KOMPRESOR

1. PENGERTIAN KOMPRESOR

Perlu diketahui bahwa dalam kerja kompresor banyak dipengaruhi oleh beberapa penunjang, antara lain tentang:

1. Thermodinamika
2. Perpindahan Panas
3. Pendingin

Sebelum memahami beberapa penunjang tersebut, terlebih dahulu harus mengetahui tentang arti dari kompresor.
Diketahui kompresor adalah alat yang berfungsi untuk penghasil dan penyimpan udara bertekanan. jenis kompresor ini dapat dibagi dalam dua jenis, yaitu kompresor positif dan kompresor nonpositif. Kompresor positif itu dimana gas diisap masuk kedalam silinder dan dikompresikan., dan untuk kompresor non positif itu dimana gas yang diisap masuk dipercepat aliranya oleh sebuah impeller yang kemudian mengubah energi kinetic untuk menaikkan tekanan.
Menurut metode kompresi, kompresor dapat digolongkan menjadi dua, yaitu:

1. metode kompresi positif
   1. kompresor torak, bolak-balik
   2. kompresi torak tingkat ganda, bolak-balik
   3. kompresor putar
   4. kompresor sekrup
2. metode kompresi sentrifugal
   1. konmpresor centrifugal satu tingkat
   2. kompresor sentrifugal tingkat ganda

Menurut penggolongan bentuk kompresor ada tiga jenis kompresor, yaitu:

1. jenis vertical
2. jenis horizontal
3. jenis silinder banyak (jenis –V, jenis –W, dan jenis –VV)

Menurut penggolongan kecepatan putar, yaitu:

1. jenis kecepatan rendah
2. jenis kecepatan tinggi

Menurut penggolongan gas refrigerant, yaitu:

1. kompresor ammonia
2. kompresor gas Freon
3. kompresor CO2

Menurut penggolongan konstruksi, yaitu:

1. jenis terbuka
2. jenis hermatik
3. jenis semi hermatik

B. PROSES KOMPRESI KOMPRESOR

Ada tiga macam proses kompresi, yaitu:

1. kompresi isothermal

Dalam kompresi isothermal, temperature gas tidak berubah, sehingga temperature gas pada akhir langkah kompresi sama dengan temperature gas pada awal kompresi. Dalam hal ini kenaikan temperature gas dapat dicegah, karena panas yang timbul selama proses kompresi, segera diserap sempurna oleh fluida pendinginan melalui silinder. Namun demikian, proses kompresi isothermal sulit dilaksanakan.
Tetapi dengan kompresi ishotermal kerja yang digunakan adalah yang paling endah jika dibandingkana dengan jenis proses kompresi lain. Hubungan antara
Dimana:
P = Tekanan gas absolute (Kg/cm2)
V = Volume gas (m3)
Sedangkan subskrip 1 dan 2, berturut-turut menyatakan kondisi gas pada awal dan akhir kompresi.

1. kompresi politropik

Dalam kompresi politropik temperature gas setelah kompresi lebih tinggi dari pada temperature pada awal langkah kompresi, meskipun selama proses tersebut berlangsung terjadi perpindahan kalor dari silinder sekitarnya. Kompresi gas refrigerant didalam kompresor, dalam keadaan sebenarnya, kira-kira mendekati proses politropik tersebut diaatas. Kerja yang diperlukan untuk kompresi politropik lebih besar daari pada untuk kompresi ishotermal, tetapi lebih rendah dari pada untuk kompresi adabatik.
Disamping itu kenaikan tekanan yang diperoleh dengan kompresi politropik lebih besar dari pada dengan kompresi isothermal, lebih rendah dari pada dengan kompresi adibatik.
Untuk kompresi politropik, hubungan antara tekanan dan volume pada awal dan akhir proses kompresi adalh sebagai berikut:
Dimana:

1. kompresi adiabatic

proses kompresi adiabatic adalah proses kompresi tanpa perpindahan kalor dari gas dan sekitarnya, yaitu dengan jalan memberikan isolasi panas secara sempurna pada dinding silinder. Dengan kompresi adiabatic, temperature gas akan naik dan lebih tinggi dari pada kenaikan yang terjadi dengan kompresi politropik.
Disamping itu, dengan kompresi adiabatic kerja yang diperlukan untuk kompresi akan lebih besar, tetapi akan diperoleh kenaikan tekanan yang tinggi. Hubungan antara tekanan dan volumepada awal langkah kompresi dan pada ekhir kompresi dapat dinyatakan sebagai
Dimana:
Proses kompresi didalam kompresor, dalam kenyataanya bukanlah kompresi adiabatic maupun kompresi isothermal akan tetapi kompresi politropik. Namun, karena prosesnya mendekati kompresi adiabatic, maka dalam perhitunganya menggunakan diagram mullier proses kompresi tersebut tidak dianggap adiabatic.

C. SIKLUS KERJA KOMPRESOR
Apabila gas refrigerant diisap masuk dan dikompresikan didalam silinder kompresor mesin refrigerasi, perubahan tekanan gas refrigerant terjadi sesuai dengan perubahan volume yang diakibatkan oleh gerak torak didalam silinder tersebut.
Gambar dibawah ini menunjukkan perubahan tekanan gas didalam silinder selama langkah uap dan langkah kompresi.

1. Langkah Isap
1. Pada waktu torak berda pada titik mati atas ( titik A) katup buang dan katup isap ada dalam keadaan menutup. Kemudian, pada waktu torak mulai bergerak dari TMA ke TMB katup isap akan membuka.
2. Selama gerakan torak dariTMA ke titik B, gas yang ada dalam silinder akan berexpansi, tetapi gas sebenarnya baru terisap masuk kedalam silinder. Setelah tekanan dalam silinder tersebut turun mencapai tekanan penguapan. Oleh karena itu, selama gerakan torak dari titik A ke titik B, tidak terjadi pengisapan (langkah bebas/idle stroke).
3. Maka baru setelah torak mencapai titik B dan meneruskan gerakanya menuju TMB (titik C), gas refrigerant mulai diisap masuk kedalam silinder. Pada waktu torak berada diTMB katup isap menutup dan proses pengisapan gas refrigerant selesai.

1. 

Gambar. Siklus kompresor (gerakan torak dan perubahan tekanan dalam silinder)

1. Langkah Kompresi
   1. Pada waktu torak berada pada di TMB (titik C), baik katup isap maupun katup buang ada dalam keadaan menutup.
   2. Selanjutnya, selama gerakan total dari TMB ke titik D, gas didalam silinder mengalami proses kompresi sehimgga tekanan gas akan naik secara berangsur-angsur.
   3. Apabila telah dicapai tekanan buang (pengeluaran ), pada titik d, katup buang ,mulai membuka sehingga gas akan keluar dari dalam silinder.
   4. Selama gerakan total dari titik D ke TMA (titik A), pengeluaran gas refrigerant berlangsung pada tekanan konstan. Proses kompresi selesai pada waktu berada di TMA.

Seperti diterangkan diatas, selama langkah hisap terdapat langkah bebas (idle stroke) sehingga jumlah gas yang terisap berkurang. Dengan demikian, efisiensi volumenya akan turun. Oleh karena itu, hendaknya diusahakan agar panjang langkah bebas dapat dibuat sependek-pendeknya sehingga pengisapan gas masuk kompresor dapat dimulai seawal mungkin.
Gambar. Siklus kompresi
Persamaan efisiensi kompresi kompresor:

Makin tinggi kecepatan putar kompresor makin rendah efisiensi kompresi. Oleh karena itu, konstruksi katup harus disesuaikan dengan kondisi operasnya, supaya dapat diperoleh efisiensi kompresi yang tinggi.
D. HUKUM BOYLE

Hukum ini diformulasikan oleh Robert Boyle pada tahun 1662. Hukum ini berbunyi, ”Tekanan mutlak suatu massa dari gas sempurna berubah secara berbanding terbalik terhadap volumenya, jika temperaturnya tetap”.
Secara matematik bisa ditulis:

Atau:

dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.
E. HUKUM GAY LUSSAC
Hukum ini berbunyi “tekanan mutlak dari suatu massa gas sempurna berubah berbanding langsung dengan temperature, jika volumenya tetap.”
Secara matematik:

dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.