scroll compressor

1. Kelompok 9
Aji Purnayudha
Attegar Pujaratmadja
Bangbang Kurniawan
Fahrizal Pradana Putra
Uggy Purwo Saputro

2. Teoritis dan percobaan studi injeksi
air gulir kompresor dalam sistem sel
bahan bakar otomotif

3. Yuanyang Zhao., Liansheng Li., Huagen
Wu., Pengcheng Shu., Theoretical and
experimental studies of water injection
scroll compressor in automotive fuel cell
systems., Elsevier., 2004.

4. 
Meneliti Suntikan kompresor gulir air untuk memasok udara
terkompresi bersih untuk sistem sel bahan bakar otomotif. Air
digunakan baik sebagai pelumas dan pendingin dalam kompresor.
Sebuah model termodinamika air injeksi gulir kompresor yang
mempertimbangkan kebocoran dan pertukaran panas untuk
digunakan dengan sistem sel bahan bakar otomotif, dikembangkan
dengan menggunakan persamaan konservasi energi, massa dan
persamaan keadaan. Hasil menunjukkan bahwa kompresor gulir
memiliki kompresi hampir isotermal saat menyuntikkan air di
dalamnya. Meningkatkan kecepatan rotasi kompresor dan
meningkatkan hilangnya debit dan efciency volumetrik kompresor
gulir. Perbedaan antara perhitungan daya dan meningkatkan daya
isotermal sebagai penambah kecepatan putaran kompresor, yang
berarti efciency dari kompresor menurun. Peningkatan laju aliran air
disuntikkan untuk meningkatkan efciency isotermal dan ditunjukkan
untuk menurunkan suhu debit. Dalam kondisi dipelajari, laju aliran
massa air memiliki efek terbesar pada suhu debit.

5. Seperti yang ada didalam jurnal banyak pengenalan dan
referensi dari orang-orang yang mengemukakan tentang
injeksi air pada kompresor gulir yang ada didalam sistem
fuel cell otomotif, diantaranya :

6. 
Peningkatan konsumsi energi global dan emisi polutan telah
memaksa produsen mobil untuk mencari sistem listrik masa
depan dan konsep penggerak alternatif untuk meningkatkan
kualitas lingkungan perkotaan dan menghemat energi. Saat
ini, produsen mobil telah menyajikan sistem penggerak
alternatif seperti listrik, hibrida, atau pertukaran proton
membran (PEM) sistem sel bahan bakar. Di antara sistem ini,
sistem sel bahan bakar tampaknya memiliki potensi tertinggi
untuk bersaing dengan mesin pembakaran internal, dan sel
bahan bakar juga merupakan salah satu aplikasi yang paling
efektif energi hidrogen

7. 
Sebuah sel sistem mesin otomotif bahan bakar PEM terdiri
dari banyak subsistem, bahan bakar dan pasokan udara,
pendinginan, manajemen energi, controller, sistem listrik dan
sel bahan bakar itu sendiri. Udara sistem pasokan merupakan
bagian penting dari sistem sel bahan bakar PEM, sedangkan
kompresor adalah inti dari sistem pasokan udara.

Dalam sistem sel bahan bakar PEM, udara biasanya
digunakan untuk katoda dari sel bahan bakar. Karena tekanan
parsial oksigen di udara lebih rendah dibandingkan dengan
gas murni, udara terkompresi diberikan. Hanya dengan
tekanan yang lebih tinggi dari udara terkompresi dapat tujuan
diperoleh seperti efciency tinggi, kerapatan daya, kinerja
dinamis yang baik dan dimensi kompak dari sistem.

8. 
Kompresor gulir telah banyak digunakan karena kekompakan
mereka, efciency tinggi, getaran rendah dan tingkat
kebisingan dan kehandalan berjalan sangat baik, dan mereka
telah dikembangkan untuk digunakan dalam sistem sel bahan
bakar otomotif

9. menunjukkan struktur dari
prototipe kompresor gulir. Ada dua
lubang air di dinding shell kompresor.
Bagian dari air yang disuntikkan ke
ruang hisap kompresor melalui air inlet 1
dan kemudian mengalir ke dalam ruang
hisap langsung. Air lainnya disuntikkan
ke bagian dari mekanisme penggerak
kompresor melalui air inlet 2. Bagian
kedua dari air disuntikkan ke kompresor
melumasi dan mendinginkan mekanisme
drive sebelum mengalir ke dalam ruang
hisap kompresor. Menyerap panas dari
udara di ruang kompresi, dan akhirnya
keluar dari lubang pembuangan.

10. a. Kebocoran aliran massa

Park YC, Kim Y, and Cho H, 2002
Kebocoran aliran massa
Ada dua jenis kebocoran pada
kompresor gulir (ditunjukkan pada
Gambar. 2). Satu kebocoran disebut
kebocoran radial dan disebabkan oleh
kesenjangan antara bagian bawah atau
atas piring dan gulungan. Yang lain
disebut kebocoran tangensial dan
disebabkan oleh kesenjangan antara
sisi-sisi dari dua gulungan. Kebocoran
ini menghasilkan penurunan dari
kompresor volumetrik efciency, dan
pada saat yang sama, pekerjaan
kompresi meningkat karena kebocoran
gas dari ruang tekanan tinggi ke
tekanan rendah ruang

11. b. heat exchange (penukar panas)

Seperti air yang disuntikkan ke dalam ruang kompresor gulir, menyerap panas dari
udara basah dalam kompresor. Ketika udara dikompresi, suhu udara meningkat.
Injeksi air menghambat peningkatan suhu gas, dan yang perlu diperhatikan dalam
perhitungan pertukaran panas ini yaitu pada:
- Suction bagian
- proses kompresi
c. Tambahan daya yang disebabkan oleh injeksi air
Ketika air disuntikkan ke dalam kompresor gulir, kekuatan ekstra diperlukan untuk
memampatkan uap air, dan munculnya tekanan air dengan peningkatan tekanan
udara basah juga perlu listrik serta tenaga tambahan, kekuatan untuk air dapat
dihitung dengan :
d. metode numerik
setelah memecahkan persamaan differential didapat berbagai parameter, seperti
parameter dari kompresor gulir dapat dihitung, seperti efciency volumetrik,
kekuasaan, efciency isotermal dan sebagainya.

12. 
Gambar ini menunjukkan sistem eksperimental. Udara disaring sebelum memasuki
kompresor gulir dan kemudian dikompres dengan air. Campuran air dan udara mengalir
ke pemisah air-udara setelah keluar dari kompresor. Akhirnya, air kembali disuntikkan
ke dalam kompresor gulir setelah didinginkan dan disaring di air dingin dan filter.

13. a.Efects kecepatan rotasi kompresor gulir

Gambar. 4, menunjukan grafik perbandingan
ketika kecepatan bervariasi yang di
parameterkan pada tekanan dan volume ratio,
dan dapat dilihat bahwa kehilangan debit
meningkat dengan meningkatnya kecepatan
rotasi dalam proses discharge.

Gambar. 5 menunjukkan perbandingan dari
efciencies volumetrik, bila laju aliran massa air
60kg / jam. Hal ini dapat dilihat bahwa efciency
volumetrik kompresor gulir meningkat dengan
meningkatnya kecepatan rotasi kompresor gulir,
tetapi tingkat kenaikan menurun. Sedikit demi
sedikit.
Gambar 4. diagram kecepatan putaran tekanan – volume
Gambar 5. grafik volumtric efficiency kompresor

15. b. Efects massa air disuntikkan pada kinerja kompresor
Dari perhitungan model
simulasi, hubungan antara diagram
tekanan-volume dan massa air injeksi
ditunjukkan pada Gambar. 7 dan,
pada saat yang sama, dibandingkan
dengan proses yang ideal, proses
adiabatik dan isotermal. Di sini, data
diprediksi dihitung untuk kecepatan
3000rpm.
Gambar 7. diagram tekanan – volume untuk
massa air injeksi yang berbeda

Untuk massa air injeksi penelitian, proses simulasi mendekati proses isotermal sangat
baik, yang ditunjukkan pada Gambar. 7. Ketika kenaikan massa injeksi air, tingkat
pendekatan terhadap proses kenaikan isotermal. Dari Gambar. 7, itu juga dapat dilihat
bahwa tekanan dari proses adiabatik adalah yang terbesar dan bahwa dari proses
isotermal adalah yang terkecil di antara semua proses pada akhir kompresi (V d
ditampilkan jika Gambar. 7). Oleh karena itu, pada saat yang sama tekanan debit Pd ,
proses penurunan debit isotermal adalah yang paling dan bahwa proses adiabatik adalah
yang paling besar.

16. 
Gambar. 8 grafik perubahan ishotemal dari
indikasi efisiensi

Gambar. 8 menunjukkan prediksi isotermal efciency yang ditunjukkan dari water
injection scroll compressor dari model simulasinya. Di sini, efciency ditunjukkan
isotermal

Nilai dari efciency ysng ditunjukkan isotermal menyajikan sejauh mana proses
pendekatan proses isotermal. Nilai ini meningkat dengan menurunnya kecepatan
rotasi dan / atau laju aliran meningkatnya massa air injeksi.

17. 
Gambar. 9 menunjukkan bahwa suhu debit menurun sebagai peningkatan injeksi
massa air flow rate. Di sini, suhu diukur dan dihitung diperoleh untuk kecepatan
kompresor dari 3000rpm. Rata-rata kesalahan antara diukur dan suhu dihitung adalah
5,41%, dan data dihitung lebih besar daripada percobaan. Salah satu alasannya adalah
bahwa perpindahan panas antara udara basah dan shell kompresor tidak
dipertimbangkan dalam model simulasi. sgsttg

18. c. Kekuatan ekstra yang dibutuhkan oleh water injection
Tabel 3 menunjukkan diprediksi kekuatan ekstra yang dibutuhkan oleh water
injection. Data diprediksi berikut dihitung dengan laju aliran massa air 60kg / jam. Hal
ini dapat dilihat dari hal ini bahwa kekuatan untuk air 0,275% dari total daya yang
ditunjukkan saat kecepatan 1000rpm dan 0,049% saat kecepatan 5000rpm. Kekuatan
untuk kompres uap air kurang dari 2,5% dari total daya yang ditunjukkan pada semua
kecepatan dihitung. Dengan demikian, total daya tambahan yang diperlukan oleh
injeksi air kurang dari 3% dari daya yang ditunjukkan kompresor.

19. Atas dasar konservasi persamaan energi dan massa dan persamaan keadaan,
model matematika dari injeksi kompresor gulir air yang digunakan dalam sistem sel
bahan bakar otomotif dikembangkan. Kebocoran dan pertukaran panas antara udara
dan air yang diperhitungkan. Prediksi yang ditujukan baik dengan hasil yang diukur.
Hasil simulasi dan eksperimen menunjukkan bahwa
- Kompresor gulir memiliki kompresi hampir isotermal dengan injeksi air.
- Meningkatkan kecepatan rotasi kompresor meningkatkan hilangnya debit
- Meningkatkan efciency volumetrik kompresor gulir, yang dihitung
volumetrik efciency lebih tinggi dari nilai yang diukur dengan deviasi
ratarata 0,95%.
- Peningkatan laju aliran massa injeksi air meningkatkan efciency
ditunjukkan isotermal dan menurunkan suhu debit.
- Kekuatan tambahan yang diperlukan oleh injeksi air kurang dari 3%
- laju aliran air memiliki efect terbesar pada suhu debit.