dapat dinaikkan maka kecepatannya diperbesar, hal ini dapat diatur dengan merancang bentuk kelengkungan sudu yang sesuai dengan kapasitas. Sehingga dapat
simpulkankan bahwa kapasitas kompresor aksial lebih baik dibandingkan dengan kapasitas kompresor radial.
Gambar 2.5. Penampang Sudu dari Kompresor Radial dan Kompresor Aksial
II.3. Komtruksi Kompresor Aksial
Kompresor banyak tingkat yang alirannya bergerak secara aksial diperlihatkan pada gambar 2.6. Rotor ditumpu dengan bantalan luncur logam putih
dan dibuat dari baja tempiat, bantalan tekan dipasang pada sisi tekan. Pada saat terdapat titik tetap dari rumah, perpanjangan atau pemuaian karena panas dari rumah
dan rotor akan bergerak kearah kiri dan dapat diseimbangkan oleh kopling gigi elastis yang dipasang berhadapan dengan motor penggerak. Sudu-sudu pengarah
diapsang pada rumah sudu pengarah yang juga dibagi secara horizontal gambar 2.7. Dari situ terdapat celah aksial dan radial yang presisi tidak dipengaruhi oleh
regangan karena panas. Baut-baut disebelah kiri dari rib melingkar yang berputar
Universitas Sumatera Utara
pada rumah bagian bawah gunanya untuk mengikat rumah dan untuk keamanan terhadap bergeraknya rumah penyangga sudu pengarah karena tekanan. Rumah
bagian luar dilengkapi dengan saluran isap dan saluran tekan.
Gambar 2.6. Kompresor Aksial Banyak Tingkat
Gambar 2.7. Sudu-sudu Kompresos Aksial
Universitas Sumatera Utara
II.4 Kontruksi Kompresor Radial
Gambar 2.8 memperlihatkan penampang melintang sebuah roda jalan dari kompresor radial.
II.5. Analisa Termodinamika
Pada penerapannya siklus ideal tidak mungkin diperoleh karena dalam siklus akan terdapat kerugian kalor, hal ini terjadi karena isolasi yang kurang sempurna,
juga terjadi kerugian tekanan pada komponen system yang disebabkan karena adanya gesekan fluida. Penyimpangan tersebut dalam siklus dapat dilihat pada gambar 2.9.
Gambar 2.9 Diagram T. s Keterangan gambar :
_________ : Siklus ideal
-------------- : Siklus actual
1-2 : Proses kompresi isentropic
1-2
1
: Proses kompresi aktual
Universitas Sumatera Utara
2
1
-3 : Proses pembakaran aktual
3-4 : Proses ekspansi isentropic
3-4
1
: Proses ekspansi aktual 4
1
-1 : Proses pengembangan kalor aktual
II.5.1. Kompresor
• Kerja spesifik Kompresor ideal, titik 1-2 Wk
1-2
yaitu kalor spesifik yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor pada kondisi ideal menurut Lit
1 hal 155 Wk
1-2
= Cp T
2
– T
1
= h
2
– h
1
kJkg ….. 2.1
Dimana : Cp
= Panas jenis udara pada tekanan konstan kJkg T
1
= Temperatur udara masuk kompresor K T
2
= Temperatur udara keluar kompresor K h
1
= Entalpi udara spesifik masuk kompresor kJkg h
2
= Entalpi udara spesifik keluar kompresor kJkg
Harga-harga entalpi udara spesifik dapat dilihat pada tabel sifat-sifat udara lampiran 1. Kerja spesifik kompresor aktual pada 1-2
1
Wk
1-2 1
yaitu kalor spesifik yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor secara aktual dengan
memperhitungkan efisiensi kompresor dan kerugian-kerugiannya, karena pada dasarnya kompresi tidak akan pernah terjadi secara isotropik. Akibatnya kalor yang
dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor secara aktual akan lebih besar.
Universitas Sumatera Utara
Maka efisiensi kompresor :
1 2
1 2
h h
h h
aktual Kerja
ideal Kerja
k
− −
= =
η
dimana : h
2 1
= Entalpi udara spesifik keluar kompresor aktual kJkg η
k
= Efisiensi kompresor
Dengan menentukan efisiensi kompresor yang berharga 0,05 – 0,90 maka diperoleh h
2 1
dan T
2 1
lit 2 hal 197. •
Pemasukan panas, titik 2-3 Qin = h
3
– h
2
KJKg gas …… 2.3
II.5.2. Ruang Bakar
Kalor spesifik yang masuk Qin pada ruang bakar adalah gas hasil pembakaran. Pembakaran ini menaikkan temperature gas sekaligus menaikkan
entalpinya, secara teoritis terjadi pada tekanan konstan. Reaksi pembakaran sempurna sengan udara untuk hidro karbon dengan mengetahui perbandingan
volume sempurna dengan udara hidrokarbon dengan mengetahui perbandingan volume dari bahan baker berguna untuk menganalisa pembakaran tiap komponen
bahan bakar sehingga diperoleh AFR. ….2.2
Universitas Sumatera Utara
4 .
2 ....
bakar bahan
massa udara
massa bakar
bahan BM
x bakar
bahan mol
udara BM
x udara
mol AFR
= =
Kemudian akan didapat faktor kelebihan udara λ yaitu :
100 x
teo AFR
teo AFR
akt AFR
− =
λ …. 2.5
Dimana : λ
= Faktor kelebihan udara excess air AFR
= Air Fuel Ratio kg
udara
kg
bahan bakar
BM
udara
= berat molekul udara kg
udara
kmol
bahan bakar
BM
bahan bakar
= berat molekul bahan baker kg
bahan bakar
kmol
bahan bakar
Pada ruang bakar proses pembakaran terjadi pada tegangan konstan isobar, tetapi pada kenyataannya terjadi pengurangan tekanan sebesar 0,02 – 0,03 lit 2 hal
200. Qrb = Cp T
3
– T
2 1
= h
3
– h
2 1
…. 2.6 dimana :
h
3
= Entalpi gas keluar ruang baker kJkg T
3
= Temperatur gas keluar ruang baker K qrb
= Kalor spesifik ruang baker kJkg Reaksi pembakaran teoritis dengan udara hidro karbon dengan rumus C
m
H
n
adalah menurut persamaan reaksi lit 4 hal 76.
Universitas Sumatera Utara
O H
n m
b n
N n
m a
mCO O
bH aN
O n
m H
C
n m
2 2
2 2
2 2
4 4
4 4
+
+ +
+
+ →
+ +
+
+
dimana : a = perbandingan volume N
2
dengan O
2
di udara b = perbandingan volume H
2
O dengan O
2
di udara
II.5.3. Turbin
Dari gambar 2.8 proses turbin yang ideal adalah dari titik 3-4 yang merupakan prose ekspansi. Proses ini adalah proses pelepasan energi yang mana
pada penerapannya digunakan sebagai energi untuk menggerakkan bahan kompresor dan generator. Karena terbatasnya kekuatan material sudu turbin
terhadap temperature dan tegangan thermal maka temperature gas masuk turbin dibatasi, untuk turbin penggerak pesawat terbang temperature maksimum 1280
C dan untuk turbin industri 950
o
C lit 1 hal 192, sedangkan gas buang turbin di batasi sekitar 400 – 550
o
C dan untuk tekanannya agar dapat mengalir keudara bebas maka dirancang tekanan gas keluar turbin 1,1 -1,2 kali tekanan udara bebas. Sehinga
untuk proses ekspansi ideal pada turbin kerja yang terjadi adalah :
Wt
3-4
= Cp T
3 –
T
4
= h
3
-h
4
…. 2.7 dimana :
Wt
3-4
= Kerja spesifik ideal yang keluar turbinkJkg T
4 =
Temperatur gas keluar turbin K T
3
= Temperatur gas masuk turbin K
Universitas Sumatera Utara
h
4
= Entalpi gasn keluar turbin ideal kJkg Karena adanya kerugian maka hanya sebagaian dari kalor yang ada pada gas
dapat diubah menjadi kalor berguna dengan efisiensi turbin.
4 3
1 4
3
h h
h h
t −
− =
η …. 2.8
dimana : h
4 1
= Entalpi spesifik keluar turbin kJkg η
t
= Efisiensi turbin Efisiensi turbin dan efisiensi kompresor adalah 0,9 maka diperoleh harga
entalpi keluar turbin aktual dan kondisi gas buang aktual.
II.5.4 Kalor Efektif
Kalor efektif adalah selisih antara kalor yang dimasukkan dengan kalor yang keluar, secara matematis dapat dituliskan :
q eff = q in – q out …. 2.9
= h
3
– h
2 1
– h
4 1
– h
1
II.5.5 Kerja Spesifik Siklus Bersih Wnett
Kerja spesifik siklus adalah selisih kerja yang dihasilkan turbin dengan kerja yang dibutuhkan kompresor tiap kg gas, yang secara matematis dapat dituliskan :
Wnett = Wt
3-4 1
– Wk
1-2 1
= h
3
– h
4 1
– h
2 1
– h
1
Universitas Sumatera Utara
= h
3
– h
2 1
– h
4 1
– h
1
= q eff …. 2.10
Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa selisih antara kalor yang masuk dan keluar merupakan kerja spesifik yang dihasilkan untuk menggerakkan
beban selain kompresor.
II.5.6 Efisiensi Siklus
Merupakan perbandingan antara jumlah kalor yang efektif dengan kalor yang dimasukkan ke system yaitu :
1
2 3
1 1
4 2
3 1
1 4
1 2
3
h h
h h
h h
h h
h h
in q
net W
sik
− −
− =
− −
− −
= =
η
Oleh karena proses 1-2 dan 3-4 adalah proses yang berlangsung secara isentropis, maka hubungan P-T diperoleh :
4 3
1 1
2
T T
r T
T
p
= =
−
γ γ
…. 2.12 dimana r
p
adalah perbandingan tekanan pressure ratio, yaitu :
4 3
1 2
4 3
1 2
Pr Pr
Pr Pr =
= =
= p
p p
p r
p
…. 2.13
II.5.7 Generator
Daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan generator utnuk menghasilkan daya listrik merupakan daya netto turbin. Daya netto haruslah lebih besar dari daya
…. 2.11
Universitas Sumatera Utara
keluar generator. Karena pada generator itu sendiri terhadap faktor daya dan kerugian-kerugian.
ϕ η
η
cos . m
g P
net P
t
=
…. 2.14 dimana :
P : Daya keluar generator
ηg : Efisiensi generator
ηm : Efesiensi mekanis generator
Cos φ : Faktor daya
Dan untuk daya semu generator Pg adalah : ϕ
Cos P
Pg =
…. 2.15 dimana :
Pg = Daya semu generator
II.5.8 Laju Aliran Massa Udara
Untuk menentukan laju aliran massa udara dari bahan baker maka keadaan dihitung pada temperature rata-rata udara atmosfer yang dihisap kompresor, hal ini
berguna untuk mendapatkan perbedaan daya keluar system tidak terlalu besar bila system bekerja pada temperature rendah ataupun temperature tinggi atau atmosfer.
Laju aliran massa udara dan bahan baker dapat dihitung dengan menggunakan prinsip kesetimbangan energi dan instalasi :
Pt = Pt net + Pk
Pt net = Pt – Pk = mg. Wt – ma . Wk
= ma + mf Wt – ma . Wk
Universitas Sumatera Utara
Wk Wt
a m
f m
net Pt
a m
−
+
=
. .
.
1
…. 2.16
dimana :
a m
f m
. .
= FAR aktual
Pt net = Daya turbin bersih Pt
= Daya turbin Pk
= Daya kompresor
Universitas Sumatera Utara
BAB III STUDI LAPANGAN DAN
