Jwb UAS Pompres 12 Kegiatan terbaru situs unk1546 Jwb UAS Pompres 12

AKAMIGAS BALONGAN
Jl. Jend. Sudirman 17 Telp: 0234 272448 Indramayu

Ujian Akhir Semester 2012: Pompa & Kompresor
Open book
Di sini berlaku g= 9,8 m/s2,  air = 1 kg/l,  air raksa = 13,6 kg/l,  minyak = 0,8 kg/l.
1. Sebuah tangki gas alam, kapasitas 1.000 m 3, bertekanan 99 atm (g) mengisikan tangki
kosong berkapasitas 4.000 liter. Setelah tangki kosong tadi bertekanan 51 atm (a),
pengisian dihentikan. a. Berapa tekanan (atm g) dalam tangki besar tadi setelah terjadi
pengisian. b. Berapa persen massa yang berpindah dari massa total. c. Berapa kg massa
gas yang berpindah. Asumsi temperatur tetap (27 C) dan tanpa kebocoran.(Nilai 27)
Jwb: Rm gas alam (metan) = 518 J/(Kg.K)
Tekanan tangki kosong adalah 1 atma. setelah diisi menjadi 51 atma, berarti ada
kenaikan 50 atma, pada volume 4000 ltr = 4 m 3. Kondisi gas yang berpindah ini sama
dengan 4.50/1000 = 0.2 atma pada tangki.
a. Jadi tekanan tangki setelah pengisian adalah 99 atmg = 100 atma – 0,2 atma = 99,8
atma.
b. Persentasinya = 0,2 /100 8 100% = 0,2 %
c. m = pV/(Rm.T) = 0,2.105.1000 / (518.300) = 0,48 kg.
2. Anda diminta untuk merancang balon udara panas mainan yang dipanasi dengan lilin.
Temperatur udara sekitar adalah 20oC dengan massa jenis 1,2 kg/m3. Jika volume

baloon itu 80 liter, temperatur pemanasan lilin mencapai 107oC, berapa massa yang
dapat diangkat baloon pada keadaan seimbang. Tekanan udara luar 1 atm dan Rm = 287
m2/(s2.K) (Nilai 13)
Dalam keadaan seimbang, gaya angkat balon = gaya berat total. Gaya angkat balon
adalah berat dari volume udara (luar) yang dipindahkan. Volume yang dipindahkan
sama dengan volume balon. Gaya berat total adalah gaya berat dari massa balon
ditambah massa udara dalam balon.
Untuk udara dalam balon,  

p
10 5

0,92 kg/m3.
RmT 287.380

Fa Vb. .g 80.10  3.1,2.9,8 0,94 N
W Vb. p .g  mb g 80.10  3.0,92.9,8  mb .9,8 0,94
m 0,02kg

3. Suatu kompresor torak digunakan untuk kompresi udara pada volume awal 10 liter

temperatur 25 oC secara politropik dengan n = 1,2 dari 20 bar(a) hingga 200 bar(a).
Kemudian mengalami proses isobarik hingga volume tersisa 10% dari kondisi terakhir.
Selanjutnya udara sisa diekspansikan sampai pada tekanan semula secara adiabatik
dengan k=1,4. Terakhir udara diekspansikan secara isobarik sampai pada keadaan awal
(Ada 4 proses, lihat gambar samping). Berapa kerja (usaha) netto yang diberikan. (Nilai
30)

1 dari 3
Unk 06/07/18

AKAMIGAS BALONGAN
Jl. Jend. Sudirman 17 Telp: 0234 272448 Indramayu
Politropik
1

 p  n
p
Vn
p1 .V  p 2 .V  1  2n  V2  1  .V1
p 2 V1

 p2 

p3, V3

n
2

1

p  n
 20 
V2  1  .V1 

P
 200 
 2

1
1, 2

.10 1,46 liter

p2, V2

p

n
1

politropik
adiabatik

Usaha proses politropik:

p 1 , V1
p4, V4
V

1
 p 2 .V2  p1 .V1 

n 1
1

200.105 x 1,46.10  3  20.10 5 x 10.10  3
1,2  1
1
9200

292.10 2  200.10 2 
46000 Joule
0,2
0,2

Wp 









Isobarik
Tekanan di proses ini = 200 bar = 200.105 Pa. Volume awal 1,46 liter, Volume akhir
0,146 liter (10% dari kondisi terakhir).
Usaha isobarik =
Wib  p2 .V2  p 2 .V3 

200.10 5  1,46.10  3  0,146.10  3  26280 Joule

Adiabatik
1

k
3

p3 .V

 p  k

p
Vk
 p 4 .V  3  4k  V4  3  .V3
p 4 V4
 p4 
k
4

1

p  k
 200 
V4  3  .V3 

 20 
 P4 

1
1, 4

.0,146 0,76 liter

Usaha adiabatik:
1
 p 4 .V4  p3 .V3 
k1
1

20.10 5 x 0,76.10  3  200.10 5 x 0,146.10  3
1,4  1
2

7,6.10 2  14,6.10 2  3500 Joule
0,4

Wa 









Isobarik
Tekanan di proses ini = 10 bar = 10.105 Pa. Volume awal 0,76 ltr, Volume akhir 10 ltr.
Usaha isobarik =
2 dari 3
Unk 06/07/18

AKAMIGAS BALONGAN
Jl. Jend. Sudirman 17 Telp: 0234 272448 Indramayu
Wib 2  p1 .V4  p1 .V1 

20.105  0,76.10  3  10.10  3   18480 Joule

Usaha Total:46000+26280-3500-18480=52300 Joule.

4. Anda diminta untuk memilih kompresor rotari bertingkat banyak yang akan digunakan

untuk mengkompresi udara (Ri = 287 J/KgK) bertekanan 1 bar (105 Pa) temperatur 20
o
C menjadi 2,5 bar dan proses berjalan politropis dengan n=1,3. Jika Qs = 240 m3/mnt,
dan kecepatan putar penggerak 5000 rpm. (Nilai 30)
a. Berapa tingkat kompresi diperlukan (minimal) jika impeler yang digunakan berjenis
campur dengan ns = 400.
b. Berapa perbandingan tekanan pada tiap tingkat?
Jawaban:
a. Jumlah tingkat
-

Tentukan head per tingkat dengan persamaan kecepatan jenis:

ns n

Q 0, 5
H s0,75

H s 193,75
-

 400 5000
1

0 , 75

2400,5
H s0, 75

 H s0,75 

5000
15,5 193,75
400

1121 meter

Tentukan head total dengan persamaan head kompresor dengan menggunakan C.

Dari persamaan untuk C dengan rasio tekanan 2,5, diperoleh C = 1,02.
Ht 

RiTC 287.293.1,02

8752 meter
g
9,8

Jadi jumlah tingkatnya adalah: 8752/1121 = 7,8. dibulatkan menjadi 8 tingkat.
b. Perbandingan tekanan tiap tingkat:
p2 8
 2,5 1,121
p1

3 dari 3
Unk 06/07/18