Transportasi Fluida dan PadatanADIABATIK

Nama Kelompok :1. Andryana Nur Azizah ( 13 644 028)2. Nur Endah Septiana (13 644 029)3. Karima Ulivianita (13 644 017)4. Ikmas (13 644 048)5. Arizal Rosdi (13 644 045)6. Rizky Maulidiyani (13 644 021)7. Nurwanty Dzul Aidha (13 644 012)8. Mauliditia Liris Nusandra (13 644 001)9. Andriana Juliyanti (13 644 007)

Kelas : IIA-S1Terapan

1. PENGERTIAN KOMPRESI ADIABATIK Proses kompresi Adiabatik adalah proses kompresi tanpa perpindahan kalor dari gas dan sekitarnya yaitu dengan jalan memberi isolasi panas secara sempurna pada dinding silinder. Dengan kompresi adiabatic, temperature gas akan naik lebih tinggi daripada kenaikan yang terjadi pada kompresipolitropik.Disamping itu dengan kompresi adiabatik kerja yang dibutuhkan untuk kompresi akan lebih besar, tetapi akan diperoleh tekanan yang lebih tinggi. Hubungan antara tekanan dengan volume pada awal langkah kompresi dan pada akhir kompresi dapat dinyatakan sebagai berikut: P1 V1k = P2 V2kDimana : K : rasio panas jenis Cp: panas jenis pada tekanan tetapCv: panas jenis pada volume tetapDimana k=(Cp/Cv) konstanta adiabaticProses kompresi didalam kompresor dalam kenyataannya bukanlah proses kompresi adiabatic maupun isothermal akan tetapi kompresi politropik. Namun, karena prosesnya mendekati kompresi adiabatic, maka dalam perhitungan dengan menggunakan diagram mullier proses kompresi tersebut dianggap adiabatic.2. PERUBAHAN TEMPERATUR DALAM PROSES ADIABATIKPada waktu kompresi temperature gas dapat berubah tergantung pada jenis proses yang dialami. Untuk masingmasing proses, hubungan temperatur dan tekanan hanya terjadi perubahan pada proses adiabatic. Dalam kompresi adiabatic tidak ada panas yang dibuang keluar sendiri (atau dimasukan) sehingga seluruh kerja mekanis yang diberikan dalam proses ini akan dipakai untuk menaikan temperature gas.Temperatur yang dicapai oleh gas yang keluar dari kompresor dalam proses adiabatic dapat diperoleh secara teoritis. Rumus sebagai berikut.. 6Td = Ts (Pd/Ps)(k-1)/mkKeterangan:Td : tempreatur mutlak gas keluar kompresor (K)Ts : Temperatur isap gas masuk kompresor (K)M : jumlah tingkat kompresi ; m= 1,2,3.Pd/Ps : perbandingan tekanan = tempratur keluar mutlak / Tempratur isap mutlak k : perbandingan panas jenis gas =1.4 untuk udara.3. KONDISI PADA PROSES ADIABATIKPada proses ini tidak ada kalor yang masuk, maupun keluar dari sistem, Q = 0. Pada proses adiabatik berlaku hubungan pV= konstan (buktikan),piVi = pfVf

p i

f VUsaha yang dilakukan pada proses adiabatis :W = p dVp = k/V , k = konstan , makaW = (k/V ) dVW = 1/(1-) { pfVf - piVi} U = -W

Qh a b

d

Qc c

Proses b-c : ekaspansi adiabatik. Tidak ada kalor yang diserap maupun keluar sistem. Selama proses temperatur gas turun dari Th ke Tc (temperatur rendah) dan melakukan usaha Wab . Proses d-a : kompresi adiabatik. Tidak ada kalor yang diserap maupun keluar sistem. Selama proses temperatur gas naik dari Tc ke Th dan mendapat usaha Wda .4. SYARAT PROSES ADIABATIKDalam proses adiabatik tidak ada kalor yang masuk (diserap) ataupun keluar (dilepaskan) oleh sistem (Q = 0). Dengan demikian, usaha yang dilakukan gas sama dengan perubahan energi dalamnya (W = U).Jika suatu sistem berisi gas yang mula-mula mempunyai tekanan dan volume masing-masing p1 dan V1 mengalami proses adiabatik sehingga tekanan dan volume gas berubah menjadi p2 dan V2,Dimana adalah konstanta yang diperoleh perbandingan kapasitas kalor molar gas pada tekanan dan volume konstan dan mempunyai nilai yang lebih besar dari 1 ( > 1). Proses adiabatik dapat digambarkan dalam grafik p V dengan bentuk kurva yang mirip dengan grafik p V pada proses isotermik namun dengan kelengkungan yang lebih curam.

Selama proses tak ada panas yang masuk / keluar sistem jadi Q = 0

Sebelum proses Selama/akhir prosesoleh karena tidak ada panas yang masuk / keluar sistem maka berlaku Hukum Boyle-Gay Lussac

Jika digambarkan dalam grafik hubungan P dan V maka berupa :

Pengembangan Pemampatan

Karena Q = 0 maka O = U + W

U2 -U1 = -W

Bila W negatif (-W = sistem ditekan) usaha dalam sistem (U) bertambah. Sedangkan hubungan antara suhu mutlak dan volume gas pada proses adibatik, dapat dinyatakan dengan persamaan :T.V-1 = konstan atau T1.V1-1 = T2.V2-1

5. CARA KERJA PROSES ADIABATIK

6. RUMUS-RUMUS DARI PROSES ADIABATIKa. Ekspansi Reversibel Adiabatis Gas IdealAdiabatis q = 0dU = dW = - P DvdU = CV dTCV dT = - P dV = - RT (dV/V)CV (dT/T) = - R (dV/V)

CV ln = - R ln =

ln = - ln = - ( - 1) ln

( - 1)

= ()b. Ekspansi adiabatik reversibel dari B Cq2 = 0 T2U2 = W2 = n CV dT = n CV (T2 T1)c. Kompresi adiabatik reversibel dari D Aq4 = 0 T1U4 = W4 = n CV dT = n CV (T1 T2) T2

Wtotal = W1 + W2 + W3 + W4

Wtotal = - nRT1 ln (V2/V1) - nRT2 ln (V4/V3)

Karena = maka :

Wtotal = - nRT1 ln (V2/V1) + nRT2 ln (V2/V1)

Wtotal = - nR(T1 T2) ln (V2/V1)

Proses A B- q1 = - nRT1 ln (V2/V1)

- (q1/T1) = - n R ln (V2/V1)

W = - q1()

d. Usaha yang dilakukan pada proses adiabatik adalah :

W = m . cv ( T1 - T2 ) atau W = ( V2-1 - V1-1 )Juga berlaku persamaan : P1.V1 = P2.V2e. Efisiensi laju kerja adiabatik kompresorDaya yang diperlukan kompresor tidak hanya untuk proses kompresi gas, tetapi juga untuk mengatasi kendala-kendala mekanis, gesekan-gesekan, kendala tahanan aerodinamik aliran udara pada katup dan saluran saluran pipa, kebocoran-kebocoran gas, proses pendinginan, dan lain-lain. Kendala-kendala tersebut akan mengurangi daya poros kompresor. Namun untuk menentukan seberapa besar pengaruh masingmasing kendala tersebut adalah sangat sulit. Secara teori perhitungan daya yang dibutuhkan untuk proses pemampatan kompresi bertingkat adalah sebagai berikut:

dimana : ad P = daya untuk proses kompresi adiabatis (kW) m = jumlah tingkat kompresi Qs = volume gas ke luar dari tingkat terakhir (m3/menit) ( dikondisikan tekanan dan temperatur hisap)ps = tekanan hisap tingkat pertama (N/m2)pd = tekanan ke luar dari tingkat terakhir ( N/m2)n = 1,4 (udara) adiabatisDaya kompresi adiabatis di atas adalah sama dengan daya poros kompresor dikurangi dengan kendala-kendala kompresi atau dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut:

Secara teori, efisiensi sistem adalah perbandingan daya berguna dengan daya masuk sistem, maka efisiensi kompresor dapat dirumuskan dengan persaman berikut:

Berdasarkan rumus tersebut dapat diketahui bahwa semakin tinggi efisiensi, daya poros yang dibutuhkan menjadi berkurang, sehingga secara ekonomis menguntungkan. Sedangkan untuk menghitung tinggi yang dihasilkan kompresor adalah sebagai berikut:

Cd = kecepatan udara masuk kompresor (m/s)Cs = kecepatan udara ke luar kompresor (m/s)Daya yang dibutuhkan kompresor untuk menghasilkan udara mampatdengan tinggi tekan sebesar H :

7. CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN1. Sebuah kompresor digunakan untuk menghasilkan udara mampat pada sebuah instalasi industri. Pompa meghasilkan tekanan akhir sebesar 3 atm, debit udara masuk kompresor sebesar 7200 m3/menit, hitung berapa daya kompresor?. Juga tentukan daya poros apabila efiseisi kompresor 80% !Diketahui :Qs = 7200 m3/jam = 7200/3600 m3/dtkps = 1 atm = 10130 PaPd = 3 atm = 30390 Pan = 1,4Jawab :Kerja kompresor adiabtik

2. Kompresor menghasilkan udara mampat dengan tekanan 1,85 bar, debit aliran 6000 m3/jam, kecepatan udara masuk 15 m/s dan kecepatan udara ke luar 25 m/s, berapa tinggi tekan yang dihasilkan kompresor dan daya dari kompresor?dimana ad P = daya untuk proses kompresi adiabatis (kW)Qs = 2000 m3/jamps = 1 bar = 105 Pa (N/m2)Ts = 250 CRudara = 287 J/kgKpd = 1,85 barn = 1,4 (udara) adiabatis= 1 isotermal= s c 20 m/s= d c 25 m/sJawab :Asumsi kompresor bekerja adiabatis, tinggi tekan yang dihasilkan adalah

3.Lima molekul gas Neon pada tekanan 2 x 105 Nm-2 dan suhu 270 c dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 1/3 dari volume mula-mula. Bila = 1,67 cp = 1,03 x 103 J/kg 0K Mr = 20,2 gram/mol. Tentukan :a. Tekanan akhir pada proses ini.b. Temperatur akhir.PembahasanDiketahui : P1 = 2 x 105 Nm-2T1 = 27oC + 273 = 300 KV1 = 1/3 V2cp = 1,03 x 103 J/kgDitanya: a. P2b. T2Jawab:a.

b.

4.Suatu gas ideal dengan = 1,5 dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi kali dari voume mula-mula. Bila pada awal proses tekanan gas 1 atm, tentukanlah tekanan gas pada akhir proses.PembahasanDiketahui : V2= V1P1 = 1 atmDitanya: P2 Jawab :

5.Volume gas pada suhu 200 C mengembang secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula. Tentukanlah temperatur akhirnya bila =1,4.PembahasanDiketahui : T1 = 20oC + 273 = 293 KV2 = 2 V1Ditanya : T2Jawab: = 273 222 = 51oC