19.50
fromesa
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.
Hukum Dasar Gas
Gas 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 dapat tersusun 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.
Hukum Termodinamika I
Hukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan selama berlangsungnya suatu proses, misalnya kompresi. Dengan kata lain, jika sejumlah energi hilang selama suatu proses berlangsung, maka akan terbentuk energi dalam bentuk lain dengan jumlah yang setara.
Hukum Termodinamika II
Hukum termodinamika II membahas lebih lanjut mengenai energi. Hukum kedua termodinamika ini dapat dinyatakan sebagai berikut.
Hukum Gas IdealGas ideal atau gas sempurna merupakan gas yang memenuhi asumsi-asumsi sebagai berikut.
1. Hukum Boyle
Hukum ini menyatakan bahwa pada temperatur yang konstan, volume gas ideal akan berkurang seiring peningkatan tekanan.
Hukum Dasar Gas
Gas 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 dapat tersusun 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.
Hukum Termodinamika I
Hukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan selama berlangsungnya suatu proses, misalnya kompresi. Dengan kata lain, jika sejumlah energi hilang selama suatu proses berlangsung, maka akan terbentuk energi dalam bentuk lain dengan jumlah yang setara.
Hukum Termodinamika II
Hukum 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 IdealGas 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.
1. Hukum Boyle
Hukum ini menyatakan bahwa pada temperatur yang konstan, volume gas ideal akan berkurang seiring peningkatan tekanan.
2. Hukum Charles
Hukum 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 Kompresor
Prinsip 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 dalam Hukum 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, 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 dan beroperasi secara seri dengan elemen kompresor lainnya. Berikut ini adalah batasan-batasan yang perlu diperhatikan pada saat perancangan kompresor terkait operasional kompresi multistaging.
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:
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.
References:
1. Heinz P. Bloch and John J. Hoefner, 1996, Reciprocating Compressor Operation & Maintenance, Gulf Professional Publishing
2. http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pengertian-gas-ideal.html
3. Catatan Kuliah Refinery II
See also:
Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 2)
Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 3)
Hukum 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 Kompresor
Prinsip 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 dalam Hukum 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, 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 dan beroperasi 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 (kompresor reciprocating)
- Penghematan energi yang diharapkan
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.
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.
References:
1. Heinz P. Bloch and John J. Hoefner, 1996, Reciprocating Compressor Operation & Maintenance, Gulf Professional Publishing
2. http://masteropik.blogspot.com/2010/05/pengertian-gas-ideal.html
3. Catatan Kuliah Refinery II
See also:
Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 2)
Reciprocating Compressors: Operation & Troubleshooting (Part 3)
Posted in:
Akamigas
,
Articles
,
Compressor
,
Equipments
,
Gas Laws
,
Kompresor Reciprocating
,
Rotating Equipments
,
Termodinamika
0 komentar :
Posting Komentar