1,3 Efisiensi Isotermal:
III. ALAT DAN BAHAN Alat :
Kompresor
Bahan :
Udara
V. PENGOLAHAN DATA
T ruangan = 24,8 oC
= 297,8 K
P ruangan = 0,92 bar
= 0,9 atm
N = 387,78 rpm
R = 8,314 J/mol.K
γudara = 1,4
Z = 1 (pada kondisi standar)
Tekanan (atm)
Laju Alir (L/ det)
0.9 1.3
1.2 1.32
1.36 1.25
1.7 1
1.9 1.1
Tabel 1. Data Tekanan dan Laju alir dalam proses praktikum
Ratio Tekanan (atm)
Laju Alir (L/det)
1 1.3
1.3 1.32
1.49 1.25
1.87 1
2.1 1.1
0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4
Kurva Laju Alir vs Tekanan
Laju Alir (L/det)
Kurva 1. Hubungan Ratio tekanan dengan laju alir
Ratio Tekanan = 1.6
1. Wpoly1=8,314mol . KJ (297,8K)1(0,386)
(
(
0,910,9atmatm)
0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35
Kurva 2. Hubungan Kerja Politropik dengan Laju alir tekanan
Nilai efisiensi kompresor (ηkomp)
ηkomp=
Wpoly
Wad x100 %
o ηkomp1=
Wpoly
Wad x100 %
= 4.08527,4 x100 %
¿14,9 %
o ηkomp2=
Wpoly
Wad x100 %
= 112.24742,36 x100 %
¿15.1 %
o ηkomp3=
Wpoly
Wad x100 %
= 1084,88165.1 x100 %
¿15.2 %
o ηkomp4=
Wpoly
Wad x100 %
= 1726,78265.92 x100 %
¿15.4 %
o ηkomp5=
Wpoly
Wad x100 %
= 2062,34319.51 x100 %
Laju alir (L/det) Efisiensi
Tabel 4. Laju alir dan efisiensi kompresor
0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35
VI. PEMBAHASAN
Rijal Ahsan N (141411055)
Pada percobaan kali ini praktikan melakukan percobaan terhadap kompresor, yang dimana kompresor ini mempunyai tangki penyimpanan yang bertekanan diatas tekanan atmosfer. Dalam kinerja kompresor ini udara atmosfer akan diambil dan akan ditampung kedalam tangki bertekanan yang ada pada kompresor. Adapun kompresor yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah komresor piston, yang dimana pistonlah yang akan memompa udara menuju tangki bertekanan.
Piston tersebut bekerja dengan menggunakan motor, motor tersebut akan menghasilkan tenaga mekanik dan tenaga mekanik tersebut ditransmisikan melalui poros engkol dalam bentuk gerak rotasi dan diteruskan ke kepala silang dengan perantaran batang penghubung. Pada kepala silang gerakan rotasi diubah menjadi gerak translasi yang diteruskan ke piston, melalui batang dari piston tersebut, gerakan piston bolak balik dalam silinder mengakibatkan perubahan volume dan tekanan sehingga terjadi proses pemasukan, kompresi, dan pengeluaran. Proses tersebut dapat dilihat dari gambar sebagai berikut :
Pada saat percobaan kompresor ini
dilakukan, yang harus diperhatikan adalah tekanan dalam tangki bertekanan dan laju alir udara, hal ini sangatlah penting dalam percobaan ini. Pada saat proses terjadi, praktikan harus mengetahui tekanan udara luar dan suhu ruang yang dimana tekanan udara luar adalah 920 mBar dan suhu ruangan adalah 24,8oC.
Dikarenakan alat kompresor yang tersedia sudah tua dan rusak sehingga dalam pengambilan data, praktikan harus memvariasikan katup yang ada pada komresor agar menghasilkan tekanan dalam dan laju alir yang berbeda.
Data yang diambil dari percobaan ini ada 5 data yang dimana pada setiap pengambilan data terdapat jeda waktu 2 menit sehingga setiap 2 menit sekali pengambilan data dilakukan. Data tersebut setiap 2 menita dalah (0,9 atm, 1,3 L/det) (1,2 atm, 1.32 L/det) (1,36 atm, 1,25 L/det) (1,7 atm, 1 L/det) (1,9 atm, 1,1 L/det). Setelah mendapatkan data tersebut dibuat beberapa kurva antara lain, kurva ratio tekanan vs laju alir dan di dapat nilai regresi sebesar 0,7217. Kurva laju alir terhadap kerja politropik dengan regresi 0,694. Kurva laju alir vs efisiensi kompresor dengan regresi 0,5907.
Sunarti (141411058)
Pada praktikum ini dilakukan kompresi politropik dengan menggunakan kompresor reciprocating dua piston. Proses kompresi secara politropik terjadi dengan peningkatan suhu saat bekerja dan pengembalian kembali temperatur udara saat keluaran. Dengan terdapatnya dua piston yang digunakan, dapat diartikan bahwa proses pengompresian dilakukan secara terus menerus, atau dapat juga dikatakan prosesnya kontinu. Karena saat katup masukkan di piston satu terbuka, katup keluaran di piston dua terbuka, dan begitu juga sebaliknya.
Cara kerja dari kompresor ini yaitu dimulai dengan udara masuk ke stabilisator untuk menstabilkan aliran udara yang masuk sehingga dapat diukur. Setelah melewati stabilisator udara masuk ke piston dan terjadi peningkatan suhu udara. Dilakukan pengukuran suhu di piston satu dan dua. Hasil pengukuran didapat suhu keluaran piston dua lebih besar dibandingkan suhu keluaran piston satu. Hal tersebut karena udara yang dihasilkan dari piston satu mengalir ke arah keluaran udara di piston dua, sehingga temperatur yang didapat lebih tinggi. Udara keluaran piston kemudian masuk kedalam cooler, tujuannya adalah untuk mendinginkan udara hasil pengompresian menggunakan udara atmosfer. Cooler ini dibentuk secara bergerigi. Tujuan dari bentuk cooler yang bergerigi adalah untuk memperbesar luas permukaan. Sehingga kontak udara yang panas dengan udara atmosfer lebih banyak dan proses pendinginan pun akan lebih optimal, udara yang telah dingin disimpan didalam tangki akumulator udara untuk selanjutnya dapat digunakan dengan mengeluarkannya lewat valve. Untuk mengukur tekanan, valve keluaran dihubungkan dengan manometer u. Sehingga saat valve dibuka, ketinggian cairan akan berubah dan selisih ketinggian dapat dinyatakan dengan beda tekanan.
Dari percobaan ini seharusnya dilakukan variasi pulley. Hal ini dikarenakan saat akan mengganti pulley pertama dengan pulley yang memiliki diameter lebih kecil terjadi kemacetan. Mungkin hal ini disebabkan kaena alat kompresor yang sudah lama tidak dipakai.
Dalam percobaan ini juga, dilakukan pengamatan pada perubahan tekanan dan laju alir keluaran dari kompresor. Dari data yang telah diperoleh, dapat dihitung efisiensi politropik dengan melihat kuva antara ratio tekanan dan efisiensi politropik. Setelah itu di dapat efisiensi politropik sebesar 79%. Selain itu dapat dihitung pula kerja politropik pada setiap laju alir. Setelah dibuat sebuah kurva hubungan antara kerja dengan laju alir tekanan dapat dilihat bahwa kerja politropik semakin meningkat. Hal ini dikarenakan, semakin meningkatnya ratio tekanan maka akan meningkatkan pula kerja yang dihasilkan.
Dari data yang diperoleh, didapatkan juga efisiensi dari kompresor itu sendiri. Efisiensi kompresor ini didapatkan dari hasil pembagian anatara kerja politropik dengan kerja adiabatic. Dapat dilihat dari kurva hubungan antar kerja kompresor dengan laju alir tekanan bahwa terjadi peningkatan efisiensi kompresor seiring dengan peningkatan ratio tekanan.
1 265.92 15.4
1,1 319.51 15.5
UfiaFarhah (141411060)
Pada praktikum ini, dilakukan pengamatan pada alat Kompresor Piston (piston ganda). Prinsip kerja dari piston tersebut yaitu berdasarkan adanya tekanan bolak-balik dari piston sehingga terjadi perubahan volume (laju alir) dan tekanan. Semakin tinggi tekanan maka akan semakin kecil laju alirnya, hal ini dikarenakan adanya kompresi udara dalam ruang tertutup. Pada kompresor terjadi proses isentropik, adiabatik dan politropik. Namun praktikan hanya menghitung pada proses adiabatik dan politropik.
Pada praktikum ini, praktikan mengamati hubungan antara laju alir udara terhadap ratio tekanan, laju alir udara terhadap kerja, dan laju alir udara terhadap efisiensi politropik. Hubungan tersebut akan diketahui dengan adanya pengambilan data berupa tekanan pada kompresor, suhu ruang, tekanan atmosfer, dan laju alir udara, yang akan di plotkan pada grafik.
Data yang diperoleh dari praktikum ini adalah: Tekanan
1.2 1.3 1,32 112.24 15.1
1.36 1.49 1,25 165.1 15.2
1.7 1.87 1 265.92 15.4
1.9 2.1 1,1 319.51 15.5
Grafik pertama yaitu mengenai hubungan laju alir terhadap ratio tekanan. Pada praktikum, yang dilakukan adalah pengambilan laju alir pada variasi tekanan (bukaan valve). Berdasarkan data yang diperoleh, didapat hasil bahwa semakin tinggi tekanan maka laju alir semakin rendah (berbanding terbalik). Dari data tersebut diambil ratio rata-rata yaitu 1,6. Dari ratio rata-rata maka didapatkan nilai efisiensi politropik 74% (berdasarkan kurva hubungan antara rasio tekanan terhadap efisiensi).
Efisiensi yang diperoleh merupakan efisiensi politropik, maka dari hasil efisiensi tersebut akan didapatkan nilai kerja yang dilakukan pada kompresor berdasarkan variasi tekanannya.
Grafik kedua merupakan hubungan antara laju alir terhadap kerja politropik. Dari data yang diperoleh maka dapat diketahui bahwa semakin rendah laju alirnya akan menyebabkan meningginya kerja pada kompresor. Hal ini dikarenakan saat laju alir kecil maka membutuhkan kerja yang lebih besar untuk mengkompresi alat yang menggunakan tekanan yang terus meninggi.
efisiensi kompresor tersebut dikarenakan semakin lama adanya kontak pada kompresor.
VII. SIMPULAN
Setelah melakukan praktikum Kompresor, praktikan mendapatkan beberapa point kesimpulan diantaranya :
1. Kompresor adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memberikan energi kepada fluida gas/udara, sehingga gas/udara dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat lain secara kontinyu.
2. Dapat mengoperasikan kompresor piston dengan benar.
3. Di dapatkan hasil perhitungan dari data yang diperoleh berupa:
Laju Alir tekanan (L/ det)
Kerja Politropik (J/mol)
Efisiensi kompresor (%)
1,3 4.085 14.9
1,32 112.24 15.1
1,25 165.1 15.2
1 265.92 15.4
PUSTAKA
LAMPIRAN
No Gambar Keterangan
1 Alat pembaca tekanan
(mBar)
2 Alat pembaca tekanan dalam
