rangkuman materi kompre nyoms (1)

Upload: anonymous-gjpvqgngqf

Post on 25-Feb-2018

235 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    1/34

    BismillahirrahmanirrahiimYa Tuhan Yang Maha berilmu, berikanlah aku ilmu & pengetahuan untuk

    senantiasa bermanfaat bagi sesama dan alam

    RANGKUMAN MATERI KULIAH TEKNIK MESIN ITBSumber: Mechanical Engineering Reference Manualfor the PE Exam ,

    10th Edition

    Disusun Oleh: Nyoman Anani !"#"$%$%&'

    TOPIK PEMBAHAA!"

    #$ %stem f 'nits($ Engineering )ra*ing Pra+ti+e$ Prbabilit% and tatisti+al Anal%sis f )ata-$ .luid prperties/$ .luid tati+s0$ .luid .l* Parameters1$ .luid )%nami+s2$ H%drauli+ Ma+hines3$ .uels and 4mbustin#5$Energ%, 6rk, and P*er##$Thermd%nami+ Prperties f ubstan+es

    #($4hanges in Thermd%nami+ Prperties#$4mpressible .luid )%nami+s#-$7apr P*er E8uipment#/$7apr P*er 4%+les#0$4mbustin P*er 4%+les#1$9efrigeratin 4%+les#2$.undamental Heat Transfer#3$Air 4nditining %stems and 4ntrls(5$Material Prperties and Testing(#$trength f Materials(($.ailure Theries($Basi+ Ma+hine )esign(-$Pressure 7essel(/$Kinemati+s(0$Me+hanisms and P*er Transmissin %stems(1$7ibrating %stem(2$Management +ien+e(3$Instrumentatin and Measurements5$Manufa+turing Pr+esses#$En:irnmental Engineering($Ele+tri+it% and Ele+tri+al E8uipment

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    2/34

    "( Sys)em o* Uni)sa$ Massa " # kg ; #555 gram ; 5,-/- pund ; #-,/3- slugb$ ; 3,2# m?s( @ 3,2500 m?s(

    +$ Pada English Engineering System, diperlukan faktr kn:ersi berupa

    gravitational constant, g+, %ang digunakan untuk penghitungan berat=6>,

    ga%a =.>, energi = EK & EP>, dan tekanan =P>, %ang mengkn:ersikan unsur

    massa =lbm,pound-mass> menadi lbf =pound-force>$d$ I pund ; 5,((-2 !e*tne( SI UNIT

    Base 'nits# Panang Meter / Temperatur Kel:in( Massa Kilgram 0 umlah partikel Ml 6aktu ekn 1 Intensitas

    +aha%a4andela

    - Arus Ampere)eri:ed 'nits

    # .ekuensi HC(

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    3/34

    momentum#di&usion of mass9e%nlds 9e :D?v "nertia force # viscous forcetantn t h?+p< (eat transfer at wall#enegy

    transported )y streamtkes k FpD?v* Pressure force#viscous force

    9a%legh

    &( En+ineerin+ Dra,in+ -ra.)i.ea. #$pe of %ie&s

    +%(+.P("/ 0"EWS

    #$ P"1/"P.20"EWS 3Planar0iew45

    Pr%ektr beradapada sumbunrmal denganpandangan mata$'mumn%a" %op,front, 6 right sideviews5

    75 .89"2".:0"EWS

    Khusus untukbek %angmemiliki bidangmiring ? bentuklengkungan$1ormal viewdarisebuah bidangmiring$

    ;5 +$2"- "sometric- 'imetric

    - %rimetricPESPE/%"0E 0"EWS

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    4/34

    .( Permutations, umlah n buah susunan %ang dapat dibuat se+ara a+ak

    dari seumlah % buah benda, dimana urutan?susunan bendan%a

    mempengaruhi$ing permutation, untuk susunan %ang melingkar$

    3( Pro!a!ilit$ theor$, besarn%a kemungkinan pengambilan?pengukuran

    %ang a+ak?randm$"ndependent, ika sample %ang telah diambil dikembalikan lagi ke

    ppulasi, & sebalikn%a adalah dependent5e( 'oint pro!a!ilit$, kemungkinan teradin%a keadian dari n buah

    kelmpk benda %ang digabungkan dan diambil se+ara a+ak$*( Dis)ribusi normal 6 Gaussian distri!ution:

    7arian =(> Mean =L> tandard )e:iatin =>

    +( athup Distri!ution# Relia!ilit$ Cur)e, kemungkinan suatu benda

    dapat berperasi dengan baik selama t *aktu t$

    h( Analisis 3a)a e71erimen)al" .rekuensi & frekuensi kumulatif, presentase kumulatif Histgram ?recuency polygon )istribusi frekuensi kumulatif

    8( 9lui3 -ro1er)iesa$ Simbol2simbol 1en)in+:

    @ specific weight vspeciAc volume* a)solute viscosity B densityv kinematic viscosity "ncompressi)le Memiliki distribusi ke+epatan %ang unifrm saat mengalir$

    +$ Real +luids: e&tonian=gas, water, alkhl, benCena, larutan gula, larutan

    garam, uap air, larutan asam>, asumsi Guida %ang paling umum

    digunakan karena sifatsifatn%a"o Memiliki :isksitaso /ompressi)leo Memiliki distribusi ke+epatan %ang non-uniformsaat mengalir$o Mengalami gesekan dan turbulensi dalam alirann%a$

    one&tonian:o Pseudoplastic uids=lumpur, li mtr, karet alam, larutan

    plimer>, Guida %ang :isksitasn%a menurun saat gradien

    ke+epatan meningkat$o $ingham uids#plastics=pasta gigi, eli, adnan rti>, Guida

    %ang mampu men+egah tegangan geser, ika tegangan geser

    meningkat Guida ini akn berubah menadipseudoplastic

    uids5

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    5/34

    o 'ilatant uids= perment, +klat, clay slurry, +at>, Guida %ang

    :isksitasn%a meningkat ika tingkat agitasi dan atau gradien

    ke+epatan meningkat, dan mampu kembali ke :isksitas

    semula ika agitasi menurun$

    ( 9lui3 S)a)i.sa( Ala) 1en+u/ur )e/anan:

    $ourdon pressure gauge Barmeter, mengukur tekanan abslut udara$ Strain gauge, diaphragm gauges, quart-crystal transducers,

    menggunakanpieoelectric e&ectuntuk mengukur tekanan %ang

    berGuktuasi$ Manmeter =tabung '>, mengukur perbedaan tekanan %ang ke+il =

    15 Kpa>, untuk mengukur tekanan gage, tidak mungkin untuk

    mengukur tekanan abslut karena tabungn%a harus dibuat beruung

    :akum sempurna$ Static pressure tu)e 3pieometer tu)e>, mengukur tekanan

    gage?tekanan statik %ang berada di dalam pipa?vessel$b( Manome)er !)abun+ U'

    )iNerential manmeter =kedua uung dihubungkan padavessel%ang berbeda, untuk mengukur beda tekanan antara kedua vessel

    tersebut>$ Beda ketinggian antara permukaan Guida, h, diakibatkan

    adan%a perbedaan tekanan pada kedua vessel di masingmasing

    uung manmeter$.net ; berat dari klm Guida

    =p(p#> A ; g h A p(p#; g h Open manmeter =mengukur tekanan gage, uung manmeter

    terbuka di udara>$ Perbedaan tekanan %ang mun+ul diakibatkan

    leh drngan dari tekanan %ang dihasilkan Guida ( terhadap Guida

    manmeter dan Guida #$p(p#; g=fhfQ #h#R (h(>

    @ specific weight F =g?g+>.( Te/anan hi3ros)a)i/

    Tekanan %ang dihasilkan leh Guida =tidak han%a air> pada suatu*adah berdinding %ang terendam leh Guida tersebut$ Tekanan

    hidrstatik pada Guida %ang bersifat incompressi)le danstationaryakan memiliki karakter %ang %ang bergantung pada

    ketinggian?kedalaman :ertikal dan tidak bergantung pada luas area

    dan massa Guida di atasn%a=pada titik %ang sama tinggi, maka

    tekanan akan sama>, hidrostatic parado!5 Pada titik tersebut berlaku Hukum Pas+al, bah*a tekanan menekan

    ke segala arah dengan besar %ang sama$ Tekanan selalu nrmal ke permukaan bentuk apapun =karena

    ketidakmampuan menahan tegangan geser>$3( Gaya Hi3ros)a)i/ pada berbagai bidang

    BI)A!< 7E9TIKAD"ika bidang :ertikal %ang terendam di dalam Guida hingga uung

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    6/34

    atas bidang tepat men%entuh permukaan Guida tersebut, maka

    distribusi tekanan akan berbentuk segitiga dengan pusat tekanan

    pada sentrid distribusi tekanan tersebut =(? kedalaman>, ika

    sebalikn%a, maka akan berbentuk trapesium$ BI)A!< MI9I!

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    7/34

    ( 9lui3 Dynami.sa. -$drod$namics,mempelaari mengenai perilaku Guida se+ara

    teritis, dengan menggunakan pemdelan le*at Hukum !e*tn dan

    asumsi Guida %ang ideal dengan massa enis %ang knstan dan

    :isksitas nl$!. Konser?asi massa:

    S# ;S(c. -ersamaan /on)inui)as"

    #A #:#; (A (:(d. Pada Guida %ang incompressi)le,# ;(, maka besarn%a volumetric

    ow rate # debit,

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    8/34

    =ke+epatan aliran bertambah besar>hingga men+apai fully tur)ulent

    ow#rough-pipe ow,pada kndisi ini f akan knstan dan han%a

    bergantung pada kekasaran permukaan pipa =roughness4$g. 7isksitas Guida akan mempengaruhi besarn%a bilangan 9e dan friction

    loss%ang teradi, dan ika :isksitas bertambah tanpa adan%a

    penurunan ke+epatan aliran, maka hal ini mungkin disebabkan lehfriction loss %ang meningkat sangat taam dan aliran %ang berubah

    meadi laminar$h. Minor losses=Em>, teradi pada sambungan perpipaan, perubahan aah

    aliran, dan luas area aliran, serta memiliki besar %ang lebih ke+il dari

    frictional lossespada dinding pipa$i. aat teradi gesekan =Ef>, minor losses =Em>, serta efek dari energi %ang

    dimasukkan leh pmpa =EA> dan energi %ang diekstrak leh turbin =EE>

    pada aliran suatu Guida, maka Persamaan Bernulli akan berubah

    menadi"

    =EpQ E:Q EC>#Q EA ; =EpQ E:Q EC>( Q EEQ EfQ EmV Esur+es; V EsinkEnergi sources erasal dari Guida %ang masuk dan dari pmpa pada

    sistem, sedangkan energi sink berasal dari Guida %ang keluar sistem,

    turbine, gesekan, danminor losseslainn%a$. -om1a bekera dengan menambahkan energi =water horsepower,

    6HP> pada aliran Guida %ang dipindahkann%a, %ang merupakan energi

    dari tekanan ataupun input power dari mtr listrik?engine%ang

    menalankan pmpa tersebut$/. Turbin bekera dengan mengekstrak energi dari Guida %ang

    mengalirin%a$

    l. #orricellis speed of eux, persamaan untuk menghitung ke+epatandari air %ang keluar dari lubang di dasar tangki akibat dari energi

    ptensial %ang terkandung pada kedalaman =h> air dalam tangki"

    h ; C# C(m.2*+#,ga%a angkat =pada airfil, at plate,dll$>, aliran udara %ang

    melalui airfil bagian atas akan menempuh arak %ang lebih panang

    dari bagian ba*ah airfil, hal ini mengakibatkan ke+epatan aliran udara

    pada bagian atas akan lebih besar sehingga energi kinetik meningkat

    dan men%ebabkan tekanan pada bagian atas airfil menurun sehingga

    ga%a angkat ke arah atas akan meningkat$ Oleh karena itu, padake+epatan %ang pelan bentuk curvaturepada airfil dapat diperbesar

    agar ga%a angkat bertambah =kasus pesa*at mendarat?take-o&>$n. DR3G, ga%a gesek %ang bergerak paralel tetapi berla*anan dengan

    arah dari pergerakan benda$ Ttal ga%a drag adalah gabungan dari skin

    friction danpressure drag5

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    9/34

    )ellows dan pmpa rotary action %ang menggunakan vanes, screw,

    lo)es, danprogressive cavities$ Pmpa enis ini membebaskan

    seumlah :lume Guida dari tiap langkah?putarann%a dengan

    asupan energi %ang dimasukkan se+ara berselang ke Guidan%a$ Hinetic pum, pmpa enis ini merubah energi kinetik Guida menadi

    energi tekanan, knstruksi dari pmpa inilah %ang men%ebabkantansfrmasi teradi$ 4nthn%a"Iet pumps, eIector pumps, dan

    centrifugal pumps5

    Pmpa sentrifugal memiliki prinsip kera berupa" aliran Guida %angmasuk ke inlet akan ditangkap leh impeller dan dilemparkan ke ke

    bagian luar +asing pmpa, di dalam +asing pmpa tersebut

    ke+epatan Guida dari impeller aka diubah menadi energi tekanan

    %ang akan melemparkan Guida ke luar dari pmpa dengan arah 35

    dari arah semula$!. Pumping po&er 4 e5cienc$

    Energi =head4%ang diberikan leh suatu pmpa dapat dihitung dariperbedaan ttal energi dari kedua sisi pmpa =lkasi sumber dan

    tuuan>$ Berdasarkan persamaan Bernulli, pada umumn%a energi

    %ang dihasilkan akibat perubahan ke+epatan dan ketinggian

    besarn%a ke+il sehingga perbedaan energi ttal dapat dihitung

    han%a dari peningkatan energi tekanan %ang teradi$ Pumping

    power bergantung kepada head added 3hA> danmass ow rate5

    atau

    EWsiensi pmpa merupakan perbandingan antara net p*er %angditransfer ke Guida per unit *aktu =hydraulic power4dengan input

    p*er %ang diberikan mtr ke pmpa =)rake pump power4, akibat

    dari rugirugi dari gesekan dan kerugian mekanika di dalam pmpa

    itu sendiri, maka besarn%a )rake pump power akan lebih besar dari

    hydraulic power5

    Bia%a listrik pmpa dihitung dari besarn%a energi %ang digunakandikalikan dengan laman%a *aktu pemakaian"

    6 ; P t+$ Ca)itation 3an 1en.e+ahannya

    /avitation adalah penguapan se+ara spntan dari Guida %ang sedangdipmpa %ang men%ebabkan menurunn%a perfrma kera dari pmpa

    tersebut$ ika tekanan dari Guida lebih rendah dari tekanan uap, maka

    akan di dalam pmpa akan terbentuk kantngkantng ke+il berisi uap

    %ang dapat menabrak permukaan impeller dan meletus ketika bertemu

    dengan tekanan Guida lkal %ang lebih tinggi, hal ini akan

    men%ebabkan teradin%a noise, getaran, impeller pitting, dan

    kerusakan struktural lainn%a pada +asing pmpa$-enyebab ca)itation6

    Temperatur li8uid %ang tinggi Ke+epatan pmpa %ang berlebihan

    aat energi %ang dimiliki Guida di bagian inlet =net positive suctionhead availa)le, 1PS(.4 lebih sedikit dari umlah energi %ang

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    10/34

    dibutuhkan =net positive suction head required, 1PS(4untuk

    perasi %ang ptimal$ aat tekanan Guida menurun sehingga lebih rendah dari tekanan

    uap$-en.e+ahan ca)itation6

    Psisi sumber Guida dibuat lebih tinggi Psisi pmpa dibuat lebih rendah Mengurangi gesekan dan minor losses dengan menggunakan pipa

    %ang lebih besar atau memperpendek suction line5 Menurunkan temperatur Guida pada bagian inlet pmpa$ Memberikan tekanan pada tangki suplai Guida$ Mengurangi ke+epatan pmpa$

    3( Ti1e2)i1e )urbinTurbin diklasiWkasikan berdasarkan bagaimana impeller mengekstrak

    energi dari aliran Guida$ Terdapat tiga tipe turbin %ang berhubungan

    dengan range ke+epatan spesiWkn%a, %aitu"

    .!ial-ow tur)ines 3propeller tur)ines>untuk ketinggian %angrendah, ke+epatan putar %ang tinggi, dan lau aliran %ang tinggi$

    eaction tur)ines,untuk ketinggian dan ke+epatan spesiWkmenengah$ Biasan%a digunakan untuk hydroelectric generating

    plants, bentuk dan +ara kera serupa dengan pmpa sentrifugal

    %ang dipsisikan terbalik$ adial-ow3impulse4 tur)ines, untuk ketinggian %ang tinggi dan

    memiliki ke+epatan spesiWk terendah$Knstruksin%a berupa prs

    dengan ban%ak bilah?)lade%ang akan berputar ketika dilalui

    pan+aran air$

    %( 9uels an3 =ombus)iona5 ?uel analysisterbagi menadi dua, %aitu"

    7ltimate anal$sisberdasarkan presentase berat dari tiap unsur%ang din%atakan dalam namanama atmn%a =4,H,O,!,>$

    Proximate anal$sismemberikan presentase berat dari aspekmoisture, volatile matter, A!ed car)on, sulfur, dan ash5

    8aste fuels, biasan%a digunakan untuk bahan bakar)oiler#furnace, %ang biasan%a berasal dari gas dari TPA?digester,

    limbah +airan amma)le, sen%a*a rganik %ang mudah menguap

    =volatile organic compound,7O4> seperti benCena, ethanl, danmethana, dan limbah bahan bakar lainn%a seperti il shale, tar

    sand, gabah padi, sampah bimass, gambut, serpihan ban, dll$ *ncinerationadalah bentuk penglahan limbah dengan

    men+ampurkan bahan bakar%ang mudah terbakar dan limbah

    dalam sebuah tungku sehingga panas %ang ditimbulkan akan

    membakar limbahlimbah tersebut meskipun limbah tersebut

    memiliki kelembaban %ag tinggi$ "ncineration berfungsi untuk

    mengubah limbah bera+un menadi wastes ine&ective=nonharmful,

    nonto!ic,dll>$ Ba)u baraterdiri dari volatile matter, A!ed car)on, moisture, ash,

    dansulfur5 0olatile matterakan berubah menadi uap air ika batu

    bara dibakar dan mempenagruhi besarn%a api %ang dihasilkan$

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    11/34

    ?i!ed car)onadalah seumlah padatan mudah terbakar %ang tersisa

    setela volatile matterhabis, moisture merupakan air %ang

    terkadung dalam batu bara, ash adalah suatu unsur mineral %ang

    tidak dapat terbakar, dan sulfur adalah unsur %ang tidak diharapkan

    karena menimbulkan plusi udara pada saat batu bara dibakar$

    enis2enis ba)u bara" anthracitic 3bersih,padat, dan keras, susahdibakar tetapi memiliki n%ala api %ang unifrm, tanpa asap, dan

    lidah api %ang pendek >, )ituminous 3kmpsisin%a beragam, 7M

    %ang lebih tinggi dari anthra+ite, mudah dibakar dan lidah apin%a

    panang>, lignitic3berstruktur seperti ka%u, sangat lembab, memiliki

    heating value %ang rendah, hasil pembakarann%a menimbulkan

    elaga>$ Gasoline, merupakan +ampuran hidrkarbn %ang memiliki

    kemampuan terbakar, :latilit%, heating :alue, dan bilangan ktan$

    +ctan num)er =O!> adalah ukuran ketahanan terhadap ketukan

    =knocking4, +nth" Isktana, 42H#2, memiliki perasi %ang tahanknocking daripada !heptana, 41H#0$

    Diesel fuel, memiliki bilangan setana %ang menunukkan ukurankualitas ignition delay dari bahan bakar$ 'ntuk perasi mesin diesel

    %ag ptimal pada ke+epatan rendah diutuhkan bilangan setana

    sekitar 5, sedangkan untuk ke+epatan tinggi berkisar -/, dari

    standar bilangan setan #55 %ang dimiliki leh 4etane, 4#0H-$

    Bilangan setana dapat ditingkatkan dengan men%ambpurkan Cat

    additives seperti etherdan amyl nitrate5 *gnition temperature 3autoignition temperature4adalah

    temperatur minimal dimana pembakaran dapat teradi, pada saatini panas %ang dihasilkan pembakaran lebih ban%ak dan akan

    men%ebar ke sekeliling ruang bakar$ Hal ini dapat teradi se+ara

    spntan maupun dengan lagging =ketertinggalan>dan bergantung

    terhadap rasi udara dan bahan bakar, temperatur, tekanan, dan

    panangn%a *aktu pemberian sumber panas$ Com!ustion reaction terdiri dari ksigen, karbn, hidrgen,

    hidrkarbn, dan sulfur sebagai reaktan, sedangkan kabndiksida

    dan uap air sebagai prduk utama, selain itu terdapat prduk

    sampingan dengan umlah ke+il seperti karbn mnksida, sulfur

    diksida, dan sulfur triksida$ !itrgen dan ksigen %ang berlebihtidak akan berubah$ Rea/si S)oi/iome)ri/ 5 reaksi %ang sempurna dimana umlah

    reaktan %ang dibutuhkan untuk melakukan reaksi pembakaran

    dapat bereaksi seluruhn%a menadi prduk tanpa meninggalkan sisa

    reaktan$ =om1le)e .ombus)ion5 teradi saat bahan bakar dapat terbakar

    seluruhmn%a dan biasan%a membutuhkan udara berlebih untuk

    dapat men+apai kndisi ini$ ?lue gas adalah sebutan untuk prduk

    hasil pembakaran %ang melalui bagian e!haustdari sistem dan

    didminasi leh nitrgen$ ?lue gas %ang mengandung kadar ksigen

    %ang terlalu ban%ak menuukan teradin%a e!cess air5 )engan

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    12/34

    mengurangi air#fuel ratio,maka tungku akan lebih panas karena

    berkurangn%a udara pendingin, kuantitas ue gas akan berkurang,

    serta heat lossdan plutanakan berkurang$ HH4 3an LH4

    (eating value dari bahan bakar dapat diukur dengan )om)

    calorimeter, HH7 =(igher (eating 0alue#gross heating value> padabahan bakar menunukkan panas %ang terkandung dalam uap air

    %ang terbentuk dari hidrgen saat kndesasi teradi dalam

    pembakaran suatu bahan bakar$DH7 =2ower (eating 0alue#net heating value4menunukkan suatu

    asumsi bah*a seluruh hasil pembakaran akan ber*uud gas dan

    digunakan untuk menghitung energi termal %ang dihasilkan suatu

    bahan bakar semenak panas dari penguapan =HH7> tidak dapat

    diperleh kembali dari sistem$ Han%a hidrgen %ang tidak terikat

    dengan ksigen saa %ang akan terbakar dan membentuk uap air$

    'nsurunsur tak terakar seperti ash, ksigen, dan nitrgen tidakberkntribusi dalam besarn%a heating value,ttal heating :alue

    didapat dari unsur +arbn dan hidrgen %ang terbakar$

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    13/34

    6fri+tin; .f$ s6gra:it%; mg=h(h#>

    Ener+i -o)ensial 3an Ener+i Kine)i/

    Ekinetik; Z m:(Eptensial; mgh

    Ener+i 1e+as5 ener+i )e/anan5 3an ener+i in)ernalEnergi %ang tersimpan pada pegas adalah setara dengan kera %ang

    dibutuhkan untuk menekan pegas seauh arak tertentu dan

    bergantung kepada kekakuann%a,

    Kera, 6, dapat diperleh dengan peningkatan tekanan dari sistem,

    energi %ang tersimpan pada sistem dengan massa %ang ditekan,Epressure; EG*; mp? ; mp:

    Energi internal, ', akan meningkat ika temperatur dari suatu bendameningkat, perubahan energi internal ini setara dengan heat ow,

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    14/34

    f$ uperheated :aprg$ Ideal gash$ 9eal gasi$

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    15/34

    *deal Gas,kndisi gas %ang ideal ter+apai ika tekanan beradakndisi sangat rendah sedangkan temperatur auh lebih tinggi dari

    temperatur kritikaln%a, pada keadaan sebalikn%a gas akan berada

    pada fasa uap$h ; u Q p: ; u Q 9T

    :inetic Gas #heor$, digunakan untuk memprediksi ditribusike+epatan dari mlekul gas sebagai fungsi dari temperatur$ Asumsi

    %ang digunakan dalam teri ini adalah"a$ Antar mlekul gas tidak ada tarik menarik$b$ 7lume dari mlekul gas diabaikan ika dibandingkan dengan

    :lume gas$+$ Mlekul berperilaku seperti sphere %ang keras$d$ 6adah?container dari gas tersebut +ukup besar sehingga

    interaksi mlekul gas dengan dinding *adah tidak terlalu

    dminan$

    K adalah knstanta BltCmann, #$25 #5(=?mle+ule$K>

    esuai dengan deWnisi dari energi kinetik, Z m:(, maka energi

    kinetik ratarata dari mlekul gas adalah prprsinal dengan

    temeperatur abslut ratarata"

    Tekanan dari gas dapat dihitung sebagai ttal dari perubahan

    mmentum mlekulmlekul gas %ang membentur dan memantul

    pada dinding container5

    Hu/um Ama+a), berbun%i :lume ttal dari +ampuran beberapagas %ang tidak saling bereaksi adalah setara dengan penumlahan

    tiap :lume parsial tiap gas tersebut$7 ; 7AQ 7BQ 74

    Hu/um Dal)on5 berbun%i tekanan ttal dari +ampuran gas adalahpenumlahan dari tekanan parsial tiap gas$

    p ; pAQ p BQ p4 Real +as5 menggunakan persamaan seperti pada ideal gas, tetapi

    terdapat faktr kreksi berupa compressi)ility factor, , %ang dapatdilihat pada compressi)ility charts5Pada real gas asumsi %ang

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    16/34

    digunakan tidak sama dengan ideal gas karena :lume mlekul gas

    tidak bisa diabaikan terhadap :lume gas keseluruhan$p: ; 9T

    p7; m9T

    "&( =han+es in Thermo3ynami. -ro1er)ies Sis)em )ermo3inami/a5 terbagi menadi dua control volume dancontrol mass5a. Control )olume, open s$stem, disebut uga sistem terbuka

    %ang melingkupi seumlah materi dan dibatasi leh batas?

    system )oundaries%ang real =pistn, dinding silinder, dll>

    ataupun imainer,dimana materi dapat keluar dan masuk

    sistem dari dan ke lingkungan?surroundings$ Pada open system,

    semua materi keluar dan masuk sistem dengan ke+epatan %ang

    sama$!. Control mass, closed s$stem, disebut uga sebagai sistem

    tertutup karena tidak ada massa %ang men%eberangi system

    )oundaries5

    enis2enis 1roses )ermo3inami/aa( -roses a3iaba)i/5 pada prses ini tidak ada bentuk energi

    apapun %ang mele*ati system )oundary, prses ini terdiri dari

    prses isentrpik dan throttling5 ; 5

    F' ; 6b( -roses )e/anan /ons)an !isobari/'

    Fp ; 5 ; FH

    .( -roses )em1era)ur /ons)an !iso)ermal'FT ; 5 ; 6

    3( -roses ?olume /ons)an !iso/hori/6isome)ri/'F7 ; 5 ; F'6 ; 5

    e( -roses isen)ro1i/5 kndisi adiabatik %ang tidak teradi

    perubahan entrpi pada sistem$F ; 5 ; 5

    *( -roses )hro))lin+5 kndisi adiabatik %ang tidak teradiperubahan entalpi pada sistem, tetapi mengakibatkan teradin%a

    pressure drop %ang signiWkan$FH ; 5P( p#

    Kndisi prses equili)rium adalah ketika JKndisi prses quasiequili)rium adalah ketika J

    -roses -oly)ro1i.5 memiliki persamaan plitrpik seperti di

    ba*ah ini"p#=7#>n; p(=7(>n

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    17/34

    n adalah ekspnen plitrpik, %ang nilain%a bisa beragam dan

    uga dapat dipakai untuk menentukan bentuk prses lainn%a,

    seperti"n ; 5" prses isbarn ; #" prses istermaln ; k" prses isentrpik

    " prses iskhrik

    -roses #hrottling, pada ideal gas prses ini teradi pada keadaanistermal$ Pada real gas, prses throttling dapat menurunkan

    ataupun meningkatkan temperatur$ Hal ini bergantung pada

    temperatur dan tekanan gas saat prses ini throttling ini teradi$

    Prses ini biasa digunakan untuk mengliquefy gas ataupun uap

    dengan mele*atkann%a pada e!pansion valve5 Re)ersi!le 4 *rre)ersi!le Process,prses %ang reversi)le

    teradi ika pada akhir prses baik sistem maupun lingkungansekitar sistem dapat kembali ke kndisi?keadaan semula, sedangkan

    keadaaan sebalikn%a disebut prses %ang irreversi)le5 Prses

    adiabatik %ang reversi)leadalah nama lain dari prses isentrpik

    =tidak ada perubahan entrpi>$ Prses %ang mengandung gesekan

    tidak pernah reversi)le54nth+nth prses %ang irreversi)le>a$ Perubahan fasa Catb$ Prses Thrttling+$ 9eaksi kimiad$ )efrmasi tidak elastise$ Knduksi panas

    Menemu/an /era !' 0 hea) !' 3ari +ra/Besarn%a kera =6> %ang dilakukan leh atau kepada sistem dapat

    dihitung berdasarkan area di ba*ah kur:a pada graWk P7 pada

    anatara kndisi a*al dan akhir dari suatu sistem$ Begitu pula

    dengan umlah dari panas %ang diserap ataupun dilepaskan dari

    suatu sistem dapat dihitung dari area di ba*ah kur:a pada graWk T

    s$Berikut ini adalah gambar graWk prses kera dan panas"

    learnthermo5com

    6

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    18/34

    Tan3a 6 sign con)ention, aturan penandaan psitif atau negatifdigunakan pada penghitungan work, heat, dan segala perubahan

    prperti pada sistem$a$ (eat, , psitif ika panas mengalir ke sistem$b$ Work, 6, psitif ika sistem melakukan kera ke lingkungan$

    +$ Perubahan pada entalpi, entrpi, dan internal energy=FH, F,dan F'> akan psitif ika semua prperti ini meningkat di dalam

    sistem$Tanda negatif akan mun+ul ika hal %ang teradi adalah kebalikan

    dari pinpin di atas$ Hu/um 1er)ama )ermo3inami/a un)u/ sis)em )er)u)u15

    energi %ang memasuki suatu sistem harus meninggalkan sistem

    tersebut atau disimpan dalam suatu bentuk tertentu, karena energi

    tidak dapat di+iptakan atau dihan+urkan$ Oleh sebab itu, work?kera

    %ang diselesaikan pada suatu prses adiabatik han%a bergantung

    kepada kndisi akhir sistem, dan tidak bergantung pada prses

    alami %ang teradi$ ; F' Q 6

    sebagai net heat %ang memasuki sistem, akan berfungsi untuk

    meningkatkan temperatur sistem ataupun untuk melakukan kera

    ke lingkungan$ Hu/um 1er)ama )ermo3inami/a 1a3a sis)em )erbu/a5

    hukum pertama termdinamika ini pada dasarn%a merupakan

    hukum knser:asi energi Bernulli %ang berada pada kndisi nn

    adiabatik$ Bentuk persamaan ini ika memiliki mass ow rate %ang

    nstan, akan menadi"

    ; F' Q FEpQ FEkQ 6G*Q 6shaftika sistem adiabatik, maka nilai adalah nl$ adalahnet heat

    owke dalam sistem, 6G*adalah p7work 3ow energy# ow

    work4%ang menunukkan kera %ang dibutuhkan untuk membuat

    aliran ke dalam sistem dapat mela*an tekanan dari bagian keluar

    sistem$6G* ; p(:(R p#:#

    6shaft adalah kera %ang dilakukan shaft terhadap lingkungan untuk

    mentransmisikan energi keluar dari sistem$ Perubahan pada energi

    internal sistem %ang dikmbinasikan dengan ow workakan

    menghasilkan entalpi"

    h ; u Q p: Fh ; Fu Q 6G*

    -erubahan 1ro1er)i 1a3a i3eal +as5Pada Cat compressi)le=ideal gas>, perubahan prperti dapat

    dihitung tanpa harus mengetahui kndisi a*al atau akhir dari

    prperti tersebut$ Persamaan %ang biasa digunakan adalah"

    Pada temperatur knstan, persamaan %ang digunakan akan

    menadi"p#7#; p(7(

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    19/34

    sedangkan, pada tekanan knstan persamaan %ang digunakan

    akan menadi"

    Begitu pula, pada perubahanentalpi, internal energ%, dan entrpi"

    Fh ; +pFTFu ; +:FT

    Fs ; +pln =T(?T#> R 9 ln =p(?p#> ; +:ln =T(?T#> Q 9 ln =:(?:#>

    Persamaan entalpi dan internal energ% :alid untuk semua enis

    prses, sedangkan heat, , bergantung pada path pada kur:a dan

    uga spesiW+ heat pada tekanan atau :lume knstan"

    Hea) Reser?oir59eser:ir disini adalah sumber energi panas %ang mungkin dapatberasal dari reaksi nuklir, pembakaran, ataupun pemanasan

    elektrik$

    a$ Power generation b$efrigeration

    e&ectPada sikluspower generation, high-temperaturereservoir#source reservoir %ang memiliki temperatur, TH,

    mentransfer seumlah energi panas sebesar H, kemudian energi

    dilepaskan ke lingkungan, TD, dan diterima leh low-

    temperature reservoir?sink reservoir# energy sink sebesar D$

    Prses sebalikn%a, disebut refrigeraton e&ect5

    Si/lus5 adalah sekumpulan prses %ang dapat memba*a kembalisistem ke kndisi semula, dan terus berulang$

    6net ; 6utR 6inut; in ut

    Pada diagram p7 dan Ts, area di ba*ah kur:a se+ara berurutan

    akan merepresentasikannet workdan net heat$ Thermal EF.ien.y 1a3apo&er c$cle,

    dideWnisikan sebagai rasi dari kera utput %ang berguna dengan

    energi input %ang diberikan"

    High

    temperature

    D*temperature

    reser:ir

    )e:i+ de:i+

    High

    tem erature

    D*temperature

    reser:ir

    6 ; H D 6 ; H D

    TH TH

    TD TD

    H H

    DD

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    20/34

    Hukum pertama termdinamika dapat ditulis menadi"in; utQ 6net

    sehingga, eWsiensi termal dapat ditulis menadi"

    EWsiensi maksimum dapat diperleh dengan meminimalisir ut$ Hu/um /e3ua )ermo3inami/a

    Prses alami %ang dimulai dari suatu kndisi e8uilibrium dan

    berakhir pada kndisi lainn%a akan mengakibatkan peningkatan

    entrpi sistem dan lingkungan$ !et entrpi akan selalu meningkat

    untuk siklus prses =cyclical4%ang irreversi)le$ika seumlah energi panas akan diubah seluruhn%a menadi kera,

    maka sebagian energi akan dibuang ke lingkungan?low-temperature

    sink5

    Pern%ataan Kel:inPlank %ang berkaitan dengan hukum kedua

    termdinamika adalah tidak mungkin terdapat cyclical engine %ang

    memiliki eWsiensi termal #55$ Engine %ang bekera pada suatu

    siklus pasti akan mengalami efek lain %ang diakibatkan dari prses

    ekstraksi panas reser:ir dan mengubahn%a menadi kera$ A?ailabili)y5

    Kera maksimum %ang dapat diperleh dari suatu siklus dan

    bergantung kepada temperatur dari lingkungan sekitar$ Pada heatengine %ang dikelilingin leh lingkungan bersuhu TD,net heat

    diperleh dari ; H D$ 6rk, 6, %ang dihasilkan engine

    berlangsung se+ara knstan, dan sistem berada pada kndisi aliran

    stead%, energi kinetik dan ptensial diabaikan, sehingga hukum

    kesatu termdinamika dapat ditulis"mh#Q ; mh(Q 6

    sedangkan entrpi pada hukum kedua termdinamika dapat

    ditulis" ms(; ms#Q ?TD

    ma!imum work output 3availa)ility4,han%a dapat diperlehpada prses %ang re:ersible$ edangkan, perbedaan antara

    kera maksimum dan aktual disebut denganprocess

    irreversi)ilty5

    "#( =om1ressible 9lui3 Dynami.s

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    21/34

    diasumsikan sebagai aliran satu dimensi ika sepanang saluran luas

    penampang aliran bertambah se+ara perlahan$ Karena aliran

    bergerak +epat, maka tidak ada *aktu %ang +ukup untuk teradin%a

    heat transfersehingga digunakanlah asumsi aliran %ang adiabatik$

    ika saluran pendek, maka tidak teradi gesekan$ Maka persamaan

    steady-ow energy equation 3S?EE4 %ang digunakan untukkesetimbangan energi pada sistem open-ow%ang adiabatik

    adalah"

    Berdasarkan persamaan di atas dapat terlihat bah*a aliran Guida ini

    terdiri dari bentukbentuk energi statik, kinetik , dan energi internal

    =termal>$ Karena kerapatan dari gas sangat ke+il, maka energi

    ptensial pada aliran sering kali diabaikan, sehingga untuk dapat

    menghitung perubahan ke+epatan %ang teradi +ukup dengan

    menggunakan kmpnen internal energi$ *sentropic ;o&, teradi ika aliran gas adiabatik, tanpa gesekan,

    sehingga perubahan entrpi adalah nl dan aliran in menadi

    reversi)le56alaupun pada ken%ataann%a aliran seperti ini tidak

    ada, tetapi asumsi seperti prses aliran stead% state dengan

    ke+epatan tinggi dan mengalami peningkatan entrpi %ang ke+il

    tetap dianggap sebagai isentropic ow5 Mach num!er, merupakan fungsi dari static properties dari suatu

    aliran isentrpi+ dimana besarn%a selalu berubah sepanang pla

    aliran$

    Critical point, teradi pada suatu titik %ang memiliki bilangan

    M;# =sonic velocity ? ke+epatan suara4, sonic properties biasa

    ditandai dengan tanda `$ Cho/ed ;o&,kndisi ini mun+ul ketika ke+epatan sonic

    ter+apai pada bagian nole throat %ang mengakibatkan mass

    ow rate menadi maksimum pada bagian ini dan tetap

    knstan untuk setiap perubahan %ang teradi pada tekanan

    am)ient5 Pada aliran ter+ekik =choked4 dengan )ack pressure

    =low-pressure reservoir4%ang menge+il, maka ke+epatan padathroat dan mass ow rate akan meningkat,sedangkan pada

    aliran ter+ekik dengan tekanan source %ang meningkat,maka

    ke+epatan throat akan tetap knstan$ $ Ke+epatan aliran gas

    pada suatu saluran dapat ditingkatkan dengan +ara

    meningkatkan rati antara tekanan source reservoir terhadap

    tekanan am)ient, persamaan ini :alid hingga men+apai sonicvelocity =M;#>$ Perubahan dari tekanan am)ient dibutuhkan

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    22/34

    untuk merubah ke+epatan aliran gas pada saluran$ ika aliran

    gas pada saluran telah men+apai ke+epatan sonic, makatekanan am)ient %ang telah diubah tidak dapat dikembalikan

    menadi tekanan source reservoir5 , maka tekanan dan temperatur akan

    menurun sepanang arah aliran dan density akan menurun

    sehingga ke+epatan dan mass ow rate akan meningkat

    hingga aliran ter+ekik dan tidak teradi lagi peningkatanmass

    ow rate, sedangkan ika ke+epatan gas %ang memasuki

    saluran adalah supersonic=MU#>, maka tekanan dan

    temperatur akan meningkat sepanang arah aliran dandensitas meningkat sehingga ke+epatan aliran akan menurun$

    *sothermal ;o&, padapipelines gas arak auh, bumi akan

    berperan sebagai heat reser:ir %ang akan mensuplai energi

    agar membuat aliran gas selalu istermal, leh karena itu

    aliran gas lebih sering diadikan prses adiabatik, karena pada

    aliran dengan bilangan Ma+h men+apai # selalu dibutuhkan

    perpindahan panas tak terhingga untuk membuat alirann%a

    selalu istermal$ Ra$leigh ;o dia!atic ;o& =aliran dengan perpindahan

    panas>5adalah aliran tanpa gesekan, %ang teradi ika

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    23/34

    seumlah energi panas ditambahkan atau dihilangkan dari

    suatu aliran gas %ang mengalir pada saluran tanpa gesekan

    %ang berpenampang knstan$ Pada 9a%leigh Dine"

    Pada 9a%leigh Dine di atas, dapat terlihat bah*a ke+epatan

    aliran akan menuu bilangan Ma+h;# baik pada aliran

    su)sonicdansupersonic%ang mengalami pemanasan$

    "8( 4a1or -o,er E, di+ampur dengan aliran

    udara, sehingga keseluruhann%a saling ber+ampur seperti Guida

    =uidied4 dan terbakar di dalam ruang pebakaran$

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    24/34

    Pumps,padapower-generation plants umumn%a digunakan

    pmpa sentrifugal$ Pmpa berfungsi untuk meningkatkan

    umlah ttal energi %ang terkandung di dalam Guida %ang

    mengalir mele*atin%a$ Pmpa dianggap sebagai adia)atic

    devices karena heat loss%ang %ang timbul saat pemmpaanberlangsung sangatlah ke+il$ Pada pmpa dengan ukuran inlet

    dan outlet%ang sama besar dan terletak pada ketinggian

    %ang sama memiliki persamaan kera dan energi seperti di

    ba*ah ini"6pump ; m=h(h#> ; m:=p(p#> Ppump ; S=h(h#>

    EWsiensi dari suatu pmpa, isentropic eGciency, Ks, adalah sebagai

    berikut"

    -eat exchangers5mentransfer energi panas dari satu Guida keGuida lainn%a %ang dipisahkan leh suatu dinding pemisah$ ika

    prses heat transferini berlangsung se+ara adiabatik, maka ttal

    energi pada bagian input harus sama dengan ttal energi pada

    bagian utput$ Tidak ada kera %ang teradi pada heat e!changer

    serta energi kinetik dan ptensial pada Guida diabaikan,

    sebagaimana persamaan di ba*ah ini"SAhA,in Q SBhB,in; SAhA,ut Q SBhB,ut

    Condenser,adalah heat e!changer %ang berfungsi untukmenghilangkan panas hasil penguapan pada uap air, dengan +ara

    mele*atkan uap air melalui pipapipa %ang berisi air?udara

    pendingin$ Air dengan fasa li8uid %ang terbentuk akan atuh dan

    tertampung pada bagian ba*ah kndensr berupa condensate well5

    Panas akan ditransfer melalui dindingdinding pipa ke dalam air

    pendingin dan dilepaskan ke lingkungan$/ondenser fouling adalah

    partikel pengtr pada +ndenser %ang biasan%a disebabkan leh

    adan%a pertumbuhan rganisme mikrbilgi, kerak air, partikel

    ktran, dan rganisme air$

    %al)es5 aliran Guida berkntakan dengan suatu permukaan nole,oriAce, atau valves dalam *aktu %ang snagat singkat, sehingga

    aliran ini dapat dianggap adiabatik, dimana tidak ada kera?*rk

    %ang dilakukan pada aliran ini, dan ika energi ptensial diabaikan,

    maka persamaan aliran ini menadi"

    ika energi kinetik pada aliran uga diabaikan, h# ; h(, maka kndisi

    dimana terdapatpressure drop pada entalpi knstan adalah

    karakteristik dari throttling valve5

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    25/34

    temperatur dari steam =tanpa adan%a peningkatan tekanan steam>

    melalui prses kn:eksi?radiasi dari panas %ang dihasilkan prses

    pembakaran bahan bakar terhadap pipapipa biler %ang berisi air$ Reheaters=resuperheater, adalah bagian dari furnaces atau

    superheater%ang akan dipanaskan kembali se+ara terpisah dan

    berfungsi untuk menambahkan energi panas kepada steam setelahsebelumn%a steam tersebut melalui minimal satu buah turbin$

    Prses reheater ini berfungsi untuk menurunkan kadar kelembaban

    pada uap %ang telah mengalami ekspansi dan memasuki vapor

    dome5 7lume uap %ang telah melalui reheater akan

    bertambahkarena tekanan dan densitas %ang berkurang$ +eed&ater heaters, menggunakan steam untuk meningkatkan

    temperatur dari air %ang memasuki steam generatr sehingga

    eWsiensi dari biler dapat meningkat$ Peningkatan temperatur air

    %ang keluar dari kndenser akan berpengaruh pada peningkatan

    eWsiensi dari biler untuk memanaskan air menadi steam$ E)aporators, adalah heat e!changerdengan tipe shell-and-tu)e

    tertutup%ang digunakan untuk menghasilkan distilled )oiler

    feedwater,dimana panas dari steam digunakan untuk menguapkan

    air meadi distilled water steam5 Deaerators (deaerating heaters",adalah kategri open

    feedwater heater, dengan besar tekanan %ang lebih tinggi dan

    direct-contact heater, dimana fungsin%a adalah menghilangkan

    gasgas =ksigen, karbn diksida> dari feedwater5 'eaerator

    bekera dengan membuat air menadi butiranbutiran dan

    memanaskann%a dengan uap bersuhu tinggi$ Economi>ers, adalah enis water-tu)e heat e!changer %ang terdiri

    dari pipapipa %ang akan dipanaskan kembali leh sisasisa terakhir

    dari gas pembakaran$ .ungsi economier adalah untuk

    meningkatkan suhu dari )oiler feedwater %ang akan memasuki

    steam generatordan mengurangi input energi %ang diperlukan

    untuk pembakaran dengan memanfaatkan sisasisa energi %ang

    terbuang dalam prses$ 3ir heaters (air preheater" , berfungsi untuk meningkatkan suhu

    udara pembakaran dengan mentransferkan energi panas dari gas

    pembakaran, sehingga eWsiensi pembakaran dapat meningkat$

    "( 4a1or -o,er =y.les General %apor Po&er C$cles5 umumn%a terdiri dari vapor

    generator#)oiler, tur)ine, condenser, dan feed pump, dengan

    ilustrasi sebagai berikut"

    Prses teradi dalam siklus ini dimulai dengan pemanasan air pada

    steam generator untuk menghasilkan uap air?steam, pemanasan

    kembali leh superheateruntuk peningkatan temperatur dan

    entalpi dari steam, lalu steamakan diekspansi saat melaui turbindan melakukan kera bersamaan dengan adan%a penurunan

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    26/34

    temperatur, tekanan, dan kualitas dari steam tersebut$ 'ap air

    kemudian dikembalikan ke fasa li8uid dengan melalui kndenser,

    kemudian tekanan dari fasa li8uid tersebut ditingkatkan dengan

    melalui )oilerfeed pump untuk dimasukan kembali ke dalamsteam

    generator5

    etiap satu putaran siklus ini, entrpi dari steam akan dikembalikanke nilai semula, sedangkan entrpi dari lingkungan meningkat

    karena adan%a heat tranfer%ang teradi pada )oiler dan condense,

    leh karena itu siklus menadiirreversi)le5 Carnot C$cle5gambar diagram P: dan Ts

    a$ Ekspansi istermal saturated liquidmenadi saturated vapor5b$ Ekspansi vaporse+ara isentrpik+$ Kmpresi vaporse+ara istermald$ Kmpresi isentrpik

    asic Ran/ine C$cle5 gambar diagram P: dan Ts

    a$ Pembentukan uap pada bilerb$ Ekspansi adiabatik di dalam turbin+$ Kndensasid$ Kmpresi adiabatik untuk men+apai tekanan bilere$ Pemanasan li8uid hingga saturatin temperature$

    ";( =ombus)ion -o,er =y.les *ntroduction, com)ustion power cycle memilikicom)ustion

    product %ang tidak dapat dikembalikan lagi kepada kndisi a*aluntuk digunakan kembali serta analisis %ang digunakan adalah air-

    standard cycles, hal inilah %ang menadikann%a berbeda dengan

    vapor power cycle5 .ir-standard cycles adalah sistem tertutup %ang

    menggunakan Guida kera berupa ideal gas, dimana panas dari

    pembakaran didapat dari prses heat transfer seketika dari

    lingkungan bertemperatur tinggi dan akhir dari siklus adalah

    pelepasan panas se+ara seketika ke lingkungan$ EWsiensi aktual dari

    internal com)ustion enginekirakira /5$ Engine terminolog$,internal com)ustion 3"/4 engines terdiri dari

    spark ignition#gasoline engine 3S"4 dan compressionn ignition#dieselengine 3/"45 S" engines menggunakan spark#busi untuk men%alakan

    +ampuran udara dan bahan bakar, sedangkan /" engines

    memanfaatkan panas %ang dihasilkan leh langkah kmpresi untuk

    men%alakan +ampuran udara dan bahan bakar$a5 $ore, diameter dari silinder engine$)5 Stroke,arak tempuh maksimum dari silinder$c5 %op-dead-center, +apaian terauhpistondari crankshaft5d5 $ottom-dead-center, +apaian terdekatpistondari crankshaft5

    +our and t&ostro/e engines

    a5 ?our-stroke cycle menunukkan terdapat empat langkah pistn%ang terpisah =strokes4, dimana dua kali putaran penuh dari

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    27/34

    crankshaftdibutuhkan untuk memenuhi prses" intake-

    compression-power-e!haust strokes,)5 %wo-stroke cycle menunukkan han%a ada dua pergerakan pistn

    dan satu kali putaran penuh crankshaft per satu kali langkah

    kera?power5 Enginedua langkah?( ta dapat menghasilkan

    p*er %ang lebih besar, dimana untuk men%elesaikan seluruhprses maka langkah intake dan e!hausthampir berlangsung

    bersamaan dekat dengan akhir langkah kera, sehingga

    seringkali +ampuran udara dan bahan bakar ikut terbuang

    bersama terdrngn%a e!haust gas keluarengine 3scavenging4$

    Pemberian li pada bahan bakar adalah untuk engine

    lu)ricationpadaengine ( ta, tetapi hal ini dapat meningkatkan

    emisi gas buang dan menurunkan keeknmisan dari bahan

    bakar bakar$ Keuntungan dari two-stroke engine adalah

    mengurangi getaran pada engine, menghasilkan p*er dan trsi

    %ang lebih merata?unifrm, emisi gas buang nitrogen-o!ides%ang lebih sedikit sehingga han%a perlu menggunakan two-way

    catalytic converters %ang auh lebih murah dibanding three-way

    catalytic converters5

    Car!uretion 4 fuel inectiona$ /ar)uretion #karburatr adalah tempat pen+ampuran bahan

    bakar dengan udara =untuk normally aspirated engine>, setelah

    itu pen+ampuran dilanutkan di manifold, aliran udara akan

    ter+ekik leh )uttery valvespada karburatr$b$ ?uel inIection 3?"4 adalah ineksi bahan bakar bertekanan ke

    dalam ruang pembakaran pada *aktu tertentu di dalam siklus

    kera engine, dimana penekanan %ang teradi dihasilkan leh

    fuel pump atau inIector pistondengan pengaturan *aktu se+ara

    elektrnik maupun mekanik$+$ 'irect inIectionmenunukkan bah*a bahan bakar disemprtkan

    langsung ke ruang pembakaran$d$ "ndirect inIection menunukkan bah*a bahan bakar

    disemprtkan terlebih dahulu keprecom)ustion cham)er

    3precham)er4dimana akan teradi pen+ampuran dengan udara

    %ang akan mengalirkann%a ke ruang pembakaran$ Pada diesel

    engine digunakan indirect inIection%ang membuatn%a tidakberisik dan mengurangi plusi udara %ang dihasilkan, *alaupun

    eWsiensi bahan bakar menadi lebih ke+il$

    3irstandard Carnot c$cle, ilustrasi p: & Ts diagramiklus 4arnt terdiri dari prses"a5 "sentropic compression)5 "sothermal e!pansion power strokec5 "sentropic e!pansiond5 "sotermal compression

    3irstandard ?tto c$cle, ilustrasi p: & Ts diagram

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    28/34

    iklus Ott adalah four-stroke cycle, dengan prses sebagai

    berikut"a5 "sentropic compression)5 /onstant volume heat additionc5 "sentropic e!pansion

    d5 /onstant volume heat reIection

    Diesel engines, adalah engine dengan sistem compression-ignition =tidak menggunakan spark plug#busi> dan sistem internal

    com)ustion5emakin besar compression ratio untuk menghasilkan

    autoignition, maka eWsiensi termal engineakan semakin tinggi$

    Plusi %ang dihasilkan berupa nitrgen ides, hidr+arbn tak

    terbakar =polycyclic aromatic hydrocar)on-PAH>, karbn mnksida,

    partikulat =asap atau elaga>, dan suara %ang lebih berisik$ $b$ %ur)ocharging adalah prses supercharging dengan

    menggunakan bantuan e!haust gas untuk menggerakkan

    supercharger5)engan bertambahn%a udara, maka semakin ban%ak bahan

    bakar %ang dapat dibakar, sehingga p*er %ang dihasilkan tiap

    langkah dapat meningkat$ Supercharging dapat membantu

    pen%aluran udara untuk pembakaran pada ketinggian =altitude>

    %ang tinggi serta mengurangi asap plusi$

    3irstandard diesel c$cle ilustrasi p: & Ts diagramPrses %ang teradi pada siklus air-standard diesel adalah"a5 "sentropic compression)5 "so)aric heatingc5 "sentropic e!pansiond5 /onstant volume cooling'iesel engines dapat berupa engine dua langkah ataupun empat

    langkah$ Tidak ada %ang membedakan prses analisis %ang

    digunakan, %ang berbeda ha%alah umlahpower stroke tiap re:lusicrankshaftR satu untuk engine dua langkah, dan satu setengah

    untuk engineempat langkah$ 'ntuk compression rasio %ang sama,

    eWsiensi air-standard diesel cycle lebih ke+il dari air-standard +tto

    cycle, sedangkan untuk speciAc ma!imum cylinder pressure,

    eWsiensi diesel akan lebih besar dari siklus Ott$

    3irstandard dual c$cleilustrasi p: & Ts diagram.ir-standard dual cycle adalah kmbinasi dari siklus Ott dan diesel$

    iklus ini digunakan untuk analisis %ang lebih akurat pada perfrma

    spark-ignited internal com)ustion engine,semenak pemberian

    energi %ang diperlukan untuk pembakaran sebagian diperleh pada

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    29/34

    prses %ang iskhrik dan isbarik, berikut ini adalah ilustrasi dan

    prses pada air-standard dual cycle>

    a5 "sentropic compression)5 /onstant volume heating

    c5 /onstant pressure heatingd5 "sentropic e!pansione5 /onstant volume cooling

    ra$ton gas tur!ine c$cle = 'oule c$cle, adalah suatu siklusinternal com)ustion, dengan menggunakan kera %ang dihasilkan

    turbin =/51/> untuk menggerakkan high-eGciency compressor,

    dimana pada setiap prses aliran udara dan ineksi bahan bakar

    selalu stead% dan air-fuel ratio %ang besar selalu digunakan untuk

    menaga temperatur pembakaran di ba*ah batas metalurgi

    material$ Ilustrasi dan prses %ang teradi pada air-standard $rayton

    cycle adalah"ilustrasi p: & Ts diagram

    a5 "sentropic compression in the compressor)5 "so)aric heating in the com)ustorc5 "sentropic e!pansion in the tur)ined5 "so)aric cooling

    +pen com)ustor, ikacom)ustor membiarkan udara %ang masuk

    dan prduk pembakaran mengalir melalui turbin$ edangkan closed

    com)ustor, berlaku seperti heat e+hanger dimana udara %ang

    mengalir ke turbin tidak ber+ampur dengan com)ustion gas5egeneration digunakan untuk meningkatkan eWsiensi dari siklus

    Bra%tn, dimana prses ini melibatkan pemindahan panas dari

    e!haust product=berasal dari tur)ine e!haust> pada kmpresr ke

    udara lingkungan$ Prses heat transfer ini teradi di dalam

    regeneratr %ang merupakan crossow heat e!changer5Prses ini

    tidak memberikan efek pada kera turbin, kmpresr, maupun net

    utput, serta eWsiensi siklus meningkat karena panas %ang masuk

    ke kmpresr lebih sedikit$

    ">( Re*ri+era)ion =y.les *ntroduction,refrigerasi adalah prses pemindahan panas leh

    refrigerant dari low-temperature area ke high temperature area$

    Berdasarkan hukum kedua Termdinamika, panas mengalir dari

    area bertemperatur tinggi ke temperatur rendah$ Oleh karena itu,

    pada prses refrigerasi dibutuhkan sumber energi eksternal untuk

    dapat memaksa perpindahan panas, energi eksternal ini berasal

    dari kera %ang dihasilkan pmpa atau kmpresr pada saat

    mekanan refrigeran dalam sistem$ilustrasi

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    30/34

    Pada siklus refrigerasi, kera berperan sebagai input dan prses

    pendinginan adalah efek %ang diinginkan, sedangkan padapower

    cycle, panas dari pembakaran berperan sebagai input dan kera

    adalah hasil %ang diinginkan$Alatalat refrigerasi umumn%a terdiri dari"a$ /oilsebagai evaporator, %ang akan men%erap panas$b$ /ondenser%ang akan menlak?melepaskan panas$+$ /ompressor$d$ Alatpressure-reduction, seperti e!pansion valve atau throttling

    valve5

    9efrigeran akan melalui e:apratr dan mengambil panas dari l*

    temperatur, kemudian akan menguap =menadi fasa superheated>

    dan akan ditekan leh kmpresr sehingga meningkatkan tekanan

    dan temperaturefrigerant ini$ Kemudian uap refrigerant ini %angsuhun%a lebih tinggi daripada suhu udara di lingkungan panas akan

    mengembun di kndenser dan membuang energi panas ke luar

    lingkungan$ telah itu, uap tersebut masuk ke dalam ekspansi :al:e

    untuk diubah fasa lagi adi li8uid dan diturunkan tekanann%a serta

    dialirkan kembali ke a:apratr$ Energi %ang dibuang akan seumlah

    dengan energi panas %ang diserap dari ruangan ditambah kera

    %ang diberikan pada kmpresr$ Refrigerants, %ang digunakan berdasarkan Prtkl Mntreal

    #321, ref %ang dilarang adalah famili 4.4, 9## dan 9#(, & H4.4

    =9((>$ )engan pengganti ref berupa famili H.4, seperti H.4#-a,H.4-514, dan H.4-#5A, 9-#1A$ OD- OCne )epletin Ptential,

    G-

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    31/34

    Pada sistem heat pump, 4OP mendapat pengaruh dari besarn%a

    efek pemanasan %ang diinginkan dari input kera %ang dimasukkan,

    sehingga 4OPheat pump "

    4OPheat pump; =inQ6in>?6in; =inQ6in>? =utin>

    ; Tl*?=ThighTl*> ; 4OPrefrigeratorQ#

    Refrigeration capacit$=refrigeration e@ect, adalah rate ofenergy %ang dibuang dari low-temperature5

    Carnot refrigeration c$cle, terdiri dari prsesprses %angberada di ba*ah graWk kubah uap dan memiliki nilai 4OP tertinggi

    pada nilainilai batas temperatur %ang diberikan$ Ilustrasi prses

    %ang teradi pada /arnot refrigeration cycle adalaha$ "sentropic e!pansionb$ 0aporiation # isothermal heating+$ "sentropic compressiond$ /ondensation # isothermal cooling

    3ir Refrigeration C$cle=ra$ton cooling c$cle, setiap gas %angdiekspansi akan mengalami penurunan temperatur, siklus ini biasa

    diterapkan pada sistem pendinginan udara pada pesa*at terbang

    dan gas liquefaction applications, sistem dengan siklus ini

    mengnsumsipower%ang +ukup besar$

    #&elfth Edition, Mechanical Engineering Reference Manual, for the PE

    Exam

    "@( 9un3amen)al Hea) Trans*er *ntroduction, Kon3u/si a3alahaliran panas pada benda padat,

    knduktansi termal pada lgam padat mun+ul akibat adan%a

    getaran mlekular antar lapisan =lattice4kristal lgam dan

    pergerakan elektrn :alensi melalui lattice5Pada stationary uids,

    panas terambatkan le*at gelmbang lngitudinal$ Kon?e/si

    a3alahperpindahan panas pada Guida %ang bergerak, sedangkanra3iasi a3alahperpindahan energi panas antara isolated )odies

    le*at gelmbang elektrmagnetik melalui kndisi ruangan %ang

    vacuum$ Kon3u/)i?i)as )ermal5 /5 adalah ukuran dari seumlah panas %ang

    dapat ditransfer pada sebuah Cat tiap unit tebaln%a$ =6?m$K atau

    6$+m?m($K atau Btuin?hrft(.> #hermal resistance,!K6'5 rumus umum, padaplatedengan

    panang D, pada lapisan Alm,dan cur)ed la$er=lapisan insulasi

    pada pipa> adalah sebagai berikut"

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    32/34

    c c c

    ,

    total heat transfer adalah seumlah energi kalr %ang

    terpindahkan pada suatu luas permukaan benda atau massa$

    ;8A +ouriers 2a&, perpindahan panas selalu mengalir dari

    temperatur %ang tinggi ke %ang lebih rendah dengan nilai %ang

    selalu psitif$ Perpindahan panas dari temperatur tinggi =pin #> ke

    rendah =pin (> pada bidang tak terhingga dengan tebal D dan

    kndukti:itas =k> %ang hmgen, memiliki rumus "

    c

    Electrical anlalog$ un)u/ heat transfer, seperti berikut "

    c

    ?)erall coe5cient of -eat #ransfer, adalah keWsien %angdigunakan pada perhitungan perpindahan panas pada suatu

    permukaan area$

    atural con)ectionadalah perpindahan panas dari permukaanleh Guida %ang bergerak naik akibat pengaruh dari perbadaan

    gradien densitas$ emakin tinggi temperatur maka densitas

    semakin ke+il dan Guida menadi ringan$

    ; 8A ; hA=TsT>

    !usselt number menunukkan bah*a prperti Guida die:aluasi padaWlm temperatur

    Prandtl !umber =dimensionless> menunukkan rasi dari mmentum

    diNusin terhadap thermal diNusin $

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    33/34

    , single atau multiple pass

    shell&tube HE, dan +rssG* HE$ 'mumn%a di pasaran pakai" .ied

    tubesheet atau 'tube bundles$

    =oun)ero, HE:lebih eWsien dan butuh HE area %ang leih ke+ilkarena gradient temperatur %ang lebih knstan$

    Mul)i1le21ass HE: ika tubes mele*ati shell beberapa kali =lebihdari satu>$

    =rosso, HE : arah aliran tegak lurus, dengan Guida dapat salingber+ampur ataupun tidak$

    9oulin+:ktran, krsi, fuling fa+tr$ )apat mengurangi heattransfer dan menambah p*er untuk pmpa$

    RADIATION:radiasi %ang mengenai suatu benda dapat diserap,dipantulkan , maupun ditransmisi$ Emisi:itas adalah rasi dari

    aktual emissi:e p*er terhadap benda hitam?ideal radiatr p*er$

    tefan bltCman la*,

    "%( Air =on3i)ionin+ Sys)ems an3 =on)rols )r% bulb temperature 6et bulb temperature )e*pint temperature Ps%+hrmetri+ +hart

    &$( Ma)erial -ro1er)ies an3 Tes)in+&"( S)ren+)h o* Ma)erials&&( 9ailure Theories( Basi. Ma.hine Desi+n

  • 7/25/2019 Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)

    34/34