Download Laporan Praktikum Mekanika Fluida and more Cheat Sheet Fluid Mechanics in PDF only on Docsity!
UNIT IV
KOMPRESOR TORAK
A. TUJUAN
Tujuan pelaksanaan praktikum tes kompresor ini adalah sebagai berikut:
- Mendapatkan data tentang discharge pressure, discharge temperature, discharge air quantity, efficiency , daya poros, getaran, kebisingan, dan lain-lain.
- Menentukan hubungan sifat karakteristik kompresor torak disertai grafiknya meliputi: a. Tekanan keluar (Pd) vs Efisiensi Adiabatis ( ηad ) b. Tekanan keluar (Pd) vs Efisiensi Volumetris ( ηv ) c. Tekanan keluar (Pd) vs Daya yang diperlukan kompresor (Nin) d. Tekanan keluar (Pd) vs Kapasitas (Q) B. DASAR PERHITUNGAN
- Debit Debit melalui orifice atau nozzle dihitung dengan rumus: 𝑊 = 𝛼𝜀𝐴√ 2 ρ (^ P 1 − P 2 )^ x 60 dengan: W : debit massa udara A : area lubang orifice ( π d 2 4
α : coefficient of discharge ε : faktor koreksi akibat ekspansi ρ : massa jenis udara tepat di depan orifice P1 : tekanan di depan orifice P2 : tekanan di belakang orifice (tekanan udara luar) Batasan-batasan untuk rumus di atas: Jika bilangan Reynolds lebih besar dari pada harga batas yang tergambar pada grafik limiting value of Reynolds, bilangan Reynolds dihitung dengan rumus: RD =
V. D
ν dengan: V : kecepatan rata-rata dalam saluran ..................... (m/det) D : diameter dalam saluran ........................................... (m) v : viskositas kinematis udara ............................... (m2/det) Harga “apetur ratio” dari orifice β =( d D
2 Ditentukan dengan bantuan diagram (Limiting Value of Reynolds) untuk orifice dengan 0,05 < β < 0,70 dan untuk nozle dengan 0,05 < β < 0,65.
Gambar 1: Limiting Value of Reynoulde Gambar 2: Dischange Coefficient (α) of Orifice Gambar 3: Correction Factor of Orifice
D. CALCULATION SHEET
- Debit Perhitungan debit dilakukan menggunakan persamaan seperti yang tertera pada bagian B. Pada praktikum ini digunakan diameter orifice (d) sebesar 18.78 mm serta diameter duct (D) sebesar 39 mm. Dengan diketahui dua data tersebut dapat disajikan dalam variabel tak berdimensi “ orifice aperture ratio” ( β ) yang akan digunakan untuk mengukur coefficient of orifice ( α ) menggunakan data grafik diatas. Dimana nilai aperture ratio pada skema diatas adalah: β =( d D
2 =( 18.78 mm 39 mm
2 =0. Dari grafik discharge coefficient of orifice yang tersaji pada gambar 2, didapatkan nilai coefficient of orifice ( α ) sebesar: α =0. Dengan nilai luasan orifice sebesar: A = π ( d 2
2 = π ( 18.78 mm 2
2 = 277 mm 2 =2.77 × 10 − 4 m 2 Beberapa konstanta yang digunakan dalam praktikum ini tersaji pada tabel di bawah: Konstanta Variabel Besaran Satuan Percepatan Gravitasi G 9.81 m/s^ Spesific Gravity Minyak SGoil 0.787 - Spesific Gravity Air Raksa SGHg 13.4 - Densitas Air Standard ρH2O,std 1000 kg/m^ Konstanta Gas Ideal Udara Ru 287 J/kg.K Konstanta Gas ideal Uap Air Rv 461.5 J/kg.K Perhitungan debit dilakukan dengan Microsoft Excel untuk mempermudah perhitungan. Sebagai sampel digunakan data pada pengambilan 1. Data pengukuran yang digunakan untuk perhitungan debit tersaji dalam tabel di bawah: Data Pengukuran Variabel Besaran Satuan Tekanan Udara Luar P 2 747.3 mmHg Temperatur Saluran Ukur T 30 degC Ketinggian Minyak hoil 14 mm Kelembaban Udara Ø 0.7961 - Nilai tekanan udara luar dapat dikonversi menjadi satuan Pascal dengan persamaan: P 2 = ρH 2 O , std × g× P 2 ( mmHg ) × SG (^) Hg 1000 mm / m P 2 =
kg m
3 ×^ 9.^
m s 2 × 747.3^ mm^ × 13. 1000 mm / m
P 2 =
kg m^3
× 9.
m s^2 × 747.3 mm × 13. 1000 mm / m P 2 =98235.57 Pa Kemudian dapat diketahui tekanan Gage yang ada dari ketinggian minyak Pgage = ρH 2 O , std × g × hoil × SGoil 1000 mm / m Pgage =
kg m
3 × 9.^
m s 2 ×^14 mm^ ×^ 0. 1000 mm / m Pgage =
kg m
3 × 9.^
m s 2 ×^14 mm^ ×^ 0. 1000 mm / m Pgage =108.09 Pa Dari dua nilai di atas dapat diketahui nilai tekanan di depan orifice (P 1 ) sebesar: P 1 = P 2 + Pgage =98235.57 Pa +108.09 Pa =98343.66 Pa Kemudian dari nilai koreksi dari orifice dibutuhkan data Pgage/P 1 , yang nilainya adalah: Pgage P 1
108.09 Pa 98343.66 Pa
Karena nilainya terlalu kecil dapat diasumsikan dari grafik untuk nilai koreksi orifice mendekati 1. ε ≅ 1 Selanjutnya perlu dicari nilai dari berat jenis dari persamaan: ρ =( P 1 − Pv Ru ×T
Pv Rv ×T
Dimana nilai Pv adalah tekanan uap jenuh yang dapat dicari dengan persamaan: Pv = Psat × Ø Psat : Tekanan saturasi pada temperatur diatas =4246.9 Pa ( Tabel ) Pv =4246.9 Pa× 0.7961=3380.96 Pa Sehingga: ρ =
N
m
2 −4246.^
N
m 2 287 Nm kg. K
× 303 K
N
m 2 287 Nm kg. K
× 303 K )
ρ =1.1162 kg / m 3 Maka debit aliran massa pada sampel 1 dapat diketahui nilainya sebesar:
Data Pengukuran Variabel Besaran Satuan Daya Input N 1.3 kW Putaran Kompresor rpm 1151 rpm Tekanan Discharge Pd 1 kg/ cm^ Tekanan udara sekitar Patm
7 Pa Debit hisap Udara Qs 0. m^3/ min Temperatur Input Ts 24 degC Temperatur Kompresor Td 70 degC Pada perhitungan daya adiabatis diperlukan data tekanan discharge absolut, tekanan isap absolut, debit hisap, dan indeks adiabatis udara. Nilai Tekanan Discharge Absolut adalah: P d , |¿|= Pd (^) ( kg cm^2 ) ×^10000 cm 2 1 m^2 × g + Patm ¿ P d , |¿|= 1 kg cm^2 ×^10000 cm 2 1 m^2 × 9.81 m s^2
- 98235.57 Pa ¿ Pd , |¿|=196335.57 Pa ¿ Nilai Tekanan Hisap Absolut adalah: Ps , |¿|= P d , |¿| × ( (^) TT sd ) k^ k − 1 ¿ ¿ P s , |¿|=196335.57 Pa × ( 297343 KK ) 1.4^ 1.4− 1 ¿ Ps , |¿|=118608.86 Pa ¿ Sehingga nilai daya adiabatis kompresor adalah sebesar: Nad = k k − 1 × Ps ×Qs [((^ Pd Ps ) k − 1 k − 1 )] Nad =
×
118608.86 Pa × 0. m 3 min × 1 min 60 s [(( 196335.57 Pa 118608.86 Pa ) k − 1 k (^) − 1 )]
×
1 kW 1000 W Nad =0.15392 kW Sehingga nilai efisiensi adiabatis kompresor (ηad) sebesar: ηad = N (^) ad N
0.15392 kW 1.3 kW
Sedangkan nilai efisiensi kompresor torak adalah sebesar: ηv = Qs Qth
Dimana: Qth = n × π × ( d 2 ) 2 × s × rpm Qth = 2 × π × ( 65 m 2000 ) 2 × 55 m 1000 × 1151 rev / min Qth =0.42 m 3 / min Sehingga efisiensi kompresor torak sebesar: ηv = Qs Qth
- 1436 m 3 / min 0.42 m 3 / min
Data perhitungan keseluruhan dari daya dan efisiensi tersaji pada tabel di bawah: Power (kW) Putaran (rpm) Pd (kg/cm^2) Suhu (degC) Putaran (rpm) T dry bulb (degC) k Pd Absolut (Pa)^ Ps Absolut (Pa) (kW)^ Nad Adiabatis^ Efisiensi Displacement Volume (m^3) Qth (m^3/min) Efisiensi Kompresor Torak 1 1.3 1463 1 70 1151 24 1.4 196335.57 118608.86 0.15392 0.118399 0.00036501 0.420131 0. 2 1.7 1449 2 75 1140 24 1.4 294435.57 169087.11 0.43608 0.25652 0.00036501 0.416116 0. 3 1.9 1450 3 82 1137 24 1.4 392535.57 210245.81 0.56108 0.295306 0.00036501 0.415021 0. 4 2 1443 4 83 1164 24 1.4 490635.57 260214.57 0.7796 0.389798 0.00036501 0.424876 0. 5 2.1 1435 5 92 1124 24 1.4 588735.57 286116.45 0.87434 0.416352 0.00036501 0.410276 0. 6 2.2 1421 6 102 1120 24 1.4 686835.57 303662.33 1.06551 0.484325 0.00036501 0.408815 0. DATA PERHITUNGAN KOMPRESOR TORAK Perhitungan Daya Pengambilan Motor Listrik Kompresor Atmosfer
- Plot Grafik Dari hasil perhitungan di atas, data tersebut dapat di plotkan dalam suatu grafik diantaranya: a. Tekanan keluar (Pd) vs Efisiensi Adiabatis (ηad) 1 2 3 4 5 6 0
Tekanan Discharge vs Efisiensi Adiabatis
Discharge Pressure (kg/cm^2) Efisiensi Adiabatis
b. Tekanan keluar (Pd) vs Efisiensi Volumetris (ηv) 1 2 3 4 5 6 0
0.56 0.
Tekanan Discharge vs Efisiensi Kompresor Torak
Discharge Pressure (kg/cm^2) Efisiensi Kompresor Torak c. Tekanan keluar (Pd) vs Daya yang diperlukan kompresor (Nin) 1 2 3 4 5 6 0
1
2
Tekanan Discharge vs Daya Input
Kompresor Torak
Discharge Pressure (kg/cm^2) Daya Input (kW)
