97085428 term odin a mika

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

1/64

1

HANDOUT THERMODINAMIKA

Sigit Deddy P. S, ST

AKADEMI PERIKANAN SORONG

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

2/64

2

SISTEM SATUAN

Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dandinyatakan dengan angka, misalnya panjang, massa,waktu, luas, berat, volume, kecepatan, dll.

Warna, indah, cantik, bukan merupakan besaran karenatidak dapat diukur dan dinyatakan dengan angka.

Besaran dibagi menjadi dua yaitu besaran pokok danbesaran turunan.

Selain besaran pokok dan turunan, besaran fisika masihdapat dibagi atas dua kelompok lain yaitu besaranskalar dan besaran vektor.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

3/64

3

SISTEM SATUAN

Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidakditurunkan dari besaran lain. Ada tujuh besaran pokok dalam sistem Satuan Internasional yaituPanjang, Massa, Waktu, Suhu, Kuat Arus, Jumlah molekul, Intensitas Cahaya

Besaran turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok atau besaranyang didapat dari penggabungan besaran-besaran pokok. Contoh besaran turunan adalah Berat,

Luas, Volume, Kecepatan, Percepatan, Massa Jenis, Berat jenis, Gaya, Usaha, Daya, Tekanan,Energi Kinetik, Energi Potensial, Momentum, Impuls, Momen inersia, dll. Dalam fisika, selaintujuh besaran pokok yang disebutkan di atas, lainnya merupakan besaran turunan. BesaranTurunan selengkapnya akan dipelajari pada masing-masing pokok bahasan dalam pelajaranfisika.Untuk lebih memperjelas pengertian besaran turunan, perhatikan beberapa besaran turunanyang satuannya diturunkan dari satuan besaran pokok berikut ini.

Luas = panjang x lebar= besaran panjang x besaran panjang

= m x m = m2Volume = panjang x lebar x tinggi

= besaran panjang x besaran panjang x besaran Panjang= m x m x m = m3

Kecepatan = jarak / waktu= besaran panjang / besaran waktu= m / s

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

4/64

4

SISTEM SATUAN

Suatu sistem satuan adalah sistem besaran atau unit untuk mengkuantifikasikandimensi dari suatu property.

Sistem satuan yang sekarangdipergunakan di seluruh dunia, termasuk Indonesia,adalah Sistem SI.

SI merupakan singkatan dari Systme Interntional dUnits (Sistem SatuanInternasional). Selain SI juga ada sistem satuan Inggris.

Dalam sistem SI ada 7 macam dimensi dasar, yaitu : panjang (m), massa (kg),

waktu (detik), temperatur (K), arus listrik (A), satuan sinar (candela-c), dan satuan molekul (mol).

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

5/64

5

SISTEM SATUAN

TemperaturTemperatur dari suatu benda menyatakan keadaan termal benda tersebut dan kemampuan bendauntuk bertukar energi dengan benda lain yang bersentuhan dengan benda tersebut.Benda yang bersuhu tinggi akan memberikan energinya kepada benda yang bersuhu rendah.Satuan untuk temperatur adalah Celcius (C) dan dapat diukur dengan menggunakan termometer.Temperatur absolut (T) adalah derajat diatas temperatur nol absolut yang dinyatakan dengan

satuan Kelvin (K).T = tC+273

Konversi satuan pada temperaturF = 32 + (9/5 . C)R = 9/5 . K

TekananTekanan adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan oleh suatu fluida persatuan luas benda

yang terkena gaya tersebut.Tekanan absolutadalah ukuran tekanan diatas nol.Tekanan pengukuran (gauge pressure) diatas tekanan atmosfir suatu tempat.Tekanan dapat diukur dengan menggunakan manometer.Satuan untuk tekanan adalah N/m2 atau PascalTekanan absolut = Tekanan gauge + Tekanan atmosfer

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

6/64

6

KONSEP DASAR TERMODINAMIKA

Pengertian TermodinamikaTermodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentanghubungan antara energi panas dengan kerja.Berasal dari dua kata Yunani yaitu thermos (heat) dan dynamis (power).

Atau dengan kata lain Thermodinamika adalah ilmu yang membahas hubungan antarapanas dengan kerja. Hubungan ini didasarkan pada dua hukum-hukum dasar

thermodinamika, yaitu HUKUM THERMODINAMIKA PERTAMA dan HUKUMTHERMODINAMIKA KEDUA.

Cabang-cabang TermodinamikaTermodinamika Klasik: Pandangan transfer energi dan kerja dalam sistem makroskopis,tanpa memperhatikan interaksi dan gaya antar individual partikel (mikroskopik).Termodinamika Statistik : Melihat perilaku secara mikroskopik, menjelaskan hubunganenergi berdasarkan sifat-sifat statistik dari sejumlah besar atom/molekul dan bergantung

pada implikasi Mekanika Kuantum.Termodinamika Kimia : Fokus pada transfer energi dalam reaksi kimia dan kerja padasistem kimia.Termodinamika Teknik : Pemanfaatan Termodinamika pada beberapa mesin panas danproses-proses yang menyangkut transfer energi. (Mesin bakar, refrigerator, AC, stasiuntenaga nuklir, sistem pemercepat roket etc.)

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

7/64

7


Dalam thermodinamika, besaran sistem dapat dibagimenjadi dua besaran thermodinamika yaitu : besaranExtensive dan besaran Intensive. Besaran extensivedipengaruhi oleh massa atau mole sistem, sedangkan

besaran intensive tidak dipengaruhi oleh massa ataumole sistem sistem.

Contoh :Besaran extensive : Volume, Kapasitas Panas, Kerja

(energi), entropy dll.Besaran intensive : Tekanan, Temperatur, kerapatandll.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

8/64

8


Pengertian SistemSistem adalah suatu massa atau daerah yang dipilih, untuk dijadikan obyek analisis.

Atau sistem adalah segala sesuatu yang ingin dipelajari.Sistem Termodinamika ada tiga macam, yaitu : Sistem tertutup

Dalam sistem tertutup massa dari sistem yang dianalisis tetap dan tidak ada massa keluar dari sistem

atau masuk kedalam sistem,tetapi volumenya bisa berubah. Yang dapat keluar masuk sistemtertutup adalah energi dalam bentuk panas atau kerja. Atau dengan kata lain sistem tertutup berisimateri yang sama, dimana perpindahan massa melalui batas sistem tidak dimungkinkan.Contoh sistem tertutup adalah suatu balon udara yang dipanaskan, dimana massa udara didalambalon tetap, tetapi volumenya berubah, dan energi panas masuk kedalam massa udara didalambalon.

Sistem terbukaDalam sistem terbuka, energi dan masa dapat keluar sistem atau masuk kedalam sistem melewatibatas sistem. Sebagian besar mesin-mesin konversi energi adalah sistem terbuka.Sistem mesin motor bakar adalah ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahanbakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem melalui knalpot.Turbin gas, turbin uap, pesawat jet dan lain-lain adalah merupakan sistem termodinamika terbuka,karena secara simultan ada energi dan massa keluar-masuk sistem tersebut.

Sistem terisolasiTidak ada pertukaran massa dan energi sistem dengan lingkungan. Atau dengan kata lain sistemtidak terpengaruh sama sekali oleh lingkunganMisalnya: Tabung gas yang terisolasi.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

9/64

9


Pengertian Batas Sistem

Batas sistem adalah batas antara sistem dengan lingkungannya.

Dalam aplikasinya batas sistem merupakan bagian dari sistem maupunlingkungannya, dan dapat tetap atau dapat berubah posisi ataubergerak.

Pengertian Lingkungan

Lingkungan adalah segala sesuatu yang berada di luar sistem.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

10/64

10


Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut propertydari sistem, seperti tekanan P, temperatur T, volume V, massa m,viskositas, konduksi panas, dan lain-lain. Selain itu ada jugaproperty yang didefinisikan dari property yang lainnya seperti,berat jenis, volume spesifik, panas jenis, dan lain-lain.

Suatu sistem dapat berada pada suatu kondisi yang tidak berubah,

apabila masing -masing jenis property sistem tersebut dapat diukurpada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisitersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem,dimana sistem mempunyai nilai property yang tetap. Apabilaproperty-nya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebutmengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidakmengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaanseimbang (equilibrium).

Pengertian ProsesProses adalah perubahan sistem termodinamika dari keadaanseimbang satu menjadi keadaan seimbang lain.

Atau dengan kata lain proses dapat terjadi pada sebuah sistemapabila terdapat perubahan sifat sehingga terjadi perubahankeadaan dari sistem tersebut.

Pengertian Lintasan ProsesLintasan proses adalah rangkaian keadaan diantara keadaan awal

dan akhir.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

11/64

11


Proses termodinamika biasanya digambarkan dalam sistemkoordinat 2 dua property, yaituP-V diagram, P-v diagram, atauT-S diagram.

Proses yang berjalan pada satu jenis property tetap, disebutproses iso - diikuti nama property-nya, misalnya proses isobaris

(tekanan konstan), proses isochoris (volume konstan), prosesisothermis (temperatur konstan) dan lain-lain.

Suatu sistem disebut menjalani suatu siklus, apabila sistemtersebut menjalani rangkaian beberapa proses, dengan keadaanakhir sistem kembali ke keadaan awalnya.

Pengertian Proses ReversibelProses reversibel adalah proses dimana sistem dan lingkungan

dapat dengan tepat kembali ke keadaan awalnya setelah prosesberlangsung.

Pengertian Proses IrreversibelProses irreversibel adalah proses dimana sistem dan lingkungantidak dapat dengan tepat kembali ke keadaan awalnya seelahproses berlangsung.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

12/64

12


TekananTekanan merupakan besaran gaya per satuan luas. Dalam hal ini hanya dibicarakantekanan pada fluida (gas dan cairan).Pada fluida diam, tekanan pada setiap titik adalah sama untuk arah horisontal.Tekanan akan bertambah jika semakin dalam. Hal ini disebabkan adanya berat fluidadi atasnya (efek gravitasi).Tekanan dapat dinyatakan dengan persamaan sbb :

Satuan tekanan:

1 Pa = 1 N/m21 Psi = 1 lbf/in21 bar = 105 Pa1 atm = 14,696 psi1 atm = 101325 Pa

22;

f t

lb

m

kg

A

FP

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

13/64

13


Dalam thermodinamika, tekanan p umumnya dinyatakan dalam hargaabsolut (tekanan absolut/mutlak), maka dalam diktat ini simbol pmenyatakan tekanan absolut dari sistem/zat.Tekanan absolut tergantung pada tekanan pengukuran sistem, jadi:

1. Bila tekanan pengukuran (pressure gauge) sistem diatas tekanan atmosfir,

maka :Tek absolut = Tek pengukuran + Tek Atmosfir

2. Bila tekanan pengukuran (pressure gauge) sistem di bawah tekananatmosfir maka :

Tek absolut = Tek atmosfir Tek pengukuran

Pabs = P gauge + P atm

Pabs = Patm Pgauge

Dalam satuan British, tekanan absolut dan tekanan pengukuran masing-masing dinyatakan dalam psia(pound persquare inch absolut) dan psig(pound persquare inch gauge).

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

14/64

14


ManometerDigunakan untuk mengukur selisih tekanan.

Tekanan di setiap titik dalam tangki adalah sama.

P1 = P3

A x P1 = A x P2 + W

W = m . g = A h . g } P1 = P2 + g h P = P1 - P2 = g h

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

15/64

15


BarometerDigunakan untuk mengukur tekanan atmosfir.

Patm = g h

Standard : mercury (Hg)

Hg = 13595 kg/m3

g = 9,807 m/s2

1 atm = 760 mm Hg

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

16/64

16


Jika :

TA = TB

TA = TC

maka

TB = TC

TemperaturHukum ke 0 thermodinamika menyatakan bahwa jika benda A berada dalamkesetimbangan thermal dengan benda B dan benda A berada dalam kesetimbanganthermal dengan benda C maka benda B berada dalam kesetimbangan thermaldengan benda C.

Hal tersebut menjadi dasar dari thermometer.

Skala suhu :

SI British

Suhu Celcius (C) Fahrenheit (F)

Suhu absolut Kelvin (K) Rankine ( R )

Konversi

T (K) = T ( C) + 273,15

T ( R) = T ( F) +459,67

T ( F) = 1,8 T ( C) + 32

T ( R) = 1,8 T ( K)

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

17/64

17


Konversi

T (K) = T ( C) + 273,15

T ( R) = T ( F) +459,67

T ( F) = 1,8 T ( C) + 32

T ( R) = 1,8 T ( K)

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

18/64

18

HUBUNGAN ANTARA P, V Dan T

Jika suatu gas ditekan dan temperaturnya dipertahankan konstan, maka volume dari gas tersebut akanberkurang.Jika volume suatu gas diperbesar dan temperaturnya dipertahankan konstan, maka tekanan akan berkurang.Dengan kata lain pada temperatur konstan, maka tekanan berbanding terbalik dengan volumenya (HukumBoyle).

P . V = konstanJika suatu gas volumenya dipertahankan konstan, maka tekanannya akan sebanding dengan temperatur

(Hukum Gay Lussac).P/T = konstanJika tekanan suatu gas dipertahankan konstan, maka akan volumenya sebanding dengan temperatur. (HukumCharles)

V/T = konstanJika ketiga persamaan diatas digabungkan,maka akan diperoleh persamaan keadaan sebagai berikut :

P . V = C . TDimana :P = Tekanan

V = VolumeC = Konstanta yang menunjukkan sifat dan jenis dari gasSedangkan persamaan untuk gas ideal adalah :

P . V = n . R . TDimana :n = jumlah mol zatR = konstanta gas umum (8,314 J/mol.K)

Gas ideal adalah suatu gas yang keadaannya stabil secara kimia

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

19/64

19


Pada gas ideal terdapat empat macam perubahan keadaan istimewa yaitu :1. Perubahan keadaan dengan proses temperatur konstan (Isothermal/isothermis)

P

VV1

V2

1

2Gas dimasukan kedalam silinder

torak. Keadaan gas akan dirubah darikeadaan 1 ke keadaan 2 denganmenekan torak. Suhu gas dijaga agartetap konstan dengan jalanmendinginkan dan memanaskansilinder

T=konstan

P

V Diagram Proses Isothermal

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

20/64

20


2.Perubahan keadaan dengan proses volume konstan (isometric ; isochoris)

1

2P2

P1

V = konstan

V

Pkeadaan gas dirubah darikeadaan 1 ke keadaan 2

dengan memanaskan silinder,sedang torak ditahan supayajangan bergerak sehinggavolume gas dalam silinder

tetap konstan

P-V Diagram Proses Isochoris

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

21/64

21


3. Perubahan keadaan dengan proses tekanan konstan (isobaric)

1 2

P1 = P2

V1

V

P

V2

Keadaan gas dirubah darikeadaan 1 ke keadaan 2

dengan memanaskansilinder, sedang torak dibuatbebas bergerak sehinggatekanan gas dalam silinder

tetap konstan

P-V Diagram Proses Isobarik

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

22/64

22

HUKUM TERMODINAMIKA I

Bunyi Hk Termodinamika I adalah energi tidak dapat diciptakan dantidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah dari satu bentukke bentuk yang lain.

Dikenal juga dengan konservasi energi atau hukum kekekalan energi.

Hukum ini juga menghubungkan tiga jenis energi : kalor, energikinetik dan energi internal sistem.

Hukum pertama dapat dinyatakan secara sederhana; selama interaksiantara sistem dan lingkungan, jumlah energi yang diperoleh sistemharus sama dengan energi yang dilepaskan oleh lingkungan.

Energi dapat melintasi batas dari suatu sistem tertutup dalam duabentuk yang berbeda : panas (heat)dankerja (work).

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

23/64

23


Panas atau KalorPanas atau kalor merupakan bentuk energi yang dapat berpindah antara dua sistem (atau darisistem ke lingkungan) dengan sifat perbedaan temperatur.Berdasarkan termodinamika, panas merupakan energi yang dipindahkan akibat dari adanyaperbedaan temperatur antara dua benda.Satuan kalor adalah kalori dimana, 1 kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan

temperatur 1 gr air dari 14,5C menjadi 15,5

C.Dalam sistem British, 1 Btu (British Thermal Unit) adalah kalor untuk menaikkan temperatur 1

lb air dari 63F menjadi 64F.

Kapasitas KalorKapasitas kalor (C) : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari suatusampel bahan sebesar 1 C.

Q = C T

Kapasitas panas dari beberapa benda sebanding dengan massanya, maka lebih mudah biladidefinisikan kalor jenis.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

24/64

24


Kalor JenisKalor jenis (c) : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gr massabahan sebesar 1 C

Q = m c T

Panas ada dua macam yaitu :

1. Panas laten, yaitu panas yang diberikan atau diserap oleh suatu benda yangmenyebabkan perubahan fase dan tidak berhubungan dengan perubahan temperatur.

QL = m.Ldimana :QL = jumlah panas laten (kJ)m = massa benda (kg)L = panas laten (kJ/kg)

2. Panas sensibel, yaitu panas yang diberikan atau diserap oleh suatu benda yangmenyebabkan perubahan temperatur. Panas sensibel dapat dirasakan oleh manusia.

Qs = m.cp.tdimana :Qs = jumlah panas sensibel (kJ)m = massa benda (kg)cp = panas spesifik (kJ/kg.K)

t = selisih suhu awal dan suhu akhir (K)

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

25/64

25


Bila proses berjalan dengan volume konstan, maka kapasitas panas tersebut diatasdisebut dengan kapasitas panas pada volume konstan disimbolkan dengan Cv.Selanjutnya bila proses berjalan dengan tekanan konstan, maka kapasitas panastersebut disebut dengan kapasitas panas pada tekanan konstan yang disimbolkandengan Cp.

Kapasitas panas C persatuan massa m disebut panas jenis (specific heat) disimboldengan c, jadi panas jenis suatu sistem adalah :

dTm

dQ

m

Cc

.

Bila cp konstan, maka :

Q = m.cp (T2 T1)Untuk proses dengan volume konstan :

Q = U2 U1 = m cv (T2 T1)Untuk semua gas dapat ditulis :

cp cv = R dimana : cp/cv = , maka :

cv = R / ( 1)

cp = .R / ( 1)

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

26/64

26


KerjaKerja (work)seperti halnya panas adalah suatu bentuk interaksi antara sistem dan lingkunganJika sebuah benda menempuh jarak sejauh s akibat gaya F yang bekerja pada benda tersebut makadikatakan gaya itu melakukan usaha, dimana arah gaya F harus sejajar dengan arah jarak tempuh s

W = F . s (Joule)Seperti pada pada penjelasan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa jika suatu energi dapat melintasi

batas sistem adalah bukan panas, maka dapat dipastikan bahwa bentuk energi tersebut adalah kerja.Apabila ada kerja yang dilakukan terhadap sistem, maka akan terjadi perubahan energi pada sistemtersebut.

EnergiEnergi Total (E) = energi kinetik + energi potensial + energi lainnyaPerubahan energi dipengaruhi oleh tiga komponen :

1. Energi kinetik2. Energi potensial

3. Energi dalam sistem (U)Jadi,

E = Ek + Ep + UEnergi dapat dipindahkan kedalam atau keluar sistem tertutup hanya dengan dua cara yaitu kerja danperpindahan kalor.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

27/64

27


Persamaan umum hukum termodinamika pertama untuk sebuah siklus tertutup diekspresikansebagai berikut :

Q - W =E (kJ )dimana :

Q = transfer panas bersih melintasi sistem ( = Qin - Qout)W = kerja bersih ( = Wout - Win )

E = perubahan energi bersih sistem (E2 - E1)Seperti pada sebelumnya, total energi E dari sistem terdiri dari tiga bagian : energi dalam U,energi kinetik KE dan energi potensial PE.Sehingga perubahan energi total sistem dapat ditulis sebagai berikut :

E = EK + EP + U (kJ)Jika disubstitusikan perubahan energi total ke persamaan termodinamika pertama, maka :

Q - W =EK + EP + U (kJ)Hampir semua sistem tertutup yang ditemui dalam praktis adalah sistem stationer, yang

umumnya tidak melibatkan perubahan kecepatan dan ketinggian selama proses. Untuk sistemtertutup yang stasioner perubahan energi kinetik dan energi potensial dapat diabaikan.Sehingga hukum termodinamika pertama dapat direduksi menjadi :

W - Q =U (kJ)atau w - q =u (kJ/kg)

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

28/64

28


Q positif : KALOR DITAMBAHKAN KE SISTEMQ negatif: KALOR DILEPASKAN OLEH SISTEMW positif : KERJA DILAKUKAN OLEH SISTEMW negatif : KERJA DILAKUKAN PADA SISTEM

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

29/64

29


Pernyataan tentang kekekalan energi dalam sistem :U = Q W

Perubahan energi dalam sistem = kalor (Q) yang ditambahkan ke sistem dikurangidengan kerja (W) yang dilakukan oleh sistemJika suatu sistem menerima panas dan dilakukan kerja ke sistem, maka energi

dalamnya akan bertambah.Jika suatu sistem melepaskan panas dan melakukan kerja, maka energi dalamnyaakan berkurang.Pada termodinamika dikenal ada 4 macam proses, yaitu : Proses Isobarik yaitu proses termodinamik sebuah sistem dengan tekanan yang

dipertahankan tetap. Proses Isokhorik/isovolum yaitu proses termodinamik sebuah sistem dengan

volum yang dipertahankan tetap. Proses Isotermik yaitu proses termodinamik sebuah sistem dengan temperatur

yang dipertahankan tetap. Proses Adiabatik yaitu proses termodinamik sebuah sistem dimana tidak ada

kalor yang keluar ataupun masuk ke sistem.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

30/64

30


Proses AdiabatikPerubahan keadaan disebut adiabatik bila tidak ada panas yangdikeluarkan/diterima sistem dari/terhadap sekelilingnya atau dq = 0.Hal ini dimungkinkan bila sistem diisolasi. Kejadian ini terjadi pada motor-motorbakar jenis diesel, pada akhir kompresi temperatur udara sangat tinggi hinggasanggup membakar bahan bakar tanpa menggunakan bunga api.Pandang suatu silinder berisolasi berisi gas yang dilengkapi dengan piston sepertiterlihat pada gambar berikut :

Hukum thermodinamika pertama

dq = du + dw

0 = du + dw

U2 U1 = - W

atau

U1 U2 = W

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

31/64

31

HUKUM TERMODINAMIKA II

Hukum Termodinamika II merupakan penyempurnaan dariHukum Termodinamika I, karena pada Hukum TermodinamikaI tidak dijelaskan arah terjadinya suatu proses.

Sebuah proses tidak akan dapat berlangsung jika tidakmemenuhi Hukum Termodinamika I dan II.

Pernyataan Hukum Termodinamika II :Untuk mesin kalor (Kevin-Plank) : Adalah tidak mungkinuntuk sebuah alat/mesin yang beroperasi dalam sebuah siklusyang menerima panas dari sebuah reservoir tunggal danmemproduksi sejumlah kerja bersih.

Atau dengan kata lain pada suatu mesin siklus tidak mungkinkalor yang diterima mesin diubah semuanya menjadi kerja.

Selalu ada kalor yang dibuang oleh mesin. Pada suatu mesinsiklus tidak mungkin kalor yang diterima mesin diubahsemuanya menjadi kerja. Selalu ada kalor yang dibuang olehmesin.

Atau tidak ada sebuah mesin kalor yang mempunyai efisiensi100%.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

32/64

32


Heat Engine (Mesin Kalor)Mesin kalor merupakan sistem termodinamika yang beroperasisecara siklus dimana sejumah kalor ditransfer kepadanya dansejumlah kerja dilakukannya.Sebuah mesin kalor dapat dikarakteristikkan sebagai berikut :1. Mesin kalor menerima panas dari source bertemperatur tinggi

(energi matahari, furnace bahan bakar, reaktor nuklir, dll).

2. Mesin kalor mengkonversi sebagian panas menjadi kerja(umumnya dalam dalam bentuk poros yang berputar)

3. Mesin kalor membuang sisa panas ke sink bertemperaturrendah.

4. Mesin kalor beroperasi dalam sebuah siklus.Mengacu pada karakteristik di atas, sebenarnya motor bakar danturbin gas tidak memenuhi kategori sebagai sebuah mesin kalor,karena fluida kerja dari motor bakar dan turbin gas tidakmengalami siklus termodinamika secara lengkap.Sebuah alat produksi kerja yang paling tepat mewakili definisi dari

mesin kalor adalah pembangkit listrik tenaga air, yang merupakanmesin pembakaran luar dimana fluida kerja mengalami siklustermidinamika yang lengkap.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

33/64

33


Efisiensi TermalEfisiensi termal sebenarnya digunakan untuk mengukur unjuk kerja darisuatu mesin kalor, yaitu berapa bagian dari input panas yang diubahmenjadi output kerja bersih.

Unjuk kerja atau efisiensi, pada umumnya dapat diekspresikan menjadi:Unjuk kerja = output yang diinginkan/input yang diperlukan

Untuk mesin kalor, output yang diinginkan adalah output kerja bersih daninput yang diperlukan adalah jumlah panas yang disuplai ke fluida kerja.

Kemudian efisiensi termal dari sebuah mesin kalor dapat diekspresikansebagai :

Efisiensi termal = output kerja bersih/total input panasatau

th = Wbersih,out/Qin

atau th = 1 - (Qout/Qin) dimana Wbersih,out = Qin - Qout

Mesin kalor biasanya beroperasi diantara reservoir temperatur tinggi TH danreservoir temperatur rendah TL, sehingga efisiensi juga bisa ditulis sebagaiberikut :

th = 1 - (QL/QH)

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

34/64

34


Pernyataan Hukum Termodinamika II :Untuk mesin pendingin (Clausius) : Adalah tidakmungkin membuat sebuah alat yang beroperasidalam sebuah siklus tanpa adanya efek dari luaruntuk mentransfer panas dari mediabertemperatur rendah ke media bertemperatur

tinggi.

Telah diketahui bahwa panas akan berpindah darimedia bertemperatur tinggi ke mediabertemperatur rendah. Pernyataan Clausius tidakmengimplikasikan bahwa membuat sebuah alatsiklus yang dapat memindahkan panas darimedia bertemperatur rendah ke media

bertemperatur tinggi adalah tidak mungkindibuat. Hal tersebut mungkin terjadi asalkan adaefek luar yang dalam kasus tersebutdilakukan/diwakili oleh kompresor yangmendapat energi dari energi listrik misalnya.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

35/64

35


Mesin PendinginMesin pendingin, sama seperti mesin kalor, adalah sebuah alat siklus. Fluidakerjanya disebut dengan refrigeran. Siklus refrigerasi yang paling banyakdigunakan adalah daur refrigerasi kompresi-uap yang melibatkan empatkomponen : kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator

Efisiensi refrigerator disebut dengan istilah coefficient of performance (COP),dinotasikan dengan COPR.

COPR= output yang diinginkan/input yang diperlukan= QH/Wbersih,in

AtauCOPR= QH/(QH-QL) = 1/((QH/QL) 1)

Perlu dicatat bahwa harga dari COPR dapat berharga lebih dari satu, karenajumlah panas yang diserap dari ruang refrigerasi dapat lebih besar dari jumlahinput kerja. Hal tersebut kontras dengan efisiensi termal yang selalu kurang

dari satu. Salah satu alasan penggunaan istilah -coefficient of performance-lebih disukai untuk menghindari kerancuan dengan istilah efisiensi, karena COPdari mesin pendingin lebih besar dari satu.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

36/64

36


Siklus CarnotSiklus Carnot adalah sebuah siklus reversibel, yang pertama kalidikemukakan oleh Sadi Carnot pada tahun 1824, seoranginsinyur Perancis. Mesin teoritis yang menggunakan siklusCarnot disebut dengan Mesin Kalor Carnot. Siklus Carnot yangdibalik dinamakan dengan siklus Carnot terbalik dan mesin yangmenggunakan siklus carnot terbalik disebut dengan Mesinrefrigerasi Carnot .

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

37/64

37

ENTROPI

Salah satu akibat dari hukum termodinamika II adalah perkembangan sifat fisik suatu zat yangdisebut entropi (S). Perubahan sifat ini digunakan untuk menentukan arah proses yang sedangberlangsung.

Entropi juga bisa dinyatakan sebagai ukuran tidak adanya panas yang bekerja pada suatusiklus. Hal ini berhubungan dengan hukum termodinamika II, karena hukum termodinamika IImemperkirakan bahwa tidak semua panas yang masuk ke suatu siklus bisa diubah menjadi

sejumlah kerja, tetapi pasti akan terjadi pelepasan panas.

Perubahan pada entropi dinyatakan sebagai perbandingan antara panas yang dipindahkanselama proses reversibel dengan temperatur absolut sistem.

S = Q/Tabs (untuk proses reversibel)

Nilai entropi pasti akan naik atau tetap dalam suatu siklus sistem, nilai entropi tidak akanmungkin turun.

Karena entropi merupakan sebuah sifat, maka perubahan entropi sebuah sistem yangberlangsung dari keadaan satu ke keadaan lain, mempunyai nilai yang sama untuk semuaproses, baik proses reversibel maupun proses irreversibel.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

38/64

38

MOTOR BENSIN

Motor Bensin Dua LangkahMotor bensin dua langkah adalah motor yang pada dua langkah torak/piston(satu putaran engkol) sempurna akan menghasilkan satu tenaga kerja (satulangkah kerja).

1. Langkah kompresi, yang dimulai dengan penutupan saluran masuk dankeluar, dan kemudian menekan isi silinder dan menghisap campuran bahanbakar udara bersih ke dalam rumah engkol. Bila piston mencapai titik matiatas, pembakaran dimulai.

2. Langkah tenaga atau ekspansi, ketika piston bergerak mencapai titiktertentu sebelum titik mati bawah, pada awalnya saluran buang dan

kemudian saluran masuk terbuka. Sebagian besar gas yang terbakar keluarsilinder dalam proses exhaust blowdown. Ketika saluran masuk terbuka,campuran bahan bakar dan udara bersih tertekan di dalam rumah engkol,mengalir ke dalam silinder. Piston dan saluran-saluran umumnya dibentukuntuk mebelokkan campuran yang masuk langsung menuju saluran buangdan juga ditujukan untuk mendapatkan pembilasan gas residu secara efektif.

Mesin bensin merupakan mesin pengonversi energi tak langsung, yaitu dari energibahan bakar menjadi energi panas dan kemudian baru menjadi energi mekanis. Jadienergi kimia bahan bakar tidak dikonversikan langsung menjadi energi mekanis.

Sistem siklus kerja motor bensin dibedakan atas motor bensin dua langkah (twostroke) dan empat langkah (four stroke).

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

39/64

39

MOTOR BENSIN

Setiap siklus mesin dengan satu langkah tenaga diselesaikan dalam satu kali putaran poros engkol. Namunsulit untuk mengisi secara penuh volume langkah dengan campuran bersih, dan sebagian darinya mengalirlangsung keluar silinder selama langkah bilas.

Motor Bensin Empat Langkah

Motor bensin empat langkah adalah motor yang pada setiap empatlangkah torak/piston (dua putaran engkol) sempurna menghasilkan satutenaga kerja (satu langkah kerja).

1. Langkah pemasukan, yang dimulai dengan piston pada titik mati atas

dan berakhir ketika piston mencapai titik mati bawah. Untuk menaikkanmassa yang terhisap, katup masuk terbuka saat langkah ini danmenutup setelah langkah ini berakhir.

2. Langkah kompresi, ketika kedua katup tertutup dan campuran di dalamsilinder terkompresi ke bagian kecil dari volume awalnya. Sesaatsebelum akhir langkah kompresi, pembakaran dimulai dan tekanansilinder naik lebih cepat.

3. Langkah tenaga, atau langkah ekspansi, yang dimulai saat piston padatitik mati atas dan berakhir sekitar 45 sebelum titik mati bawah. Gas

bertekanan tinggi menekan piston turun dan memaksa engkol berputar.Ketika piston mencapai titik mati bawah, katup buang terbuka untukmemulai proses pembuangan dan menurunkan tekanan silinder hinggamendekati tekanan pembuangan.

4. Langkah pembuangan, dimulai ketika piston mencapai titik mati bawah.Ketika katup buang membuka, piston menyapu keluar sisi gaspembakaran hingga piston mencapai titik mati atas. Bila pistonmencapai titik mati atas, katup masuk membuka, katup buang tertutup,dan siklus dimulai lagi.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

40/64

40

MOTOR BENSIN

Daya MotorDaya efektif

Ne = (((.D2)/4).S.L.Pe.n)/(60.75.a)Daya indikatif

Ni = (((.D2)/4).S.L.Pi.n)/(60.75.a)dimana :

D = diameter silinder (cm2)L = panjang langkah torak (m)i = jumlah silinderPe = tekanan efektif rata-rata (kgf/cm2)

Pi = tekanan indikatif rata-rata (kgf/cm2

)n = putaran mesin (rpm)a = dua langkah = 1

empat langkah = 2

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

41/64

41

MOTOR BENSIN

Proses Teoritis Motor BensinProses teoritis motor bensin adalahproses yang bekerja berdasarkansiklus otto dimana proses pemasukankalor berlangsung pada volume

konstan. Beberapa asumsi yangdigunakan adalah :1. Kompresi berlangsung isentropis2. Pemasukan kalor pada volume

konstan dan tidak memerlukan waktu3. Ekspansi isentropis4. Pembuangan kalor pada volume

konstan5. Fluida kerja adalah udara dengansifat gas ideal dan selama prosespanas jenis konstan

Efisiensi siklus teoritis :

1r

11

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

42/64

42

MOTOR BENSIN

Siklus Aktual Motor BensinEfisiensi siklus aktual adalah lebih rendah dari efisiensi siklus teoritis karenaberbagai kerugian yang terjadi dalam operasi mesin. Kerugian-kerugian ituantara lain :

1. Kerugian karena variasi panas jenis terhadap temperatur2. Kerugian kesetimbangan kimia atau kerugian disosiasi3. Kerugian waktu pembakaran4. Kerugian karena pembakaran tidak sempurna5. Kerugian perpindahan panas langsung6. Kerugian exhaust blowdown7. Kerugian pemompaan

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

43/64

43

MOTOR DIESEL

Konsep pembakaran pada motor diesel adalah melalui prosespenyalaan kompresi udara pada tekanan tinggi. Pembakaran itudapat terjadi karena udara dikompresi pada ruang denganperbandingan kompresi jauh lebih besar daripada motor bensin.

Akibatnya, udara akan mempunyai tekanan dan temperaturmelebihi suhu dan tekanan penyalaan bahan bakar.Sistem kerja motor diesel dapat dibedakan atas dua langkah dan

empat langkah.

Motor Diesel Dua LangkahSama halnya dengan motor bensin, motor diesel dualangkah bekerja bila dua kali gerakan piston (satu kaliputaran engkol) menghasilkan satu kali kerja.Dalam diesel siklus dua langkah, kedua katup adalah katupbuang. Saluran-saluran pada dinding silinder yang terbukadan tertutup oleh gerakan piston memungkinkan udaramengalir ke dalam silinder. Ketika piston berada padaTMB, saluran-saluran masuk terbuka, dan udara mengalirke dalam silinder dengan tekanan tinggi karena blower.Pada saat yang sama gas buang terbuang keluar melaluikatup-katup buang yang terbuka pada bagian atas silinder.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

44/64

44

MOTOR DIESEL

Ketika piston naik, saluran-saluran masuk tertutup, katup-katup buang menutup, danudara dalam silinder tertekan.Bahan bakar diinjeksikanketika piston berada dekat titikmati atas dan terbakar olehpanas yang dihasilkan oleh

penekanan udara. Gasberekspansi menekan pistonturun untuk menghasilkantenaga.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

45/64

45

MOTOR DIESEL

Motor Diesel Empat LangkahSama halnya dengan motor bensin, motor diesel empat langkah bekerja bilaempat kali gerakan piston (dua kali putaran engkol) menghasilkan satu kalikerja.Secara skematis prinsip kerja motor diesel empat langkah dapat dijelaskansebagai berikut :

Langkah pemasukan. Pada langkah ini katup masuk membuka dan katup buangtertutup. Udara mengalir ke dalam silinder.Langkah kompresi. Pada langkah ini kedua katup menutup, piston bergerak dariTMB ke TMA menekan udara yang ada di dalam silinder. Sesaat sebelummencapai TMA, bahan bakar diinjeksikan.Langkah ekspansi. Karena injeksi bahan bakar ke dalam silinder yangbertemperatur tinggi, bahan bakar terbakar dan berekspansi menekan piston

untuk melakukan kerja sampai piston mencapai TMB. Kedua katup tertutuppada langkah ini.Langkah buang. Ketika piston hampir mencapai TMB, katup buang terbuka,katup masuk tertutup. Ketika piston bergerak menuju TMA, gas sisapembakaran terbuang keluar ruang bakar. Akhir langkah ini adalah ketika pistonmencapai TMA. Siklus kemudian berulang lagi.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

46/64

46

MOTOR DIESEL

Siklus DieselSiklus diesel adalah siklus teoritis untuk compression-ignition atau mesin diesel.Perbedaan antara siklus diesel dan siklus otto adalah penambahan panas padatekanan tetap. Karena alasan ini siklus diesel kadang disebut siklus tekanantetap.

Prosesnya :1-2 Kompresi isentropis2-3 Pembakaran isobaris3-4 Ekspansi isentropis

4-1 Pembuangan kalor isokhoris

Efisiensi teoritis siklus diesel adalah :

1

1

r

11

1

Dimana = V3/V2

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

47/64

47

MOTOR DIESEL

Siklus Aktual Motor DieselDalam siklus diesel, kerugian-kerugian lebih rendah daripada yang terjadi padasiklus otto. Kerugian utama adalah karena pembakaran tidak sempurna danpenyebab utama perbedaan antar siklus teoritis dan siklus aktual mesin diesel.Dalam siklus teoritis, pembakaran diharapkan selesai pada akhir pembakarantekanan tetap, tetapi aktualnya after burning (setelah pembakaran) berlanjut

sampai setengah langkah ekspansi.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

48/64

48

KOMPRESOR

Pengertian KompresorKompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara biasanyamenghisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang menghisap udara atau gas yangbertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor bekerja sebagaipenguat (booster). Sebaliknya ada pula kompresor yang menghisap gas yang bertekananlebih rendah dari pada tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum.Kompresor banyak digunakan di industri bangunan mesin, terutama untuk menggerakkan

pesawat-pesawat pneumatik, antara lain boor, hammer, pesawat angkat, pembersih pasir,alat kontrol, penyemprot, dan pompa. Juga untuk alat bantu motor bakar dan turbin gas.

Klasifikasi KompresorKompresor dapat diklasifikasikan berdasar tekanan kerjanya. Bila untuk tekanan kerja rendahdigunakan ventilasi udara dan kipas angin. Sedang bila tekanan kerjanya tinggi digunakanistilah blower dan kompresor dengan klasifikasi :

1. Kompresor kerja positif (positive displacement compressor)a. Kompresor kerja bolak-balik (reciprocating compressor)b. Kompresor putar (rotary compressor)

2. Kompresor kerja dinamik (non positive displacement compressor)a) Radial flow centrifugal blowerb) Axial flow compressorc) Mixed flow compressor

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

49/64

49

KOMPRESOR

Kompresor Kerja Bolak-balikDi dalam industri, kompresor reciprocatingpaling banyak digunakan untuk mengkompresibaik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan karakteristikdimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu.Kompresor bolak-balik memakai katup beban pegas otomatis yang hanya terbuka ketikaada perbedaan tekanan yang cukup terjadi melintang katup. Katup masuk membuka ketikatekanan dalam silinder sedikit berada dibawah tekanan masuk. Katup keluaran membukaketika tekanan didalam silinder sedikit diatas tekanan keluar.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

50/64

50

KOMPRESOR

Gambar (a) menunjukkan silinder terisi penuh oleh udara atmosfir. Dalamdiagram P-V teoritik, titik 1 adalah awal kompreso. Kedua katup tertutup.Gambar (b) menunjukkan langkah kompresi, piston telah bergerak ke kiri,mengurangi volume awal udara dengan diikuti kenaikan tekanan. Katup-katupmasih tertutup. Diagram P-V menunjukkan kompresi dari titik 1 ke titik 2 dantekanan dalam silinder telah mencapai tekanan dalam penampung.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

51/64

51

KOMPRESOR

Gambar (c) menunjukkan piston sedang menyelesaikan langkah pengiriman. Katupkeluar terbuka sesaat setelah titik 2. Udara bertekanan mengalir keluar melaluikatup keluar ke penampung. Setelah piston mencapai titik 3, katup keluar akantertutup, menyisakan ruang clearance yang terisi udara pada tekanan keluar.Selama langkah ekspansi, seperti terlihat pada gambar (d), kedua katup masuk dankeluar tetap tertutup dan udara terjebak dalam ruang clearance. Kenaikan volume

menyebabkan penurunan tekanannya. Ini berlanjut selama piston bergerakkekanan, sampai tekanan silinder turun di bawah tekanan masuk pada titik 4. Katupmasuk sekarang membuka dan udara akan mengalir ke dalam silinder sampai akhirlangkah balik ini pada titik 1. Pada titik 1 pada diagram P-V, katup masuka akanmenutup dan siklus akan terulang pada putaran engkol berikutnya.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

52/64

52

KOMPRESOR

Kompresor PutarKompresor rotarymempunyai rotor dalam satu tempat dengan pistondan memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresorberoperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan hasilkeluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating.Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudahperawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri.Biasanya digunakan dengan ukuran 30 sampai 200 hp atau 22 sampai150 kW.Jenis dari kompresor putar adalah: Kompresor lobe(roots blower) Kompresor ulir (ulir putar helical-lobe, dimana rotor putar jantan dan betina

bergerak berlawanan arah dan menangkap udara sambil mengkompresi danbergerak kedepan

Jenis baling-baling putar/ baling-baling luncur, ring cairan dan jenis gulungan.

Kompresor ulir putar menggunakan pendingin air. Jika pendinginansudah dilakukan pada bagian dalam kompresor, tidak akan terjadisuhu operasi yang ekstrim pada bagian-bagian yang bekerja.Kompresor putar merupakan kompresor kontinyu, dengan paket yang

sudah termasuk pendingin udara atau pendingin air. Karena desainnyayang sederhana dan hanya sedikit bagian-bagian yang bekerja,kompresor udara ulir putar mudah perawatannya, mudah operasinyadan fleksibel dalam pemasangannya. Kompresor udara putar dapatdipasang pada permukaan apapun yang dapat menyangga beratstatiknya.

Gambar Kompresor Ulir

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

53/64

53

KOMPRESOR

Kompresor Kerja DinamikKompresor kerja dinamik biasa disebut kompresorsentrifugal.Kerja kompresor jenis ini tergantung pada transfer energidari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaanini dengan mengubah momen dan tekanan udara. Momenini dirubah menjadi tekanan tertentu dengan penurunanudara secara perlahan dalam difuser statis. Kompresor udara

sentrifugal adalah kompresor yang dirancang bebas minyakpelumas. Gir yang dilumasi minyak pelumas terletak terpisahdari udara dengan pemisah yang menggunakan sil padaporos dan ventilasi atmosferis.Sentrifugal merupakan kompresor yang bekerja kontinyu,dengan sedikit bagian yang bergerak; lebih sesuai digunakanpada volume yang besar dimana dibutuhkan bebas minyakpada udaranya.Kompresor udara sentrifugal menggunakan pendingin airdan dapat berbentuk paket; khususnya paket yang termasukafter-coolerdan semua control. Kompresor ini dikenal

berbeda karakteristiknya jika dibandingkan dengan mesinreciprocating. Perubahan kecil pada rasio kompresimenghasilkan perubahan besar pada hasil kompresi danefisiensinya.Kompresor sentrifugal dibedakan atas konstruksinya, yaitu :

1. Kompresor Radial2. Kompresor Aksial

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

54/64

54

KOMPRESOR

Kompresor RadialKompresor radial adalah kompresoryang menggunakan sistemsentrifugal dengan putaran tinggi(300 4000 rpm). Biasanya

digerakkan oleh turbian uap atauturbin gas yang mempunyaikarakteristik yang hampir sama.Kompresor ini biasa digunakan jugauntuk supercharger motor bakarberdaya besar, terutama diesel. Didalam kompresor radial, sifat-sifatgas yang dipindahkan terutama

volume jenis dan temperatur harusdiperhitungkan. Jadi, pertimbangankarakteristiknya melibatkan segitigakecepatan dan termodinamika.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

55/64

55

KOMPRESOR

Kompresor AksialKompresor aksial terdiri dari barisan tingkat. Masing-masing tingkat terdiri daribarisan sudu-sudu roda jalan diikuti oleh barisan sudu-sudu stator.Fluida kerja mula-mula dipercepat oleh sudu-sudu roda jalan dan kemudiandiperlambat dalam laluan sudu stator yang didalamnya energi kinetik yangdipindahkan dalam roda jalan dikonversikan menjadi tekanan statik. Proses ini

berulang dalam tingkat berikutnya. Jumlah tingkat yang diperlukan tergantungperbandingan tekanan keseluruhan yang diinginkan.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

56/64

56

MESIN REFRIGERASI

Mesin refrigerasi merupakan alat untuk mendinginkan suatu produk (udara, air,ikan, dll) dengan menyerap panas dari produk tersebut untuk menguapkan bahanpendingin (refrigeran) dan melepas panas tersebut ke lingkungan sekitar.Siklus teoritis untuk mesin refrigerasi menggunakan siklus kompresi uap. Sikluskompresi uap adalah suatu siklus dimana fluida kerja (refrigeran) secara berganti-ganti diuapkan dan diembunkan, dengan suatu proses kompresi uap diantara dua

proses tersebut.

Proses yang menyusun siklus ini adalah :1-2 Proses kompresi isentropik, s=const.: Compressor, sat.vap superheatvapor2-3 Proses pelepasan panas pada tekanan konstan:Condenser, superheatvapor

sat.liquid3-4 Proses ekspansi pada entalpi konstan: Expansion Valve,sat. liquid

mixture4-1 Proses penyerapan panas pada tekanan konstan: Evaporator,Mixture sat.vapor

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

57/64

57

MESIN REFRIGERASI

Siklus Kompresi Uap Standar

RefrigeratedSpace

QL

EnvironmentQH

Win

Condenser

Expansion

ValveCompresso

rEvaporato

r

P

h

P

2

P

1

P-h Diagram

QL

QH3

Win

1

2

4

h4=h3

h1

h2

1

23

4

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

58/64

58

MESIN REFRIGERASI

Siklus Kompresi Uap AktualPenyimpangan siklus uap standar ke aktual terutama karena adanya pressuredrop pada kondensor dan evaporator, serta irreversibilitas proses dalamkompresor.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

59/64

59

MESIN REFRIGERASI

Mesin refrigerasi mempunyai 4 komponen dan 4 proses

Kompresor: mengkompresi uap menjadi uapbertekanan tinggi

Kondenser: mengembunkan uap tekanan tinggimenjadi cairan tekanan tinggi

Katup ekspansi (Expansion Valve) : menurunkantekanan cairan menjadi bertekanan rendah

Evaporator: menerima kalor dari medium bersuhurendah terjadi penguapan

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

60/64

60

PERPINDAHAN PANAS

Panas atau kalor selalu berpindah dari zatyang lebih tinggi suhunya ke zat lain yang

lebih rendah suhunya. Perpindahan panasdapat terjadi melalui tiga cara, yaitu :

1. Konduksi

2. Konveksi

3. Radiasi

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

61/64

61

PERPINDAHAN PANAS

KonduksiPerpindahan kalor melalui suatu zat yang sama, tanpa disertaiperpindahan bagian-bagian dari zat itu disebut konduksi.Perpidahan kalor dengan konduksi dapat terjadi pada zat :padat, cair dan gas.

Bila sebatang logam ujungnya dipanasi dengan api, maka tidaklama kemudian ujung logam yang lain yang kita pegang jugaakan menjadi panas. Jadi kalor yang diterima oleh ujung logamyang dipanaskan telah berpindah melalui batang logam keujung logam yang lain. Pada perpindahan kalor tersebut, bagian

yang dilalui kalor dari logam itu sendiri tidak ada yang ikutberpindah. Benda-benda yang dapat menghantarkan kalordengan baik disebut konduktor.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

62/64

62

PERPINDAHAN PANAS

KonveksiPerpindahan kalor koveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas.Meskipun zat cair dan gas adalah penghantar kalor yang buruk,tetapi kedua zat tersebut masih dapat memindahkan kalordengan baik secara konveksi. Kalor berpindah dengan mengalir

dari bagian yang tinggi suhunya ke bagian yang lebih rendahsuhunya. Aliran ini terjadi karena adanya perbedaan berat jenisatau dorongan.

Perpindahan kalor secara konveksi dapat menimbulkanpergerakan udara, bahkan dapat menimbulkan sirkulasi udara di

dalam suatu ruang yang tertutup. Kalor dapat dipindahkansecara konveksi dengan mengalirkan udara atau air dengandorongan.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

63/64

63

PERPINDAHAN PANAS

RadiasiPerpindahan kalor dari suatu bagian yang lebih tinggisuhunya ke lain bagian yang terpisah yang lebihrendah suhunya tanpa melalui suatu zat atau dengan

melaui suatu zat, tetapi tanpa mempengaruhi suhudari zat tersebut disebut radiasi. Perpindahan kalordengan radiasi hanya dapat terjadi melalui gas,benda yang transparan dan ruang yang vakum.

Kalor dari matahari sampai di bumi tanpamempengaruhi atau menaikkan suhu dari ruang yangdilaluinya.

7/16/2019 97085428 Term Odin a Mika

64/64

PERPINDAHAN PANAS

Analogi Perpindahan Panas

Pada gambar 1 ketika orangmenyemprotkan air langsung darisumur ke bangunan yang terbakarmerupakan analogi dari perpindahan

panas radiasiPada gambar 2 ketika seember airdibawa dari sumur ke bangunan yangterbakar dengan cara mengoperkandari orang yang satu ke orang lainmerupakan analogi dari perpindahan

panas konduksiPada gambar 3 ketika orangmembawa sendiri seember air darisumur ke bangunan yang terbakarmerupakan analogi perpindahanpanas konveksi

97085428 term odin a mika

Documents