20080820185903-teknik_mesin_industri_2-2

7/31/2019 20080820185903-teknik_mesin_industri_2-2

1/216


2/216


3/216

Hak Cipta pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undang

TEKNIK MESININDUSTRIJILID 2

Untuk SMK

Penulis : SunyotoKarnowoS. M. Bondan Respati

Perancang Kulit : TIM

Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm

Diterbitkan olehDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2008

SUN SUNYOTOt Teknik Mesin Industri J il id 2 untuk SMK /oleh Sunyoto,

Karnowo, S. M. Bondan Respati ---- Jakarta : Direktorat PembinaanSekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal ManajemenPendidikan Dasar dan Menengah, Departemen PendidikanNasional, 2008.

xii, 211 hlm

Daftar Pustaka : Lampiran. ADaftar Gambar : Lampiran. BISBN : 978-979-0 60-085-0ISBN : 978-979-0 60-087-4

Diperbanyak oleh :http://bukubse.belajaronlinegratis.comhttp://belajaronlinegratis.com


4/216

KATA SAMBUTAN

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dankarunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan SekolahMenengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasardan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakankegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatanpembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK.Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.

Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan StandarNasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telahdinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses

pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepadaseluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanyakepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luasoleh para pendidik dan peserta didik SMK.

Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh ( download ),

digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannyaharus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Denganditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagimasyarakat khsusnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruhIndonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untukmengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepadapara peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat

memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku inimasih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritiksangat kami harapkan.

Jakarta, 17 Agustus 2008Direktur Pembinaan SMK


5/216

i

PENGANTAR PENULIS

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esakarena atas bimbingan dan petunjukNya, penulis dapat menyelesaikan

buku ini.

Buku yang diberi judul Teknik Mesin Industri ini disusun denganmemperhatikan rambu-rambu yang ada, antara lain PeraturanPemerintah Republik Indonesia Nomor 19 Tahun 2005 tentang Standar Nasional Pendidikan, Standar Isi, Standar Kompetensi Lulusan, danKurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP) Sekolah MenengahKejuruan (SMK), khususnya bidang keahlian Teknik Mesin.

Buku ini banyak membahas tentang mesin-mesin konversi energi,dimana sesuai dengan silabus dalam KTSP bidang Teknik Mesin materitersebut terdapat dalam mata pelajaran produktif kategori dasar

kompetensi kejuruan. Sesuai spektrum Pendidikan Kejuruan KurikulumEdisi 2004, bidang keahlian Teknik Mesin terdiri dari 9 (sembilan)program keahlian dimana materi dasar kompetensi kejuruan diberikankepada sembilan program keahlian tersebut.

Diharapkan buku ini dapat dijadikan pedoman atau rujukan bagisiswa dan guru SMK bidang keahlian Teknik Mesin khususnya, danbidang keahlian lain pada umumnya.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepadaDirektur Pembinaan SMK, Direktorat Jenderal Manajemen PendidikanDasar dan Menengah, Depdiknas yang telah memberi kepercayaankepada penulis untuk menyelesaikan buku ini. Ucapan terimakasih

penulis sampaikan juga kepada seluruh pihak yang terlibat dalampenulisan buku ini, baik dari kalangan akademisi maupun praktisi.

Akhir kata, mudah-mudahan buku ini bermanfaat bagi seluruhpembaca dan masyarakat luas pada umumnya. Kritik dan saran demiperbaikan buku ini akan penulis terima dengan senang hati. Wassalam.

Tim Penulis


6/216

ii

ABSTRAK

Buku Teknik Mesin Industri ini dibuat dengan harapanmemberikan manfaat bagi para siswa Sekolah Menengah Kejuruan

(SMK) khususnya bidang keahlian Teknik Mesin, sehingga merekamempunyai pengetahuan dasar tentang prinsip konversi energi danmesin-mesinnya. Buku ini memaparkan teori dasar konversi energi danditambah dengan penjelasan kontruksi-kontruksi mesin pada setiap bab.Pada bab-bab awal dipaparkan tentang dasar-dasar kejuruan serta ilmu-ilmu dasar meliputi mekanika fluida, termodinamika, perpindahan panas.Penjelasan pada setiap bab dilengkapi dengan gambar-gambar dandiagram untuk mempermudah pemahaman siswa.

Uraian per bagian mengacu pada standar kompetensi dalamKurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP) Sekolah MenengahKejuruan (SMK) khususnya bidang keahlian Teknik Mesin. Penjelasanditekankan pada konsep dasar, mulai dari sejarah perkembngan sampaiteknologi terbaru yang ada. Pembuktian secara kuantitatif terhadapkonsep-konsep konversi energi dibatasi. Siswa dalam membaca buku inidiarahkan hanya untuk melogika teori dasar dengan tujuanmempermudah pemahaman.

Konsep konversi energi diuraikan dengan membahasterlebih dahulu teori yang mendasari. Untuk pompa, kompresor dan turbinair teori dasar yang diuraikan adalah sama, yaitu penerapan mekanikafluida. Pada mesin-mesin kalor, motor bakar, turbin gas, dan turbin uap,teori yang mendasari adalah termodinamika, mekanika fluida, danperpindahan panas.

Untuk melengkapi paparan konsep-konsep dasar padasetiap bab diberikan contoh-contoh aplikasinya. Fokus pembahasan didalam buku ini adalah mesin-mesin yang mengkonversi sumber-sumber energi yang tersedia di alam untuk menghasilkan energi yang dapatdimanfaatkan. Mesin-mesin pompa dan kompresor, dibahas detail dalambuku ini karena mesin-mesin tersebut dianggap sebagai alat bantu untukpengoperasian mesin-mesin konversi. Selanjutnya dibahas tentangmesinmesin panas, seperti motor bakar, turbin gas, dan turbin uap.Pada bagian akhir buku dibahas tentang turbin air, refrigerasi danpengkondisian udara.


7/216

iii

DAFTAR ISI

BAB 1 DASAR KEJURUAN ................................................................ 1

A. Dasar ilmu statiska ........................................................................... 1

A.1. Tegangan tarik dan tekan. ................................................. 1 A.2. Rasio poison ...................................................................... 2

A.3. Tegangan Geser................................................................ 2

A.4. Tegangan Bending ............................................................ 2

A.5. Tegangan Maksimum ....................................................... 3

A.7. Torsi................................................................................... 3

B. Mengenal Elemen Mesin .................................................................. 4

B.1. Rem ................................................................................... 5

B.2. Roda gigi............................................................................ 5B.3. Bantalan............................................................................. 7

B.4. Pegas................................................................................. 8

B.5. Poros ................................................................................. 10

B.6.Transmisi ........................................................................... 11

C. Mengenal material dan kemampuan proses .................................... 14

C.1. Besi cor.............................................................................. 14

C.2. Baja karbon ....................................................................... 16

C.3. Material non logam ............................................................ 17

BAB 2 MEMAHAMI PROSESPROSES DASAR KEJURUAN .......... 19

A. Mengenal Proses Pengecoran Logam ............................................. 19

B. Mengenal Proses Pembentukan Logam .......................................... 21

B.1. Pembentukan plat ............................................................. 21

B.2. Kerja bangku...................................................................... 21

C. Proses Mesin Perkakas ................................................................... 24

C.1. Mesin bubut ....................................................................... 24

C.2. Mesin fris ........................................................................... 26


8/216

iv

D. MENGENAL PROSES MESIN KONVERSI ENERGI ......... ........... . 27

D.1. Termodinamika .................................................................. 27

D.2. Bentuk-bentuk energi

D.3. Sifat energi ........................................................................ 33D.4. Hukum termodinamika ....................................................... 38

D.5. Gas Ideal............................................................................ 43

E. Dasar Fluida...................................................................................... 46

E.1. Massa jenis ....................................................................... 46

E.2. Tekanan ............................................................................. 46

E.3. Kemampumampatan.......................................................... 48

E.4. Viskositas .......................................................................... 49

E.5. Aliran fluida dalam pipa dan saluran .................................. 50E.6. Kondisi aliran fluida cair ..................................................... 54

F. Perpindahan Panas........................................................................... 55

F.1. Konduksi ............................................................................. 55

F.2. Konveksi ............................................................................. 55

F.3. Radiasi................................................................................ 56

G. Bahan Bakar..................................................................................... 57

G.1. Penggolongan bahan baker............................................... 58

G.2. Bahan-bakar cair................................................................ 59

G.3. Bahan bakar padat............................................................. 64

BAB 3 MEREALISASIKAN KERJA AMAN BAGI MANUSIA, ALAT

DAN LINGKUNGAN ..................................................................66

A. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ................................................. 66

A.1. Pendahuluan ...................................................................... 66

A.2. Peraturan Perundangan K3................................................ 66

A.3. Prosedur Penerapan K3..................................................... 68

A 4. Penerapan K3 Bidang Pesawat Uap dan Bejana Tekan.... 70

A.5. Kebakaran dan Penanganannya........................................ 72

A.6. Kesehatan Kerja dan Lingkungan ...................................... 74


9/216

v

a.....

BAB 4 MENGGAMBAR TEKNIK ......................................................... 77

A. Alat Gambar ..................................................................................... 77

A.1. Kertas gambar ................................................................... 77

B. Kop Gambar ..................................................................................... 82C. Gambar Proyeksi ............................................................................. 83

D. Skala ................................................................................................ 89

E. Ukuran dan Toleransi ....................................................................... 90

F. Penyederhanaan gambar ................................................................. 92

G. Lambang Pengerjaan....................................................................... 93

BAB 5 DASAR POMPA ....................................................................... 97

A. Prinsip Kerja Pompa......................................................................... 98

B. Klasifikasi Pompa ............................................................................. 99C. Komponen-Komponen Pompa........................................................ 104

D. Konstruksi Pompa Khusus ............................................................... 106

D.1. Pompa sembur ( jet pump ) ............................................... 106

D.2. Pompa v iscous ................................................................. 107

D.3. Pompa dengan volute gand ....................................... 108

D.4. Pompa CHOPPER ........................................................... 110

D.5. Pompa dengan Reccesed Impeller .................................. 110

D.6. Pompa lumpur ( slurry ) ...................................................... 111

D.7. Pompa LFH ( Low Flow High Head ) ................................. 112

BAB 6 PERFORMANSI POMPA SENTRIFUGAL ............................... 113

A. Kecepatan Spesifik........................................................................... 113

B. Kurva Karakteristik ........................................................................... 115

C. Head (Tinggi Tekan) ........................................................................ 117

C.1. Head statis total................................................................. 117

C.2. Head Kerugian (Loss)........................................................ 120

C.3. Head Hisap Positip Neto NPSH ........................................ 125

C.4. Hal yang mempengaruhi NPSH yang tersedia.................. 128

C.5. Putaran dan jenis pompa................................................... 129

D. Kerja, Daya dan Efisiensi Pompa..................................................... 129


10/216

vi

D.1. Definisi ............................................................................... 130

E. Pemilihan Pompa.............................................................................. 132

E.1. Kapasitas............................................................................ 133

E.2. Grafik kerja berguna........................................................... 133

E.3. Hal yang mempengaruhi efisiensi pompa .......................... 133F. Kavitasi.............................................................................................. 134

F.1. Tekanan uap zat cair .......................................................... 134

F.2. Proses kavitasi ................................................................... 134

F.3. Pencegahan kavitasi .......................................................... 135

G. Pemilihan Penggerak Mula............................................................... 137

G.1. Roda gigi transmisi ............................................................ 140

G.2. Pompa dengan penggerak turbin angin............................. 141

H. Kurva Head Kapasitas Pompa dan Sistem....................................... 142I. Operasi Pompa pada Kapasitas tidak Normal ................................... 144

I.1. Operasi dengan kapasitas tidak penuh ............................... 145

I.2. Operasi dengan kapasitas melebihi normal......................... 146

J. Kontrol Kapasitas Aliran .................................................................... 146

J.1. Pengaturan katup................................................................ 147

J.2. Pengaturan putaran ............................................................ 148

J.3. Pengaturan sudut sudu impeler .......................................... 148

J.4. Pengaturan jumlah pompa.................................................. 150

BAB 7 GANGGUAN OPERASI POMPA .............................................. 154

A. Benturan Air ( Water Hammer ) .......................................................... 154

A.1. Kerusakan akibat benturan air ........................................... 155

A.2. Pencegahan benturan air ................................................... 155

B. Gejala Surjing ................................................................................... 156

C. Tekanan Berubah-ubah.................................................................... 157


11/216

vii

BAB 8 POMPA PERPINDAHAN POSITIF ........................................ 159

A. Klasifikasi Pompa Perpindahan Positif ............................................. 159

B. Penggunaan..................................................................................... 162

C. Pompa Gerak Bolak balik................................................................. 162C.1.Cara kerja pemompaan ...................................................... 162

C.2. Pemakaian......................................................................... 163

C.3. Kerkurangan pompa bolak-balik........................................ 164

C.4. Komponen pompa gerak bolak-balik ................................. 164

C.5. Pompa daya ...................................................................... 165

C.6. Pompa aksi langsung ........................................................ 168

D. Pompa Rotari ................................................................................... 170

D.1. Pompa roda gigi ................................................................ 170

D.2. Lobe, Skrup, vanes, flexibel tube , radial axial,

plunger dan circumferential pump..................................... 171

BAB 9 DASAR KOMPRESOR ............................................................. 180

A. Prinsip Kerja Kompresor ................................................................. 180

B. Klasifikasi Kompresor....................................................................... 183

C. Penggunaan Udara Mampat ............................................................ 188

D. Dasar Termodinamika Kompresi...................................................... 189

D.1. Proses Kompresi ............................................................... 189

D.2. Temperatur Kompresi, Perbandingan Tekanan dan Kerja 192

E. Efisiensi Kompresor ......................................................................... 194

E.1. Efisiensi laju kerja adiabatik kompresor............................. 194

E.2. Efisiensi volumetrik ............................................................ 198

F. Jenis Penggerak dan Spesifikasi Kompresor ................................... 199

G. Konstruksi Kompresor Perpindahan positif ...................................... 202

G.1. Konstruksi kompresor torak............................................... 202

G.2. Konstruksi kompresor sekrupKompresor

sekrup injeksi minyak ......................................................... 211


12/216

viii

G.3. Konstruksi kompresor sudu luncur.....................................215

G.4. Konstruksi kompresor jenis roots ...................................... 218

H. Konstruksi Kompresor Rotari Aksial dan Radial ............................... 219

I. Gangguan Kerja Kompresor dan Cara Mengatasinya ...................... 222

I.1. Pembebanan lebih dan pemanasan lebihpada motor pengerak........................................................ 222

I.2. Pemanasan lebih pada udara hisap ................................... 222

I.3. Katup pengaman yang sering terbuka ................................ 223

I.4. Bunyi dan getaran ............................................................... 223

I.5. Korosi .................................................................................. 224

BAB 10 DASAR MOTOR BAKAR .227

A. Sejarah Motor Bakar ......................................................................... 230

B. Siklus 4 Langkah dan 2 Langkah...................................................... 237B.1. Siklus 4 langkah ................................................................. 237

B.2. Siklus 2 langkah ................................................................. 238

C. Daftar Istilah-Istilah Pada Motor Bakar ............................................. 240

BAB 11 SIKLUS MOTOR BAKAR ......... ........... ........... ........... ........... .. 245

A. Siklus Termodinamika Motor Bakar .................................................. 245

A.1. Siklus udara ideal ............................................................... 245

A.2. Siklus aktual ....................................................................... 250

B. Menghitung Efiseinsi Siklus Udara Ideal...........................................251

B.1. Efesiensi dari siklus Otto .................................................... 252

B.2. Efisiensi siklus tekanan konstan.........................................254

BAB 12 PRESTASI MESIN ........... ............ ........... ........... ........... .......... 256

A. Propertis Geometri Silinder............................................................... 258

A.1. Volume langkah dan volume ruang baker.......................... 261

A.2. Perbandingan kompresi ( compression ratio).....................261

A.3. Kecepatan piston rata-rata.............................................................262

B. Torsi dan Daya Mesin ....................................................................... 262

C. Perhitungan Daya Mesin .................................................................. 264

C.1. Daya indikator .................................................................... 265

C.2. Daya poros atau daya efektif ............................................. 279


13/216

ix

C.3. Kerugian daya gesek ........................................................ 279

D. Efisiensi Mesin ................................................................................. 279

D.1. Efisiensi termal .................................................................. 280

D.2. Efisiensi termal indikator.................................................... 280

D.3. Efisiensi termal efektif........................................................ 281D.4. Efisiensi mekanik ............................................................... 281

D.5. Efisiensi volumetric............................................................ 282

E. Laju pemakaian bahan bakar spesifik ............................................. 283

F. Perhitungan performasi motor bakar torak ....................................... 283

BAB 13 KOMPONEN MESIN .............................................................. 289

A. Mesin Motor Bakar ........................................................................... 289

B. Bagian Mesin.................................................................................... 289

B.1. Blok silinder ....................................................................... 290B.1.1. Silinder............................................................................ 292

B.2. Kepala silinder ................................................................... 295

B.2.1. Bentuk ruang bakar ........................................................ 295

B.3. Piston atau torak ................................................................ 296

B.4. Batang torak ..................................................................... 300

B.5. Poros engkol...................................................................... 301

B.6. Roda gaya ........................................................................ 302

B.7. Bantalan............................................................................. 302

B.8. Mekanik Katup ................................................................... 303

BAB 14 KELENGKAPAN MESIN........................................................ 304

A Sistim Pelumasan ............................................................................ 304

A.1.Minyak pelumas .................................................................. 305

A.2.Model pelumasan ............................................................... 308

A.3.Bagian-bagian utama pada

sistim pelumasan tekan...................................................... 311

A.4. Sistim ventilasi karter......................................................... 313

A.5. Saringan minyak pelumas ................................................. 313

A.6.Tangkai pengukur minyak................................................... 314

B. Sistim Pendinginan .......................................................................... 315


14/216

x

B.1. Pendinginan air .................................................................. 315

B.2. Pendingin udara ................................................................. 320

BAB 15 TURBIN A. Pendahuluan .322

B. Asas Impuls dan Reaksi ................................................................... 324C. Segitiga Kecepatan...........................................................................327

D. Turbin Impuls .................................................................................... 330

D.1. Turbin impuls satu tahap ( Turbin De Laval) ...................... 332

D.2. Turbin impuls gabungan.....................................................332

E. Turbin Reaksi .................................................................................... 336

BAB 16 TURBIN GAS .......................................................................... 340

A. Sejarah Perkembangan .................................................................... 342

B. Dasar Kerja Turbin Gas .................................................................... 344B.1. Bahan bakar turbin gas ...................................................... 346

B.2. Proses pembakaran ........................................................... 347

BAB 17 SIKLUS TERMODINAMIKA ........... ........... ........... ........... ....... 351

A. Klasifikasi Turbin Gas ....................................................................... 352

A.1 Turbin gas sistem terbuka

( langsung dan tidak langsung) .......................................... 352

A.2. Turbin gas sistem tertutup

( langsung dan tidak langsung) .......................................... 355

A.3. Turbin gas dua poros terpisah............................................ 357

A.4. Turbin gas dua poros terpusat ........................................... 358

B. Efisiensi Turbin Gas.......................................................................... 359

C. Modifikasi Turbin Gas ....................................................................... 364

C.1. Turbin gas dengan regenerator..........................................364

C.2. Turbin gas dengan pendingin sela (intercooler)................. 366

C.3. Intercooler, Reheater, dan Regenerato..............................368

BAB 18 KONTRUKSI TURBIN GAS ........... ........... ........... ........... ........ 370

A. Rotor ................................................................................................. 374


15/216

xi

B. Ruang Bakar .................................................................................... 375

C. Kompresor........................................................................................ 377

D. Turbin ............................................................................................... 380

E. Aplikasi Turbin Gas ......................................................................... 381

BAB 19 MESIN TENAGA UAP............................................................ 383 A. Siklus Termodinamika Mesin Uap.................................................... 384

B. Siklus Aktual dari Siklus Rankine ..................................................... 385

C. Peralatan Sistem Tenaga Uap ......................................................... 386

C.1. Boiler 386

C.2. Turbin Uap ......................................................................... 391

C.3. Kondensor ........................................................................ 394

D. Ekonomiser ...................................................................................... 395

E. Superheater...................................................................................... 396F. Burner............................................................................................... 397

F.1.Burner untuk bahan bakar cair .............................................. 398

F.2. Burner dengan bahan-bakar gas............................................ 399

F.3. Burner untuk bakar padat. ...................................................... 401

BAB 20 PRINSIP DASAR ALIRAN ......... ........... ........... ........... ........... 405

A. Sejarah Turbin Air ............................................................................ 408

B. Instalasi Pembangkit Tenaga Air...................................................... 411

C. Energi Potensial Aliran Air ............................................................... 414

C.1. Head air.................................................................................. 415

D. Prinsip Peralian Energi Aliran .......................................................... 416

E. Daya Turbin...................................................................................... 417

F. Kecepatan Putar Turbin dan Kecepatan Spesifik............................. 419

G. Perhitungan Performasi Turbin ........................................................ 420


16/216

xii

BAB 21 KLASIFIKASI TURBIN AIR ............ ........... ........... ............ ...... 423

A. Turbin Impuls atau Turbin Tekanan Sama........................................ 424

A.1. Turbin pelton ...................................................................... 424

A.2. Turbin aliran ossberger ...................................................... 428

B. Turbin Reaksi atau Turbin Tekan Lebih............................................ 429B.1. Turbin Francis413 .............................................................. 429

B.2. Turbin Kaplan ..................................................................... 430

C. Perbandingan Karakteristik Turbin ................................................... 432

BAB 22 DASAR REFRIGERASI DAN

PENGKONDISIAN UDARA ........... ........... ........... ........... ......... 434

A. Klasifikasi Mesin Refrigerasi ............................................................. 434

B. Penggunaan......................................................................................435

B.1. Pengkondisian udara untuk industri ................................... 435B.2. Pengkondisian udara untuk Laboratorium..........................436

B.3. Pengkondisian udara Ruang Komputer ............................. 436

B.4. Instalasi penkondisian udara pada

Instalasi power plant ........................................................... 436

B.5. Pengkondisian udara pada rumah tangga ......................... 436

B.6. Pengkondisian udara untuk Automobil............................... 437

B.7. Penyimpanan dan pendistribusian ..................................... 437

C. Sistem Pengkondisian Udara ........................................................... 438

D. Peralatan Pengkondisian udara........................................................ 439

E. Beban Pemanasan dan Pendinginan .............................................. 440

F. Kualitas udara ................................................................................... 444

BAB 23 SIKLUS KOMPRESI UAP...... ........... ............ ........... ........... .... 446

A. Prinsip Kerja...................................................................................... 446

B. Daur Refrigerasi Kompresi Uap ........................................................ 448

C. Peralatan Utama Sistem Refrigerasi Kompresi Uap......................... 452

D. Refrigeran ......................................................................................... 454

E. Perhitungan Koefisien Unjuk Kerja .................................................. 455

F. Heat pump atau Pompa Kalor.......................................................... 458

G. Refrigerasi Absorbsi ......................................................................... 459


17/216


18/216

159

BAB 8 POMPA PERPINDAHAN POSITIF

A. Klasifikasi Pompa Perpindahan PositifPompa perpindahan positif yaitu pompa yang bekerja menghisap

zat cair, kemudian menekan zat cair tersebut, selanjutnya zat cair dikeluarkan melalui katup atau lubang ke luar. Jenis pompa ini sudahdiciptakan pada tahun 1206 M oleh orang Turki bernama Al Jazari. Beliaumendesain dan membuat pompa torak kerja ganda yang digunakan untuk

memompa air.Perkembangan selanjutnya pompa jenis perpindahan positif sangat

beragam. Namun, secara umum pompa perpindahan positif dibagi mejadidua yaitu jenis gerak bolak-balik ( reciprocating ) dan gerak putar ( rotary ).Adapun klasifikasi pompa perpindahan positif adalah sebagai berikut ;

1. Pompa gerak bolak-balik ( reciprocating )

A. Pompa Piston atau plunger1. Pompa aksi langsung ( simplex atau duplex )2. Pompa daya

A. Aksi tunggal atau aksi gandaB. Simplex, duplex, triplex, atau multiplex

B. Pompa Diagfragma1 .Penggerak mekanik atau penggerak fluida2 . Simplex, atau duplex

2. Pompa gerak putar ( rotary )

A. Rotor tunggal

Pompa Vane, torak, ulir, atau pompa flexible member B. Rotor banyak

Pompa roda gigi, lobe, ulir, atau pompa circumferential piston


19/216

160

No Nama Komponen

1 Mesin penggerak torak2 Cincin torak penggerak3 Batang torak penggerak4 Packing 5 Torak6 Silinder penggerak7 Katup gas8 Packing 9 Mekanika katub pemicu

10 Bantalan

11 Pelapis silinder12 Torak pompa13 Cincin torak pompa14 Silinder pompa15 Katup ke luar16 Katup masuk17 mesin penggerak18 Pompa19 Tumpuan bantalan

Gambar 8.1 Pompa perpindahan positif gerak bolak-balik


20/216

161

No Nama Komponen1 Lintasan torak2 Penutup3 Packing4 Silinder5 Fluida masuk6 Fluida ke luar7 Plunger

8 Batang torak9 Engkol

Gambar 8.2 Pompa perpindahan positif gerak putar ( rotary )

Gambar 8.3 Pompa perpindahan positif gerak putar ( rotary )

lobe

hisap buang

buangskrup atau ulir

hisap


21/216

162

B. PenggunaanPompa jenis perpindahan positif banyak digunakan untuk melayani

sistem instalasi yang membutuhkan head yang tinggi dengan kapasitasrendah. Dengan efisiensi yang lebih tinggi, pompa perpidahan positifdapat mengatasi head tinggi dari sistem, dibanding denganmenggunakan pompa jenis sentrifugal. Untuk mengatasi head yangsama, pompa sentrifugal memerlukan konstruksi yang lebih kuat danmemerlukan daya yang lebih besar. Dengan alasan tersebut, untuk headsistem yang tinggi lebih menguntungkan digunakan pompa perpindahanpositif apabila kapasitas aliran tidak menjadi tujuan utama daripemompaan .

Berdasarkan teori, pompa jenis ini menghasilkan tekanan tinggidengan kecepatan aliran yang rendah. Dengan alasan tersebut pompa ini

banyak digunakan untuk peralatan dengan zat cair yang abrasif dankekentalan tinggi.

C. Pompa Gerak Bolak balikPompa torak atau plunger adalah pompa yang mempunyai

komponen pemompa (torak atau torak, plunger, atau diagfragma)bergerak bolak-balik. Zat cair dihisap melalui katup hisap kemudianditekan menuju katup buang. Pompa jenis ini dapat diklasifiaksi menjadibeberapa macam, dilihat dari sumber penggeraknya dibagi menjadi duayaitu pompa tenaga dan pompa aksi. Dari posisi komponen pemompa

(torak), dibagi menjadi dua yaitu pompa horizontal dan vertikal. Kalaudilihat dari jumlah langkah buang per siklusnya, pompa jenis ini dibagimenjadi pompa aksi tunggal atau pompa aksi ganda.

C.1.Cara kerja pemompaan

Pada pompa torak setiap silinder minimal ada dua katup yaitu katuphisap dan buang. Pada langkah hisap yaitu torak bergerak menjauhikatup, tekanan di dalam silinder menjadi turun. Hal ini menyebabkanperbeadaan tekanan antara di luar silinder dengan di dalam silinderbertambah besar, sehingga memaksa katup hisap terbuka, zat cairkemudian terhisap ke dalam silinder. Apabila torak pada posisi akhirlangkah hisap dan mulai bergerak menuju katup, katup hisap menutupkembali

Setelah zat cair masuk silinder kemudian didorong torak menujukatup buang, tekanan di dalam silinder menjadi naik, sehingga mampumemaksa katup buang terbuka. Selanjutnya zat cair mengalir melewatikatup buang ke luar silinder dengan dorongan torak yang menuju katupsampai akhir langkah buang.


22/216

163

C.2. Pemakaian

Pompa torak banyak digunakan untuk aplikasi yang memerlukantekanan tinggi dan kapasitas rendah. Sebagai contoh penggunaan, yaitupompa jet tekanan tinggi untuk pembersihan dan pemotongan [Gambar8.3], injeksi glikol, pompa pendorong pada pipa minyak mentah, pompatenaga hidrolik dan lain lain. Tekanan kerja pompa torak adalah 3500kPa sampai 2100 Mpa. Pompa torak juga digunakan untuk tes hidrostatikdengan tekanan kerja sampai 700 MPa [Gambar 8.4]

No Nama Komponen1 Pelumasan2 Seal3 Plunger4 Katup masuk5 Katup ke luar

Gambar 8.4 Pompa plunger tekanan tinggi


23/216

164

No Nama Komponen1 Silinder tekanan rendah2 Batang torak tekanan tinggi3 Tekanan tinggi spesial 5 seal torak4 Penghubung Dobel kerucut tekanan tinggi

Gambar 8.5 Pompa plunger tekanan tinggi

C.3. Kerkurangan pompa bolak-balik

Pompa gerak bolak-balik (reciprocating) bekerja dengan prinsippenghisapan, penekanan, kemudian pembuangan. Jadi melewati tigalangkah untuk menghasilkan laju aliran zat cair ke luar, sehingga untuksemua jenis pompa torak, laju alirannya tidak kontinyu tetapi berdenyutmenyesuaikan irama pemompaan [Gambar 8.6]

Disamping kekurangan dari pompa torak di atas, dibandingkandengan pompa jenis sentrifugal, biaya pembuatan dan perawatan pompatorak lebih mahal.

Gambar 8.6 Kapasitas aliran pada pompa torak

C.4. Komponen pompa gerak bolak-balik

Satu set pompa torak atau plunger terdiri dari dua bagiankomponen yaitu bagian komponen penggerak ( drive end ) dan bagianpompa sendiri ( liquid end ).


24/216

165

Komponen utama bagian drive end terdiri dari:a. Drive cylinder (silinder penggerak)b. Drive piston (torak pengerak)c. Piston rod (batang torak)

d. Valve actuating mechanism (mekanik katup penggerak)Komponen utama pompa (liquid end) :

a. Silnderb. Katup hisap dan buang [Gambar 8.7]c. Torak

Gambar 8.7 Macam-macam katup

C.5. Pompa daya

Pompa daya adalah pompa yang porosnya digerakkan dengandaya dari luar, daya yang dipakai biasanya adalah motor listrik dan motorbakar. Komponen utama dari pompa ini adalah silinder dengan katup

double-ported disk valve wing-guided valve

ball valve.

elastomeric-insert valve .disk valve.


25/216

166

hisap dan buang, torak pemompa, dan poros engkol pompa. Porospompa dihubungkan dengan poros penggerak dengan transmisi pengaturputaran. Pada Gambar 8.8 dan 8.9 adalah contoh dari pompa daya

Pemilihan jenis penggerak adalah berdasarkan ketersediaan dankepraktisan dari penggunaan penggerak. Untuk penggerak motor listrikbanyak digunakan untuk penggerak pompa dengan daerah operasipompa dekat dengan sumber listrik. Keuntungan dari penggunaanpenggerak jenis ini adalah pengoperasiannya mudah, bebas polusi, tidakberisik dan perawatannya mudah. Kendalanya adalah kalau sumberlistriknya mati, pompa tidak beroperasi.

Untuk penggerak motor bakar biasanya digunakan untukmenggerakkan pompa yang beroperasi pada daerah yang jauh darisumber llistrik. Dengan menggunakan penggerak jenis ini pompa lebih

fleksibel untuk beroperasi disemua tempat. Kendalanya adalah biayaperawatan mahal dan berisik. Motor bakar yang sering digunakan adalahmesin diesel, karena putarannya lebih stabil dengan tenaga besar.

Gambar 8.8 Cara kerja pompa torak

katup masuk

katup ke luar

poros yang terhubungpenggerak mula

torak

zat cair dihisap

zat cair tekanantinggi


26/216

167

No Nama Komponen1 Katup masuk

2 Packing3 Plunger4 Torak5 Deflector 6 Tumpuan7 Pasak bantalan8 Bantalan9 Batang torak

10 Pasak bantalan engkol11 Rangka penggerak

12 Poros engkol13 Breader 14 Penghubung torak15 Lubang plunger16 Kotak bantalan17 Silinder pompa18 Katup ke luar19 Pompa20 Penggerak

Gambar 8.9 Pompa torak


27/216

168

Komponen utama bagian power end [Gambar 8.9] terdiri daria. Poros engkolb. Batang torakc. Piston Crosshead ( torak pengerak)

Komponen utama pompa (liquid end); a. Silnderb. Katup hisap dan buang [Gambar 8.7]c. PlungerC.6. Pompa aksi langsung

Pompa aksi langsung adalah pompa yang menggunakan energidari luar untuk menggerakan torak. Energi dari luar diperoleh dari fluidayang mempunyai beda tekanan. Prinsip pemompaannya sama denganpompa tenaga, yang berbeda hanya komponen penggeraknya.Komponennya dibagi menjadi dua yaitu, komponen pompa dankomponen penggerak.

Komponen utama bagian drive end [Gambar 8.1] terdiri daria. Silinder penggerak ( Drive cylinder )b. Torak pengerak (Drive piston)c. Batang torak (Piston rod )d. Mekanik katup penggerak (Valve actuating mechanism)

Komponen utama pompa ( liquid end );a. Silinder

b. Katup hisap dan buang [Gambar 8.7]c. Diagfragma [Gambar 8.10, 8.11, 8.12]

Gambar 8.10 Cara kerja pompa diagfragma penggerak mekanik

penggerak

diagfragma

katup masuk

katup ke luar


28/216

169

No Nama Komponen1 Katup otomatis

2 Katup bola ke luar3 Katup bola masuk4 diagfragma5 Process fluid 6 Hydraulic fluid 7 Intermediate fluid 8 Pengatur oli9 Katup isi

10 Katup relief

Gambar 8.11 Pompa diagfragma penggerak hidrolik

1 2

3

4

56

7

8

9 10


29/216

170

No Nama Komponen1 Baut pengatur2 Plunger bolak-balik3 Pegas kembali4 Katup bola ke luar5 Katup bola masuk6 Pemicu diagfragma mekanis

7 Nok eksentrik8 Process fluid

Gambar 8.12 Pompa diagfragma penggerak pegas mekanik

D. Pompa Rotari

Pompa rotari adalah termasuk pompa perpindahan positif yangkomponen pemompanya berputar ( rotary ), seperti lobe, roda gigi,ulir,vanes, roller. Cara kerjanya yaitu menghisap zat cair pada sisi hisap,zat cair masuk ke celah atau ruangan tekan diantara komponenpemompaan, kemudian ditekan sehingga celah semakin kecil selanjutnyazat cair dike luarkan melalui sisi buang.

Pompa rotari tidak mempunyai katup hisap dan buang,penggunaannya banyak dipakai dengan zat cair yang mempunyaikekentalan tinggi. Tekanan kerja yang dihasilkan sedang atau lebihrendah dari pompa torak atau plunger. Laju alirannya stabil tidakberdenyut dengan kapasitas yang rendah.

D.1. Pompa roda gigi

1 2

3

4

5

67

8


30/216

171

Pompa ini mempunyai komponen pemompaan berbentuk roda gigi.Cara kerjanya yaitu apabila gigi dari roda gigi mulai menutup ( disengage ),zat cair terhisap kecelah antar gigi, kemudian ketika roda gigi membuka(engage ) zat cair ditekan ke luar kesisi buang. Zat cair yang dipompa

juga sekaligus melumasi roda gigi.Pompa roda gigi dibagi mejadi dua yaitu internal gears pump

[Gambar 8.13 A] dan external gear pump [Gambar 8.13 B]. Pompa rodagigi banyak dipakai untuk pompa pelumas pada mesin

Gambar 8.13 Pompa roda gigi internal eksternal

D.2. Lobe , Skrup , vanes , flexibel tube , radial axial plunger dancircumferential pum p.

roda gigi internal

roda gigi external

aliran ke luar

aliran masuk

A

B


31/216

172

Dengan prinsip kerja yang sama di bawah ini adalah contoh-contohdari pompa rotari. Penamaan jenis pompa disamakan dengan namakomponen pemompaan.

Gambar 8.14 Pompa lobe

2 buah lobe 2 buah lobe

poros terhubungdengan penggerak

zat cair terhisap

lobe

zat cai dikeluarkan

porospenyempitan celah

tekanan lebih tinggi tekanan rendah


32/216

173

Gambar 8.15 Pompa lobe dengan 3 buah lobe

Gambar 8.16 Pompa ulir dengan 3 buah ulir

rumah pompa

poros utama ulir atama

ulir samping

bantalan pompa

3 buah lobe

aliran fluida masuk aliran fluida keluar


33/216

174

Pada Gambar 8.16 adalah pompa ulir (skrup) dengan tiga buah ulir,zat cair akan masuk dari sisi hisap, kemudian akan ditekan di ulir yangmempunyai bentuk khusus. Dengan bentuk ulir tersebut, zat cair akanmasuk di ruang antara ulir-ulir, dan dengan mekanisme penyempitan

volume, zat cair tersebut terus ditekan sampai sisi buang. Sama denganpompa rotari yang lainnya, zat cair yang dipompa juga berfungsi sebagaipelumas.

Gambar 8.17 Proses penekanan zat cait pada pompa 2 buah ulir

Gambar 8.18 Pompa ulir dengan 2 buah ulir

lubang masuk

lubang ke luar

ulir

ulir

bantalanporos utamaterhubung denganpenggerak

aliran zat cair masuk

aliran zat cair ke luar

tekanan tinggi

tekanan rendah


34/216

175

Pada gambar adalah prinsip kerja dari pompa ulir. Zat cair akanmasuk ke pompa dan menuju celah celah antara dua poros yang berulir.Kemudian, karena dua buah poros berulir tadi berputar, zat cair terdorongke arah kanan dengan gaya sentrifugal ulir. Metode penekanan sama

dengan pompa perpindahan positif lainnya, yaitu memperkecil volumecelah pemompaan, sehingga zat cair pada sisi kanan bertekanan lebihbesar

Gambar 8.19 Pompa ulir tunggal ( progresive cavity singgle skrup pump)

Gambar 8.20 Pompa vane ( sliding vane rotary pump )

lubang masuklubang ke luar

poros utama

ulir tunggal

bantalan

sliding vane

penyempitancelah

poros

celah pompa


35/216

176

Gambar 8.21 Pompa vane dengan 5 buah vane

Pada Gambar 8.20 adalah prinsip kerja dari pompa rotary vane, zatcair terhisap masuk ke celah antara vane dengan rumah pompakemudian poros pompa berputar demikian juga vanenya. Karena volumecelah semakin sempit, tekanan zat cair naik dan dapat mendesak katupke luar terbuka. Prinsip kerja yang sama untuk Gambar 8.21 yaitu pompadengan 5 buah vane

Gambar 8.22 Flexible tube pump

Fleible tube

celah

poros pompa

sliding vaneporos

celah

penyempitan celah


36/216


37/216


38/216

179

3. Sebutkan penggunaan pompa perpindahan positif!

4. Jelaskan kelebihan pemakaian pompa perpindahan positifdibandingkan pompa sentrifugal !


39/216

180

BAB 9 DASAR KOMPRESOR

A. Prinsip Kerja Kompresor

Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udaradengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat. Karenaproses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih tinggidibandingkan dengan tekanan udara lingkungan (1atm). Dalamkeseharian, kita sering memanfaatkan udara mampat baik secaralangsung atau tidak langsung. Sebagai contoh, udara manpat yangdigunakan untuk mengisi ban mobil atau sepeda montor, udara mampatuntuk membersihkan bagian-bagian mesin yang kotor di bengkel-bengkeldan manfaat lain yang sering dijumpai sehari-hari.

Pada industri, penggunaan kompresor sangat penting, baik sebagaipenghasil udara mampat atau sebagai satu kesatuan dari mesin-mesin.Kompresor banyak dipakai untuk mesin pneumatik, sedangkan yangmenjadi satu dengan mesin yaitu turbin gas, mesin pendingin danlainnya.

Dengan mengambil contoh kompresor sederhana, yaitu pompa bansepeda atau mobil, prinsip kerja kompresor dapat dijelaskan sebagaiberikut. Jika torak pompa ditarik keatas, tekanan di bawah silinder akanturun sampai di bawah tekanan atmosfer sehingga udara akan masukmelalui celah katup hisap yang kendur. Katup terbuat dari kulit lentur,dapat mengencang dan mengendur dan dipasang pada torak. Setelahudara masuk pompa kemudian torak turun kebawah dan menekan udara,sehingga volumenya menjadi kecil.

Tekanan menjadi naik terussampai melebihi tekanan didalam ban, sehingga udaramampat dapat masuk banmelalui katup (pentil). Karenadiisi udara mampat terus-menerus, tekanan di dalamban menjadi naik. Jadi jelasdari contoh tersebut, prosespemampatan terjadi karenaperubahan volume padaudara yaitu menjadi lebihkecil dari kondisi awal.Gambar 9.1 Pompa ban


40/216

181

Gambar 9.2 Kompresor udara penggerak motor bakar

Kompresor yang terlihat pada Gambar 9.2 biasa kita jumpaidibengkel-bengkel kecil sebagai penghasil udara mampat untukkeperluan pembersih kotoran dan pengisi ban sepeda motor atau mobil.Prinsip kerjanya sama dengan pompa ban, yaitu memampatkan udara didalam silinder dengan torak. Perbedaanya terletak pada katupnya, keduakatup dipasang dikepala silinder, dan tenaga penggeraknya adalah motorlistrik. Tangki udara berfungsi sama dengan ban yaitu sebagai penyimpanenergi udara mampat.

Pada gambar 9.3 adalah proses kerja dari kompresor kerja tunggaldan ganda. Adapun urutan proses lengkap adalah sebagai berikut.


41/216

182

Langkah pertama adalah langkah hisap, torak bergerak ke bawah olehtarikan engkol. Di dalam ruang silinder tekanan menjadi negatif di bawah1 atm, katup hisap terbuka karena perbedaan tekanan dan udaraterhisap. Kemudian torak bergerak keatas, katup hisap tertutup dan udara

dimampatkan. Karena tekanan udara mampat, katup ke luar menjaditerbuka.

Gambar 9.3 Proses kerja dari kompresor torak kerja tunggal

pengeluaranKarena tekanan udara mampat,katup ke luar terbuka dan udara

mampat ke luar silinder

kompresiudara di dalam kompresordikompresi, tekanan dantemperatur udara naik

hisapudara masuk kompresor karenatekanan di dalam silinder lebihrendah dari 1 atm


42/216

183

Gambar 9.4 Proses kerja dari kompresor torak kerja ganda

Gambar 9.4 di atas adalah kompresor torak kerja ganda. Proseskerjanya tidak berbeda dengan kerja tunggal. Pada kerja ganda, setiapgerakan terjadi sekaligus langkah penghisapan dan pengkompresian.Dengan kerja ganda, kerja kompresor menjadi lebih efisien.B. Klasifikasi Kompresor

Prinsip kerja kompresor dan pompa adalah sama, kedua mesintersebut menggunakan energi luar kemudian diubah menjadi energifluida. Pada pompa, di nosel ke luarnya energi kecepatan diubah menjadienergi tekanan, begitu juga kompresor pada katup ke luar udara mampatmempunyai energi tekanan yang besar. Hukum-hukum yang berlakupada pompa dapat diaplikasikan pada kompresor.

Berbeda dengan pompa yang klasifikasinya berdasarkan polaaliran, klasifikasi kompresor biasanya berdasarkan tekanannya atau carapemampatannya. Pada Gambar 9.5 adalah klasifikasi dari kompresor.Secara umum penjelasannya sebagai berikut. Kompresor berdasarkancara pemampatannya dibedakan menjadi dua, yaitu jenis turbo dan jenisperpindahan. Jenis turbo menggunakan gaya sentrifugal yangdiakibatkan oleh putaran impeler sehingga udara mengalami kenaikanenergi yang akan diubah menjadi energi tekanan. Sedangkan jenisperpindahan, dengan memperkecil volume udara yang dihisap ke dalamsilinder atau stator dengan torak atau sudu. Kompresor yangdiklasifikasikan berdasarkan tekanannya adalah kompresor untukpemampat (tekanan tinggi), blower untuk peniup (tekanan sedang) danfan untuk kipas (tekanan rendah)

Pada gambar di bawah terlihat, kompresor jenis turbo (dynamic) berdasarkan pola alirannya dibagi menjadi tiga, yaitu ejector, radial, danaksial. Kompresor jenis ini hampir semuanya dapat beroperasi padatekanan dari yang rendah sampai tinggi. Kompresor turbo dapat dibuatbanyak tingkat untuk menaikkan tekanan dengan kapasitas besar[Gambar 9.12]


43/216


44/216

185

Berbeda dengan jenis turbo, kompresor jenis perpindahan(displacement) beroperasi pada tekanan sedang sampai tinggi.Kompresor jenis perpindahan dibedakan berdasarkan bentukkonstruksinya, sekrup [Gambar 9.8], sudu luncur [Gambar 9.6], dan roots

[Gambar 9.7] jenis torak bolak-balik [Gambar 9.9,9.10]. Untuk kompresor jenis torak dapat menghasilkan udara mampat bertekanan tinggi.

Pada Gambar 9.13 adalah grafik tekanan-kapasitas untukkompresor, terlihat jelas bahwa kompresor torak mempunyai daerahoperasi dengan tekanan yang paling tinggi, sedangkan untuk kompresoraxial mempunyai daerah operasi dengan kapasitas paling besar.Kompresor untuk tekanan rendah adalah fan. Kompresor bertekanansedang adalah blower dan bertekanan tinggi adalah kompresor.

Gambar 9.6 Kompresor V ane

Gambar 9.7 Kompresor jenis Root

vane

poros

root eksternalporospenggerak


45/216

186

Gambar 9.8 Kompresor skrup atau ulir

Gambar 9.9 Kompresor torak kerja tunggal

ulir (skrup)

poros penggerak

aliran udara tekan


46/216

187

Gambar 9.10 Kompresor torak kerja ganda

Gambar 9.11 Kompresor sentrifugal satu tingkat

Gambar 9.12 Kompresor banyak tingkat

sudu

bantalan

poros

rumah kompresor

bantalan

udara masuk

sudu banyakudara mampatke luar

poros


47/216


48/216

189

D. Dasar Termodinamika Kompresi

Fluida dibedakan menjadi dua yaitu fluida tak mampu mampat danfluida mampu mampat. Contoh fluida yang tak mampu mampat adalahzat cair, sedangkan yang mampu mampat adalah gas. Udara adalah gassebagai fluida kerja pada kompresor yang akan dikompresi, sehinggadiperoleh udara mampat yang mempunyai energi potensial. Dengan katalain udara adalah fluida yang dapat dimampatkan atau fluida mampumampat. Perubahan tekanan dan temperatur pada udara mengakibatkanperubahan massa jenis udara. Proses pemampatan akan menaikkantekanan dan temperatur, berbarengan dengan itu, terjadi perubahanvolume sehingga kerapatan pun berubah.

Hubungan anatara massa jenis dengan volume pada prosespemampatan dapat dilihat pada persamaan berikut:

21 V V m

V m

=

=

dimana = massa jenis ( kg/m 3)V = volume (m 3)

apabila V semakin kecil, maka massa jenis akan pertambah besar.Jadi udara mampat mempunyai massa jenis yang lebih besar dibandingudara bebas.

Untuk memudahkan analisis biasanya udara dianggap gas idealpada proses-proses termodinamika, sehingga memenuhi persamaa gasideal berikut ini:

mRT pV = dimana R = konstanta gas (J/KgK)

V = volume (m 3)p = tekanan (atm)m = massa (kg)

T = temperatur (K)

D.1 Proses KompresiProses kompresi gas pada kompresor secara termodinamika dapat

melalui tiga cara, yaitu proses kompresi isotermal, adiabatis, danpolitropik. Ketiga proses keadaan termodinamika tersebut secara teoritismenjadi dasar perancangan dari proses kompresi sebenarnya darikompresor. Adapun uraian dari ketiga proses keadaan tersebut adalahsebagai berikut:

1. Proses kompresi isotermal

Setiap gas yang mengalami proses kompresi temperaturnya naik.Hal ini disebabkan karena adanya sebagian energi mekanik torak atau


49/216

190

sudu yang dikenakan pada gas diubah menjadi energi panas. Temperaturgas akan naik sebanding dengan kenaikan tekanan. Pada proseskompresi isotermal, gas mampat dengan temperatur tinggi didinginkansehingga tidak ada kenaikan tempertur atau temperatur pada proses ini

dipertahankan konstan. Apabila udara dianggap gas ideal, hubunganantara p dan v dirumuskan sebagai berikut:

pV = tetap

2

112 V

V p p =

Jadi dari rumus di atas terlihat bahwa perubahan volume hanyaakan mengubah nilai tekanannya saja. Proses kompresi isotermal padaproses sebenarnya sangat sulit diaplikasikan, walaupun silinder atau

udara mampat didinginkan tetap saja tidak mungkin menjaga temperaturyang konstan. Hal ini disebabkan karena cepatnya proses kompresi yangterjadi di dalam silinder.

Gambar 9.14 Proses kompresi isotermal

2. Proses kompresi adiabatikPada proses ini panas yang dihasilkan dari kompresi gas dijaga

tidak ke luar dari silinder, artinya silinder diisolasi sempurna. Jadi panastidak ada yang ke luar atau masuk silinder. Proses tersebut dinamakankompresi adiabatik. Pada kenyataannya kita tidak dapat menemukancara mengisolasi dengan sempurna. Jadi proses tersebut hanya secarateoritis. Hubungan antara tekanan dan volume proses adiabatik dapatdinyatakan dengan persamaan:

k pv = tetap

V m 3

p atm

p2

V 1 V 2

p1


50/216

191

k

V

V p p =

2

112

dimana k =v

p

cc ; untuk udara k = 1,4

Dari rumus terlihat, tekanan yang dihasilkan sebanding denganperbandingan kompresi dipangkatkan k. Kalau dibandingkan dengankompresi isotermal dengan perubahan volume yang sama akanmenghasilkan tekanan yang lebih besar. Karena hal tersebut, kerja yangdibutuhkan pada kompresi adiabatik lebih besar daripada kompresiisotermal.

Gambar 9.15 Proses kompresi adiabatik

3. Proses kompresi politropik

Proses kompresi sebenarnya secara isotermal dan adiabatis tidakdapat diaplikasikan, seperti yang sudah dijelaskan di atas. Proseskompresi yang bekerja menggunakan prinsip di antara proses isotermaldan adiabatis yaitu kompresi politropik. Proses politropik dapat mewakiliproses sesungguhnya dari kompresor. Hubungan antara p dan V padaproses ini adalah sebagai berikut ;

n pv = tetap

V m3

p atm

p2

V 1 V 2

p1


51/216

192

n

V

V p p =

2

112 dengan 1 < n < 1,4 ( n 1,25 ~ 1,35)

dimana n = indeks politropikn = 1 (isotermal)n = 1,4 ( adiabatis)

D.2. Temperatur Kompresi, Perbandingan Tekanan dan Kerja

Temperatur gas akan naik setelah kompresi, baik secaraadiabatis atau politropis, karena panas disolasi, sehingga semua panasdiubah menjadi temperatur. Kecuali pada kompresi isotermal tidak adaperubahan temperatur, karena temperatur dipertahankan normal..Hubungan antara tekanan dan temperatur dapat dirumuskan denganpersamaan:

mnn

d

ssd p

pT T

1

=

dimana T d = temperatur mutlak gas mampat ke luar (K)Ts = temperatur hisap gas masuk (K)m = jumlah tingkat kompresi ; m =1,2,3,..

s

d

p

p=

isapgastekanan

keluarmampatgastekanan= perbandingan tekanan

Adapun besarnya kerja yang dibutuhkan untuk proses kompresi adalahsebagai berikut :

=

11

1n

n

s

d ssad

p

pV P

nn

W

Kerja untuk proses kompresi isotermal ( dengan pendinginan)

Untuk p k adalah tekanan terakhir dari satu tingkat kompresi ataudari banyak tingkat. Pada kompresor torak satu tingkat digunakan satusilinder, untuk yang bertingkat banyak digunakan lebih dari satu silinder.

. Untuk kompresor jenis turbo, jumlah tingkat sama dengan jumlahimpeler. Sebagai contoh kompresor torak tiga tingkat, udara mampat daritingkat pertama akan dike luarkan silinder pertama dan akan masuk kesilinder ke dua melalui katup hisap, kemudian dikompresi lagi, setelah itugas mampat dike luarkan dan masuk ke silinder tiga untuk proseskompresi terakhir. Dari proses kompresi pada silinder ke tiga diperolehtekanan terakhir p k. Metode ini dipakai juga untuk kompresor jenis lainyang bertingkat banyak.


52/216

193

Gambar 9.16 Perbandingan kerja yang dibutuhkan untuk proseskompresi isotermal dan proses kompresi adiabtik

Dari Gambar 9.16 tersebut di atas terlihat kompresor dengankompresi isotermal memerlukan lebih kecil energi atau kerja,dibandingkan dengan kompresi adiabatik. Tetapi proses kompresi tidakpernah dapat berlangsung isotermal, kecuali dengan penambahan alatpendingin pada kompresor, sehingga udara yang ke luar kompresorbertemperatur sama dengan sebelum masuk kompresor. Alat pendingintersebut dipasang pada kompresor banyak tingkat, terutama pada

kompresor radial. Antar tingkat kompresor dipasang pendingin yang biasadisebut dengan intercooler . Pada gambar 9.17 adalah kompresor duatingkat dengan intercooler . Dengan memasang bertingkat, kompresorakan bekerja lebih ringan, karena menghemat sebagian kerja kompresi.

Gambar 9.17 Penghematan kerja pengkompresian dengan memasangkompresor dua tingkat

Luasan ABCDOA adalah kerja darikompresor untuk kompresi isoternal

Luasan ABC DOA adalah kerja darikompresor untuk kompresi adiabatik

V m3

D

AO

C

B

P atm C *

isotermal

adiabatik

V m3

p atm

p2

V 1 V 2

p1

intercooler


53/216

194

Kompresor bertingkat digunakan untuk memperoleh perbandingantekanan yang tinggi. Untuk memperoleh perbandingan tekanan yangbesar, kalau hanya menggunakan kompresi satu tingkat kurang efektifkarena efisiensi volumetriknya rendah, namun sebaliknya kalau jumlah

tingkatnya terlalu banyak, kerugian geseknya menjadi terlalu besar.Karena alasan tersebut, harus dipilih jumlah tingkat yang pas, sehinggaefisiensi proses kompresi tinggi.

E. Efisiensi KompresorE.1. Efisiensi laju kerja adiabatik kompresor

Daya yang diperlukan kompresor tidak hanya untuk proseskompresi gas, tetapi juga untuk mengatasi kendala-kendala mekanis,gesekan-gesekan, kendala tahanan aerodinamik aliran udara pada katupdan saluran saluran pipa, kebocoran-kebocoran gas, proses pendinginan,dan lain-lain. Kendala-kendala tersebut akan mengurangi daya poroskompresor. Namun untuk menentukan seberapa besar pengaruh masing-masing kendala tersebut adalah sangat sulit. Secara teori perhitungandaya yang dibutuhkan untuk proses pemampatan kompresi bertingkatadalah sebagai berikut:

=

11

1mnn

s

d ssad

p

p

n

mnQ pP

=

11

1mnn

s

d

p

p

n

mnC

60000

C Q pP ssad = kW

dimana ad P = daya untuk proses kompresi adiabatis (kW)m = jumlah tingkat kompresiQ s = volume gas ke luar dari tingkat terakhir (m 3 /menit)

( dikondisikan tekanan dan temperatur hisap)ps = tekanan hisap tingkat pertama (N/m 2)pd = tekanan ke luar dari tingkat terakhir ( N/m 2)

n = 1,4 (udara) adiabatis= 1 isotermal

Daya kompresi adiabatis di atas adalah sama dengan daya poroskompresor dikurangi dengan kendala-kendala kompresi atau dapatdirumuskan dengan persamaan sebagai berikut:

bergunakendala porosad PPPP == Secara teori, efisiensi sistem adalah perbandingan daya berguna

dengan daya masuk sistem, maka efisiensi kompresor dapat dirumuskan

dengan persaman berikut:


54/216

195

poros

kendala poros

poros

bergunakomp P

PP

P

P ==

poros

ad

P

P=

Berdasarkan rumus tersebut dapat diketahui bahwa semakin tinggiefisiensi, daya poros yang dibutuhkan menjadi berkurang, sehinggasecara ekonomis menguntungkan. Sedangkan untuk menghitung tinggiyang dihasilkan kompresor adalah sebagai berikut:

( )gcc

gC T R

H sd ssi2

22 +=

( )g

cc

g

C v p H sd ss

2

22 +=

dengan

=

11

1mnn

s

d

p

p

nmn

C

=d c kecepatan udara masuk kompresor (m/s)

=sc kecepatan udara ke luar kompresor (m/s)Daya yang dibutuhkan kompresor untuk menghasilkan udara mampatdengan tinggi tekan sebesar H :

gH QP =

1000miso

isoiso

gH QP

= KW

1000mad

ad ad

gH QP

= KW

Contoh :

1. Sebuah kompresor digunakan untuk menghasilkan udara mampatpada sebuah instalasi industri. Pompa meghasilkan tekanan akhirsebesar 3 atm, debit udara masuk kompresor sebesar 7200 m 3 /menit,hitung berapa daya kompresor?. Juga tentukan daya poros apabilaefiseisi kompresor 80% !

Diketahui :

Q s = 7200 m 3 /jam = 7200/3600 m 3 /dtkps = 1 atm = 10130 PaP d = 3 atm = 30390 Pa

n = 1,4


55/216

196

Jawab :Kerja kompresor adiabtik

=

1160000

1mnn

s

d sad

p p

nmnQ pP KW

KW x x

Pn

ad 43,011013030390

14,14,1

60000210130 41

14,1

=

=

poros

kendala poros

poro s

bergunakomp

P

PP

P

P ==

poros

ad

P

P=

KW P

Pkomp

ad poro s 54,080,0

43,0 ===

2. Kompresor menghasilkan udara mampat dengan tekanan 1,85 bar,debit aliran 6000 m 3 /jam, kecepatan udara masuk 15 m/s dan kecepatanudara ke luar 25 m/s, berapa tinggi tekan yang dihasilkan kompresor dandaya dari kompresor?

dimana ad P = daya untuk proses kompresi adiabatis (kW)Q s = 2000 m 3 /jamps = 1 bar = 10 5 Pa (N/m 2)Ts = 25 0 CR udara = 287 J/kgKpd = 1,85 bar

n = 1,4 (udara) adiabatis= 1 isotermal=sc 20 m/s

=d c 25 m/sJawab :

Asumsi kompresor bekerja adiabatis, tinggi tekan yang dihasilkan adalah

( )g

cc

g

C T R H sd ssiad

2

22 +=

( )

8,92

2025

8,9

85,0)27325(287 22

x

H ad ++=


56/216

197

dengan C = 0,85 dengan p d /p s = 1,85/1

m H ad 5,74315,117420 =+= Daya yang dihasilkan sebesar

mad

ad ad

gH QP

= KW

s

sudaras

T R p

=

s

sudaras p

T R=

( ) 17,127325287100000 =+== xT R

p

sudara

ss

KW x x

x x xPad 76,78

100085,07,0

5,74318,917,136002000

==

Asumsi kompresor bekerja isoeer, tinggi tekan yang dihasilkan adalah:

)g

ccg

C T R H sd ssiad

2

22 +=

( )8,922025

8,985,0)27325(287 22

x H ad

++=

dengan C = 0,85 dengan p d /p s = 1,85/1

m H ad 5,74315,117420 =+= Daya yang dihasilkan sebesar:

mad

ad ad

gH QP

= KW

s

sudaras

T R p

=

s

sudaras p

T R=


57/216

198

( ) 17,127325287100000 =+== xT R

p

sudara

ss

KW x x

x x xPad 76,78

100085,07,0

5,74318,917,136002000

==

E.2. Efisiensi volumetrik

Gambar 9.18 Grafik p -V Proses kompresi pada kompresor torak

Jumlah udara mampat yang ke luar kompresor tidak akanmencapai jumlah yang sama dengan jumlah udara yang masukkompresor pada proses penghisapan. Tingkat pencapaian prosespemampatan udara pada kompresor didefinisikan sebagai efisiensivolumetrik, yaitu perbandingan jumlah udara yang dike luarkankompresor sebagai udara mampat dengan jumlah udara yang masukkompresor selama perpindahan torak pada langkah hisap. Adapunperumusannya adalah sebagai berikut ini:

th

sv Q

Q=

dimana Q s = laju volume gas atau kapasitas (m 3)Q th = kapasitas perpindahan torak (m 3)

v = efisiensi volumetrik


58/216

199

F. Jenis Penggerak dan Spesifikasi KompresorKompresor merupakan mesin yang membutuhkan penggerak dari

luar. Penggerak yang dapat dipakai adalah motor listrik atau motor bakar.Motor listrik mempunyai keunggulan yaitu tidak berisik, tidakmenimbulkan polusi, murah, dan operasi dan pemeliharaannya mudah[Gambar 9.19]. Motor listrik yang biasa dipakai yaitu jenis motor induksidan motor sinkron. Faktor daya dan efisiensi motor induksi lebih rendahdibanding dengan motor sinkron, akan tetapi harganya lebih murah danpemeliharaannya mudah. Motor sinkron hanya dipakai pada kompresoryang membutuhkan daya yang besar.

Motor bakar dipakai apabila kompresor beroperasi pada daerahyang tidak ada listrik, atau jenis kompresornya portable. Untuk daya-dayakecil dapat menggunakan mesin bensin dan untuk daya-daya yang besar

digunakan mesin diesel.Pemilihan transmisi untuk mentransmisikan daya dari motor

penggerak ke poros kompresor, dapat berdasarkan jenis motorpenggeraknya. Untuk motor penggerak motor listrik biasa dipakai sabukV, kopling tetap, atau rotor terpadu. Sedangkan untuk motor penggerakmotor bakar dapat diapakai transmisi sabuk V, kopling tetap, atau koplinggesek.

Laju volume gas dan tekanan kerja adalah dua hal yang pentingdalam pemilihan kompresor. Kalau dua hal tersebut sudah ditentukan,maka daya kompresor dapat diketahui dengan mengaplikasikanpersaman di atas. Laju volume gas atau kapasitas pada kompresor torakyang biasa tertulis dalam katalog, menyatakan kapasitas perpindahantoraknya sedangkan pada kompresor turbo biasanya kapasitassebenarnya. Kompresor akan bekerja dengan efisiensi adiabatikmaksimum pada kondisi kapasitas normal, apabila bekerja padakapasitas rendah atau terlalu tinggi akan turun efisiensinya. Denganalasan tersebut, pemilihan kapasitas harus benar, sehingga kompresorakan bekerja dengan efisiensi maksimum.

Perhitungan laju volume untuk kompresor torak adalah:

thvs QQ = dimana Q s = laju volume gas atau kapasitas (m 3)

Q th = kapasitas perpindahan torak (m 3)v = efisiensi volumetrik

Tekanan kerja kompresor harus sama dengan tekanan kerjaperalatan yang akan dilayaninya. Tekanan kerja tidak boleh terlalurendah jauh di bawah tekanan normalnya, karena kompresor akanbekerja tidak pada efisiensi maksimumnya. Perhitungan tekanan kerja

normal dari kompresor adalah jumlah dari tekanan yang dibutuhkan


59/216

200

peralatan ditambah dengan kerugian tekanan disepanjang saluran, ataudapat dituliskan dengan persamaan:

ugian perala ja p p p kertanker += Berikut ini persyaratan dalam pembelian kompresor yang perlu

diberikan ke pabrik pembuatnya.1. Maksud penggunaan kompresor2. Tekanan hisap3. Tekanan ke luar4. Jenis dan sifat sifat gas yang ditangani5. Temperatur dan kelembaban gas6. Kapasitas aliran volume gas yang diperlukan7. Peralatan yang mengatur kapastas (jenis otomatik atau manual,

bertingkat banyak)8. Cara pendinginan (dengan udara atau dengan air).9. Sumber tenaga10. Kondisi dan lingkungan tempat instalasi11. Jenis penggerak mula, putaran penggerak mula12. Jenis kompresor, jumlah kompresor.


60/216

201

m o

t o r

l i s t i k

t r a n s m

i s i

k o m p r e s o r

G

a m

b a r

9 . 1

9 K o m p r e s o r d e n g a n p e n g g e r a

k m o

t o r

l i s r i

k


61/216


62/216


63/216


64/216

205

silinder vakum sehingga dengan desakan tekanan udara luar katupterbuka. Sedangkan katup ke luar terbuka karena tekanan silinder sudahcukup kuat untuk membuka katup ke luar. Permasalahan katup tidakberbeda dengan silinder karena katup juga harus bekerja pada tekanan

dan panas yang tinggi, khususnya bagian katup ke luar yang menerimabeban tekanan dan panas tinggi. Pada saluran katup hisap dipasangpenyaring udara, sehingga udara yang dihisap lebih bersih terbebas darikotoran-kotoran yang dapat meyebabkan sumbatan pada katup atausaluran lainnya.

Konstruksi dari katup model cicin [Gambar 9.26], model pita[Gambar 9.27], model katup kanal [Gambar 9.28], dan katup kepak[Gambar 9.29]. Model berbeda-beda tetapi prinsip kerjanya sama.

Gambar 9.26 Konstruksi katup kompresor jenis cincin


65/216

206

Gambar 9.27 Konstruksi katup kompresor jenis pita

Gambar 9.28 Konstruksi katup kompresor jenis kanal

Gambar 9.29 Konstruksi katup kompresor jenis kepak


66/216

207

Komponen penting lain pada kompresor torak adalah poros engkoldan batang pengerak [lgambar 9.24, 9.25 ]. Kedua komponen inibertugas mengubah gerakan putar poros menjadi gerak bolak-balik torak.Gerakan putar diperoleh poros engkol dari motor penggerak yaitu motor

bakar atau motor listrik. Poros motor penggerak dan poros engkol dapatdikopel langsung, atau dengan transmisi (roda gigi, sabuk, atau puli.Untuk memyeimbangkan gerakan dan juga memperhalus getaran padaporos engkol dipasang pemberat imbangan. Poros engkol dan peralatantambahan lainnya ditopang dengan kotak enkol. Kotak engkol harus kuatdan mampu menahan getaran dari pergerakan torak pada silinder. Porosengkol ditopang dengan bantalan pada bak engkol. Pemilihan bantalanbergantung dari ukuran kompresornya. Bantalan luncur dengan terbelahdua atau empat banyak dipakai, untuk bantalan gelinding dipakaiterutama yang berjenis bola.

Kompresor adalah alat untuk melayani udara mampat dari tekananrendah sampai tekanan tinggi. Untuk peralatan pemampat udara dengantandon penyimpan udara bertekanan (tangki udara), apabila suplai udarabertekanan melebihi dari kapasitas dari yang dibutuhkan, tekanan akannaik tidak terkontrol pada tangki udara, hal ini sangat membahayakankarena tangki dapat pecah. Untuk mengatasi hal tersebut, diperlukansuatu katup pembebas beban ( unloader ). Dengan alat ini, dapatmengatur laju udara yang dihisap sesui dengan laju aliran ke luar yangdibutuhkan. Pembebas beban dapat digolongkan menurut azas kerjanyayaitu:

1. Pembebas beban katup hisap2. Pembebas celah katup3. Pembebas beban trotel hisap.4. Pembebas dengan pemutus otomatik

Untuk kompresor torak dengan tangki udara banyak menggunakanpembebas katup hisap dan pembebas dengan pemutus otomatik.Sedangkan untuk mengurangi beban pada waktu starter digunakanpembebas beban awal.

Metode pembebas katup hisap banyak dipakai pada kompresorkecil atau sedang. Cara ini menggunakan katup hisap dimana platkatupnya dapat dibuka terus pada langkah hisap atau kompresi sehinggaudara dapat bergerak bebas ke luar masuk silinder tanpa terajadikompresi.

Pada Gambar 9.30 menunjukkan proses kerja dari kompresor torakdengan katup pilot pembebas beban. Fungsi katup itu adalah sebagaipembuang udara mampat dari tangki apabila tekanan di dalam tangkimelebihi batas yang dijinkan. Kompresor akan bekerja pertama kali untukpengisian tangki udara, setiap langkahnya masih normal. Katup hisapakan terbuka karena tekanan vakum dalam silinder dan langkah kompresidimulai. Udara mampat kemudian ke luar lewat katup buang dan masuk


67/216


68/216

209

Selama katup hisap terbuka udara mampat dari tangki bebas keluar sehingga tekanan terus menurun sampai tekanan di dalam tangkiudara tidak dapat lagi menekan pegas pilot sehingga katup pilotpembebas tekan tertutup. Hal ini juga menyebabkan torak pembebas

beban pada katup hisap tertutup. Katup hisap kemudian akan bekerjanormal.

Gambar 9.31 Pelumasan paksa pada kompresor

pelumasan dalam


69/216

210

Komponen-komponen kompresor torak yang bekerja denganpembebanan tinggi berakibat cepat panas karena gesekan ataumenerima panas dari proses pemampatan. Untuk mengurangi gesekandan mendinginkan komponen-kompenen seperti torak, dinding silinder,

poros engkol, batang torak dan komponen komponen terutama yangbergerak, diperlukan pelumasan. Dengan pelumasan komponen-komponen akan bekerja lebih halus, karena antar permukaan terlindungiminyak pelumas. Panas yang berlebihan pada komponen-komponen jugadapat dihindari, keausan kompenen berkurang, dan kebocoran udara dariruang silinder ke luar lewat cincin torak dapat dihindari.

Gambar 9.32 Pelumasan luar kompresor torak


70/216

211

Gambar 9.32 menunjukkan sistem pelumasan luar kompresor torak.Dengan metode ini minyak pelumas didistribusikan ke semua bagiankomponen yang akan dilumasi dengan pompa minyak. Tekanan pompaminyak diatur oleh sebuah alat pengatur tekanan. Minyak sebelum

disalurkan terlebih dahulu ke penyaring minyak pelumas. Metodepelumasan lain adalah dengan pelumasan minyak dalam dimana metodeini banyak dipakai untuk kompresor kapasitas sedang dan besar. Jenispompa minyak yang dipakai adalah pompa plunyer bertekanan tinggi.Untuk pelumasan luar digunakan pompa roda gigi.

Peralatan tambahan yang dipasang pada kompresor torak adalahsebagai berikut:

1. Saringan udara, digunakan untuk menyaring udara yang dihisapkompresor sehingga lebih bersih dan bebas dari kandungan debu

dan pengotor lainnya, terutama yang bersifat korosi.2. Katup pengaman, katup ini harus ada pada instalasi kompresor.

Katup pengaman dipasang pada pipa ke luar dan bekerja apabilatekanan mencapai 1,2 kali tekanan normal maksimum darikompresor

3. Tangki udara, fungsi tangki udara adalah sebagai penampungsekaligus pengatur kapasitas udara mampat.

G.2 Konstruksi kompresor sekrup

Kompresor sekrup adalah termasuk jenis kompresor perpindahanpositif. Berbeda dengan kompresor torak yang mempunyai banyakkomponen pemampatan, kompresor sekrup hanya terdiri dari dua buahsekrup atau ulir. Dua buah sekrup ini adalah komponen pamampatanseperti torak pada kompresor torak. Sekrup satu berbentuk cembung(male skrup ) dan yang kedua berbentuk cekungan ( female screw).Geraknya adalah putaran, bukan bolak-balik, sehingga lebih halus, sedikitmenimbulkan getaran, dan ini sangat menguntungkan apabila beroperasipada putaran tinggi.

Cara kerja dari kompresor skrup adalah sama dengan torak, yaitu

penghisapan, kompresi dan pengeluaran. Akan tetapi, berbeda dengankompresor torak yang kapasitasnya tidak stabil atau terputus-putus,kompresor ini menghasilkan kapasitas udara mampat yang stabil atauterus-menerus.

Kompresor sekrup dibedakan menjadi dua yaitu kompresor sekrup jenis injeksi minyak, dan kompresor sekrup jenis bebas minyak. Sesuaidengan namanya, kompresor sekrup jenis injeksi minyak menggunkanminyak pelumas yang berfungsi ganda yaitu sebagai pendingin danpelumas. Sebagai pendingin, minyak akan mendinginkan udara selamaproses kompresi, sehingga energi kompresi menjadi lebih kecil, hal ini

sesuai dengan teori kompresi isotermal, yaitu selama kompresi dan


71/216


72/216

213

G a m

b a r

9 . .

3 4 P r o s e s p e m a m p a

t a n p a

d a

k o m p r e s o r s e k r u p

i n j e k s i m i n y a

k


73/216

214

Gambar 9.35 Kompresor sekrup injeksi minyak

Peralatan pembantu untuk kompresor sekrup tidak berbeda dengankompresor torak, hanya satu yang lain yaitu pada kompresor sekruptidak mempunyai tangki udara. Peralatan pembantu dan kompresorsekrup ukuran kecil dapat dijadikan satu tempat untuk mengisolasi suarayang timbul.

kompresor sekrup

katup cegah

pemisah minyak


74/216

215

Gambar 9.36 Kompresor sekrup kecil kompak jenis injeksi minyak

G.3.Konstruksi kompresor sudu luncur

Jenis kompresor rotari lainnya yang masih termasuk kompresorperpindahan positif adalah kompresor sudu luncur. Dinamakan demikiankarena kompresor ini mempunyai sudu-sudu yang meluncur bebas padarumah yang berbentuk silinder. Sudu-sudu tersebut terpasang pada parit-parit rotor. Karena letak rotor yang eksentrik tidak berada pada titiktengah silinder, ruang di antara sudu-sudu menjadi tidak sama. Hal inidimaksudkan untuk proses pemampatan pada waktu rotor diputar.Dengan memutar poros yang sekaligus memutar rotor, pertama-tamapada daerah hisap, volume membesar sehingga tekanan menjadi vakumdan udara akan terhisap. Udara yang terjebak di antara sudu-sudu luncurakan didesak ke ruang yang lebih sempit lagi yaitu di daerahpengeluaran. Adapun proses selengkapnya dapat dilihat pada Gambar9.37.


75/216

216

Gambar 9.37 Kompresor sudu jenis injeksi minyak


76/216

217

Tabel 11.1 Komponen kompresor sudu luncur

No Nama Komponen

1 Pembebas beban hisap

2 Sudu

3 Bantalan rol

4 Kopling gigi

5 Silinder tekanan rendah

6 Rotor

7 Silinder tekanan tinggi

8 Pompa minyak pembilas

9 Pompa minyak utama

Pada gambar 9.37 menunjukkan sebuah kompresor sudu luncurtingkat dua. Rotor dengan poros menjadi satu, dan kedua ujungnyaditumpu dengan bantalan. Rotor dihubungkan dengan kopling roda gigi.Pelumasan dan pendinginan dilayani oleh pompa minyak yang dipasangpada kedua ujung poros. Kompresi jenis ini biasanya terdapat padakompresor injeksi minyak. Sudu-sudu yang meluncur pada permukaansilinder harus dilumasi sehingga keausan material dapat diminimalkan.

Peralatan tambahan sama dengan kompresor sekrup injeksi minyak.

Gambar 9.38 Kompresor Roots


77/216

218

G.4.Konstruksi kompresor jenis roots

Kompresor atau blower jenis Roots [Gambar 9.38] mempunyai duabuah rotor yang masing-masing mempunyai dua buah gigi (Lobe) danbentuknya mirip dengan kepongpong. Kedua rotor berputar serentakdengan arah yang berlawanan di dalam sebuah rumah. Sumbu gigi kedurotor selalu tegak lurus antara satu dengan lainnya.

Cara kerjanya adalah sebagai berikut. Apabila kedua rotor diputar,ke dua lobe gigi akan berputar, pada saat mulai berputar tekanan didaerah hisap vakum, sehingga udara masuk ruang diantara lobe gigidengan dinding blower kanan atau kiri, saling bergantian. Karena udarasemakin didesak ke ruang yang lebih sempit, tekanananya mejadi naik,dan pada daerah pengeluaran udara tersebut dike luarkan.

Gambar 9.39 Kompresor Roots

Pada Gambar 9.39 adalah kompresor jenis roots yang banyakdipakai untuk industri. Kompresor mempunyai unjuk kerja di antarakompresor sentrifugal dan kompresor torak. Kelebihan kompresor inidibanding dengan kompresor jenis lain yaitu:

1. Kompresor tidak menimbulkan surging2. Putarannya mudah divariasi3. Kapasitas mudah diatur dengan jalan pintas4. Bebas minyak

poros

bantalan

puli penggerak


78/216

219

H. Konstruksi Kompresor Rotari Aksial dan RadialKonstruksi kompresor rotari adalah sama dengan konstruksi pompa

sentrifugal. Konstruksi utama dari kompresor jenis ini adalah impeler atausudu kompresor, rumah rumah sudu, poros kompresor. Pada Gambar9.40 adalah sebuah kompresor tekanan rendah atau blower. Kompresoraksial dan radial banyak dirancang untuk melayani kapasitas udara yangbesar yaitu pada industri-industri besar. Kelebihan dari kompresor jenisini adalah dapat dibuat

20080820185903-teknik_mesin_industri_2-2

Documents