Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    1/26

    [Type text] Page 1

    KATA PENGANTAR

    Puji syukur penyusun haturkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

    rahmat dan kurina-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Makalah mata kuliah

    termodinamika tentang Neraca Energi ini tepat pada waktunya.

    Hambatan, keterbatasan, serta tantangan yang dihadapi penulis dalam

    penyusunan karya tulis ini begitu banyak, sehingga keberhasilan penyusunan karya

    tulis ini merupakan buah dari kerjasama, dan bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu,

    penulis mengucapkan terimakasih setulus-tulusnya kepada :

    1. Orang tua penyusun, yang selalu mengalirkan doa, dan dukungan moril, sertamateril sehingga karya tulis dapat diselesaikan.

    2. Dosen Pembimbing, dalam hal ini dosen termodinamika, Ibu Wulan, yangsenantiasa memberi arahan serta bimbingan.

    3. Rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Kimia FTUI yang telahmemotivasi dan mendukung penyusunan laporan ini.

    Tak lupa, kesempurnaan hanyalah milik Allah SWT, Tuhan yang telah

    menciptakan alam semesta beserta isinya. Oleh karena itu, penulis menyadari bahwa

    dalam karya tulis ini masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Maka, penulis

    mengharapkan umpan balik seperti kritik, saran, serta komentar pembaca.

    Depok, Maret 2013

    Penyusun

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    2/26

    [Type text] Page 2

    DAFTAR ISI

    KATA PENGANTAR ...................................................................................... 1

    DAFTAR ISI ..................................................................................................... 2

    JAWABAN PERTANYAAN ..........................................................................

    Pertanyaan 1 ......................................................................................... 3

    Pertanyaan 2 ......................................................................................... 5

    Pertanyaan 3 ......................................................................................... 8

    Pertanyaan 4 ......................................................................................... 11

    Pertanyaan 5 ......................................................................................... 15

    Pertanyaan 6 ......................................................................................... 21

    Pertanyaan 7 ......................................................................................... 26

    DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 27

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    3/26

    [Type text] Page 3

    1. A piston-cylinder device contains steam initially at 1 MPa, 450oC and 2,5 m3.Steam is allowed to cool at constant pressure until its first starts condensing.

    Show the process on a p-v and p-T diagram with respect to saturation lines

    and determine (a) the mass of the steam, (b) the final temperature, and (c)

    the amount of heat transfer

    Diketahui:

    Kondisi awal:

    Fase : steam

    p = 1 MPa

    T = 450oC

    V = 2,5 m3

    Kondisi akhir:

    Fase: saturated steam

    pakhir= pawal= 1 MPa

    Ditanyakan: proses dalam diagram p-V dan p-T serta:

    a) Massa uapb) Suhu akhirc) Jumlah dari kalor yang ditransfer

    Jawab:

    Langkah pertama yang dilakukan sebelum menyelesaikan soal ini adalah

    dengan menentukan asumsi-asumsi yang digunakan. Asumsi-asumsi yang

    digunakan dalam mengerjakan soal ini adalah:

    Karena tidak ada aliran masuk atau keluar sistem, maka sistem adalah sistemtertutup

    Massa tidak berubah terhadap waktu sehingga keadaan dikatakan dalamkeadaan tunak (steady state)

    Tidak ada kerja yang diberikan kepada sistem (W = 0) Tidak ada perubahan kecepatan dalam sistem sehingga energi kinetik tetap

    (=0)

    Gambar 1. Skema Proses Sistem

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    4/26

    [Type text] Page 4

    Tidak ada perubahan ketinggian dalam sistem sehingga energi potensial tetap(=0)Persamaan neraca energi untuk sistem ini dapat disederhanakan menjadi:

    Proses ini dapat digambarkan dalam diagram pV dan p-T:

    Gambar 2. Proses dalam Diagram P-v dan P-T

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    5/26

    [Type text] Page 5

    a) Massa dari uap dapat diketahui dengan cara membagi volumenya padakondisi awal yang diketahui dari soal dengan volume spesifik pada kondisi

    awal yang bisa didapatkan dari steam table. Pada p = 1 MPa, suhu uap

    jenuhnya adalah 179,89oC. Suhu uap lebih tinggi dibandingkan suhu uap saat

    keadaan jenuh, sehingga dapat disimpulkan bahwa fase uap pada kondisi awal

    adalah superheated steam. Volume spesifik awal pun dicari dari tabel

    superheated steam untuk tekanan 1 MPa dan suhu 450oC, yang didapatkan

    sebesar 0,3304 m3/kg. Massa uap didapatkan sebesar:

    b) Keadaan akhir uap adalah uap jenuh dengan tekanan 1 MPa. Oleh karena itu,

    suhu akhir pun diperoleh dari steam tableuntuksaturated steam pada p = 1

    MPa, yakni sebesar

    c) Untuk menyelesaikan neraca energi agar jumlah kalor yang dilepas dapatdiketahui, maka dibutuhkan data energi dalam untuk masing-masing keadaan.

    Pada kondisi awal, didapatkan bahwa energi dalam untuk superheated steam

    pada tekanan 1 MPa dan suhu 450oC adalah sebesar 3371,2 kJ/kg. Pada

    kondisi akhir, energi dalam untuksaturated steampada tekanan 1 MPa adalah

    sebesar 2777,1 kJ/kg. Nilai-nilai tersebut kemudian disubstitusikan ke dalam

    neraca energi sehingga didapatkan jumlah kalor yang dikeluarkan dari sistem:

    Tanda minus menyatakan bahwa kalor dikeluarkan dari dalam sistem ke

    lingkungan.

    2. Steam enters a nozzle operating at steady state at 30 bar, 320, with a velocity

    of 100 m/s. The exit pressure and temperature are 10 bar and 200C,respectively. The mass flow rate is 2 kg/s. Neglecting heat transfer and

    potential energy, determine :

    (a) the exit velocity, in m/s.

    (b) the inlet and exit flow areas, in cm

    179,89o

    C

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    6/26

    [Type text] Page 6

    Diketahui :

    Ditanya:

    a. Kecepatan alir exit(m/s)b. Flow areas inletdan exit(cm2)

    Jawab :

    Menentukan basisBasis : 1 sekon

    Menuliskan persamaan kesetimbangan neraca energi dan asumsinyaPersamaan Neraca Energi : EinEout= Esistem

    Asumsi :1. Sistem merupakan sistem terbuka (open system), karena terdapat aliran

    massa.

    2. Steady state (E=0), pada soal diketahui dan karena tidak dipengaruhi oleh

    waktu. 3. P=0, karena tidak ada perbedaan ketinggian

    4. Q=0, karena tidak ada kalor yang diserap ataupun dilepas sistem

    5. W=0, karena tidak ada kerja yang dihasilkan ataupun diberikan sistem

    Dari asumsi yang diberikan, maka persamaan neraca energi menjadi :

    EinEout= 0 Penyelesaian masalah

    Gambar 3. Skema Proses dan Data yang Diketahui

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    7/26

    [Type text] Page 7

    Dengan melihat padasteam table (Michael J.Moran and Howard N. Shapiro),

    didapatkan nilai entalpi dan volume spesifik dari setiap kondisi.

    Kondisi 1:

    P = 30 barTsat= 233,9C

    T1=320C

    T1> Tsat, sehingga pada kondisi ini fase yang terbentuk adalahsuperheated

    steam.

    Oleh karena itu, nilai entalpi dan volume spesifiknya diambil dari

    tabel superheated, dan didapatkan :

    Kondisi 2:

    P = 10 barTsat= 179,9C

    T1=200C

    T1> Tsat, sehingga pada kondisi ini fase yang terbentuk adalahsuperheated

    steam.

    Oleh karena itu, nilai entalpi dan volume spesifiknya diambil dari

    tabel superheated dan didapatkan :

    9 a. Menghitungvelocity (v) pada kondisi 2

    H yang didapat dari tabel masih dalam per satuan massa, sehingga harus

    dikalikan dengan massa steam (m), yaitu 2 kg.

    v v v 9 v

    Jadi velocity pada kondisi dua (exit) sebesar 664,08 m/s.

    1 J = N.m

    = (kg. m. s-2).m

    = kg.m.s-2

    v

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    8/26

    [Type text] Page 8

    b. Menghitungflow areas () dalam cm, pada kondisi inlet (1) dan exit (2)Untuk dapat mengetahui luas di inlet dan exit sistem, kita dapat menggunakan

    persamaan debit (Q).

    v vVolume yang diberikan padasteam tableadalah volume spesifik (volume per

    satuan massa), sehingga harus dikalikan dengan massa steam (m), yaitu 2 kg.

    v Kondisi 1 (inlet):

    Kondisi 2 (exit): Jadi, flow areaspada bagian inletsebesar 17 cm/s dan pada bagian exit

    sebesar 6,2 cm/s.

    3. A feedwater heater operates at steady state with liquid water entering at inlet

    1 at 7 bar, 42oC, and a mass flow rate of 70 kg/s. A separate stream of water

    enters at inlet 2 as two-phase liquid-vapor mixture at 7 bar with a quality of

    98 %. Saturated liquid at 7 bar exits the feedwater heater at 3. Ignoring heat

    transfer with the surroundings and neglecting kinetic and potential energy

    effects, determine the mass flowrate, in kg/s, at inlet 2.

    Diketahui :

    3Saturated Liquid

    ( 7 bar, 42oC)

    = 70 kg/s1 Saturated Liquid(

    7 bar)SSSSS

    2

    Mixing Vapor Liquid(7 bar) X = 0,98 = ?

    Saturated Liquid

    ( 7 bar, 42oC)

    = 70 kg/sSaturated Liquid( 7

    bar)

    SISTEM1 3

    Gambar 4. Skema Proses dan Data yang Diketahui

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    9/26

    [Type text] Page 9

    Ditanya :

    Laju alir massa pada titikinlet2 ()Jawab:Langkah Pertama untuk menyelesaikan permasalahan pada sistem di atas

    adalah dengan membuat asum-asumi yang sesuai untuk mempermudah

    penyelesaian.

    Asumsi :1. Sistem volum control tunak2. Perubahan energi kinetik dan potensial diabaikan3. Perpindahan kalor dan kerja sistem diabaikan

    Menentukkan Basis : 1 sekonSehingga,

    Membuat Neraca Kesetimbangan Massa Sistem Tunak

    Menghitung Entalpi Spesifik ( ) di setiap aliran dengan bantuan SteamTables Aliran 1 (42oC, 7 bar = 7 x 105 Pa)

    Mengecek kondisi saat tekanan 7 bar. Dari data tabel, diketahui bahwa

    Tsat (7 bar) = 165oC, Oleh karena Tsat > T1, maka kondisi air adalah

    Gambar 5. Diagram T-v Proses Sistem

    P konstan = 7 bar

    Gambar 5. Diagram Proses P-v

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    10/26

    [Type text] Page 10

    sub-cooled. Kondisi tersebut dapat dihitung menggunkan tabel

    saturated water temperatur.

    Dari tabel di atas didapat data sebagai berikut :

    Persamaan koreksi dari datasaturated tableuntuksub-cooled:

    9

    9

    Aliran 2 (saturated water, 7 bar, x =0,98)

    Gambar . 6 Steam Table

    9

    9 9

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    11/26

    [Type text] Page 11

    9

    9 9

    9 Aliran 3 (saturated liquid, 7 bar) 9 Neraca Kesetimbangan Energi :

    Setelah memasukan asumsi-asumsi, maka persamaa di atas menjadi:

    Subtitusi persamaan (1) ke persamaan (2)

    9 9 999

    4. Steam flows steadily through an adiabatic turbine. The inlet conditions ofthe steam are 10 MPa, 450C, and 80 m/s, and the exit conditions are 10 kPa

    92 percent quality, and 50 m/s. The mass flow rate of the steam is 12 kg/s.

    Basis : 1 s

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    12/26

    [Type text] Page 12

    Determine (a) the change in kinetic energy, (b) the power output, and (c) the

    turbine inlet area.

    Diketahui :

    Ditanya :

    a. Perubahan Energi Kinetik pada sistem turbin (b. Daya yang dihasilkan oleh turbinc. Luas penampang inlet turbin

    Jawab:

    Langkah-langkah penyelesaian:

    Menentukan basisBasis : 1 sekon

    Menuliskan persamaan kesetimbangan neraca energi dan asumsinyaPersamaan Neraca Energi : EinEout= Esistem

    Menentukkan asumsi-asumsi yang sesuai :1. Sistem merupakan sistem terbuka (open system), karena terdapat aliran

    massa.

    2. Steady state (E=0), pada soal diketahui dan karena tidak dipengaruhioleh waktu.

    3. P=0, karena tidak ada perbedaan ketinggian

    Gambar. 7 Skema Proses Sistem dan Data yang Diketahui

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    13/26

    [Type text] Page 13

    4. Q=0, karena adiabatik yaitu tidak ada kalor yang diserap ataupun dilepas

    sistem

    Dari asumsi yang diberikan, maka persamaan neraca energi menjadi :EinEout= 0

    Penyelesaian masalahDengan melihat padasteam table (ASME), didapatkan nilai entalpi dan

    volume spesifik dari setiap kondisi.

    Kondisi 1:P = 10 MPa Tsat= 311,0C

    T1=450C

    T1> Tsat, sehingga pada kondisi ini fase yang terbentuk adalah

    superheated steam.

    Oleh karena itu, nilai entalpi dan volume spesifiknya diambil dari

    tabel superheated, dan didapatkan :

    9 Kondisi 2:

    P = 10 kPa = 0,01 MPaTsat= 45,81C

    Diketahui bahwa 9 , sehingga pada kondisi dua terdapat duafase, yaitu pada keadaan saturated liquid dan saturated vapor, dimana .Dari tabel saturated, maka nilai entalpi dan volume spesifik dari

    masing-masing fase didapatkan, yaitu :

    9 9 Sehingga diperoleh :

    99 9 9 9 a. Menghitungperubahan energi kinetik

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    14/26

    [Type text] Page 14

    Jadi, perubahan energi kinetik yang dihasilkan sebesar -23400 J. Tanda negatif

    menandakan bahwa pada kondisi 2 memiliki kecepatan yang lebih kecil

    dibandingkan pada kondisi 1.

    b. Menghitung power (Watt) pada kondisi 2 (output)EinEout= 0

    9 Basis yang digunakan adalah 1 sekon, sehingga power yang dihasilkan : /sJadi, power yang dihasilkan pada turbine sebesar (10,17MW).

    c. Menghitung luas permukaan turbine pada kondisi 1 (inlet area)Untuk dapat mengetahui luas dari inlet sistem, kita dapat menggunakan

    persamaan debit (Q).

    v

    vVolume yang diberikan padasteam tableadalah volume spesifik (volume per

    satuan massa), sehingga harus dikalikan dengan massa steam (m), yaitu 12 kg.

    1 J/s = 1 W

    = 10-6 MW

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    15/26

    [Type text] Page 15

    v

    9

    Basis yang digunakan adalah 1 sekon, sehingga luas turbine pada kondisi 1

    (inlet):

    Jadi, luas turbine pada kondisi 1 (inlet) adalah 44,6 5. Ammonia gas enters the reactor of a nitric acid plant mixed with 30% more

    dry air than is required for the complete conversion of the ammonia to

    nitric oxide and water vapor. If the gases enter the reactor at 348.15 K

    (75oC), if conversion is 80%, if no side reactions occur, and if the reactor

    operates adiabatically, what is the temperature of the gases leaving the

    reactor? Assume ideal gases.

    Gambar 8. Diagram Proses

    Jawab:

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    16/26

    [Type text] Page 16

    Reaksi fasa gas: 4 NH3+ 5 O24 NO + 6 H2O Menentukkan asumsi-asumsi :

    1. Sistem bersifat terbuka2. Steady-state3. Adiabatis (Q = 0)4. Tidak ada kerja yang dilakukan atau diberikan pada sistem (W = 0)5. Tidak ada reaksi samping yang terjadi.

    Menentukkan basis : 4 mol NH3 Menganalisa kondisi-konsis tiap specimen :

    Analisa Reaktan: Basis: 4 mol NH3 memasuki reaktor. mol O2yang memasuki reaktor = 5 mol x = 6,5 mol. mol N2yang memasuki reaktor = 6,5 mol x = 24,45 mol.

    Analisa Proses: mol NH3yang bereaksi = mol NO yang terbentuk = 4 mol x =

    3,2 mol.

    mol O2yang bereaksi = 5 mol x = 4 mol. mol uap air yang terbentuk = 6 mol x = 4,8 mol. Perhitungan Entalpi:

    Overall Energy Balance : E = Q + W (H+P+K)H = 0

    Hf O2pada 298,15 K = 0

    Untuk mencari Hf NH3, NO, dan H2Odigunakan Tabel C-4 dari buku

    Intoduction to Chemical Thermodyamics 6th

    Edition karangan J.M

    Smith dkk.

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    17/26

    [Type text] Page 17

    Gambar 9. Snapshot Tabel C-4

    Hf NH3pada 298,15 K =

    46110 J/mol

    Hf NOpada 298,15 K = 90250 J/mol

    Hf H2Opada 298,15 K = 241818 J/molH

    o298 = (4 mol x Hf NO) + (6 mol x Hf H2O)(4 mol x Hf NH3)

    = 905468 JKonversi 80 %, H

    o298 = 905468 J) = 724374,4 J

    H = Ho

    R+ Ho

    298+ HoP = 0

    PerhitunganHeat Capacity:Untuk mencari Cp dari NH3, O2, N2,NOdan H2O digunakan Tabel E.1

    dari buku Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering

    6th

    Editionkarangan David M. Himmelblau.

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    18/26

    [Type text] Page 18

    Gambar 10. Snapshot Tabel E-1

    Cp NH3= 35,15 + (2,954 x 10-2) T + (0,4421 x 10-5) T2(6,686 x 10

    -9) T

    3J/g mol

    oC

    Cp NO = 29,5 + (0,8188 x 10-2) T (0,2925 x 10-5) T2+ (0,3652 x 10

    -9) T

    3J/g mol

    oC

    Cp N2= 29 + (0,2199 x 10-2) T + (0,5723 x 10-5) T2(2,871 x 10-9) T3J/g mol oC Cp O2= 29,1 + (1,158 x 10-2) T (0,6076 x 10-5) T2

    + (1,311 x 10-9

    ) T3J/g mol

    oC

    Cp H2O = 33,46 + (0,688 x 10-2) T + (0,7604 x 10-5) T2(3,593 x 10

    -9) T

    3J/g mol

    oC

    Cp reaktan = (24,45 mol x Cp N2) + (4 mol x Cp NH3) (6,5 mol x Cp O2) J/ oC= 1038,8

    (24,72 x 10

    -2) T

    (11,812 x 10

    -5) T

    2

    (88,418 x 10-9) T3J/ oC Cp produk = (24,45 mol x Cp N2) + (0,8 mol x Cp NH3) (2,5 mol x Cp O2)+ (3,2 mol x Cp NO) + (4,8 mol x Cp H2O) J/

    oC

    = 1064,928(16,557 x 10-2) T (15,541 x 10-5) T2(88,345 x 10-9) T3J/ oC

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    19/26

    [Type text] Page 19

    Perhitungan Suhu Akhir: ( ) 9

    =

    * -

    +

    * -

    +

    * -9 +J ( ) 9= 9 * - + * - +* -9 +J H = HoR+ Ho298+ HoP = 0

    Ho

    P =

    (H

    oR+ H

    o298)

    Ho

    P = = 776947,704 J9 [ ] [ ]* -9 +J= 776947,704 J

    Gambar 11. Snapshot Penentuan T2dengan Software EzyPascal

    T2= 704oC = 977,15 K

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    20/26

    [Type text] Page 20

    6. What mass of steam initially at 130oC is needed to warm 200 g of water in a100-g glass container from 20.0

    oC to 50.0

    oC?

    Diketahui:

    Ditanya :

    massa uap yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu airJawab:

    Massa uap air bisa didapatkan dengan menggunakan azas Black yangberbunyi:

    Dimana Q dapat dijabarkan menjadi:

    dengan m adalah massa, c adalah kalor jenis dan T adalah perubahan suhu.

    Pada saat perubahan fase terjadi, maka persamaan yang digunakan adalah:

    dengan L adalah kalor laten. Pada perubahan fase dari uap ke cair, tanda

    minus digunakan di depan persamaan karena uap melepaskan kalor agar dapat

    berubah fase menjadi cairan.

    Gambar 12. Skema Proses dan Data yang Diketahui

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    21/26

    [Type text] Page 21

    Pada sistem ini, diasumsikan bahwa suhu antara gelas dan air adalah sama dan

    suhu gelas juga akan naik sebanyak kenaikan suhu yang dialami oleh air di

    dalam gelas. Perubahan fase pada saat pencampuran air dan uap dapat

    digambarkan dalam diagram:

    Pada sistem, yang bertindak sebagai penerima kalor adaah air dan gelas,

    sedangkan yang bertindak sebagai pelepas kalor adalah uap. Oleh karena itu,

    azas Black yang digunakan untuk menyelesaikan soal dapat dijabarkan

    kembali menjadi:

    Tanda minus digunakan karena uap melepaskan kalor. Untuk menyelesaikanpersamaan azas Black di atas, maka dibutuhkan data kalor jenis air, uap dan

    gelas serta kalor laten pengembunan:

    cs= 2010 kJ/kgoC Ls= 2,26 x 106kJ/kg cw= 4190 kJ/kgoC cg= 837 kJ/kgoC

    Data-data tersebut kemudian dimasukkan ke dalam persamaan azas Black:

    9 9 9 9

    Gambar 13. Skema Perubahan Fase

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    22/26

    [Type text] Page 22

    9 9

    7.A well-insulated pistoncylinder assembly is connected by a valve to an airsupply line at 8 bar, as shown in Fig. P4.68.Initially, the air inside the cylinder

    is at 1 bar, 300 K, and the piston is located 0.5 m above the bottom of the

    cylinder. The atmospheric pressure is 1 bar, and the diameter of the piston

    face is 0.3 m. The valve is opened and air is admitted slowly until the volume

    of air inside the cylinder has doubled. The weight of the piston and the

    friction between the piston and the cylinder wall can be ignored. Using the

    ideal gas model, plot the final temperature, in K, and the final mass, in kg, ofthe air inside the cylinder for supply temperatures ranging from 300 to 500 K.

    Diketahui :

    1. Tekanan pada katup penyuplai udara = 8 bar2. Tekanan udara di dalam silinder = 1 bar3. Suhu udara di dalam silinder = 300 K4. L = 0,5 meter5. Tekanan atmosfer = 1 bar6. Dpiston = 0,3 meter7. Volume udara di dalam silinder saat akhir = 2 kali volume udara di dalam

    silinder saat awal

    8. Udara rangeTsuplay= 300 K500 K

    = 10,9 g

    Gambar 14. Skema Proses Sistem

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    23/26

    [Type text] Page 23

    Ditanya :

    Plot Diagram massa udara masuk dengan rangeTsuplay= 300 K500 KJawab :

    Langkah-langkah penyelesaina:

    Menentukkan asumsi-asumsi yang sesuai:1. Untuk volume kontrol yang ditunjukkan, Qcv= 02. Efek energi kinetik dan potensial dapat diabaikan3. Bobot piston dan gesekan antara piston dan silinder dapat diabaikan4. Asumsi udara adalah gas ideal

    Membuat analisa proses :Udara secara perlahan-lahan dimasukan ke dalam piston silinder terisolasi

    sampai volume di dalam silinder terisolasi sampai volume di dalam silinder

    menjadi 2 kali lipat.

    Tujuan : Membuat grafik temperature akhir dan massa dalam silinder untuksuatu rangeTsuplayyang di berikan.

    Neraca energi:

    Karena Qcv = 0, maka hikonstan

    Kombinasi neraca massa dan energi :

    Untuk menghitung kerja di asumsikan bahwa tekanan di silinder adalah

    tekanan di atmosfir, karena proses berlangsung lambat dan asumsi 3 berlaku

    maka :

    Dari data yang telah di ketahui :

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    24/26

    [Type text] Page 24

    | |

    Dari table A.22 buku moran pada T1 =300K ui = 214.07 kj/kgTsuplay = 300 K hi = 300,19 kj/kg

    Dengan menggunakan model gas ideal maka di dapatkan m1 dan m2 sebagaiberikut :

    9 | | ( )

    Dengan mengkombinasikan dan menyusun ulang data-data yang telah di

    hitung ke persamaan 1 di dapatkan:

    Persamaan 2 dan 3 dapat diselesaikan dengan metode iterasi danmenggunakan data-data dari table A.22 buku moran. Sebagai contoh :

    Untuk Tsuplay = 300 K T2 = 300 K

    Maka, M2 = 0.0821 kg

    Dengan cara yang sama dapat di peroleh grafik Temperatur akhir VS

    berbagai Range.

    Tsuplay dan grafik massa akhir VS berbagai Temperatur suplay, sebagai

    berikut.

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    25/26

    [Type text] Page 25

    Gambar 15. Grafik Temperatur akhir VS berbagai Range T suplay

    Gambar 16. Grafik massa akhir VS berbagaiTemperatur

  • 7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 2: Termodinamika Teknik Kimia

    26/26

    DAFTAR PUSTAKA

    H.C. van Ness, and M.M. Abbott, 1989. Schaums Outline of Theory and Problem

    Thermodynamics, 2th

    ed. New York: McGraw Hill.

    Himmelblau, David M. 1996. Basic Principles and Calculations in Chemical

    Engineering,

    6th

    ed. New Jersey: Prentice Hal

    J.M. Smith, H.C. van Ness, and M.M. Abbott (SVA), 2001. Introduction to Chemical

    Engineering Thermodynamics, 6th

    ed. New York: McGraw Hill.

    myweb.loras.edu/.../...

    Moran, Michael J., Shapiro, Howard N. 2006. Fundamentals of Engineering

    Thermodynamics 5th ed, England: John Wiley & Sons, Inc

    www.springer.com/cda/content/document/cda_downloaddocument/9781848823747-

    c1.pdf