Kompressor memiliki fungsi mengompresi/memampatkan fluida gas menjadi volume yang kecil sehingga temperatur dan tekanan fluida gas bertambah. Dengan kata lain, kompressor menerima aliran massa gas dengan temperatur dan tekanan rendah lalu menaikkan temperatur dan tekanan massa gas tersebut.

Cara Kerja Kompresor Sentrifugal

Prinsip kerja kompresor sentrifugal hampir sama seperti pompa sentrifugal. Kompressor ini juga memanfaatkan gaya sentrifugal untuk menambah tekanan dan debit aliran fluida dari inlet menuju outlet.

Laju aliran kompressor sentrifugal

Putaran impeller kompressor dapat menghasilkan momen gaya (torque) ke fluida cair yang masuk sehingga menciptakan gaya sentrifugal menuju outlet. Momen gaya adalah gaya luar yang menyebabkan benda bergerak melingkar mengelilingi sumbu putarnya.

Perhitungan Desain Kompresor Sentrifugal

Pada kasus kompressor sentrifugal, momen gaya adalah perkalian cross product antara jari-jari impeller dan perubahan momentum sudut impeller. Karena perubahan momentum sudut impeller arahnya tegak lurus dengan jari-jari, arah momen gaya akan menuju impeller (90 derajat). Perlu diingat bahwa kompressor sentrifugal memiliki dua impeller yang berputar bersama yaitu di inlet dan outlet. Jadi total momen gaya kompressor adalah pengurangan momen gaya outlet dengan inlet.

Skema torsi pada kompressor sentrifugal

Total momen gaya (torsi) pada kompressor sentrifugal dirumuskan oleh euler dalam rumus euler’s turbine formula menjadi:

T shaft = [r2.(m2.V2)]-[r1.(m1.V1)], karena fluida yang dipakai di outlet dan inlet sama, m1 = m2 = m. lalu menjadi….
T shaft = m.[(r2.V2) – (r2.V2)]

  • T = Total momen gaya (Nm)
  • m = laju aliran massa fluida kerja (kg/s)
  • r1,r2 = Jari-jari impeller inlet (1) dan outlet (2) (m)
  • V1,V2 = kecepatan linear yang tegak lurus impeller inlet dan outlet (m/s)

Namun perhitungan analisis kompressor sentrifugal di lapangan tidak sesederhana itu. Kompleksitas gaya-gaya yang muncul sangat rumit jika dimodelkan ke rumus matematika. Metode yang biasa digunakan untuk menganalisis aliran-alira gaya kompressor adalah metode CFD. CFD adalah metode simulasi aliran fluida pada rancangan menggunakan komputer.

Kontributor: Daris Arsyada

Sumber:

Cengel, Yunus A dan John M Cimbala. 2006. Fluid Mechanics: Fundamental and Application. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc.

https://www.aiche.org/sites/default/files/cep/20130644.pdf (diakses pada tanggal 5 April 2021)

https://www.airbestpractices.com/technology/air-compressors/centrifugal-air-compressor-controls-and-sizing-basics (diakses pada tanggal 5 April 2021)

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!