kuliah thermo 1
TRANSCRIPT
![Page 1: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/1.jpg)
THERMOTHERMODINAMIKADINAMIKA
![Page 2: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/2.jpg)
THERMODINAMIKATHERMODINAMIKA Thermodinamika adalah ilmu yang mem
pelajari hubungan antara panas dan kerja.
![Page 3: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/3.jpg)
SISTEM THERMODINAMIKASISTEM THERMODINAMIKA
• System adalah merupakan suatu kumpulan zat yang memiliki massa yang tetap dan berada didalam suatu batasan tertentu.
• Semua yang berada diluar system disebut lingkungan.• System dipisahkan dari lingkungannya oleh batas system.• Batas system bisa berbentuk nyata atau khayal
![Page 4: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/4.jpg)
SISTEM THERMODINAMIKASISTEM THERMODINAMIKA
![Page 5: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/5.jpg)
BENTUK BENTUK ENERGIBENTUK BENTUK ENERGI
• Energi mekanik potensial, adalah energi tersimpan didalam suatu Energi mekanik potensial, adalah energi tersimpan didalam suatu benda yang berada diatas garis referensi horisontal.benda yang berada diatas garis referensi horisontal.
• Energi mekanik kinetis adalah energi yang dimiliki oleh suatu Energi mekanik kinetis adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang memiliki kecepatan.benda yang memiliki kecepatan.
• Energi dalam adalah energi yang tersimpan didalam suatu ben-da Energi dalam adalah energi yang tersimpan didalam suatu ben-da karena gerakan atom atomnya. Misalnya pada gas bertekan-an. karena gerakan atom atomnya. Misalnya pada gas bertekan-an.
• Panas adalah bentuk energi yang dapat berpindah/bergerak da-ri Panas adalah bentuk energi yang dapat berpindah/bergerak da-ri satu bagian kebagian yang lain oleh karena adanya perbeda-an satu bagian kebagian yang lain oleh karena adanya perbeda-an suhu. suhu.
• Kerja adalah bentuk perubahan dari energi mekanik, didefini-sikan Kerja adalah bentuk perubahan dari energi mekanik, didefini-sikan sebagai hasil kali gaya ( force ) dengansebagai hasil kali gaya ( force ) dengan lintasannyalintasannya..
![Page 6: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/6.jpg)
Energi: potensial Energi: potensial → kinetik→ kinetik
![Page 7: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/7.jpg)
Energi mekanik →panas
![Page 8: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/8.jpg)
KESETIMBANGAN
![Page 9: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/10.jpg)
HUKUM THERMODINAMIKA I
• Energi tidak bisa diciptakan maupun dimusnahkan, hanya bisa berubah bentuk saja.Contoh: energi panas energi mekanik.
energi mekanik energi panas.
• Panas yang diberikan kepada suatu benda akan digunakan untuk menambah energi dalam dan melakukan kerja.
)lA(l)u(uq 1212
![Page 11: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/11.jpg)
PARAMETER PARAMETERPARAMETER PARAMETER
Tekanan.Tekanan. Temperature.Temperature. Volume Spesifik.Volume Spesifik. Faktor KonversiFaktor Konversi EntalphyEntalphy EntropyEntropy
![Page 12: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/12.jpg)
TEKANAN ( PRESSURE )
vacbarabs
bargabs
ppp
ppp
hp
a) Pengukuran tekanan b) Pengukuran vakuum
Tekanan diberi satuan: atm, bar, kg/cm2, psi, Pa ( Pascal ), mm Hg, mmH2 O
1 atm = 76 cm Hg
=1,0336kg/cm2
= 14,7 psi
1 bar = 10 N/cm2 = 100 000 Pa
![Page 13: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/15.jpg)
CONTOH SOAL
1 . Manometer suatu boiler menunjuk 32 bar gauge dan vacuum meter pada condensor menunjuk 708,2 mm Hg. Tentukan tekanan absolut pada boiler dan di kondensor jika barometer menunjuk pbar menunjuk 745 mmHg dan dan jelaskan penunjukan
tersebut dalam kg/m2.- Tekanan absolut di boiler = pg + pbar = bar 32,902
760
74532
- Tekanan absolut dikondensor = pbar – p vac= 745 – 708,2 mm Hg
= 36,8 mmHg.
- pabs di kondensor = 36,8 / 760x13,6 = 0,05 kg / cm2 = 500 kg/m2.
2. Differential pressure Inlet Air Filter menunjuk 6 inch H2O, berapa tekanan absolutnya.
![Page 16: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/16.jpg)
TEMPERATURE• Adalah sekala keadaan suatu benda yang dengannya suatu benda dapat
diketahui apakah ia akan menerima atau memberikan panas kepada benda lain.
• Fahrenheit membagi sekala temperature menjadi 180 sekala dimulai pada angka 32 pada es yang sedang mencair dan 212 pada air yang mendidih pada tekanan 1 atmosfir absolut.
• Celicius membagi sekala temperature menjadi 100 sekala, dimulai pada angka 0 pada es yang sedang mencair dan 100 pada air mendidih pada tekanan 1 atmosfir absolut.
• Suhu absolut dihitung mulai 0 derajat absolut yaitu – 460 derajat Fahrenheit ( - 2730 Celicius ). Dikenal dengan sebutan derajat Rankine untuk sekal Fahrenheit dan Kelvin untuk sekala Celicius.
![Page 17: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/17.jpg)
DASAR PENENTUAN TEMPERATUR
![Page 18: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/18.jpg)
HUKUM THERMODINAMIKA I
Untuk gas didalam bejana tertutup, panas yang diberikan kepada gas akan menambah besarnya energi dalam dan kerja.
Kerja gas adalah = tekanan x luas penampang x jarak tempuh l.
= tekanan x perubahan volume.
Panas yang diberikan q = Δu + p x A ΔV → dq = du + Apdv
![Page 19: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/19.jpg)
ENTHALPY• Penambahan kalor pada tekanan tetap disebut juga
sebagai penambahan enthalpy.
Gh = pfh = pv.
Total energi e = entalpi i
i = u+Apv
di = du+Adpv
= du+A(pdv+vdp)
![Page 20: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/20.jpg)
ENTROPHY
Perubahan kecil dari panas yang diberikan dibagi dengan suhu absolutnya adalah sama dengan perubahan entrophy
Tdsq
:diberikan yang panasjumlah
Tdsdq dsT
dq
2
1
ss
![Page 21: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/21.jpg)
FAKTOR KONVERSIFAKTOR KONVERSI
Energi panas mempunyai satuan Btu, kkal.Energi panas mempunyai satuan Btu, kkal. Energi mekanik mempunyai satuan ft lb, Energi mekanik mempunyai satuan ft lb,
Nm,kgmNm,kgm Energi listrik mempunyai satuan kwh.Energi listrik mempunyai satuan kwh. Faktor konversi:Faktor konversi:
1Btu = 778 ft lb. 1Kkal = 427 kgm1Btu = 778 ft lb. 1Kkal = 427 kgm 1kwh = 3413 Btu. 1 Kwh = 860 Kkal1kwh = 3413 Btu. 1 Kwh = 860 Kkal 1kwh = 2 655 000 ftlb. 1Kwh =367100kgm1kwh = 2 655 000 ftlb. 1Kwh =367100kgm
![Page 22: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/22.jpg)
FAKTOR KONVERSIFAKTOR KONVERSI
![Page 23: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/23.jpg)
HUKUM HUKUM GAS IDEAL
• Gas ideal adalah gas yang dapat mengikuti hukum hukum/rumus rumus thermodinamika.
• Hukum Boyle Gay Lusac: Hasil kali tekanan dengan volume dibagi temperarure absolutnya adalah konstan / tidak berubah.
konstanT
pv
T
vp
T
vp
2
22
1
11
GRTpVRTGVp ;RTGVp
RTpvRTvp;RTvp
22221111
222111
• Hukum Persamaan Keadaan:
![Page 24: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/24.jpg)
CONTOH SOAL
Berat jenis udara pada kondisi standard ( pst = 760 mmHg dan tst = 00C) adalah
1,293kg/m3. Tentukan berat jenis udara pada tekanan 650 mmHg dan suhu 170C.
pstvst=RTst
p1v1 = RT1
sehingga
3
1st
st1st1
11
1
stst
st
kg/m 1,08290
273
760
6501,293
Tp
Tpγγ
Tγ
p
Tγ
p
![Page 25: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/25.jpg)
PROSES• Proses adalah perubahan sebuah system dari
keadaan kesetimbangan tertentu kekeadaan kesetimbangan yang lain
![Page 26: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/26.jpg)
PROSES PROSES IDEALPROSES PROSES IDEAL
Proses volume tetap ( iso volume )Proses volume tetap ( iso volume ) Proses tekanan tetap ( iso bar )Proses tekanan tetap ( iso bar ) Proses temperature tetap (isotherm)Proses temperature tetap (isotherm) Proses kalor tetapProses kalor tetap ( ( adiabat/isentrop)adiabat/isentrop) Proses polytrop.Proses polytrop.
![Page 27: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/27.jpg)
PROSES VOLUME TETAP (ISOCHOR )
Panas yang diberikan hanya akan menambah energi dalam.
0)vp(vl
T
T
p
p
);T(Tcq
12
1
2
1
2
12v
p
v
1
2
![Page 28: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/28.jpg)
PROSES VOLUME TETAP (ISOCHORIS )
Contoh soalSepuluh kg udara didinginkan dari 1000C menjadi 100C didalam sebuah bejana tertutup. Carilah tekanan akhir p2 dari udara yang didinginkan tersebut dan berapa jumlah panas yang dibuang jika tekanan awal 1,5 bar
abs. Panas jenis udara diasumsikan konstan pada 0,17 kkal/kg0C.
kkal 15415,410GqQ10kgGUntuk
kkal/kg 15,4100100,17)t(tcq
abs1,14bar 1,50,759p759,0373
283
273100
27310
T
T
p
p
v
12vv
21
2
1
2
![Page 29: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/29.jpg)
PROSES TEKANAN TETAP ( ISOBARIS )
)TR(T)vp(vl
T
T
v
v);T(Tcq
Al)T(Tcq
1212
2
1
1
212p
12v
Panas yang diberikan akan menambah besarnya energi dalam dan melakukan kerja.
p
v
1 2
![Page 30: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/30.jpg)
BEBERAPA PARAMETER GAS
![Page 31: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/32.jpg)
PROSES TEKANAN TETAP ( ISOBARIS )
Soal:Berapa kali lipat volume udara bertambah untuk proses didalam ruang bakar yang suhunya naik dari 3500C menjadi 10000 C, dan berapa panas yang diperlukan.
![Page 33: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/33.jpg)
PROSES TEMPERATURE TETAP (ISOTHERMIS )
Panas yang diberikan hanya semata mata untuk melakukan kerja.
p
v
2
1
1
2
1
211
v
1
2
2
12211
v
vARTln
v
vlnvAp0Alq
dvv
pvdtcApdvduAdl dq
v
v
p
pRTvpvp
![Page 34: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/34.jpg)
PROSES SUHU TETAP (ISOTHERMIS) Contoh soalDua kg udara dikompressi pada suhu tetap ( isothermis ). Pada ketiga proses ini volume udara berkurang
menjadi 1/5 nya. Tentukan parameter2 akhir, perubahan energi dalam, dan entropy, jika suhu awal adalah 170C dan p1 =2kg/cm2 abs. Gambarkan proses tersebut dalam diagram T-S dan p-v.
![Page 35: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/35.jpg)
PROSES KALOR (PANAS) TETAP
Perubahan energi dalam = Perubahan kerja
p
v2
1 konstanpv:didapatikan diintegras jika
0p
dp
v
dvkvdpkpdv
pdv
vdp-k
Cv
Cp
Avdp-CpdT 0 Avdp-didq
Avdpdq AvdpApdvdu di
ApdvCvdT Apdvdu0Apdvdudq
k
![Page 36: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/36.jpg)
PROSES KALOR (PANAS) TETAP (ADIABATIS )
k
2
1
1
2
k22
k11
k
p
p
vpvp
konstanpv
v
v
![Page 37: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/37.jpg)
PROSES KALOR TETAP (adiabatis)
k
1k
1
212211
2121v
12
1k
2
1k
1k
1
2
1
2
2
22
1
11
k22
k11
p
p1
1k
RTvpvp
1k
1l
TT1k
RTT
A
cuu
A
1l
v
v
p
p
T
T
T
vp
T
vp
vpvp
![Page 38: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/38.jpg)
PROSES KALOR TETAP(adiabatis)Contoh soalJika soal pada proses isothermis tsb diatas dikompressi dengan kalor tetap maka:
0adalah Sentropy dan Q panasJumlah
.kkal 91,238900427
1ALΔU
:dalam energiPerubahan
kgm. 3890019,45-2lGL
:kg 2G udaraberat Untuk
kgm/kg. 1945055029011,4
29,27TT
1-k
Rl
:proses dari Kerja
K5505290v
vTT
persamaan darididapat kompressiakhir padaSuhu
kg/cm 1952p
1,4k;m 0,849vv
v
p
p
21
00,4
1-k
2
112
21,42
31
k
1
21
2
![Page 39: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/39.jpg)
PROSES POLYTROOPAdalah semua proses yang memenuhi persamaan
konstanpvn
![Page 40: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/40.jpg)
PROSES POLYTROOP
12v1212v12
n
1n
1
21212211
TT1n
kncTT
1n
ARTTcAluuq
p
p1
1n
RTTT
1n
Rvpvp
1n
1l
![Page 41: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/41.jpg)
PROSES POLYTROOP Jika proses kompressi pada contoh soal diatas berjalan secara politropis dengan n=1,3 maka:
![Page 42: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/42.jpg)
UAP & GAS YANG MENGALIR Jika tekanan dititik I lebih tinggi dari tekanan dititik II maka gas akan
mengalir.Jika gas tersebut mengalir secara kontinue ( berat gas sama besar disetiap titik saluran ), dan jika proses berlangsung tanpa hambatan dan kebocoran panas, maka proses tersebut dianggap sebagai proses adiabatis.
Kerja gas perdetik pada titik I: , Kerja gas pada titik II → f1C1 = v1, f2C2 = v2 , maka
p1v1 = p2v2
1111 Cfpl 2222 Cfpl
![Page 43: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/43.jpg)
UAP & GAS YANG MENGALIR
Kerja aliran :
Sesuai dengan Hukum kekekalan energi,
total energi pada titik I = total energi pada titik II
1122 vpvpl f
dhg
CAdhh
g
C
g
CA
g
CAh
g
CAh
g
CAvApu
g
CAvApu
222
22
22
2
21
21
22
22
2
21
1
22
222
21
111
![Page 44: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/44.jpg)
UAP & GAS YANG MENGALIR h1 – h2 disebut sebgai heat drop
disebut sebagai kerja tersedia
Jika kecepatan awal diasumsikan =0, maka besarnya
g
C
g
C
22
21
22
2121212 5,9181,924272
hhhhhhA
gC
![Page 45: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/45.jpg)
Dari persamaan , maka untuk proses adiabatis
Persamaan adiabatis
Dari kedua persamaan diatas untuk C1= 0, maka :
Avdpdidq
vdpg
C dAvdp didq
2itu karenadan 0
2
1
2
2
12g
C
2g
C:diperolehakan kan diintegral Jika
21
22
p
p
p
p
vdpvdp
kkkk
p
pvvvpvppv
1
2
1122211
![Page 46: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/46.jpg)
HUKUM KEDUA THERMODINAMIKA
![Page 47: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/47.jpg)
PROSES KELILINGPROSES KELILING
• Proses keliling adalah proses dimana titik awal proses selalu dapat dijumpai kembali
• Proses keliling yang dapat dibalik adalah apabila titik awal proses dapat dijumpai kembali dengan melalui lintasan dan cara yang sama ( ds = 0 )
• Proses keliling yang tidak dapat dibalik adalah apabila titik awal proses dapat dijumpai kembali dengan melalui lintasan dan cara yang berbeda.
( ds≠0 )
![Page 48: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/48.jpg)
PROSES KELILING
dapat dibalik tidak dapat dibalik
p
v
p
v
1
2
1
2
![Page 49: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/49.jpg)
PROSES KELILING CARNOT
• Terdiri dari proses pemberian kalor / expansi isothermis 1-2, expansi adiabatis 2-3,pelepasan kalor / kompressi isothermis 3-4 dan kompressi adiabatis 4 -1.• Kalor diberikan q1= T1 ( S1 – S2 ), Kalor dilepas q2= T=2 ( S3 – S4 )
![Page 50: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/50.jpg)
PROSES KELILING CARNOT Effisiensi η
1
2
121
122
1
2
1
21
T
T1
)S(ST
SST1
q
q1
q
Effisiensi dari sebuah proses keliling hanya tergantung pada tingginya suhu absolut pada saat pemberian panas dan
rendahnya suhu pada saat pelepasan panas.
![Page 51: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/51.jpg)
PROSES KELILING CARNOT YANG DIBALIK
1
1
Al
q
2
121
2
21
2
0
2
TTTT
T
q
Dimulai dari kompressi adiabatis 3-4, pelepasan kalor q1 isothermis,, expansi adiabatis 1-2 dengan penurunan suhu dari T1 ke T2, dan penyerapan kalor isothermis 2-3.
Perbandingan antara kerja yang diberikan terhadap kalor yang bisa diserap disebut dengan coeffisien of performance
ε
![Page 52: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/52.jpg)
HUKUM KEDUA THERMODINAMIKA
• Kalor / panas tidak dapat mengalir dari suhu rendah kesuhu tinggi. Jika diinginkan maka diperlukan tenaga dari luar.
• Perubahan panas / kalor menjadi kerja memerlukan penurunan suhu.
• Panas yang dimiliki benda dengan suhu yang lebih rendah tidak dapat digunakan unrtuk melakukan kerja.
• Didalam proses siklus / keliling tidak semua panas yang diberikan dapat dirubah menjadi kerja
![Page 53: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/53.jpg)
PROSES KELILING TURBIN GAS
- Kompressi pada kalor tetap /adiabatis (1-2) - Pemberian kalor pada tekanan tetap isobaris (2-3 - Expansi pada kalor tetap / adiabatis (3-4). - Pembuangan kalor pada tekanan tetap / isobaris (4-1)
![Page 54: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/54.jpg)
PROSES KELILING TURBIN GAS (SIKLUS BRYTON)
1
TT
1TT
T
T1
TTc
TTc1
q
q1η Effisiensi
2
3
1
4
2
1
23p
14p
1
2
k
2
1
2
1
2
3
1
4
4
3
1
21432
k
4
3
4
3k
1
2
1
2
1k
1k1k
p
p1
T
T1η
T
T
T
Tatau
T
T
T
T maka ppdan pp karenadan
p
p
T
T,
p
p
T
Tditulisdapat 43dan 21 adiabatis proses Dari
Effisiensi turbin gas tergantung dari perbandingan tekanan masuk dan keluar kompressor.
![Page 55: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/55.jpg)
PROSES KELILING TURBIN GAS• Berapa turun effisiensi thermis Turbin Gas akibat naiknya delta pressure pada inlet filter dari 2” wg
menjadi 8” wg, jika sebelumnya tekanan keluar kompressor = 180 psig.
• 1 atmosfir = 407”wg = 14,7 psia. Tekanan masuk kompressor semula adalah (407-2)/407x14,7=14,63psia, menghasilkan tekanan keluar kompressor sebesar 180+14,7 =194,7psia.Perbandingan tekanan = 194,7/14,63=13,31
Effisiensi thermis Turbin Gas
• Naiknya delta pressure pada Inlet Filter, menjadikan tekanan masuk kompressor =407- 8 = 399” wg = 399/407x14,7=14,41. Tekanan keluar kompressor menjadi = 14,41x13,31=191,80psia.
Effisiensi thermis Turbin Gas
Penurunan effisiensi = 0,5224 – 0,5203 = 0,0021 =0,21%.
5203,08,191
7,141
4,1
14,1
t
5224,07,194
7,141
4,1
14,1
t
![Page 56: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/56.jpg)
PROSES KELILING OTTO
1-2 Kompressi adiabatis 2-3 Pemberian kalor isochoris 3-4 Expansi adiabatis4-1 Pembuangan kalor isochoris
![Page 57: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/57.jpg)
PROSES KELILING OTTO
![Page 58: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/58.jpg)
PROSES KELILING OTTO
1-k2
3
1
4
4
3
1
2
1-k
1k
1
2
4
31-k
1k
1
2
1
2
2
3
1
4
2
1
ε
11η
T
T
T
Tatau
T
T
T
T
εv
v
T
T,ε
v
v
T
T,
1TT
1TT
T
T1
23v
14v
1
2
TTc
TTc1
q
q1η Effisiensi
ε dikenal sebagai perbandingan kompressi.
![Page 59: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/59.jpg)
PROSES KELILING DIESEL
1-2 Kompressi adiabatis2-3 Pemberian kalor isobaris3-4 Expansi adiabatis4-1 Pembuangan kalor isochoris
4-1 Pembuangan kalor isochoris
![Page 60: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/60.jpg)
PROSES KELILING DIESEL
![Page 61: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/61.jpg)
PROSES KELILING DIESEL
• Panas diberikan pada proses 2-3 q1 =cp (T3 –T2 )
• Panas dibuang pada proses 4-1 q2 = cv (T3 –T2 )
1k3
1k2
11k
1k
2
1
1
2
1k3
41k
1k
3
1
2
3
32
2
3
2
3
23
14
23p
14v
1
2
ε
T
ρε
TTration compressio adiabaticdisebut ε,ε
v
v
T
T
δ
TTratioexpantion adiabaticdisebut δ,δ
v
v
T
T
ρ
TTratioexpansion isobaricdisebut ρ ρ
v
v
T
T
TT
TT
k
11
TTc
TTc1
q
q1η Effisiensi
![Page 62: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/62.jpg)
PROSES KELILING DIESEL
1-ρ
1ρ
ε
1
k
11η effisiensi sehingga
1-ρ
1ρ
ε
1
ρ1-ρρε
1ερ
TT
TT
ρ
ε
v
v
v
v
v
vδ,
ρ1
1
ρε1
δ1
ρ
TT
ρε
T
δ
T
TT
TT
k
1k
k
1k
1k1k
1k
23
14
3
2
2
1
3
11k1k
33
1k3
1k3
23
14
![Page 63: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/63.jpg)
PROSES KELILING KOMPRESSOR
• a - 1 piston bergerak kekanan/ pemasukan udara.
• 1 – 2 (2’/2”) piston bergerak kekiri / kompressi isothermis (adiabatis/ politropis).
• 2 (2’/2”) – b pemasukan udara kedalam tangki penampung.
• b – a kembali proses awal.
![Page 64: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/64.jpg)
KOMPRESSOR
![Page 65: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/65.jpg)
PROSES KELILING KOMPRESSORKerja yang diperlukan untuk kompressor:
l=luas 12cd1+luas2b0c2-luas a1d0a
1122
2
1
1122
2
1
2
12
1
1
2
1
1122
vpvp1n
1pdv:politropis kompressiUntuk
vpvp1k
1pdv:adiabatis kompressiUntuk
v
vlnRTpdv:isothermis kompressiUntuk
vppdvvpl
![Page 66: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/66.jpg)
PROSES KELILING KOMPRESSOR
)i(iA
1l ditulis bisa juga adiabatis kompressi Kerja
1p
pvp
1n
nvpvp
1n
nl politropis kompressiUntuk
1p
pvp
1k
kvpvp
1k
kl adiabatis kompressiUntuk
v
vlnRTpdvl maka vp vp isothermis kompressiUntuk
:menjadi kompressoruntuk kerjaitu Karena
12
n
1n
1
2111122
k
1k
1
2111122
2
12
1
11122
![Page 67: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/67.jpg)
KOMPRESSOR BERTINGKAT
Untuk memperkecil kerja yang diperlukan untuk kompres-sor, kompressor dibuat bertingkat dengan memberikan pendinginan pada sisi keluar masing masing tingkat.
![Page 68: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/68.jpg)
AIR DAN UAP
• Jika air dipanaskan pada tekanan tetap maka akan terjadi proses sbb: - pemuaian sampai mencapai titik perpindahan fasa ( a-b ), - perpindahan fasa ( b-c ) dengan suhu tetap konstan sampai seluruh air menjadi uap. - Pemanasan lebih lanjut menjadikan uap memliki suhu diatas suhu
perpindahan fasa ( c-d ) atau dikenal dengan sebutan uap panas
lanjut ( superheated steam ). Jika tekanan dinaikkan maka suhu perpindahan fasa juga akan naik, dan jika
tekanannya dinaikkan terus maka akan dicapai titik kritis ( 225,65 kg/cm2 / 374,1500 C ) dimana proses perpindahan fasa menjadi tidak nampak jelas lagi.
![Page 69: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/69.jpg)
DIAGRAM ENTALPY ENTROPY
Untuk proses pemanasn air juga biasa digambarkan dida-lam diagram enthalpy entropy ( gb a ), namun diagram ini biasa dijumpai dalam bentuk diagram uapnya saja yang dikenal dengan sebutan diagram Mollier ( gb b )
![Page 70: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/70.jpg)
TABEL UAP• Tabel uap adalah sebuah tabel yang memuat nilai enthalpy entropy, tekanan ,suhu,
volume spesifik dari air sampai menjadi uap panas lanjut.
![Page 71: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/71.jpg)
AIR DAN UAP Contoh soal
![Page 72: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/72.jpg)
AIR DAN UAPContoh soal.Uap panas lanjuat dengan suhu 3500C berexpansi adiabatis dari tekanan 20 kg/cm2 abske tekanan 2 kg/cm2 absolut. Tentukan volume spesifik v1, intalphy i1, suhu t2, v2, faktor kekeringan x2 dan entalpi akhir expansi.Dari tabel uap terdapat
kkal/kg. 629,83,75626,1,940,9687)119(1646,30,9687iEntalphy
kg/m 0,8746870,9687)0,9-1 ( 0190,9687x0,9 spesifik v Volume
.9687,03399,1
2980,1
0,3640-1,7039
0,3640-1,6620x
sbb. dihitungdapat expansiakhir pada x uap kualitas sehingga
C.kkal/kg3640,0S saturatedair diatas berada tetapi,dibawahnya berada S nilai
dimana C,kkal/kg 1,7039S saturated uapentrophy besarnya kg/cm 2 tekanan Pada
SS sehinggakonstan entrophy dengan identik adiabatis Expansi
Ckkal/kg 1,66202
1,67071,6534
2
ssss
/kgm 0,14122
0,14380,1386
2
vvvv
kkal/kg 748,752
754,1743,4
2
iiii
2
32
0"22
0'2
2
12
03603403501
33603403501
3603403501
![Page 73: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/73.jpg)
AIR DAN UAP
Pencarian dengan i-s diagram.
![Page 74: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/74.jpg)
PROSES KELILING PLTU( Rankine cycle )
![Page 75: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/75.jpg)
PROSES KELILING PLTU
1-2 Expansi adiabatis uap didalam turbin.2-3 Pengembunan uap pada p dan T konstan didalam kondensor.3-4 Penaikan tekanan adiabatis didalam pompa 6-1 4-5 Pemanasan menuju titik didih pada p konstan5-6 Pendidihan / perubahan fasa pada p dan T konstan6-1 Pemanasan lanjut uap pada p kostan
Titik K = 225,65 kg/cm2 374,150C
![Page 76: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/76.jpg)
![Page 77: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/77.jpg)
EFFISIENSI SIKLUS
1
2
1
21
Q
Q1
Q
QQ η
Q1=Jumlah panas yang diberikan pada boiler = G ( i1 –i4)
Q2= Jumlah panas yang dilepas dikondensor.=G(i2 –i3).
![Page 78: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/78.jpg)
PROSES PEMBERIAN PANAS
Proses pemeberian panas terjadi didalam boiler yaitu pada bagian bagian boiler yang terdiri dari: economiser, eveporator, superheater dan reheater ). Untuk jelasnya lihat soal berikut:
![Page 79: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/79.jpg)
SOAL SOAL
1. Berapa panas diperlukan masing masing untuk memproduksi uap dengan suhu 5300C pada tekanan 90 bar asolut dan 70 bar absolut, jika suhu air masuk boiler 2000 C
2. Berapa besar selisih kalor terjadi untuk jangka waktu 24 jam dengan produksi 300 ton uap / jam,
3. Jika uap tsb dlm soal no1 kemudian mengalir kedalam turbin dengan vacuum kondensor 700 mmHg, berapa besarnya masing masing heat drop untuk kedua tekanan tersebut.
4. Berapa perbedaan effisiensi / heat rate dari masing masing tekanan tsb,pada soal no1,dan berapa besarnya kerugian panas / kalor tejadi jika beroperasi pada tekanan 70 bar?
HR/STT/AUG 2006
![Page 80: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/80.jpg)
SIKLUS RANKINE REHEAT
1a-1b = proses reheat ( pemanasan ulang )
Dengan siklus reheat diperoleh tenaga yang lebih besar dan effi-siensi yang lebih baik.
HR/STT/AUG 2006
![Page 81: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/81.jpg)
PROSES EXPANSI
Uap dari boiler kemudian berexpansi didalam turbin dan diambil tenaganya untuk memutar generator dan menghasilkan listrik.
Untuk siklus reheat uap tekanan tinggi berexpansi didalam turbin tekanan tinggi dan uap reheat berexpansi didalam turbin tekanan menengah dan tekanan rendah
![Page 82: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/82.jpg)
SOAL1. Sebuah PLTU dengan tekanan 170 bar dan suhu uap 5400C.
Berapa heat drop berkurang jika vacuum kondensor turun dari 720 mmHg menjadi 670 mm Hg?
Berapa MW turunnya beban generator, jika aliran uap 300 ton / jam?
Berapa besarnya perubahan heat rate dan berapa rupiah kerugian yang terjadi untuk 24 jam jika suhu air masuk boiler 2000C ( harga bahan bakar Rp 400 /kg, nilai kalor = 5000 kkal /kg )
2. Jika siklusnya siklus reheat dan vacuum kondensor 720 mm Hg dengan tekanan dan suhu reheat 25 bar / 5400C: berapa panas diperlukan? berapa heat drop total diperoleh? berapa effisiensi siklusnya? berapa daya tambahan diperoleh untuk aliran 300 ton
/jam?
HR/STT/AUG 2006 HR/STT/AUG 2006
![Page 83: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/83.jpg)
PROSES PENGEMBUNAN UAP
Pengembunan adalah proses merubah uap menjadi air kembali.
Proses ini memerlukan air pendingin dengan jumlah yang besar.
Untuk jelasnya perhatikan soal berikut.
HR/STT/AUG 2006
![Page 84: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/84.jpg)
SOAL
Berapa jumlah air pendingin diperlukan un-tuk mengembunkan uap bekas tersebut dalam soal 2 ( vacuum kondensor 700 mmHg ), jika suhu air pendingin masuk kondensor 280C dan keluar 340C
Jika jumlah air pendingin tersebut disuplay oleh dua buah pompa CWP, kemudian salah satu CWP trip, berapa suhu keluar air pendi-ngin keluar kondensor, dan berapa vakuum kondensor kemudian terjadi.
HR/STT/AUG 2006 HR/STT/AUG 2006
![Page 85: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/85.jpg)
HEAT BALANS
PANAS MASUK PANAS MASUK KkaKkal l
PANAS KELUARPANAS KELUAR K kalK kal
1.1. Bahan bakarBahan bakar
2.2. UdaraUdara
3.3. Air pengisiAir pengisi
1.1. Gas keluar cerobong.Gas keluar cerobong.
2.2. Air pendingin.Air pendingin.
3.3. Blow downBlow down
4.4. Termanfaatkan Termanfaatkan
Total panas masukTotal panas masuk Total panas keluarTotal panas keluar
1. Panas Bahan bakar : Gbb x Hbb 1. Panas gas : Gg x cpgas x tgas
2. Panas Udara: Gud x cpud x tud. 2. Panas air pend: Gap x cap x ( tout-tin)
3. Panas air pengisi: Gap cap x tap 3. Panas blow down : Gb x cab x tab
4. Panas termanfaatkan: Kerj x Fak konvr.
![Page 86: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/86.jpg)
HEAT BALANS
HR/STT/AUG 2006 HR/STT/AUG 2006
![Page 87: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/87.jpg)
HEAT BALANS PLTU NON REHEAT
HR/STT/AUG 2006 HR/STT/AUG 2006
![Page 88: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/88.jpg)
HEAT BALANS PLTU DGN REHEAT
HR/STT/AUG 2006 HR/STT/AUG 2006
![Page 89: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/89.jpg)
![Page 90: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/90.jpg)
HEAT BALANS HEATER
![Page 91: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/91.jpg)
SOAL
Gambarkan heat balans unit sdr saat ini dan bandingkan dengan kondisi waktu komissioning.
Cari bagian mana yang telah mengalami degradasi, dan berapa kerugian perharinya?
HR/STT/AUG 2006 HR/STT/AUG 2006
![Page 92: Kuliah Thermo 1](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062220/557210f0497959fc0b8df5d7/html5/thumbnails/92.jpg)
HR/STT/AUG 2006