laporan fenomena 2(reject)1

Download Laporan Fenomena 2(Reject)1

Post on 04-Jul-2015

1.791 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

BAB I TEORI DASAR KESETIMBANGAN ENERGI DAN PERPINDAHAN PANAS

I.1

Keseimbangan energi kalor dalam komponen mesin pendingin Dalam bab ini akan dibahas teori dasar mesin pendingin dan teori

kesetimbangan energi kalor pada alat penukar kalor yang digunakan dalam percobaan yaitu kondensor dan evaporator. I.1.1 Teori dasar mesin pendingin.

Komponen utama mesin pendingin ada 4 buah yaitu : 1. Kompressor Didalam kompresor terjadi kerja yaitu proses penekanan (Kompresi) gas refrigerant. Tekanan dan temperatur gas naik. Proses yang terjadi dianggap adiabatis (tidak ada kalor yang masukLaboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik PLN

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

maupun keluar dari sistem) dan isentropis (proses dengan entropy tetap). 2. Kondensor Didalam kondensor terjadi proses pengembunan (kondensasi) dimana uap berubah phasenya menjadi cairan. Didalam kondensor terjadi perpindahan kalor dari uap refrigerant keudara pendingin yang dialirkan oleh fan. Proses kondensasi ini terjadi pada suhu dan tekanan tetap. 3. Katub ekspansi Didalam katub ekspansi terjadi proses Throttling yaitu proses penurunan tekanan dimana entalpinya tidak berubah (tetap). 4. Evaporator Didalam evaporator terjadi proses penguapan (evaporasi). Cairan refrigerant berubah phase menjadi uap. Didalam evaporator terjadi perpindahan panas dari udara yang dialirkan dengan fan kecairan refrigerant. I.1.2 Keseimbangan kalor dalam Kondensor

Fungsi kondensor adalah untuk mengembunkan uap refrigerant. Agar terjadi pengembunan maka kalor yang dikandung refrigerant harus dibuang. Pembuangan kalor dilakukan oleh udara pendingin yang dialrkan oleh fan.Dalam proses penukaran kalor terjadi keseimbangan kalor yaitu kalor yang dilepas oleh uap refrigerant harus sama dengan kalor yang diterima oleh udara pendingin. Keseimbangan ini dapat dijabarkan dengan rumus dasar sebagai berikut :

QR = QDimana :U d

Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik PLN

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

QR adalah kalor yang dilepas oleh air uap refrigerant yang sedang mengembun (kJ/jam) QUd adalah kalor yang diterima oleh udara pendingin ( kJ/jam ) Selanjutnya :

QR=mR. QRDimana : m Q m C tR R Ud pUd Ud

dan

Q Ud = M Ud . C pUd . tU d

adalah laju alir air refrigerant ( kg / jam ) adalah panas pengembunan refrigerant ( kJ/kg 0C ) adalah laju alir udara pendingin ( kg / jam ) adalah panas jenis udara pendingin ( kJ/kg 0C ) adalah selisih temperatur gas udara pendingin keluar dan

masuk cooling tower (0C) I.1.3 Keseimbangan kalor dalam Evaporator yang dialirkan oleh fan kepada cairan refrigerant yang

Didalam evaporator terjadi penukaran kalor dari media panas yaitu dari udara sedang mengalami proses penguapan. Dalam penukaran kalor tersebut terjadi keseimbangan yaitu kalor yang dilepas oleh cairan refrigerant harus sama dengan kalor yang diterima oleh udara pendingin. Keseimbangan tersebut dapat dijabarkan dengan rumus dasar sebagai berikut :

Q Ud = QR

Dimana : Q R adalah kalor yang diterima oleh cairan refrigerant ( kJ/jam) QUd

adalah kalor yang dilepas oleh udara yang dialirkan oleh fan

( kJ/jam )Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik PLN

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

Selanjutnya :

QR=mR. QRDimana : m Q m CR R

Q Ud = M Ud . C pUd . tU d

adalah laju alir cairan refrigerant ( kg / jam ) adalah panas penguapan refrigerant ( kJ/kg 0C ) adalah laju alir udara ( kg / jam ) adalah panas jenis udara ( kJ/kg 0C ) adalah selisih temperatur udara keluar dan masuk evaporator

Ud pUd Ud

t (0C) I.2

Teori dasar Perpindahan panas pada Heat Exchanger. Dalam bab ini akan dibahas teori perpindahan kalor pada alat penukar kalor (heat exchanger) yang digunakan dalam percobaan yaitu kondensor dan evaporator. Perpindahan panas pada dasarnya ada 3 macam yaitu : a) Konduksi Konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi dalam bentuk perambatan panas pada benda padat. b) Konveksi Konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi dalam aliran benda cair maupun gas dari satu lokasi kelokasi lainnya c) Radiasi Radiasi adalah perambatan panas tanpa medium perantara atau secara pancaran Pada kedua peralatan penukar kalor diatas ketiga jenis perpindahan panas terjadi secara bersamaan Rumus dasar perpindahan panas yang digunakan adalah

Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik PLN

Q=AU t

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

Dimana : Q adalah kalor yang dipindahkan ( kJ/jam ) A adalah luas bidang perpindahan panas ( cm2

)

U adalah koeffisien perpindahan panas bahan ( kJ/cm2 0 C jam ) t adalah selisih temperatur antara media panas dan dingin ( ) Dalam praktek U yang digunakan adalah untuk kombinasi0

C

konduksi, konveksi dan radiasi. Sedangkan perbedaan temperatur t yang digunakan adalah t logaritmis ). I.2.1 Perbedaan temperatur rata-rata logaritmism

( Perbedaan temperatur rata

- rata

Pembahasan dibawah ini adalah mengenai Perbedaan temperatur rata rata logaritmis untuk kedua alat tersebut diatas yaitu kondensor dan evaporator. I.2.1A. Kondensor Dalam kondensor terjadi perpindahan panas antara 2 media yaitu udara dan refrigerant. Refrigerant didalam kondensor mengalami perubahan phase dari uap menjadi phase cair. Perpindahan panas terjadi dari uap refrigerant keudara. Temperatur refrigerant Sedangkan dianggap tetap karena mengalami karena perubahan menerima phase. kalor temperatur udara naik

pengembunan dari refrigerant. Diagram temperatur dan luas laluan dapat digambarkan sebagai berikut :

Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik PLN

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

Dimana : Temperatur udara masuk t Temperatur udara keluar tUI UO

Temperatur uap refrigerant sama dengan temperaturR

embun refrigerant T

Aliran dianggap paralel flow, maka Perbedaan temperatur rata rata logaritmis adalah :

t m =

( TR TUI ) ( TR TUO ) T T ln R UI TR TUO

I.2.1B yaitu

. Evaporator media udara dan refrigerant. Refrigerant didalam evaporator

Dalam evaporator terjadi perpindahan panas antara mengalami perubahan phase dari cair menjadi phase uap.

Perpindahan panas terjadi dari udara ke refrigerant cair. Temperatur refrigerant dianggap tetap karena mengalami perubahan phase. Sedangkan temperatur udara turun karena memberikan kalor penguapan kepada refrigerant. Diagram temperatur dan luas laluan dapat digambarkan sebagai berikut :

Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik PLN

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

Dimana : Temperatur cairan refrigerant masukR

sama

dengan

temperatur uap refrigerant keluar T Temperatur udara masuk t Temperatur udara keluar tUI UO

Bila aliran dianggap counter flow, maka

t m =

( TUI TR ) ( TUO TR ) T TR ln UI TUO TR

=

( TUI

TUO )

T TR ln UI TUO TR

I.2.2 Jumlah kalor perpindahan panas Total panas yang dipindahkan dari kondensor keluar dan dari luar keevaporator dapat dihitung dengan rumus dasar sebagai berikut :

Q =AU t mDimana Q adalah total yang dipindahkan I.3 Cycle thermodinamika mesin pendingin Cycle thermodinamika pada mesin pendingin teoritis dapat digambarkan sebagai berikut :Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik PLN

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

Proses proses yang ada dalam cycle tersebut adalah : a. Proses 3-4 Proses kompresi uap refrigerant didalam kompresor yang berlangsung secara isentropis dan adiabatis. Dalam proses ini ada kerja W yang masuk dalam sistem sebesar W = h kenaikan suhu dan tekanan. b. Proses 4-1 Proses kondensasi uap refrigerant didalam kondensor. Dalam proses ini terjadi pembuangan kalor Q 2 dari sistem melalui media pendingin ( air atau udara ). Uap refrigerant berubah menjadi cairan. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. c. Proses 1-2 Proses Throttling yaitu proses penurunan tekanan refrigerant pada entalpi tetap. Proses ini terjadi dala katub ekspansi. Tidak ada panas atau kerja yang masuk atau keluar sistem. d. Proses 2-3 Proses evaporasi cairan refrigerant yang terjadi di evaporator. Dalam proses ini terjadi pemasukan kalor Q yang diambil dari sekitarnya. Cairan1 4

h

3

Uap refrigerant setelah akhir proses kompresi mengalami

kedalam sistem

refrigerant berubah

menjadi uap. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap.Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik PLN

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

Dari keseluruhan proses terjadi keseimbangan enersi yaitu Q W

2

=Q

1

+

BAB II TEORI DASAR KERUGIAN TEKANAN DALAM SALURAN TERTUTUP Semua fluida yang mengalir didalam suatu sistim dipengaruhi oleh hukum kekekalan energi. Hukum tersebut dijabarkan sebagai berikut : II.1 Persamaan Energi Yang Diaplikasikan Ke Aliran Fluida II.1. A. Kerugian tekanan tanpa gesekan

Hukum kelestarian massa dan energi ( keadaan steady ) ditunjukkan dalam bentuk keseimbangan energi mekanik yang dikenal dengan persamaan Bernoulli :

P v + Z1 1

g V2 g V2 + 1 = P2v + Z 2 + 2 gc 2 gc gc 2 gc

berbagai variabel pada persamaan diatas yang ada tanda 1 dan 2 menunjukkan lokasi 1 dan lokasi 2 didalam sistim : P = tekanan, lbf / ft2 ( N / m2 ). v = volume spesifik, ft3 / lbm ( m3 / kg ). Z = elevasi, ft ( m ).Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Sekolah Tinggi Teknik PLN

Laporan Praktikum FENOMENA DASAR MESIN

V = kecepatan fluida, ft / s ( m / s ). Persamaan diatas digunakan untuk men