tugas 1_resume dasar pompa hubungan dgn mekflu_perpan_termo

7/23/2019 Tugas 1_Resume Dasar Pompa Hubungan Dgn Mekflu_perpan_termo

1/19

TUGAS- 1

RESUME

ASPEK MEKANIKA FLUIDA, PERPINDAHAN PANAS &

TERMODINAMIKA PADA POMPA DAN KOMPRESOR

Disusun oleh :

Endra Dwi Purnomo I1414019

S1 TEKNIK MESIN TRANSFER

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


2/19

Resume Dasar Pompa & Kompresor

Aspek Mekanika Fluida, Perpindahan Panas, Termodinamika

Pada Kompresor dan Pompa

A.Pendahuluan

A.1 Pengertian Pompa (Pump)

Menurut definisi rekayasa mekanikapompa adalah sebuah alat mekanika

yang digunakan untuk mengalirkan cairan. Hal ini dilakukan dengan cara

menaikkan tekanan sedemikian rupa sehingga sistem fluida (dalam bentuk cairan)

itu mempunyai tekanan yang tinggi di sisi hisap pompa, dan tekanan yang rendah

di sisi keluar pompa. Fluida mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Fluida

yang dimasud adalah fluida Uncompressible.

Pompa adalah alat untuk menggerakan cairan atau adonan. Pompa

menggerakan cairan dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang

lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga

(energi).

Pompa digunakan untuk mengalirkan fluida dalam bentuk cairan, bukan

gas, pompa tidak digunakan untuk mengalirkan fluida kompresibel. Untuk

mengalirkan fluida kompresibel, ada istilah atau alat lain yang digunakan yaitu

kompresor.

A.2 Kompresor (Compressor)

Kompresor (Compressor) menurut definisi rekayasa mekanika adalah

sebuah alat mekanika yang digunakan untuk mengalirkan gas. Fluida yang dimasud

adalah fluida Compressible)

Kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan

tekanan fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. tujuan meningkatkan tekanan

dapat untuk mengalirkan atau kebutuhan proses dalam suatu system proses yang

lebih besar (dapat system fisika maupun kimia contohnya pada pabrik-pabrik kimia

untuk kebutuhan reaksi). Secara umum kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu

dinamik dan perpindahan positif.

Secara prinsip, kedua benda ini sama. Masing-masing terdiri dari motor

penggerak dan juga bagian untuk meningkatkan tekanan di sisi hisap dan

merendahkan tekanan di sisi keluar. Tapi keduanya tidak sama pada segi aplikasi

karena cara peningkatan tekanan tersebut dilakukan dengan dua cara yang berbeda.

Kedua alat ini tidak dapat saling dipertukarkan. Kompresor tidak dapat digunakan

untuk mengalirkan cairan dan pompa tidak dapat digunakan untuk mengalirkan gas.
http://en.wikipedia.org/wiki/Pumphttp://en.wikipedia.org/wiki/Pumphttp://en.wikipedia.org/wiki/Pumphttp://en.wikipedia.org/wiki/Mechanical_engineeringhttp://en.wikipedia.org/wiki/Mechanical_engineeringhttp://en.wikipedia.org/wiki/Mechanical_engineeringhttp://en.wikipedia.org/wiki/Mechanical_engineeringhttp://en.wikipedia.org/wiki/Pump


3/19

B.Aspek Mekanika Fluida Pada Pompa Dan Kompresor.

B.1 Aspek Mekanika Fluida Pada Pompa

Mekanika fluida merupakan disiplin ilmu bagian dari bidang mekanika

terapan yang mengkaji perilaku dari zat - zat cair dan gas dalam keadaan diam

ataupun bergerak. Teori mekanika fluida berhubungan erat dengan fluida. Secara

sederhana fluida bisa diartikan sebagai zat cair. Namun pada kenyataannya tidak

semua zat cair bisa dikategorikan sebagai fluida. Secara khusus, fluida diartikan

sebagai zat yang berdeformasi terus-menerus selama dipengaruhi suatu tegangan

geser. Salah satu pembahasan dari mekanika fluida adalah dinamika fluida yang

akan kami bahas lebih spesifik dalam resume ini adalah kinerja pompa.

Pompa adalah suatu mesin yang menambahkan energi ke cairan dengan

tujuan untuk meningkatkan tekanannya atau memindahkan cairan tersebut melaluipipa. Secara garis besar, pompa dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu : Pompa

sentrifugal dan Pompa positive displacement.

Jika disebut nama pompa tentu yang pertama kita ingat, adalah pompa air

karena pompa ini mungkin yang berkenaan langsung dengan kehidupan kita sehari-

hari. Padahal jenis pompa sebenarnya tidak hanya pompa air saja, ada banyak jenis

pompa yang digunakan manusia untuk membantu meringankan tugasnya.

Pompa secara sederhana didefinisikan sebagai alat transportasi fluida cair.

Jadi, jika fluidanya tidak cair, maka belum tentu pompa bisa melakukannya.

Misalnya fluida gas, maka pompa tidak dapat melakukan operasi pemindahan

tersebut. Namun, teknologi sekarang sudah jauh berkembang di mana mulaidiperkenalkan pompa yang multi-fasa, yang dapat memompakan fluida cair dan

gas. Namun dalam tulisan ini, hanya dibahas tentang pompa yang mengalirkan

fluida cair, dan topiknya dipersempit untuk yang berjenis sentrifugal.

Fluida merupakan zat yang dapat berubah bentuk secara terus

menerus jika terkena tegangan geser meskipun tegangan geser itu kecil. Tegangan

geser adalah gaya geser dibagi dengan luas permukaan tempat adanya gaya geser

tersebut. Gaya geser adalah komponen gaya yang menyinggung permukaan.

Fluida mempunyai dua sifat fisik yaitu viskositas dan densitas. Dimana

viskositas adalah sifat fluida yang diberikannya tahanan terhadap tegangan geser

oleh fluida tersebut. Besar kecilnya viskositas fluida tergantung pada suhu fluidatersebut. Untuk fluida cair, makin tinggi suhunya, maka viskositasnya makin

kecil, sedang untuk fluida gas, makin tinggi suhunya, maka viskositasnya makin

besar. Sedangkan densitas atau kerapatan suatu fluida didefinisikan sebagai massa

per satuan volume.


4/19

1. Sifat-Sifat Fluida

Terdapat beberapa sifat fluida, antara lain :

A.Kerapatan

Besarnya kerapatan adalah = m/V .......................(1)

dimana : = kerapatan udara ( kg/m)

m = massa zat cair ( kg )

V = volume (m)

Hubungan anatara kerapatan dan berat jenis adalah :

= . g ....(2)

dimana : = berat jenis ( kg/ ms )

= kerapatan massa ( kg/m )

g = percepatan gravitasi ( m/s )

Hubungan antara kerapatan dengan volume jenis (v) adalah :

v = 1/.....(3)

B.Kekentalan

Dalam beberapa masalah mengenai gerak zat cair, kekentalan absolute

atau dinamik dihubungkan dengan rapat massa dalam bentuk :

v = / ..(4)

dimana :

vk = Kekentalan kinematik (m/s)

= Kekentalan dinamik ( Ns/m)

= Kerapatan massa (kg/m)

2. Aliran Fluida dalam pipa

Pada pipa lurus diklasifikasi menjadi aliran laminer, aliran transisi dan

aliran turbulen dapat dipakai bilangan Reinolds :

Re = V.D / v ........(5)


5/19

dimana : Re = bilangan reinold

V = kecepatan ratarata aliran dalam pipa (m/s)

D = diameter dalam pipa ( m )

v = kekentalan kinetik (m/s)

Jika Re < 2.300, aliran bersifat laminer

Jika Re > 4.000, aliran bersifat turbulen

Jika Re = 2.3004000, terdapat daerah transisi dimana aliran dapat bersifat

laminer atau turbulen tergantung pada kondisi pipa dan aliran.

3. Debit Aliran

Sejumlah volume zat cair yang dipindahkan dalam suatu tempat ke tempat

lain pada tiap satuan waktu tertentu. Disamping itu debit merupakan

kecepatan air mengalir pada luas tempat yang dilaluinya.

Q = V / t = v . A .....(6)

dimana : Q = Debit atau Kapasitas Aliran (m3/mnt)

V = Volume zat cair (m)

A = Luas penampang (m)

v = kecepatan aliran (m/sc)

t = waktu (second)

4. Hukum Kontinuitas Aliran

Perbandingan Efektifitas Kapasitas Aliran Masuk dan Keluar Sistem

perpiapaan Konstan.

Q = v1.A1 = v2.A2 ...(7)

dimana :

v1,2 = Kecepatan aliran masuk dan keluar pipa (m/s)

A1,2 = Kapasitas aliran masuk dan keluar pipa (m)

5. Faktor Gesekan dalam Pipa

A.

Kerugian head gesek dalam pipa

hf = .L.v / D.2 g ............................................(8)

dimana : Hf = kerugian head gesek (m)


6/19

= kerugian head gesek (m)

L = panjang pipa (m)v = kecepatan ratarata di dalam pipa (m/s)

D = diameter dalam pipa (m)

g = percepatan grafitasi (m/s)

B. Pertimbangan perlambatan aliran dalam pipa dikarenakan tingkat

kehalusan pipa yang digunakan (/d). Hal ini dipengaruhi material dan

besar diameter pipa yang digunakan. Selain itu juga dipengaruhi oleh

jenis aliran yang mengalir dalam pipa tersebut (Re).

B.2 Aspek Mekanika Fluida Pada Kompresor

Dilihat dari ilmu mekanika fluida untuk kompresor sekilas hampir

sama dengan pompa, yaitu dengan memperhatikan hal hal yang dapat

menghilangkan / mengurangi kecepatan aliran fluida dari kompresor dan

dengan tujuan untuk mengetahui bilangan Reynold yang memunjukkan

rasio dari viskositas dengan gaya viskos yang dialami fluida, karena dalam

aplikasinya kompresor sering dihubungkan dengan suatu sistem persaluran

fluida (perpipaan). Belokan pada pipa menyebabkan terjadinya jatuh-

tekanan, terlebih udara yang melewati pipa ini akan masuk menuju

ruang bakar, dimana nilai tekanan dan kecepatan udara merupakan

faktor yang penting. Adanya jatuh-tekan ini disebabkan karena

terjadinya seondary flow, yang biasa terjadi pada belokan pipa. Lebih

jauh, secondary flow pada belokan pipa juga dapat terjadi dengan pola

aliran berputar (swirl) karena gaya sentripetal yang dialami oleh aliran.

Kompresor umumnya hanya mempunyai satu aliran (hanya satu

saluran masuk dan keluar), sehingga umumnya hanya disimbolkan dengan

subskrip 1 untuk aliran masuk dan 2 untuk aliran keluar dapat dihitung

dengan :


7/19

Dimana

r = densitas, kg/m 3

v = volume spesifik, m3/kg (1/r)

V = kecepatan aliran rata-rata, m/s

A = luas penampang (normal terhadap arah aliran), m2

Kompresor, sama seperti pompa, kipas dan blower, adalah alat untuk

meningkatkan tekanan fluida. Kerja harus disuplai dari sumber eksternal

melalui poros yang berputar. Karena kerja dilakukan kepada fluida, maka

kerja pada kompresor adalah negatif.

Untuk turbin dan kompresor, hal-hal penting yang berhubungan

dengan persamaan energi:

0. Perpindahan panas pada alat tersebut umumnya kecil jika

dibandingkan dengan kerja poros, kecuali untuk kompresor yang

menggunakan pendinginan intensif, sehingga dapat diabaikan.

0. Semua alat ini melibatkan poros yang berputar. Oleh karena itu

kerja di sini sangatlah penting. Untuk turbin menunjukkan output

power, sedangkan untuk kompresor dan pompa menunjukkan input

power.

0. Perubahan kecepatan pada alat-alat tersebut biasanya sangat

kecil untuk menimbulkan perubahan energi kinetik yang signifikan

(kecuali untuk turbin), sehingga perubahan energi kinetik dianggap

sangat kecil, meskipun untuk turbin, dibandingkan dengan perubahan

enthalpi yang terjadi.

0. Pada umumnya alat-alat tersebut bentuknya relatif kecil

sehingga perubahan energi potensial dapat diabaikan.


8/19

1) Head Kompresi

Head adalah energi/usaha per satuan berat. Jika demikian, maka head

kompresi adalah:

H =

=

1.

Dengan demikianmaka daya kompresor dapat dinyatakan dengan persamaan

head:

P = Q.g.H

2) Efisiensi

Dalam literatur dijumpai tiga jenis efisiensi pada kompresor: efisiensi

adiabatik (isentropik), isotermal dan volumetrik. Untuk kompresor

sentrifugal dikenal juga efisiensi politropik. Di sini disajikan dua saja:

efisiensi volumetrik dan adiabatic/politropik. Volume Perpindahan

Torak

Volume perpindahan ini dapat ditentukan secara mudah melalui luas

penampang torak dikali jarak perpindahan:

Vp = S.A = S.

D2

Jika frekuensi torak itu N putaran per menit (rpm), maka volume

perpindahan per menit adalah:

Vpm = N.S.

D

2

C.Aspek Perpindahan Panas Pada Pompa Dan Kompresor

C.1 Aspek Perpindahan Panas Pada Pompa

Macam macam perpindahan panas yang mungkin terjadi pada pompa dan

aliran fluidanya :

1) Macammacam perpindahan panas yang mungkin terjadi pada pompa

dan aliran fluidanya


9/19

a. Perpindahan panas secara konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat tanpa disertai

perpindahan partikel-partikel zat tersebut yang umumnya terjadi pada zat

padat. Berkaitan dengan pompa bisa terjadi pada saluran pompa karena

mengalirkan fluida panas.

b. Perpindahan panas secara konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas akibat adanya

gerakan/perpindahan molekul dari tempat dengan temperatur tinggi

ke tempat yang temperaturnya lebih rendah disertai dengan

perpindahan partikel-partikel zat perantaranya.

c. Perpindahan panas secara radiasi

Radiasi adalah perpindahan panas dengan cara pancaran gelombangcahaya dan tidak memerlukan zat perantara.

Gambar 1. Ilustrasi jenis-jenis perpindahan panas (Incropera, 2006)

C.2 Aspek Perpindahan Panas Pada Kompresor

1)

Kinerja Kompresor

Kompresor, sama seperti pompa, kipas dan blower adalah alat

untuk meningkatkan tekanan fluida. Kerja harus disuplai dari sumber

eksternal melalui poros yang berputar. Karena kerja dilakukan kepada

fluida, maka kerja pada kompresor adalah negatif. Untuk turbin dan

kompresor hal-hal penting yang berhubungan dengan persamaan energi

: .

Perpindahan panas umumnya kecil jika dibandingkan dengan

kerja poros, kecuali untuk kompresor yang menggunakan pendinginan

intensif, sehingga dapat diabaikan. . Semua alat ini


10/19

melibatkan poros yang berputar. Oleh karena itu kerja pompa sangatlah

penting. Kerja untuk kompresor dan pompa menunjukkan power

input power.

2) Perubahan Temperatur Kompresi

Persamaan untuk proses politropik dapat dikatakan sebagai

persamaan umum bagi isotermal dan adiabatik. Jika n = 1, persamaan

untuk politropik menjadi isotermal dan jika n = k menjadi adiabatik.

Oleh karena itu dalam menentukan kenaikan temperatur kompresi, di

sini hanya diambil persamaan umum atau untuk politropik. Daripersamaan politropik diperoleh:

Dari persamaan gas ideal diperoleh:

Jika kedua persamaan tadi digabungkan diperoleh:

Atau


11/19

Jika diplot, persamaan di atas akan tampak seperti berikut (untuk n = 1,4):

Temperatur Kompresi

3)

Panas Jenis Udara dan Gas Lainnya

Panas jenis adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkantemperatur 1 (satu) kg suatu zat sebesar 1 oC. Sedangkan jumlah panas

yang diperlukan untuk menaikkan temperatur sejumlah zat (benda)

sebesar 1 oC disebut sebagai kapasitas termal zat tersebut. Panas adalah

juga energi karenanya satuan untuk jumlah panas setara dengan satuan

untuk energi yang dalam hal ini lazim digunakan kalori (kal) atau

kilokalori (kkal). Adapun 1 kkal adalah jumlah panas yang diperlukan

untuk menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 1 oC. Jadi panas jenis air

adalah 1 kkal/kg/oC atau 1 kkal/(kg.oC). Karena panas juga energi,

dalam satuan internasional digunakan kiloJoule (kJ) yaitu 1 kJ = 0,2389

kkal atau 1 kkal = 4,186 kJ. 111

Definisi panas jenis gas juga sama seperti zat lain hanya dalam gas

dibedakan antara panas jenis pada tekanan tetap (cp) dengan panas jenis

pada volume tetap (cv). Jika suatu gas dipanaskan pada tekanan tetap,

maka volumenya bertambah lebih banyak dari pada zat cair dan padat.


12/19

Demikian pula sebaliknya jika didinginkan pada tekanan tetap, maka

volumenya mengecil lebih banyak dari zat cair dan padat. Penambahan

volume (ekspansi) ini dapat menyerap panas lebih banyak ketimbang

jika gas itu dipanaskan pada volume tetap (tekanan yang bertambah).

Oleh karena itulah maka kapasitas panas pada tekanan tetap lebih besar

dari pada kapasitas panas pada volume tetap. Dengan demikian, k

=cp/cv akan lebih besar dari satu. Panas jenis udara dan beberapa gas

lainnya dapat dilihat dalam tabel berikut (dalam kJ/(kg.oC) :

Panas Jenis Berbagai Gas :

4) Kelembaban Udara

Jika molekul air mendapat energi yang cukup maka molekul air tersebut

akan lepas atau menguap. Jika air dipanaskan misalnya, akan melihat

gelembung uap keluar dari dalam air. Penguapan ini akan berjalan terus

sampai pada titik jenuhnya. Pada titik jenuh ini, di samping terjadi

penguapan juga terjadi kondensasi atau pengembunan. Pada keadaan

jenuh, jumlah uap air tidak bertambah lagi karena jumlah air yang

menguap sama dengan jumlah yang mengembun. Tekanan uap air pada

saat jenuh disebut tekanan uap jenuh.


13/19

5) Tekanan Udara

Tekanan udara berkaitan dengan tekanan atmosfir sering dibicarakan. Di sini

akan ditegaskan lagi bahwa tekanan udara di ketinggian nol (permukaan laut)

adalah satu atmosfir yaitu sekitar 1,0332 kg pada setiap luas 1 cm2. Tekanan

ini menjadi tekanan nol pada alat ukur. Jika mengukur tekanan suatu ruang

tertutup misalnya, maka yang terbaca adalah nilai lebih dari tekanan atmosfir

tadi. Jadi tekanan yang sebenarnya (tekanan mutlak) adalah tekanan alat ukur

(gage) atau tekanan lebih ditambah tekanan satu atmosfir tersebut.

D.Aspek Termodinamika Pada Pompa Dan Kompresor

D.1 Aspek Termodinamika Pada Pompa

Dilihat dari ilmu thermodinamika ada beberapa hal yang harus dipahami

untuk pompa, diantaranya :

a)

Tekanan

Tekanan adalah istilah yang sering digunakan dalam hidrolika yang

menggambarkan gaya yang dikeluarkan oleh air pada luasan bidang tertentu

dari suatu objek yang tenggelam dalam air. Tekanan umumnya dinyatakan

dalam kilo Newton per meter persegi (kN/m2). Sebagai alternatif lain sering

pula digunakan bar dimana 1 bar sama dengan 100 kN/m2. Tekanan

dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Suatu tipikal tekanan operasional dalam irigasi curah (sprinkler

irrigation) adalah sebesar 3 bar (300 kN/m2), hal ini berarti bahwa setiap

luasan 1 m2 pada pipa bagian dalam dan pompa mempunyai gaya seragam

sebesar 300 kN yang bekerja padanya. Beberapa satuan yang sering dipakai

adalah kilogram gaya per sentimeter persegi (kgf/cm2) atau pounds-force

per inci persegi atau psi (lbf/in2). Konversi dari satuan satuan tersebut

adalah : 1 bar = 14,7 lbf/in2= 1 kgf/cm2= 100 kN/m2


14/19

b) Debit

Laju air mengalir per satuan waktu dalam pipa atau saluran disebut

dengan kecepatan (velocity) yang dinyatakan dengan satuan m/detik. Debit

(discharge) adalah volume air mengalir dalam pipa atau saluran per satuan

waktu yang dinyatakan dengan m3/detik. Sebagai contoh pada Gambar 2

dimana air mengalir dalam pipa berdiameter 100 mm pada kecepatan 1,5

m/detik. Maka dalam 1 detik sejumlah air akan mengalir dalam pipa dengan

volume sama dengan yang diarsir pada Gambar 1.2. Volume ini besarnya

sama dengan kecepatan dikalikan dengan luas penampang aliran yakni 1,5

x 0,008 = 0,012 m3/detik.

Gambar 2 Debit aliran (m3/detik) = luas penampang aliran

(m2) x Kecepatan (m/detik)

c) EnergyDalam pemompaan energi diperlukan untuk mmengangkat air

dengan debit tertentu. Energi air dipasok oleh suatu pompa yangnbergerak

dengan tenaga manusia atau motor dengan menggunakan tenaga

matahari,nangin atau bahan bakar

Jumlah energi yang diperlukan untuk memompa air tergantung pada

volume air yang dipompa dan head yang diperlukan dihitung dengan rumus:

c) Tenaga atau Daya (Power)

Tenaga atau Daya sering membingungkan dalam konteks istilah

energi, mereka berhubungan tetapi berbeda arti. Energi adalah kapasitas

untuk mengerjakan sesuatu kerja sedangkan tenaga adalah laju dimana


15/19

energi tersebut digunakan. Tenaga atau Daya adalah laju penggunaan energi

yang biasanya diukur dengan satuan kilowatt (kW). Tenaga yang diperlukan

untuk memompa air disebut tenaga air yakni:

Satuan lainnya yang biasa digunakan untuk tenaga adalah Tenaga

Kuda (HP) dengan konversi 1 HP = 0,74 kW atau 1 kW = 1,35 HP

D.2 Aspek Termodinamika Pada Kompresor

Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan untuk memindahkan gas

dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara mengkompresi gas tersebut.

Berdasarkan pengertian tersebut, kompresor memiliki fungsi yang serupa dengan

pompa. Namun, sifat gas yang dapat dikompresi membedakan prinsip dan cara

kerja keduanya. Kompresor bekerja berdasarkan hukum termodinamika gas.

Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan untuk memindahkan gas

dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara mengkompresi gas tersebut.

Berdasarkan pengertian tersebut, kompresor memiliki fungsi yang serupa dengan

pompa. Namun, sifat gas yang dapat dikompresi membedakan prinsip dan carakerja keduanya. Kompresor bekerja berdasarkan hukum termodinamika gas.

Hukum Dasar GasGas merupakan fluida yang tidak memiliki bentuk secara independen

(mengikuti bentuk wadahnya) dan dapat mengembang (ekspansi) secara tak

terbatas hinga benar-benar mengisi seluruh ruangan penampungnya. Gas dapattersusun atas satu jenis unsur penyusun (gas murni) maupun campuran dari

beberapa unsur penyusun (gas campuran). Udara adalah contoh gas campuran yang

terdiri atas Nitrogen (78 % volume), Oksigen (21%), Argon (1 %), dan unsur

lainnya bergantung pada kondisi lingkungan.

Uap (vapor) merupakan cairan ataupun padatan yang tergasifikasi.

Perbedaan mendasar antara uap dengan gas adalah bahwa uap merupakan hasil

perubahan fase dari zat cair maupun zat padat sementara gas memang berwujud gas

pada kondisi ambient. Uap merupakan zat yang temperaturnya di atas titik didihnya.

Sementara gas merupakan zat yang temperaturnya di atas temperatur kritisnya

namun masih berada di bawah tekanan kritisnya. Temperatur kritis adalah

temperatur maksimum di mana gas masih dapat dicairkan dengan cara ditekan.

Tekanan kritis merupakan tekanan yang diperlukan gas untuk mencairkan pada

temperatur kritisnya.


16/19

Hukum Termodinamika IHukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat

dimusnahkan selama berlangsungnya suatu proses, misalnya kompresi. Dengankata lain, jika sejumlah energi hilang selama suatu proses berlangsung, maka akan

terbentuk energi dalam bentuk lain dengan jumlah yang setara.

Hukum Termodinamika IIHukum termodinamika II membahas lebih lanjut mengenai energi. Hukum kedua

termodinamika ini dapat dinyatakan sebagai berikut.

Panas tidak dapat mengalir dari sisi dingin ke sisi panas dengan sendirinya

Panas dapat dialirkan dari sisi yang temperaturnya lebih rendah ke sisi yang

temperaturnya lebih tinggi hanya jika ada usaha dari luar yang diberikan ke

sistem

Setiap energi yang tersedia dalam sistem terisolasi pun akan mengalami

penurunan dalam semua proses yang sebenarnya

Panas maupun energi lainnya hanya akan mengalir dari sisi atas

(temperatur) tinggi ke rendah.

Hukum Gas Ideal

Gas ideal atau gas sempurna merupakan gas yang memenuhi asumsi-asumsi

sebagai berikut.

Suatu gas terdiri atas molekul-molekul yang disebut molekul. Setiap

molekul identik (sama) sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul

lainnya.

Molekul-molekul gas ideal bergerak secara acak ke segala arah.

Molekul-molekul gas ideal tersebar merata di seluruh bagian.

Jarak antara molekul gas jauh lebih besar daripada ukuran molekulnya.

Tidak ada gaya interaksi antarmolekul; kecuali jika antarmolekul saling

bertumbukan atau terjadi tumbukan antara molekul dengan dinding.

Semua tumbukan yang terjadi baik antarmolekul maupun antara molekul

dengan dinding merupakan tumbukan lenting sempurna dan terjadi pada

waktu yang sangat singkat (molekul dapat dipandang seperti bola keras

yang licin).

Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku pada molekul gas ideal.

Gas ideal muncul berdasarkan hasil eksperimen yang melibatkan berbagai

kondisi gas yang menunjukkan hubungan sifat makroskopis tertentu misalnya

tekanan, temperatur, dan volume. Meskipun gas ideal hanya ada dalam teori, namun

dengan faktor koreksi tertentu yang telah terbukti secara eksperimental, hukum

termodinamika gas tersebut dapat diterapkan pada berbagai gas nyata. Berikut ini

adalah beberapa hukum gas yang dikembangkan berdasarkan gas ideal.


17/19

1. Hukum Boyle

Hukum ini menyatakan bahwa pada temperatur yang konstan, volume gasideal akan berkurang seiring peningkatan tekanan.

2. Hukum CharlesHukum ini menyatakan bahwa pada tekanan yang konstan, volume akan

meningkat seiring peningkatan temperatur dengan asumsi tidak ada friksi dan gaya

tambahan yang diberikan.

3. Hukum Amonton

Hukum ini menyatakan pada kondisi volume konstan, peningkatan tekanan

akan terjadi seiring meningkatnya temperatur.

Prinsip Kerja KompresorPrinsip kerja kompresor sangat berkaitan dengan perilaku gas. Gas tersusun

atas molekul-molekul yang selalu bergerak dengan kecepatan tertentu, menumbuk

dinding penampungnya, menghasilkan tekanan.

Kecepatan pergerakan molekul tersebut sangat dipengaruhi oleh temperatur.

Ketika ditambahkan sejumlah panas pada suatu bejana tertutup berisi gas, maka

molekul gas tersebut akan bergerak lebih cepat dan meningkatkan terjadinya

tumbukan dengan dinding bejana dengan gaya tumbukan yang lebih besar. Hal ini

menghasilkan tekanan yang lebih besar sebagaimana yang dinyatakan dalamHukum Amonton.

Jika bejana penampung gas dihubungkan dengan suatu piston sedemikian

rupa sehingga gas di dalam bejana dapat ditekan dengan piston tersebut sehingga

volume ruang penampung gas akan berkurang. Pergerakan molekul pun semakin

terbatas. Hal ini menyebabkan frekuensi tumbukan antara molekul gas dengan

dinding bejana terjadi lebih banyak sehingga menghasilkan tekanan yang lebih

besar sebagaimana yang dinyatakan dalam Hukum Boyle.

Proses kompresi gas selain menghasilkan tekanan yang lebih besar, akan

terjadi peningkatan temperatur juga sebagai konsekuensi proses penekanan gas. Hal

ini dapat menjadi masalah dalam perancangan kompresor. Semua elemen dasar

kompresor memiliki batasan kondisi spesifik. Dengan adanya batasan tersebut,
http://4.bp.blogspot.com/-Ugq_zIG5Yk4/UbV42i2TSdI/AAAAAAAAA1A/_5T0wUr7wG4/s1600/RC3.pnghttp://3.bp.blogspot.com/-AYVjsi5Y38g/UbV41J4BuVI/AAAAAAAAA04/XdxvCUSsjEI/s1600/RC2.pnghttp://1.bp.blogspot.com/-si16ij1IoDs/UbV42gDvStI/AAAAAAAAA1E/E1HBEksisqc/s1600/RC1.png


18/19

dibutuhkan kerja kompresi lebih dari satu kali untuk mencapai tekanan yang

diinginkan. Kinerja kompresi yang sedemikian disebut multistaging. Pada operasi

multistaging, suatu elemen dasar kompresor akan didesain sedemikian rupa danberoperasi secara seri dengan elemen kompresor lainnya. Berikut ini adalah

batasan-batasan yang perlu diperhatikan pada saat perancangan kompresor terkait

operasional kompresi multistaging.

Tekanan discharge (semua tipe kompresor)

Kenaikan tekanan/differential pressure (kompresor dinamik dan

displacement)

Compression Ratio (kompresor dinamik)

Efek clearance, berkaitan dengan Compression Ratio (kompresorreciprocating)

Penghematan energi yang diharapkan

Metode Kompresi

Kompresor bekerja dengan mengubah energi mekanik menjadi energi gas

sebagaimana hukum termodinamika I. Meskipun pada kenyataannya ada sejumlah

energi mekanik yang berubah menjadi energi dalam bentuk lainnya yang tidak

diinginkan dalam proses kompresi, misalnya panas.

Energi mekanik dapat diubah menjadi energi gas dengan cara:

Positive Displacement, dengan mengubah volume gas menjadi lebih kecil.

Laju alir gas akan berbanding lurus dengan kecepatan kompresor. Namun

pressure ratio ditentukan oleh tekanan sistem discharge kompresor.

Dynamic Action, dengan mengubah kecepatan gas. Dalam hal ini,

kecepatan akan diubah menjadi tekanan. Laju alir dan tekanan gas bervariasi

sebagai fungsi kecepatan, namun hanya dalam range yang terbatas dan

dengan sistem kontrol yang dirancang dengan baik.


19/19

Gamabr . Ilustrasi Tekanan Statis

Energi total dari aliran gas tersebut konstan. Ketika memasuki area yang lebih

besar, kecepatan alirannya akan berkurang. Sebagian energi kecepatan tersebut

diubah menjadi energi tekanan. Oleh karenanya static pressure gas lebih besar pada

area yang lebih besar.
http://2.bp.blogspot.com/-0l-r9JSum_8/UbV43LAxO5I/AAAAAAAAA1M/Zr2CqDFKmPc/s1600/RC4.png

tugas 1_resume dasar pompa hubungan dgn mekflu_perpan_termo

Documents