01 energi

DIKLAT BERBASIS KOMPETENSIDIKLAT BERBASIS KOMPETENSI

MODUL 1 PENGOPERASIAN (ENERGI)

PT PLN ( Persero )UNIT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SURALAYA

2008

PT PLN (PERSERO) JASA DIKLAT UNIT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SURALAYA

PENGOPERASIAN ALAT BANTU PLTU MODUL 1/OP

ENERGI

DAFTAR ISI

Hal

1. Bentuk Energi. ........................................................................................................ 1

1.1 Energi Potensial. .............................................................................................. 1

1.2 Energi Kinetik ................................................................................................... 1

1.3 Energi Panas.................................................................................................... 1

1.4 Energi Cahaya.................................................................................................. 1

1.5 Energi Suara. ................................................................................................... 1

1.6 Energi Listrik..................................................................................................... 2

1.7 Energi Kimia. .................................................................................................... 2

2. Kerja dan Kuantitas Panas. .................................................................................... 4

2.1 Kerja. ................................................................................................................ 4

2.2 Kerja dan Kuantitas. ......................................................................................... 4

2.3 Temperature dan Kuantitas Panas................................................................... 4

3. Pengaruh Panas Pada zat Padat, Cair, dan Gas. .................................................. 5

4. Prinsip Perpindahan Panas.................................................................................... 7

4.1 Konduksi........................................................................................................... 7

4.2 Konveksi........................................................................................................... 8

4.3 Radiasi. ............................................................................................................ 9

5. Pengukuran Temperatur Tekanan dan Volume. ................................................... 10

5.1 Pengukuran Temperatur. ................................................................................. 10

5.1.1 Termometer. ........................................................................................ 10

5.1.2 Thermokopel dan Temperature Resistansi Detektor ( RTD ) ............... 14

5.2 Pengukuran Tekanan. ...................................................................................... 16

5.3 Hubungan Temperatur, tekanan dan volume................................................... 29

6. Proses Termodinamika........................................................................................... 30

6.1 Proses Termodinamika .................................................................................... 30

TOTO/UNJ/ hr//06

i



ENERGI

1. Bentuk Energi.

Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Energi dapat

muncul dalam berbagai bentuk :

1.1 Energi Potensial.

Energi potensial adalah ; energi yang dikandung oleh suatu benda/massa yang berada

pada ketinggian tertentu terhadap bidang referensi. Ennergi potensial banyak

dimanfaatkan untuk PLTA (Pusat Listrik Tenaga Air) dimana energi potensial air diubah

menjadi energi kinetik dan digunakan untuk menggerakkan turbin.

1.2 Energi Kinetik.

Energi kinetik adalah energi yang dikandung oleh suatu benda/massa yang sedang

bergerak. Sbuah mobil yang bergerak mempunyai energi kinetik.

1.3 Energi Panas.

Energi panas berasal dari radiasi matahari. Energi panas juga dihasilkan dari konversi

energi lain seperti : reaksi kimia, gesekan, kompresi, benturan dan sebagianya.

1.4 Energi Cahaya.

Energi cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang dapat dilihat seperti sinar matahari,

api, lampu dan sebagainya.

1.5 Energi Suara.

Energi suara berasal dari getaran molekul - molekul udara. Getaran tersebut dapat

dipindahkan dari satu tempat ketempat lain. Energi suara dapat dirasakan oleh telinga

manusia akibat adanya getaran dari udara sekeliling.

TOTO/UNJ/ hr//06

1



ENERGI

1.6 Energi Listrik.

Energi listrik dapat dibagi enjadi 2 kelompok :

• Arus listrik yang dibawa oleh elektron - elektron yaitu arus aliran elektron seperti

dalam rangkaian listrik.

• Listrik statis yang dihasilkan dengan cara menggosok batang kaca dengan kain.

1.7 Energi Kimia.

Banyak jenis reaksi kimia yang berlangsung dengan menghasilkan energi panas. Satu

diantaranya adalah pembakaran. Jika unsur - unsur didalam batubara bereaksi dengan

oksigen yang ada dalam udara, maka akan dilepaskan energi panas dalam jumlah yang

cukup besar. Dalam hal ini, energi yang terkandung dalam bahan bakar dikonversikan

menjadi energi panas. Energi dalam bahan bakar disebut energi kimia.

• Hukum Kekekalan Energi. Pengertian.

Hukum kekekalan energi (Hukum Termodinamika I) menyatakan bahwa energi tidak

dapat diciptakan atau dihancurkan tetapi dapat berubah bentuk (dari bentuk atau

dihancurkan tetapi dapat berubah bentuk (dari bentuk energi yang satu ke bentuk

energi yang lain).

Proses Perubahan Energi.

Proses perubahan energi dari energi yang dikandung oleh bahan bakar baik berupa

solar, residu maupun batubara pada PLTU menjadi energi listrik mengalami

beberapa proses. Bahan bakar yang merupakan bentuk dari energi kimia dirubahkan

dalam ruang bakar menjadi energi panas.

Energi panas tersebut diterima oleh air sehingga air tersebut berubah wujud menjdi

uap. Uap yang mempunyai energi panas selanjutnya mendorong sudu - sudu turbin

sehingga menjadi energi kinetik. Sudu - sudu turbin memutar poros turbin memutar

poros turbin poros generator. Putar poros generator (rotor) mengubah energi

mekanik menjadi energi listrik.

TOTO/UNJ/ hr//06

2



ENERGI

3

Energi Kimia + Energi Kalor + Energi Mekanik = Energi Listrik

Bahan Bakar Mengubah energi

+ Kalor + Air U a p mekanik menjadi

U d a r a energi listrik Tangki Bahan K e t e l Turbin Generator Bakar.

Gambar. 1. Proses Perubahan Energi Pada PLTU.

TOTO/UNJ/ hr//06



ENERGI

2. Kerja dan Kuantitas Panas.

2.1 Kerja.

Dari mekanika kerja adalah hasil perkalian gaya dengan jarak. Apabila suatu benda

dikenai gaya, sehingga benda tersebut berpindah tempat maka dikatakan bahwa benda

tersebut telah melakukan suatu KERJA. Besarnya kerja yang dilakukan oleh gaya

tersebut terhadap benda adalah sebanding dengan besarnya gaya yang diberikan

kepada benda, serta besarnya jarak yang ditempuh oleh benda tersebut. Bila gaya dan

satuannya meter (m), maka kerja satuannya Newton meter (Nm) = Joule (J).

2.2 Kerja dan Kuantitas.

Kerja adalah kemampuan untuk melakukan usaha, sedangkan kualitas panas adalah

kulaitas yang digunakan untuk melakukan usaha tersebut, diukur dalam satuan Joule.

Sebagai contoh : sudu turbin memutar poros, untuk membangkitkan listrik pada

generator. Sudu turbin tersebut melakukan kerja. Untuk memutar poros tersebut

diperlukan sejumlah panas (kuantitas panas).

2.3 Temperature dan Kuantitas Panas.

Temperatur adalah tingkat atau sederajat dari panas. Alat yang digunakan untuk

mengukur besarnya temperatur disebut thermometer. Standard satuan temperatur yaitu

derajat Celcius dan Fahrenheit.

Kuantitas panas adalah banyaknya panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur

pada sejumlah massa zat tertentu. Atau kualitas panas adalah hasil kali dari massa zat

dikalikan panas jenis zat dan diklaikan kenaikkan temperatur. Satuan kuantitas panas

adalah kalori atau Joule.

TOTO/UNJ/ hr//06

4



ENERGI

3. Pengaruh Panas Pada zat Padat, Cair, dan Gas.

Jika zat dipanaskan akan mengalami perubahan :

• Volume (memuai)

• Kenaikkan temperatur

• Wujud

Gambar. 2. Diagram Proses Perubahan Zat Padat Menjadi Uap.

Zat padat bila diberi panas temperaturnya akan naik. Pada saat temperatur naik benda

tersebut juga mengalami pemuaian. Temperatur benda tersebut terus naik sampai

mencapai titik leburnya (titik cair). Tiap - tiap benda mempunyai titik lebur yang berbeda

beda. Panas yang digunakan untuk menaikkan suhu disebut PANAS SENSIBEL.

Pada saat benda tersebut mencapai titik leburnya, suhunya tetap. Panas yang diterima,

digunakan untuk merubah wujud dari padat kecair (melebur = mencair), panas tersebut

TOTO/UNJ/ hr//06

5



ENERGI

dinamakan PANAS LATENT. Hal tersebut juga berlaku bila zat dipanaskan terus sampai

menjadi uap. Uap jenuh bila dipanaskan terus sampai menjadi uap kering membutuhkan

panas yang disebut Panas Superheat. Faktor-faktor yang mempengaruhi zat tersebut

kalau dipanaskan adalah :

• Kalor jenis zat tersebut (KJ)

• Massa zat yang dipanasi (m)

• Kenaikkan temperatur (∆t)

Sehingga dapat ditulis dengan rumus.

1. Zat dipanaskan dari (1) ke (2).

Q = m x KJ x∆t

2. Zat dipanaskan dan (2) ke (3).

Q = m x Kl

3. Zat dipanasi dari (3) ke (4).

Q = m x KJ x ∆t

4. Zat dipanaskan dari (4) ke (5).

Q = m x k.u

5. Zat dipanasi dari (5) ke (6).

Q = m x KJ x ∆t.

Q = jumlah kalor (Joule)

m = massa

∆t = kenaikkan temperatur

KJ = kalor jenis (kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur)

Kl/ku = kalor yang dibutuhkan untuk merubah wujud.

TOTO/UNJ/ hr//06

6



ENERGI

4. Prinsip Perpindahan Panas.

Panas dapat berpindah dari suatu tempat atau benda ketempat atau ke benda lain. Panas

dapat berpindah dari suatu zat yang lebih panas ke zat yang lebih dingin. Dengan kata lain,

panas hanya akan berpindah dari satu benda ke benda lainnya yang terdapat perbedaan

temperatur diantara dua benda tersebut. Atau panas akan berpindah dari benda yang

bertemperatur lebih tinggi ke yang temperatur lebih rendah. Karena itu dapat disimpulkan

bahwa perbedaan temperatur (∆t) adalah merupakan potensial pendorong bagi proses

perpindahan panas. Dalam proses perpindahan panas, dikenal 3 macam metode

perpindahan panas yaitu :

• Konduksi.

• Konveksi

• Radiasi

4.1 Konduksi.

Proses perpiindahan panas secara merambat pada suatu zat atau dari satu zat ke zat

lain yang bersinggungan disebut “Konduksi”.

Gambar. 3. Peristiwa Konduksi.

TOTO/UNJ/ hr//06

7



ENERGI

Didalam ketel (boiler) perpindahan panas dengan cara konduksi terjadi pada pipa - pipa

penguap, ekonomiser dan pemanas udara. Peralatan lain dimana terjadi perpindahan

panas secara konduksi adalah pada pipa - pipa kondensor dan pemanas air (feed

heater).

4.2 Konveksi.

Konveksi adalah perpindahan panas dalam suatu zat yang disebabkan oleh gerakan

molekul - molekul dari zat tersebut. Karena itu, konveksi hanya dapat terjadi pada zat

cair dan gas.

Gambar. 4. Mengalir Gas Asap ke Atmosfir Karena Konversi.

Contoh : Mengalirnya gas asap dari ruang bakar menuju cerobong atau terjadinya

sirkulasi air didalam boiler adalah akibat peristiwa konveksi.

TOTO/UNJ/ hr//06

8



ENERGI

4.3 Radiasi.

Radiasi adalah proses perpindahan panas diantara zat - zat yang tidak bersinggungan

secara langsung dan tanpa bantuan konveksi atau konduksi. Pada perpindahan panas

secara radiasi, energi panas dipancarkan dalam bentuk gelombang elektro magnit

dalam lintasan garis lurus pada kecepatan yang sama dengan kecepatan cahaya.

Gelombang panas tersebut berjalan melintasi ruangan dan bila menerpa beberapa

objek, panasnya dapat diserap oleh objek tersebut atau dapat pula dipantulkan kembali.

Gambar. 5. Ruangan Disekitar Ruang Bakar Terasa Panas Akibat Radiasi.

Contoh : Energi panas ruang bakar, sebagian besar diterima oleh pipa - pipa penguap

dengan cara radiasi.

TOTO/UNJ/ hr//06

9



ENERGI

5. Pengukuran Temperatur Tekanan dan Volume.

5.1 Pengukuran Temperatur. Pengukuran temperatur dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan :

• Termometer.

• Termokopel dan digital volt meter.

5.1.1 Termometer.

• Thermometer Gelas.

Pada dasarnya thermometer jenis ini terdiri dari tabung kapiler dalam

kemasan gelas yang berskala dan berisi cairan, lihat gambar dibawah.

Umumnya zat cair yang digunakan adalah alkohol atau air raksa. Alkohol

dipakai pada pengukuran temperatur rendah sedang air raksa untuk

temperatur tinggi. Prinsip kerja thermometer ini berdasarkan perubahan

volume zat cair yang disebabkan oleh perubahan temperatur, karena zat cair

berada pada tabung kapiler yang berskala maka perubahan temperatur

dapat dibaca.

Gambar. 6. Termometer Gelas.

TOTO/UNJ/ hr//06

10



ENERGI

Besarnya perubahan volume zat cair akibat perubahan temperatur dapat dihitung dengan : Vt = Vo (1 + βt) Dimana : Vt = volume zat cair pada suhu t Vo = volume mula β = koefisien muat zat cair t = perubahan suhu.

• Thermometer Zat Cair Dalam Tabung Bourdon.

Seperti halnya pada thermometer gelas, alat ini memakai juga prinsip perubahan volume zat cair yang disebabkan perubahan temperatur. Disini sebagai wadah dari zat cair dibuat tabung Bourdon yang salah satu ujungnya dihubungkan dengan jarum penunjuk secara mekanis, lihat gambar. Apabila terjadi perubahan temperatur maka zat cair (air raksa) dalam tabung sebagaimana mestinya akan memulai, mengakibatkan tabung Bourdon mengembang dan menggerakkan jarum penunjuk pada harga tertentu.

Gambar. 7. Tranformasi Energi Pada PLTU.

TOTO/UNJ/ hr//06

11



ENERGI

• Thermometer Gas.

Prinsip kerjanya sama dengan thermometer zat cair dalam tabung Bourdon,

hanya disini gas sebagai medianya. Jenis gas yang digunakan biasanya

Nitrogen atau Helium.

Gambar. 8. Vapour Pressure Thermometer Gambar. 9. Gas In Metal Thermometer.

12 TOTO/UNJ/ hr//06



ENERGI

• Thermometer Bimetal.

Thermometer bimetal terdiri dari dua jenis logam yang mempunyai koefisien muai berbeda dan kedua logam ini digunakan menjadi satu, lihat gambar. 10. Prinsip kerjanya sebagai berikut : Apabila terjadi kenaikkan temperatur maka logam yang koefisien muainya lebih besar akan memuai lebih panjang, karena tertahan oleh yang lain maka logam tersebut akan melengkung dan membentuk defleksi. Defleksi ini dimanfaatkan untuk menggerakkan jarum penunjuk dan linier terhadap perubahan temperatur. Jenis logam yang dipakai adalah Invar dan Alloy Nikel - besi. Suatu batang logam bila dipanaskan akan mengalami perubahan panjang sebagai berikut : Lt = Lo (1 + at). Dimana : Lt = perubahan panjang setelah dipanaskan t0

Lo = panjang mula - mula a = koefisien muai panjang t = perubahan temperatur

Gambar. 10. Spiral Bi-metal Strip Thermometer.

TOTO/UNJ/ hr//06

13



ENERGI

5.1.2 Thermokopel dan Temperature Resistansi Detektor ( RTD )

• Thermokopel.

Thermokopel terdiri dari dua logam berlainan jenis yang digabungkan seperti

terlihat pada gambar 11. Pada gambar 11, salah satu ujung dari kedua

logam tersebut digabungkan dan diberi sumber panas sehingga pada ujung

yang akan timbul tegangan listrik berupa mill volt.

Gambar. 11. Prinsip Pengukuran Temperatur Dengan Menggunakan Termokopel.

TOTO/UNJ/ hr//06

14



ENERGI

Ada beberapa thermokopel yaitu :

TYPE

JENIS LOGAM

WARNA KABEL

BATAS PENGGUNAAN

T

J

K

E

S

R

Cooper - Constantan

Iron - Constantan

Chromel - Alumel

Chromel - Constantan

90% Platinium - 10%

Rhodium

87% Platinium - 13%

Rhodium

biru - merah

putih - merah

kuning - merah

ungu - merah

hitam - merah

hitam - merah

-200 0C s/d 371 0C

-190 0C s/d 760 0C

-190 0C s/d 1260 0C

-100 0C s/d 1260 0C

0 0C s/d 1482 0C

0 0C s/d 1482 0C

• Temperatur Resistansi Detektor (RTD).

Prinsip dasar pada thermometer ini adalah perubahan temperatur akan

mengakibatkan perubahan harga tahanan. Besarnya harga tahanan

terhadap perubahan temperatur adalah :

Rt = Ro (1 + ‘ot) Dimana : Rt = tahanan listrik pada temperatur t 0C Ro = tahanan listrik pada temperatur 0 0C

‘o = koefisien tahanan terhadap perubahan temperatur

TOTO/UNJ/ hr//06

15



ENERGI

Logam yang digunakan dan batas pengukurannya ditunjukkan pada tabel berikut :

BAHAN LOGAM

BATAS PENGUKURAN

PERUBAHAN TAHANAN PER 0C (%)

Platina (Pt)

Tembaga (Cu)

Nikel (Ni)

-200 0C s/d 500 0C

0 0C s/d 120 0C

0 0C s/d 120 0C

0,385

0,427

0,617

5.2 Pengukuran Tekanan.

Tekanan Pada setiap fluida baik zat cair maupun gas, massa fluida menyebabkan timbulnya

tekanan pada permukaan bejana yang ditempati fluida tersebut. Fluida yang terdapat

didalam bejana tertutup, pada keadaan tertentu dapat menghasilkan tekanan yang

sangat tinggi misalnya uap dalam drum ketel.

Contoh : diperlukan pengukuran tekanan uap pada ketel agar tekanan ketel selalu dapat

dimonitor sehingga tidak akan mencapai tekanan yang berbahaya. Satuan

tekanan telah ditetapkan yaitu satuan gaya persatuan luas. Dalam satuan S.I,

tekanan diukur dalam satuan bar.

1 bar = 10 5 N/m2 = 10 5 pascal.

TOTO/UNJ/ hr//06

16



ENERGI

Tekanan Atmosfir.

Lapisan atmosfir ini berisi udara. Berat udara diatas permukaan bumi menghasilkan

tekanan sebesar ± 1,013 bar. Tekanan atmosfir sedikit bervariasi, tergantung pada

keadaan cuaca dan ketinggian tempat diatas permukaan laut.

Tekanan Ukur (Gauge Pressure). Jika suatu instrumen mengukur tekanan diatas tekanan atmosfir, maka tersebut

dinamakan tekanan ukur. Pada alat uku tekanan yang mengukur tekanan ini biasanya

terdapat tulisan “Gauge” atau simbol huruf “G”. Harga tekanan yang ditunjukkan alat

ukur ini merupakan harga diatas tekanan atmosfir. Titik nol ukur ini = 1 atmosfir.

Tekanan Absolut. Jika tekanan ukur ditambahkan dengan tekanan atmosfir, akan diperoleh tekanan

absolut. Jika sebuah alat ukur tekanan menunjukkan 1,3 bar dan tekanan atmosfir pada

waktu itu adalah 1,012 bar, maka tekanan absolutnya adalah :

= tekanan ukur 1,3 bar + tekanan atmosfir 1,012 bar.

= 2,312 bar.

Tekanan absolut tidak menggunakan tekanan atmosfir sebagai titik nol tetapi

menggunakan titik nol absolut.

TOTO/UNJ/ hr//06

17



ENERGI

Tekanan Atmosfir Maksimum

Variasi tekanan atmosfir

Tekanan Gauge

Tekanan absolut

14.696 psia 29.2 in Hg

Tekanan absolut 1.01325

bar 1013.25 mbar

Vacum

Tekanan Lawan

Tekana Atmosfir Standard

Tekana Atmosfir Minimum

Tekanan Condensor Tipikal

Tekanan Nol absolut

Gambar. 12. Hubungan Antar Tekanan.

TOTO/UNJ/ hr//06

18



ENERGI

Pengukuran Tekanan. Pengukuran tekanan yang sering dijumpai di Pembangkit Thermal adalah dengan

menggunakan metode, sebagai berikut :

• Kolom zat cair.

• Perubahan elemen elastis.

a). Pengukuran tekanan dengan kolom zat cair :

1. Manometer Pipa U. Manometer ini terdiri dari tabung gelas yang berskala atau dari bahan lain yang

dapat dibentuk huruf U dan diisi dengan cairan, tabung gelas yang sering dipakai

berukuran kira - kira 6 mm atau 1/4 inch.

Cairan yang digunakan adalah air raksa atau air biasa yang diberi warna, dipilih

tergantung dari range tekanan yang akan diukur, jika untuk mengukur tekanan

yang rendah dipakai cairan dengan berat jenis ringan sedang untuk mengukur

tekanan yang tinggi dapat dipakai cairan dengan berat jenis besar. Manometer

jenis ini banyak dipakai untuk mengukur tekanan ruang tertutup dan vakum.

Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :

Pertama manometer diisi dengan cairan kemudian sebelum dipergunakan kedua

ujungnya dihubungkan dengan atmosfir lebih dahului dan kaki - kaki tabung

harus berdiri sama tegak, hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan

keseimbangan sehingga tinggi permukaan pada tabung 1 dan 2 sama (lihat

gambar 13a). Kemudian ujung tabung 2 dihubungkan dengan tekanan yang akan

diukur sedang ujung tabung 1 tetap dihubungkan dengan atmosfir, sehingga

tabung 1 dan 2 akan terjadi perbedaan tinggi cairan. Untuk mengetahui besar

tekanan yang diukur dapat dipakai perhitungan sebagai berikut :

P2 - P1 = mj . H Dimana : P1 = tekanan pada tabung 1

P2 = tekanan pada tabung 2

mj = massa jenis cairan

H = perbedaan tinggi cairan

TOTO/UNJ/ hr//06

19



ENERGI

Manometer tabung huruf U yang lain adalah manometer, dimana salah satu

ujungnya tertutup dan vacum. Manometer ini dipakai untuk mengukur tekanan

absolut seperti pada gambar 13c.

Atmosfir

Atmosfir Atmosfir

Gambar. a. Keseimbangan Gambar. b. Per Tinggi Permukaan Cai Pada Tabung 1 & 2 1 &

m

Gambar. c. Pengukur Tekanan AbsGambar. 13. Manometer Pipa U

TOTO/UNJ/ hr//06

Pressure

bedaan Tinggi ran Pada Tabung 2.

Vacu

Pressure Absoulut

olut. .

20



ENERGI

2. Barometer.

Barometer dipakai untuk mengukur tekanan atmosfir, terdiri dari satu tabung

gelas tegak lurus dalam bejana air raksa. Bagian ujung tabung tertutup dan

vakum. Apabila tekanan atmosfir rendah maka air raksa dalam tabungpun turun

yang akan menunjukkan sesuai dengan tekanan atmosfir disekitar tempat

tersebut.

Gambar. 14. Barometer.

TOTO/UNJ/ hr//06

21



ENERGI

3. Manometer Tabung Manual.

Pada manometer ini luas penampang A2 dibuat jauh lebih besar dari pada

tabung A1, lihat gambar. 15. Dengan demikian bila bak A2 mendeteksi

perubahan tekanan, maka tinggi perrnukaan cairan pada tabung A1 dapat

langsung dibaca.

Gambar. 15. Manometer Tabung Tunggal.

TOTO/UNJ/ hr//06

22



ENERGI

4. Manometer Tabung Miring.

Manometer dibuat dengan tabung yang miring ini dimaksudkan untuk

memperoleh pembagian skala yang lebih lebar sehingga akan menghasilkan

pengukuran lebih sensitive/lebih peka terhadap perubahan tekanan yang diukur.

Apabila ada perubahan tekanan yang kecil sekalipun pengukuran dapat dibaca

dengan mudah.

Gambar. 16. Prinsip Kerja Manometer Tabung Miring.

Gambar. 17. Manometer Tabung Miring.

TOTO/UNJ/ hr//06

23



ENERGI

Pengukuran yang lebih teliti dapat dilakukan dengan memperkecil sudut a.

Pembacaan pengukurannya dihitung dengan cara sebagai berikut

24

P2 - P1 = mj . L .Sin a

Dimana : mj = massa jenis cairan

L = panjang cairan dalam tabung

a = sudut kemiringan

TOTO/UNJ/ hr//06



ENERGI

b). Pengukuran Tekanan Dengan Element Elastis.

1. Diafragma. Diafragma yang paling sederhana terdiri dari lembaran datar dan tipis, terbuat

dari bahan logam. Bahan logam yang biasa dipakai adalah Berylium Copper.

Phosphor Bronze, Stainless Steel. Diafragma banyak dipakai untuk mengukur

tekanan differensial. Karena diafragma yang type datar sensitivitasnya kecil

maka untuk memperbesar sensitivitas dibuat bergelombang atau berlekuk - lekuk

seperti terlihat pada gambar 18.

Diafragma pada gambar tersebut merupakan difragma tunggal dan pada gambar

19 terlihat diafragma ganda atau yang biasa disebut KAPSUL. Prinsip kerja

pengukur tekanan dengan sistem diafragma adalah sebagai berikut :

Apabila diafragma mendapat tekanan maka difragma akan bergerak mendorong

link kage keatas dan menggeser roda gigi sehingga jarum penunjuk berputar

menunjukan angka pada skala sesuai besar tekanan yang diberikan.

Gam

e

TOT

Scal

bar. 18. Diaphragm Gauge. Gambar. 19. Schaffer Or Stiff Diaphragm Gauge.

Spring

Pressure Pressure

Diapragma

Lingkage

O/UNJ/ hr//06 25



ENERGI

2. Bellow.Bellow juga dibuat dari bahan - bahan logam yang dipakai untuk membuat

dipakai untuk membuat diafragma dan didalamnya dipasang pegas. Fungsi

pegas ini untuk mendapatkan pengukuran yang lebih besar, lihat gambar 20a.

Contoh pengukur tekanan dengan system Bellow.

Bellow Unit

Pressure

Pressure Bellow

Bellow

spring

Pivot Pointer

Scale

Pivot

Gambar. 20. Bellows Element.

TOTO/UNJ/ hr//06

26



ENERGI

3. Bourdon Tube (Tabung Bourdon).

Tabung Bourdon dibuat dari tabung yang pipih, dapat berbentuk C, spiral atau

helix, lihat gambar 21a, 21b dan 21c. Prinsip kerja dari pengukur tekanan

dengan tabung Bourdon diberi tekanan maka Bourdon akan mengembang dan

gerakan tersebut dirubah menjadi penunjukan melalui link kage dan roda gigi.

Bahan logam yang dipergunakan untuk pembuatan Bourdon adalah Phosphor

Bronze, Stainless Steel dan Berrylium Copper. Untuk pengukuran tekanan

differensial maka dua buah Bourdon bentuk C disusun seperti pada gambar.

Gambar. 21a. Tabung Berbentuk C

TOTO/UNJ/ hr//06

27



ENERGI

Gambar. 21b. Spiral.

Gambar. 21c. Helix.

Gambar. 21. Bourdon Tube.

TOTO/UNJ/ hr//06

28



ENERGI

5.3 Hubungan Temperatur, tekanan dan volume.

Bahwa salah satu efek panas adalah pemuaian. Jika zat tersebut adalah gas, maka gas

tersebut akan berekspansi volumenya bertambah. Jadi pemberian energi panas pada

gas, disamping akan menaikkan temperatur gas, juga akan menaikan volume gas

tersebut. Tetapi jika gas tersebut ditempatkan dalam suatu wadah yang tertutup

sehingga volumenya tidak dapat bertambah. Pemberian panas pada gas akan

mengakibatkan kenaikan tekanan pada gas tersebut. Jadi ada korelasi antara tekanan,

volume dan temperatur.

Hubungan antara tekanan, volume dan temperatur adalah sebagai berikut :

a). Untuk volume tetap jika temperaturnya dinaikan maka tekanan akan naik.

b). Pada temperatur tetap jika temperaturnya dinaikan volumenya berkurang.

c). Pada tekanan tetap jika temperaturnya dinaikan volumenya akan bertambah.

Dapat disimpulkan bahwa perubahan salah satu diantara ketiga variabel tersebut akan

mempengaruhi dua variabel yang lain. Dalam penggunaannya, akan diberikan

pengetahuan mengenai hukum dasar panas, temperatur dan tekanan, agar lebih

memahami selengkapnya proses - proses pembangkit uap pada instalasi ketel modern.

Hubungan antara tekanan, volume dan temperatur pertama kali ditemukan oleh dua

orang ahli ilmu pengetahuan alam bernama Boyle dan Charles. Kedua hukum yang

mereka turunkan disebut hukum Boyle dan hukum Charles. Secara sistematis, hukum

Boyle dan Charles dinyatakan :

ntakons

TPV

=

TOTO/UNJ/ hr//06

29



ENERGI

6. Proses Termodinamika.

6.1 Proses Termodinamika

Dalam termodinamika, sejumlah gas yang terjadi pada proses - proses kompresor

pompa maupun fan, akan ditentukan oleh tekanan (P), volume (V) maupun

temperaturnya (T). Bila satu, dua atau ketiga faktor tersebut mengalami perubahan

dikatakan gas tersebut mengalami proses perubahan keadaan. Pada pembicaraan

mengenai perubahan keadaan, kita membatasi diri pada perubahan keadaan yang

dapat dibalik (reversible prosesses). Berdasarkan pembagian panas yang kita berikan

pada gas, serta perubahan faktor diatas perubahan keadaan gas dapat dibagi menjadi :

Proses Tekanan Konstan (Isobar).Adalah proses yang terjadi pada tekanan tetap. Dalam diagram P - V proses ini

berupa garis lurus sejajar sumbu V.

P

1 2

V

Pada perubahan ini P1 = P2 = P

30

Panas yang diberikan :

Q = m. cp (T2 - T1 )

Q = jumlah proses yang diberikan

m = massa gas

cp = konstanta gas pada tekanan tetap

T2 - T1 = kenaikan temperatur

TOTO/UNJ/ hr//06



ENERGI

Proses Volume Konstan (Isovolum)Adalah proses perubahan keadaan yang terjadi pada volume tetap. Dalam diagram P -

V proses ini berupa garis lurus sejajar sumbu P.

P

31

2 1 V

Dalam perubahan ini

V2 = V1 = V

Panas yang diberikan :

Q = m.cv (T2 - T1)

cv = konstanta gas pada volume konstan

Proses Temperatur Tetap (Isotermal).Adalah proses perubahan keadaan yang terjadi pada temperatur tetap. Dalam diagram

P - V, proses ini berupa garis lengkung.

P 2 1

V

1

2

ln11VVVPQ =

Pada perubahan ini

TOTO/UNJ/ hr//06



ENERGI

Proses Adiabatis. Adalah proses perubahan keadaan yang terjadi tanpa ada pemberian maupun

pengeluaran panas. Dalam diagram P - V, proses ini berupa garis lengkung yang lebih

curam dibanding garis isoterm.

P

32

2 1

V

Pada perubahan adiabatis terdapat hubungan :

P V K = konstan

k = cp / cv

Proses polytrop.

Merupakan proses termodinamika secara umum. Seharusnya seluruh proses

termodinamika adalah polytrop. Secara sistematis proses polytrop ditulis sebagai :

Tn

= konstan P vn = konstan T V n - 1 = konstan

P n - 1

TOTO/UNJ/ hr//06



ENERGI

Dalam diagram P - V bentuk proses polytrop tergantung pada besarnya harga eksponen n.

P n = N

n = k

33

n = 0

V

k - n

Q = (P1 V1 - P2 V2)

k - 1

Harga :

Cn - Cp

n =

Cn - Cv

Cn = kalor jenis gas pada perubahan polytrop, untuk :

n = Cn = Cv m (Isovolum)

n = 0 Cn = Cp (Isobar)

n = 1 pv = c (Isoterm)

n = k pv K = c (Adiabatis)

TOTO/UNJ/ hr//06



ENERGI

Untuk proses Isentalpi dan proses Isentropi belum dibahas dalam buku ini.

Specific Heats of Gases and Vapors

Substance Cp Cv Cp Cv

Air

Alcohol (Ethyl)

Ammonia

Carbon Dioxide

Carbon Monoxide

Hydrogen

Nitrogen

Sulphur Dioxide

0.23788

0.4534

0.5228

0.2012

0.2426

3.4062

0.2438

0.1544

0.1691

0.3991

0.3991

0.1548

0.1729

2.419

0.1729

0.1225

1.4066

1.136

1.31

1.30

1.403

1.41

1.41

1.26

(The values given above are average values over a range of temperatures).

TOTO/UNJ/ hr//06

34

01 energi

Documents