際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

Siklus pada compressor

Rock Sandy
Rock Sandy
1 of 40
Downloaded 159 times
KOMPRESSOR
KOMPRESSOR Klasifikasi Kompressor a. Berdasarkan cara kenaikan tekanan b. Berdasarkan tekanan c. Berdasarkan kapasitas d. Berdasa kan fluida yang dialirkan e. Berdasarkan penggerak f. Berdasarkan pendinginan g. Berdasarkan susunan silinder (untuk kompressor torak)
A. Berdasar Cara Kenaikan Tekanan 1. POSITIVE DISPLACEMENT COMPRESSOR kenaikan tekanan terjadi karena berkurangnya volume di dalam silinder, Jenisnya : KOMPRESOR TORAK (Reciprocating Compressor) KOMPRESOR ROTARY (Rotary Compressor) KOMPRESOR MEMBRAN (Membrane Compressor)
2. DYNAMIC COMPRESSOR Kenaikan tekanan terjadi karena tenaga kinetis dirubah menjadi tenaga tekanan didalam diffuser. Jadi fungsi diffuser untuk menurunkan fluida, sehingga mengakibatkan kenaikan tekanan fluida. Jenis MULTIBLADE COMPRESSOR : Centrifugal Axial Jet compressor
B. Berdasar Tekanan 1. Kompresor tekanan rendah 25 atm 2. Kompresor tekanan sedang 25100 atm 3. Kompresor tekanan tinggi 100-500 atm C. Berdasar Kapasitas 1. Kapasitas kecil 160 m続/jam 2. Kapasitas sedang 160-4000 m続/jam 3. Kapasitas besar 4000 m続/jam D. Berdasar Fluida yang dialirkan 1. Kompresor udara 2. Kompresor gas
E. Berdasar Penggerak 1. Turbin 2. Motor bakar 3. Motor listrik F. Berdasar Pendingin 1. Udara 2. Air G. Berdasar Susunan Silinder (untuk kompresor torak) 1. Berjajar / segaris 2. Bentuk V 3. Bentuk W
Positive Displacement compressor Kompresor torak (reciprocating compressor) Konsep dasar Kerja yang dilakukan oleh gas/uap dapat digambarkan sebagai berikut :
Gaya pada torak : F = p.A Kerja : dW= F.dx = p A dx = p dV W = pdv W positive : dv > 0 ekspansi W negative : dv < 0 kompressi Tinjauan termodinamika a. Specific heat : Jumlah kalor : dQ = w c dT c = dQ/wdT
Cv = (dQ/wdT)v Cp = (dQ/wdT)p Cp /Cv = k b. Internal energy : Jika v constant, maka dV = 0 , jadi W = 0 Berarti tidak ada kerja. dQ = w cv dT = dU U2U1 = w cv (T2T1) = selisih tenaga dalam
c. Enthalpy : p = constan, p=c dQ = w cp dT = dH H2-H1 = w cp (T2T1) = selisih enthalpy Persamaan Keadaan Gas Sempurna : pV= RT p1V1 = RT1, p2v2 = RT2 pV= wRT p1V1 = wRT1, p2v2 = wRT2 d. Entropy : dq = Tds, ds = dq/T = cv(dT/T) + p(dV/T)
ds = cv(dT/T)+R(dV/V) ds = cv(dT/T)+R(dV/V) Jadi : s2-s1 = cv ln(T2/T1) + R ln(V2/V1) = selisih entrophy Macam-macam Perubahan Keadaan Gas: 1. isobaris p=c 2. isochoris V=c 3. isothermis T=c 4. adiabatis dQ=c 5. polytropis pVn =c
1. Isobaris = Polytropis pVn , n=0 pV = wRT P = const, maka V1/V2=T1/T2 W = p(V2-V1) T2 Q1-2= w cpdT T1 Q1-2= wcp(T2-T1)
2. Isochoris : = Polytropis pVn, n= V=const P1/P2=T1/T2 T2 Q1-2= w cvdT = w cv (T2-T1) T1 3. Isothermis : = Polytropis pVn, n=1 p1V1= p2V2= pV= wRT1= konstan dQ = w cv dT + pdV dQ = pdV = dW
4. Adiabatis : dQ = wcvdT + pdV = 0 pV = wRT d(pV) = d(wRT), pdV + vdp = wRdT Vdp + pdV dT = ----------- wR Jadi : wcv(Vdp + pdV) + wRpdV = 0 Substitusi cp = cv + R Maka : cp pdV + cv Vdp = 0
cp /cv = 粒, sehingga 粒 (dV/V) + (dp/p) = 0 ln p + 粒 ln V = konstan pV粒 = C, persamaan ini adalah persamaan curve adiabatis. V = wRT/p, jadi : T2/T1 = (p2/p1)粒-1/粒 dQ = wcvdT + pdV = 0 Wad = (U1-U2) = wcv (T1-T2)
Dari hubungan : cp cv = R, cp/cv = 粒, R = (粒-1)cv R w Jadi : Wad = ------ T1 [1-(p2/p1) (粒-1)/粒 ] 粒 1 p1V1 atau : Wad = ------ [1-(p2/p1) (粒-1)/粒 ] 粒 1 Dari persamaan : p1V1 粒 = p2V2 粒 = pV 粒 V2 V2 Wad = pdV = p1V1 粒 (dV/V粒 ) V1 V1
p1V1 粒 Wad = ---------- [ V2 1-粒 V1 1-粒 ] 1-粒 p1V1 Wad = ---------- [ (V2/V1) 1-粒 1 ] 1-粒 p1V1 Wad = ------- [(V1/ V2 ) 粒-1 1 ] 粒-1 p1V1 Wad = ---------- [ 1 (p2/p1) (粒-1)/粒 ] 粒-1
5. Polytropis Kurva polytropis mengikuti persamaan : pVn = C p1V1 n = p2V2 n log p1 + n log V1 = log p2 + n log V2 log p1 - log p2 n = --------------- log V2 - log V1 Contoh soal : Berapa temperatur akhir setelah terjadi kompresi adiabatis dari R12, ammonia, udara dan helium, jika perbandingan kompresi = 4 dan temperatur awal = -15oC ? Diketahui : 粒 R12 = 1,13, 粒 ammonia = 1,313, 粒 udara = 1,40 dan 粒 helium = 1,66.
Kompresor torak tanpa ruang rugi Diagram p-V dan silinder dapat digambarkan sebagai berikut :
Kerja yang diberikan pada fluida selama 1 (satu) siklus : Wc = - [ W + Wd Ws ] Wc = kerja yang diberikan pada fluida selama 1 siklus, kerja kompresor, dinyatakan oleh luasan (1234) W = kerja selama kompresi, kerja kompresi, dinyatakan oleh luasan (a12b) Wd = kerja selama pembuangan (discharge), kerja pembuangan, dinyatakan oleh luasan (b23o) Ws = kerja yang dilakukan oleh fluida selama pengisapan (suction), kerja isap, dinyatakan oleh luasan (o41a)
Kerja kompresor dalam diagram p-V dinyatakan oleh luasan (1234), dengan notasi Wc Kerja kompresi antara 1-2 : V2 W = p dV, V1 kerja ini negative, karena dV < 0 Kompresi diumpamakan berjalan secara polytropis : pVn = C. Bila eksponen n bertambah besar, maka kerja kompresi bertambah kecil, tetapi kerja kompresor bertambah besar.
Terlihat kerja isothermal terkecil. Besar n = 1 : pV = p1V1 = p2V2
Kerja kompresi isothermis : V2 Wisoth = pdV V1 V2 Wisoth = p1V1 (dV/V) = - p1V1 ln (V1/V2) V1 = - p1V1 ln (p2/p1) = - wRT1 ln (p2/p1) Kerja kompresor total bila kompresi berjalan secara isothermis = kerja non flow, seperti terlihat sebagai berikut : Wisoth.comp. = p1V1 - p1V1 ln (p2/p1) - p2V2 = - p1V1 ln (p2/p1) Keterangan : garis isothermal sangat berpengaruh pada kompresor bertingkat.
Untuk proses adiabatis : p1V1 粒 = p2V2 粒 = pV粒 1/粒V = V1 (p1/p) Wad.c = - V dp p2 = - V1 (p1)1/粒 p-1/粒 dp p1 粒 = - V1p1 1/粒(------) p1 粒-1/粒 [(p2/p1)粒-1/粒 1] 粒-1 粒 = - (------) p1V1 [(p2/p1)粒-1/粒 1] 粒-1 粒 Wad.c = - (------) wRT1 [(p2/p1)粒-1/粒 1] 粒-1 Kerja total kompresor tanpa volume p2 ruang rugi : Wc = - Vdp p1
Didepan telah didapatkan : p1V1 Wad = ---------- [ 1 (p2/p1)(粒-1)/粒 ] 粒-1 Jadi tampak jelas bahwa kerja adiabatis kompresor adalah perkalian antara 粒 dengan kerja adiabatis non flow. Wad.c = 粒 x Wad. non flow. Untuk proses polytropis 粒 menjadi n : n Wpol.c = - ----- wRT1 [(p2/p1)(n-1)/n - 1] n-1 Contoh : Hitung kerja adiabatis kompresor yang memampatkan udara 25 m3 dari tekanan 1 ata ke tekanan 3,3 ata. Diketahui konstanta udara n = 1,4. Wad.c = - (1,4/(1,4-1)) 10.000 25 [(3,3/1)(1,4-1)/1,4 1] = - 355.687
Kompressor dengan ruang rugi Pada kompresor yang sesungguhnya selalu ada ruang rugi. Ini dimaksudkan untuk : 1. Thermal expansion 2. Toleransi toleransi : C = 0,005L + 0,5 mm L = langkah (stroke) piston Perbandingan antara volume ruang rugi (Vo) terhadap volume yang dilalui piston (vp) : 竜 = Vo/Vp Besar 竜 tergantung pada susunan dari katub-katub dalam silinder dan pada kecepatan rata-rata piston (cm). pada umumnya 5%.
Pada beberapa jenis kompresor kadang-kadang sampai 12-13%. Fluida yang terjebak dalam ruang rugi setelah kompresi dan pembuangan, akan berekspansi selama langkah isap. Perbandingan antara Vs dan Vp disebut dengan efisiensi volumetris : 侶vol = Vs/Vp Pada kompresor dengan kecepatan tinggi (cm>3m/detik) besar 竜 diambil lebih besar dari besaran diatas.
Pada kompresor dengan perbandingan kompresi 溜 2, maka proses reekspansi (proses 3-4) kira-kira adiabatis. Jadi : V4 = V0 (p2/p1)1/粒 Vp+V0-V4 Vp+ 竜Vp- 竜 Vp (p2/p1)1/粒 侶vol = ---------- = ---------------------- Vp Vp 侶vol = 1+ 竜- 竜(p2/p1)1/粒 侶vol = 1- 竜 [(p2/p1)1/粒-1] Pada kompresor dengan perbandingan kompresi 溜 4, maka proses reekspansi (proses 3-4) dianggap polytropis : pVm = C. Menurut FRANKEL besar m bervariasi sesuai dengan tekanan.
Pada kompresor bertingkat banyak, untuk : Tingkat I, m diambil = 1,20 Tingkat II, m diambil = 1,25 Tingkat III, m diambil = 1,30 Tingkat IV, m diambil = 1,35 Tingkat V, m diambil = 粒 Dengan catatan : tekanan isap (pi) pada tingkat I = tekanan atmosphere. Besar efisiensi volumetris dapat juga dilihat pada grafik sebagai fungsi dari : n, p2/p1 dan 竜. Besar kerja per siklus dari kompresi dan reekspansi:
n m W = - ----- p1V1 [(p2/p1) (n-1)/n - 1] + ----- p2V3 [(1-p1/p2) (n-1)/n ] n-1 m-1 n m W = - ----- p1V1 [(p2/p1) (n-1)/n - 1] + ----- p1V4 [(p2/p1) (m-1)/m -1] n-1 m-1 Kalau : Vs = V1 - V4 dan m = n Maka : n W = ----- p1Vs [(p2/p1)(n-1)/n 1] n-1 Catatan : pengaruh ruang rugi terhadap kerja kompresor, jika eksponen polytropis maka untuk ekspansi = m dan untuk kompresi = n.
KOMPRESOR BERTINGKAT BANYAK (Kompresor bertingkat 1, 2, 3 dan 4) Apabila perbandingan kompresi dinaikkan, maka temperatur akhir akan naik dan 侶v akan turun. Temperatur akhir yang tinggi akan mempengaruhi operasi atau kerja katub buang, pelumasan. Pada daerah-daerah minyak akan berbahaya, dapat menyebabkan kebakaran dan lain-lain. Bila kebutuhan akan perbandingan kompresi yang tinggi tidak dapat dihindari, maka perbandingan kompresi total dapat dibagi dalam beberapa tingkat. Diagram pV dapat digambarkan sebagai berikut :
Dalam hal ini kerja kompresor : Besar W minimal dapat dicari, sebagai berikut : misal : Kalau jumlah tingkat n, maka : ]1)[(]1)[(' 1 2 1 1 1111 n n x n n x p p n n p p n n wRTwRTW ]2)()[( 1 2 1 111 n n x n n x p p p p n n wRTW ]2)()[(' 2 1 1 1 z p pz p p z wRT n n x x W z zzz x p zp p zp p zp p pz z wRT dp dW ppp z x z z z x z x z z z x x 21 2 )(' 1 2 1 1 1 2 1 1 1 0][ 緒 1 2 21 22 1 2 1 21 1 21 p p pp p p p p p p pp p p x x x ppp 緒 緒 012 3 1 2 0 1 ....... p p p p p p p p p p n n n 緒緒緒緒 p V xp 1 2 3 4 '1 '2 isothermis polytropis polytropis
Daya Kompresor Kebutuhan daya kompresor tingkat 1 dapat dihitung menurut hubungan : , P = daya kompresor, hp; W=kerja,kgm. , P = daya kompresor, kW; W=kerja, kgm. Daya yang diperlukan untuk proses : 1. Isothermis : 2. Adiabatis : 102.60 75.60 W W P P kWVpP hpVpP p p p pVpW iso p p p pVpW iso iso iso ,lnln ,lnln 1 2 1 211 1 2 1 211 116120 10000 61206120 114500 10000 45004500 緒緒 緒緒 kWVpP hpVpP p p p pVp ad p p p pVp ad ],1)[(]1)[( ],1)[(]1)[( 1 1 2 1 1 211 1 1 2 1 1 211 1116120 10000 16120 1114500 10000 14500 緒 緒
Untuk kompresor n tingkat, daya yang dibutuhkan adalah jumlah dari daya yang dibutuhkan pada tiap-tiap tingkat. Pada kompresor satu silinder, single acting, hp-indikator dapat dihitung dari hubungan : Dimana : A = luas piston, cm2 pim = Mean Effective pressure, kg/cm2 (dapat dihitung dari diagram pV) L = langkah piston, m N = putaran, rpm Cm = kecepatan piston rata-rata, m/det.; =1,5-5 m/det. ( cm = LN/30 ) Untuk kompresor n tingkat : n i iadnad n i iisoniso PP PP 1 .. 1 .. hpihp mimim AcpALNp ,75.275.60 緒 ワ n i in ihpihp 1
Efisiensi : efisiensi isothermis efisiensi adiabatis efisiensi mekanis Efisiensi isothermal: Efisiensi mekanis : Efisiensi isothermal overall : Efisiensi adiabatis : Efisiensi adiabatis overall : ihp P iso iso 緒 acthp ihp m 緒 act iso hp P misooiso 緒 ihp P ad ad 緒 act ad hp P madoad 緒
Shaf Horse Power (SHP) Ai = luas piston individual pada tiap-tiap tingkat (cm2) Pim= mean effective pressure pada tingkat yang bersangkutan (atm), didapat dari diagram pV. Jadi : Apabila kompresor ini digerakkan oleh motor listrik, daya motor : 侶t= efisiensi transmisi, bila memakai perantaraan transmisi (roda gigi, belt dan lain-lain) Selanjutnya daya listrik yang diperlukan : kWhpShp m imim m imim pAcpAc ,, 102.275.2 ワ緒ワ kWhpShp p pVp p pVp oisooiso ,ln,ln 1 211 1 211 102.6075.60 緒 kWhpShp p pVp p pVp oadoad ],1)[(],1)[( 1 1 211 1 1 211 102.60175.601 緒 t shp mN 15.1 mott shp listrN
Volume udara, gas (fluida) yang dapat dikompresikan : i = 1, untuk kompresor single acting i = 2, untuk kompresor double acting A = luas piston (luas penampang), atau jumlah luas piston pada kompresor silinder banyak L = langkah piston N = putaran poros (rpm) 侶vo = efisiensi volumetris overall 4-6% lebih rendah dari 侶vol Kecepatan piston rata-rata : cm = LN/30 cm 2m/det, kompresor kecil cm 3m/det, kompresor sedang cm 5m/det, kompresor besar menit m voiALNV 3 ,
Perbandingan langkah piston dan diameternya =僚 atau 僚 = L/D yang besarnya tergantung dari tekanan akhir dan kecepatan kompresor, maka untuk kompresor dengan 1 silinder : Untuk : Vaccum pump dan kompresor udara kecepatan tinggi : 僚 0,5 Kompresor pada pesawat pendingin : 僚 0,8 Kompresor untuk amonia : 僚 1 Kompresor tekanan tinggi : 僚 = 4 - 6 Luas piston efektive pada tingkat lain, dengan menganggap putaran N, panjang langkah L dan efisiensi volumetric-overall sama setiap tingkat, maka : (w=V/v, kg/min) voNDiV 居 3 4 vomcDiV 302 4 n nn V Ai V Ai V Ai 緒緒 .........2 22 1 11 nnn pAipAipAi 緒緒 .........222111
Daya input maksimal pada kompresor Proses polytropis Perbandingan kompresi : r = p2/p1 Daya kompresor : Untuk kompresor dengan ruang rugi : (V0 = ruang rugi) Harga daya maksimal didapat bila persamaan ini di deferensialkan terhadap r dan harus = 0. Soal : Hitung ukuran utma kompresor udara dua tingkat, empat silinder, konstruksi differential piston yang memampatkan 25 m3/min udara bebas ke tekanan akhir 8 atg, jika putaran kompresor 600 rpm, perbandingan panjang langkah piston dengan diameternya = 0,6 dan efisiensi volumetric overall = 82%. kWrP n n Vp n n pol ],1[ 1 11 102.601 )]1(1[ 1 1 緒 n rVVV PVP ワ ]1][1[ 11 1 102.601 n n nP rrP Vp n n pol ワ
Jawab : 1A 2A voNDiV 居 3 4 Untuk 1 silinder : L = 僚D = 0,180 m Luas piston tingkat 2 : A2/A1 = p1/p2 ; A2 = 706,86. = 235,62 cm2 Luas piston trnk = A2 A1 = 471,24 cm2 Diameter = d = 24,5 cm. Luas sebenarnya : A2 = /4 (302 24,52) = 235,42 cm Kecepatan piton rata-rata : cm = (0,18.600)/30 = 3,6 m/det. mDNDi V vol 300,0 4 3 4 緒 居 D d

More Related Content

Siklus pada compressor

  • 2. KOMPRESSOR Klasifikasi Kompressor a. Berdasarkan cara kenaikan tekanan b. Berdasarkan tekanan c. Berdasarkan kapasitas d. Berdasa kan fluida yang dialirkan e. Berdasarkan penggerak f. Berdasarkan pendinginan g. Berdasarkan susunan silinder (untuk kompressor torak)
  • 3. A. Berdasar Cara Kenaikan Tekanan 1. POSITIVE DISPLACEMENT COMPRESSOR kenaikan tekanan terjadi karena berkurangnya volume di dalam silinder, Jenisnya : KOMPRESOR TORAK (Reciprocating Compressor) KOMPRESOR ROTARY (Rotary Compressor) KOMPRESOR MEMBRAN (Membrane Compressor)
  • 4. 2. DYNAMIC COMPRESSOR Kenaikan tekanan terjadi karena tenaga kinetis dirubah menjadi tenaga tekanan didalam diffuser. Jadi fungsi diffuser untuk menurunkan fluida, sehingga mengakibatkan kenaikan tekanan fluida. Jenis MULTIBLADE COMPRESSOR : Centrifugal Axial Jet compressor
  • 5. B. Berdasar Tekanan 1. Kompresor tekanan rendah 25 atm 2. Kompresor tekanan sedang 25100 atm 3. Kompresor tekanan tinggi 100-500 atm C. Berdasar Kapasitas 1. Kapasitas kecil 160 m続/jam 2. Kapasitas sedang 160-4000 m続/jam 3. Kapasitas besar 4000 m続/jam D. Berdasar Fluida yang dialirkan 1. Kompresor udara 2. Kompresor gas
  • 6. E. Berdasar Penggerak 1. Turbin 2. Motor bakar 3. Motor listrik F. Berdasar Pendingin 1. Udara 2. Air G. Berdasar Susunan Silinder (untuk kompresor torak) 1. Berjajar / segaris 2. Bentuk V 3. Bentuk W
  • 7. Positive Displacement compressor Kompresor torak (reciprocating compressor) Konsep dasar Kerja yang dilakukan oleh gas/uap dapat digambarkan sebagai berikut :
  • 8. Gaya pada torak : F = p.A Kerja : dW= F.dx = p A dx = p dV W = pdv W positive : dv > 0 ekspansi W negative : dv < 0 kompressi Tinjauan termodinamika a. Specific heat : Jumlah kalor : dQ = w c dT c = dQ/wdT
  • 9. Cv = (dQ/wdT)v Cp = (dQ/wdT)p Cp /Cv = k b. Internal energy : Jika v constant, maka dV = 0 , jadi W = 0 Berarti tidak ada kerja. dQ = w cv dT = dU U2U1 = w cv (T2T1) = selisih tenaga dalam
  • 10. c. Enthalpy : p = constan, p=c dQ = w cp dT = dH H2-H1 = w cp (T2T1) = selisih enthalpy Persamaan Keadaan Gas Sempurna : pV= RT p1V1 = RT1, p2v2 = RT2 pV= wRT p1V1 = wRT1, p2v2 = wRT2 d. Entropy : dq = Tds, ds = dq/T = cv(dT/T) + p(dV/T)
  • 11. ds = cv(dT/T)+R(dV/V) ds = cv(dT/T)+R(dV/V) Jadi : s2-s1 = cv ln(T2/T1) + R ln(V2/V1) = selisih entrophy Macam-macam Perubahan Keadaan Gas: 1. isobaris p=c 2. isochoris V=c 3. isothermis T=c 4. adiabatis dQ=c 5. polytropis pVn =c
  • 12. 1. Isobaris = Polytropis pVn , n=0 pV = wRT P = const, maka V1/V2=T1/T2 W = p(V2-V1) T2 Q1-2= w cpdT T1 Q1-2= wcp(T2-T1)
  • 13. 2. Isochoris : = Polytropis pVn, n= V=const P1/P2=T1/T2 T2 Q1-2= w cvdT = w cv (T2-T1) T1 3. Isothermis : = Polytropis pVn, n=1 p1V1= p2V2= pV= wRT1= konstan dQ = w cv dT + pdV dQ = pdV = dW
  • 14. 4. Adiabatis : dQ = wcvdT + pdV = 0 pV = wRT d(pV) = d(wRT), pdV + vdp = wRdT Vdp + pdV dT = ----------- wR Jadi : wcv(Vdp + pdV) + wRpdV = 0 Substitusi cp = cv + R Maka : cp pdV + cv Vdp = 0
  • 15. cp /cv = 粒, sehingga 粒 (dV/V) + (dp/p) = 0 ln p + 粒 ln V = konstan pV粒 = C, persamaan ini adalah persamaan curve adiabatis. V = wRT/p, jadi : T2/T1 = (p2/p1)粒-1/粒 dQ = wcvdT + pdV = 0 Wad = (U1-U2) = wcv (T1-T2)
  • 16. Dari hubungan : cp cv = R, cp/cv = 粒, R = (粒-1)cv R w Jadi : Wad = ------ T1 [1-(p2/p1) (粒-1)/粒 ] 粒 1 p1V1 atau : Wad = ------ [1-(p2/p1) (粒-1)/粒 ] 粒 1 Dari persamaan : p1V1 粒 = p2V2 粒 = pV 粒 V2 V2 Wad = pdV = p1V1 粒 (dV/V粒 ) V1 V1
  • 17. p1V1 粒 Wad = ---------- [ V2 1-粒 V1 1-粒 ] 1-粒 p1V1 Wad = ---------- [ (V2/V1) 1-粒 1 ] 1-粒 p1V1 Wad = ------- [(V1/ V2 ) 粒-1 1 ] 粒-1 p1V1 Wad = ---------- [ 1 (p2/p1) (粒-1)/粒 ] 粒-1
  • 18. 5. Polytropis Kurva polytropis mengikuti persamaan : pVn = C p1V1 n = p2V2 n log p1 + n log V1 = log p2 + n log V2 log p1 - log p2 n = --------------- log V2 - log V1 Contoh soal : Berapa temperatur akhir setelah terjadi kompresi adiabatis dari R12, ammonia, udara dan helium, jika perbandingan kompresi = 4 dan temperatur awal = -15oC ? Diketahui : 粒 R12 = 1,13, 粒 ammonia = 1,313, 粒 udara = 1,40 dan 粒 helium = 1,66.
  • 19. Kompresor torak tanpa ruang rugi Diagram p-V dan silinder dapat digambarkan sebagai berikut :
  • 20. Kerja yang diberikan pada fluida selama 1 (satu) siklus : Wc = - [ W + Wd Ws ] Wc = kerja yang diberikan pada fluida selama 1 siklus, kerja kompresor, dinyatakan oleh luasan (1234) W = kerja selama kompresi, kerja kompresi, dinyatakan oleh luasan (a12b) Wd = kerja selama pembuangan (discharge), kerja pembuangan, dinyatakan oleh luasan (b23o) Ws = kerja yang dilakukan oleh fluida selama pengisapan (suction), kerja isap, dinyatakan oleh luasan (o41a)
  • 21. Kerja kompresor dalam diagram p-V dinyatakan oleh luasan (1234), dengan notasi Wc Kerja kompresi antara 1-2 : V2 W = p dV, V1 kerja ini negative, karena dV < 0 Kompresi diumpamakan berjalan secara polytropis : pVn = C. Bila eksponen n bertambah besar, maka kerja kompresi bertambah kecil, tetapi kerja kompresor bertambah besar.
  • 22. Terlihat kerja isothermal terkecil. Besar n = 1 : pV = p1V1 = p2V2
  • 23. Kerja kompresi isothermis : V2 Wisoth = pdV V1 V2 Wisoth = p1V1 (dV/V) = - p1V1 ln (V1/V2) V1 = - p1V1 ln (p2/p1) = - wRT1 ln (p2/p1) Kerja kompresor total bila kompresi berjalan secara isothermis = kerja non flow, seperti terlihat sebagai berikut : Wisoth.comp. = p1V1 - p1V1 ln (p2/p1) - p2V2 = - p1V1 ln (p2/p1) Keterangan : garis isothermal sangat berpengaruh pada kompresor bertingkat.
  • 24. Untuk proses adiabatis : p1V1 粒 = p2V2 粒 = pV粒 1/粒V = V1 (p1/p) Wad.c = - V dp p2 = - V1 (p1)1/粒 p-1/粒 dp p1 粒 = - V1p1 1/粒(------) p1 粒-1/粒 [(p2/p1)粒-1/粒 1] 粒-1 粒 = - (------) p1V1 [(p2/p1)粒-1/粒 1] 粒-1 粒 Wad.c = - (------) wRT1 [(p2/p1)粒-1/粒 1] 粒-1 Kerja total kompresor tanpa volume p2 ruang rugi : Wc = - Vdp p1
  • 25. Didepan telah didapatkan : p1V1 Wad = ---------- [ 1 (p2/p1)(粒-1)/粒 ] 粒-1 Jadi tampak jelas bahwa kerja adiabatis kompresor adalah perkalian antara 粒 dengan kerja adiabatis non flow. Wad.c = 粒 x Wad. non flow. Untuk proses polytropis 粒 menjadi n : n Wpol.c = - ----- wRT1 [(p2/p1)(n-1)/n - 1] n-1 Contoh : Hitung kerja adiabatis kompresor yang memampatkan udara 25 m3 dari tekanan 1 ata ke tekanan 3,3 ata. Diketahui konstanta udara n = 1,4. Wad.c = - (1,4/(1,4-1)) 10.000 25 [(3,3/1)(1,4-1)/1,4 1] = - 355.687
  • 26. Kompressor dengan ruang rugi Pada kompresor yang sesungguhnya selalu ada ruang rugi. Ini dimaksudkan untuk : 1. Thermal expansion 2. Toleransi toleransi : C = 0,005L + 0,5 mm L = langkah (stroke) piston Perbandingan antara volume ruang rugi (Vo) terhadap volume yang dilalui piston (vp) : 竜 = Vo/Vp Besar 竜 tergantung pada susunan dari katub-katub dalam silinder dan pada kecepatan rata-rata piston (cm). pada umumnya 5%.
  • 27. Pada beberapa jenis kompresor kadang-kadang sampai 12-13%. Fluida yang terjebak dalam ruang rugi setelah kompresi dan pembuangan, akan berekspansi selama langkah isap. Perbandingan antara Vs dan Vp disebut dengan efisiensi volumetris : 侶vol = Vs/Vp Pada kompresor dengan kecepatan tinggi (cm>3m/detik) besar 竜 diambil lebih besar dari besaran diatas.
  • 28. Pada kompresor dengan perbandingan kompresi 溜 2, maka proses reekspansi (proses 3-4) kira-kira adiabatis. Jadi : V4 = V0 (p2/p1)1/粒 Vp+V0-V4 Vp+ 竜Vp- 竜 Vp (p2/p1)1/粒 侶vol = ---------- = ---------------------- Vp Vp 侶vol = 1+ 竜- 竜(p2/p1)1/粒 侶vol = 1- 竜 [(p2/p1)1/粒-1] Pada kompresor dengan perbandingan kompresi 溜 4, maka proses reekspansi (proses 3-4) dianggap polytropis : pVm = C. Menurut FRANKEL besar m bervariasi sesuai dengan tekanan.
  • 29. Pada kompresor bertingkat banyak, untuk : Tingkat I, m diambil = 1,20 Tingkat II, m diambil = 1,25 Tingkat III, m diambil = 1,30 Tingkat IV, m diambil = 1,35 Tingkat V, m diambil = 粒 Dengan catatan : tekanan isap (pi) pada tingkat I = tekanan atmosphere. Besar efisiensi volumetris dapat juga dilihat pada grafik sebagai fungsi dari : n, p2/p1 dan 竜. Besar kerja per siklus dari kompresi dan reekspansi:
  • 30. n m W = - ----- p1V1 [(p2/p1) (n-1)/n - 1] + ----- p2V3 [(1-p1/p2) (n-1)/n ] n-1 m-1 n m W = - ----- p1V1 [(p2/p1) (n-1)/n - 1] + ----- p1V4 [(p2/p1) (m-1)/m -1] n-1 m-1 Kalau : Vs = V1 - V4 dan m = n Maka : n W = ----- p1Vs [(p2/p1)(n-1)/n 1] n-1 Catatan : pengaruh ruang rugi terhadap kerja kompresor, jika eksponen polytropis maka untuk ekspansi = m dan untuk kompresi = n.
  • 31. KOMPRESOR BERTINGKAT BANYAK (Kompresor bertingkat 1, 2, 3 dan 4) Apabila perbandingan kompresi dinaikkan, maka temperatur akhir akan naik dan 侶v akan turun. Temperatur akhir yang tinggi akan mempengaruhi operasi atau kerja katub buang, pelumasan. Pada daerah-daerah minyak akan berbahaya, dapat menyebabkan kebakaran dan lain-lain. Bila kebutuhan akan perbandingan kompresi yang tinggi tidak dapat dihindari, maka perbandingan kompresi total dapat dibagi dalam beberapa tingkat. Diagram pV dapat digambarkan sebagai berikut :
  • 32. Dalam hal ini kerja kompresor : Besar W minimal dapat dicari, sebagai berikut : misal : Kalau jumlah tingkat n, maka : ]1)[(]1)[(' 1 2 1 1 1111 n n x n n x p p n n p p n n wRTwRTW ]2)()[( 1 2 1 111 n n x n n x p p p p n n wRTW ]2)()[(' 2 1 1 1 z p pz p p z wRT n n x x W z zzz x p zp p zp p zp p pz z wRT dp dW ppp z x z z z x z x z z z x x 21 2 )(' 1 2 1 1 1 2 1 1 1 0][ 緒 1 2 21 22 1 2 1 21 1 21 p p pp p p p p p p pp p p x x x ppp 緒 緒 012 3 1 2 0 1 ....... p p p p p p p p p p n n n 緒緒緒緒 p V xp 1 2 3 4 '1 '2 isothermis polytropis polytropis
  • 33. Daya Kompresor Kebutuhan daya kompresor tingkat 1 dapat dihitung menurut hubungan : , P = daya kompresor, hp; W=kerja,kgm. , P = daya kompresor, kW; W=kerja, kgm. Daya yang diperlukan untuk proses : 1. Isothermis : 2. Adiabatis : 102.60 75.60 W W P P kWVpP hpVpP p p p pVpW iso p p p pVpW iso iso iso ,lnln ,lnln 1 2 1 211 1 2 1 211 116120 10000 61206120 114500 10000 45004500 緒緒 緒緒 kWVpP hpVpP p p p pVp ad p p p pVp ad ],1)[(]1)[( ],1)[(]1)[( 1 1 2 1 1 211 1 1 2 1 1 211 1116120 10000 16120 1114500 10000 14500 緒 緒
  • 34. Untuk kompresor n tingkat, daya yang dibutuhkan adalah jumlah dari daya yang dibutuhkan pada tiap-tiap tingkat. Pada kompresor satu silinder, single acting, hp-indikator dapat dihitung dari hubungan : Dimana : A = luas piston, cm2 pim = Mean Effective pressure, kg/cm2 (dapat dihitung dari diagram pV) L = langkah piston, m N = putaran, rpm Cm = kecepatan piston rata-rata, m/det.; =1,5-5 m/det. ( cm = LN/30 ) Untuk kompresor n tingkat : n i iadnad n i iisoniso PP PP 1 .. 1 .. hpihp mimim AcpALNp ,75.275.60 緒 ワ n i in ihpihp 1
  • 35. Efisiensi : efisiensi isothermis efisiensi adiabatis efisiensi mekanis Efisiensi isothermal: Efisiensi mekanis : Efisiensi isothermal overall : Efisiensi adiabatis : Efisiensi adiabatis overall : ihp P iso iso 緒 acthp ihp m 緒 act iso hp P misooiso 緒 ihp P ad ad 緒 act ad hp P madoad 緒
  • 36. Shaf Horse Power (SHP) Ai = luas piston individual pada tiap-tiap tingkat (cm2) Pim= mean effective pressure pada tingkat yang bersangkutan (atm), didapat dari diagram pV. Jadi : Apabila kompresor ini digerakkan oleh motor listrik, daya motor : 侶t= efisiensi transmisi, bila memakai perantaraan transmisi (roda gigi, belt dan lain-lain) Selanjutnya daya listrik yang diperlukan : kWhpShp m imim m imim pAcpAc ,, 102.275.2 ワ緒ワ kWhpShp p pVp p pVp oisooiso ,ln,ln 1 211 1 211 102.6075.60 緒 kWhpShp p pVp p pVp oadoad ],1)[(],1)[( 1 1 211 1 1 211 102.60175.601 緒 t shp mN 15.1 mott shp listrN
  • 37. Volume udara, gas (fluida) yang dapat dikompresikan : i = 1, untuk kompresor single acting i = 2, untuk kompresor double acting A = luas piston (luas penampang), atau jumlah luas piston pada kompresor silinder banyak L = langkah piston N = putaran poros (rpm) 侶vo = efisiensi volumetris overall 4-6% lebih rendah dari 侶vol Kecepatan piston rata-rata : cm = LN/30 cm 2m/det, kompresor kecil cm 3m/det, kompresor sedang cm 5m/det, kompresor besar menit m voiALNV 3 ,
  • 38. Perbandingan langkah piston dan diameternya =僚 atau 僚 = L/D yang besarnya tergantung dari tekanan akhir dan kecepatan kompresor, maka untuk kompresor dengan 1 silinder : Untuk : Vaccum pump dan kompresor udara kecepatan tinggi : 僚 0,5 Kompresor pada pesawat pendingin : 僚 0,8 Kompresor untuk amonia : 僚 1 Kompresor tekanan tinggi : 僚 = 4 - 6 Luas piston efektive pada tingkat lain, dengan menganggap putaran N, panjang langkah L dan efisiensi volumetric-overall sama setiap tingkat, maka : (w=V/v, kg/min) voNDiV 居 3 4 vomcDiV 302 4 n nn V Ai V Ai V Ai 緒緒 .........2 22 1 11 nnn pAipAipAi 緒緒 .........222111
  • 39. Daya input maksimal pada kompresor Proses polytropis Perbandingan kompresi : r = p2/p1 Daya kompresor : Untuk kompresor dengan ruang rugi : (V0 = ruang rugi) Harga daya maksimal didapat bila persamaan ini di deferensialkan terhadap r dan harus = 0. Soal : Hitung ukuran utma kompresor udara dua tingkat, empat silinder, konstruksi differential piston yang memampatkan 25 m3/min udara bebas ke tekanan akhir 8 atg, jika putaran kompresor 600 rpm, perbandingan panjang langkah piston dengan diameternya = 0,6 dan efisiensi volumetric overall = 82%. kWrP n n Vp n n pol ],1[ 1 11 102.601 )]1(1[ 1 1 緒 n rVVV PVP ワ ]1][1[ 11 1 102.601 n n nP rrP Vp n n pol ワ
  • 40. Jawab : 1A 2A voNDiV 居 3 4 Untuk 1 silinder : L = 僚D = 0,180 m Luas piston tingkat 2 : A2/A1 = p1/p2 ; A2 = 706,86. = 235,62 cm2 Luas piston trnk = A2 A1 = 471,24 cm2 Diameter = d = 24,5 cm. Luas sebenarnya : A2 = /4 (302 24,52) = 235,42 cm Kecepatan piton rata-rata : cm = (0,18.600)/30 = 3,6 m/det. mDNDi V vol 300,0 4 3 4 緒 居 D d
AboutCopyright
息 2025 際際滷