Transcript TERMODINAMIKA II Semester Genap TA 2007/2008 Jogja

Termodinamika II FST USD Jogja
TERMODINAMIKA II
Semester Genap
TA 2007/2008
Siklus Kompresi Uap Ideal
Termodinamika II FST USD Jogja
(A Simple Vapor-Compression Refrigeration Cycle)
Mempunyai 4 komponen dan 4 proses.
1. Compressor: mengkompresi
uap menjadi uap bertekanan
tinggi
2. Condenser: mengembunkan
uap tekanan tinggi menjadi
cairan tekanan tinggi
3. Katup ekspansi (Expansion
Valve) : menurunkan tekanan
cairan menjadi bertekanan
rendah
4. Evaporator: menerima kalor
dari medium bersuhu rendah
 terjadi penguapan
Environment
QH
Condenser
Expansion
Valve
Win
Compressor
Evaporator
QL
Refrigerated
Space
4 – Proses Pada Siklus Kompresi Uap Ideal
Process 1-2 Isentropic Compression Process, s=const.: Compressor, sat.vap  superheat vapor
Process 2-3 P = const. Heat Rejection Process: Condenser, superheat vapor  sat.liquid
Process 3-4 Throttling Process, h=const.: Expansion Valve, sat. liquid  mixture
Process 4-1 P = const. Heat Addition Process : Evaporator, Mixture  sat. vapor
Sketsa Alat
T-s Diagram
Environment
QHH
Q
2
2
Condenser
Condenser
3
Termodinamika II FST USD Jogja
P2
T
3
Expansion
Expansion
Valve
Valve
Compressor
Compressor
QH
P1
Winin
W
4
4
Evaporator
Evaporator
Win
1
QL
1
QLL
Q
Refrigerated
Refrigerated
Space
Space
s
P-h Diagram
T-s Diagram
T
P-h Diagram
P
P2
2
Win
QH
3
2
P2
3
P1
QH
Termodinamika II FST USD Jogja
Win
1
4
P1
4
QL
1
QL
s
h4= h3
h1
h2
h
Pendinginan rumah
dengan AC (airconditioner)
Pemanasan Rumah
dengan Heat Pump
Heating
at 20 oC
Environment
40 oC
50
Condenser
Expansion
Valve
Termodinamika II FST USD Jogja
QH
QH
oC
30
oC
80 oC
Wi
Condenser
Expansion
Valve
Wi
n
Evaporator
10 oC
QL
Compresso
r
15 oC
-20 oC
Evaporato
r
QL
-10 oC
Out dooe space
Air Conditioned,
25oC
80 oC
Compresso
0 r
oC
n
KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI
CONDENSER
Termodinamika II FST USD Jogja
Merupakan sebuah alat penukar kalor
dimana refrijeren melepas kalor ke
medium pendingin seperti air atau udara.
Refrijeren yang berada pada keadaan uap
superpanas melepas kalor sehingga
berubah menjadi cair (liquid refrigerant)
KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI
EXPANSION VALVE
Termodinamika II FST USD Jogja
Refrijeren berekspansi sehingga tekanannya turun.
Keadaan Refrijeren berubah dari liquid menjadi
campuran cair jenuh dan uap (a saturated liquid-vapor
mixture)
KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI
EVAPORATOR
Termodinamika II FST USD Jogja
Merupakan sebuah alat penukar kalor
dimana refrijeren menyerap kalor dari
benda yang didinginkan (ruang pendingin).
Refrijeren yang berada pada keadaan
campuran cair jenuh & uap menyerap kalor
sehingga berubah menjadi uap
KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI
COMPRESSOR
Termodinamika II FST USD Jogja
Merupakan sebuah alat untuk menaikkan
tekanan dan temperatur refrijeren dari
tekanan dan temperatur rendah menjadi
tekanan dan temperatur tinggi.
Temperatur Refrijeren menjadi lebih tinggi
dari temperatur medium pendingin
(lingkungan) sehingga kalor yang diserap
di evaporator dapat dibuang
Termodinamika II FST USD Jogja
Analisis Mesin Refrigerasi
Clossed
System
Hukum I termodinamika : ??? cyclic process
Q - W = U +  KE +  PE
QL
output yang diinginkan
COPR =
=
input yang dibutuhkan
Wnet, in
Q-W =0
QH - QL = Win
QL
COPR =
QH  QL
=
1
QH
 1
QL
Analisis Mesin Refrigerasi
Termodinamika II FST USD Jogja
Open
System
Hukum I termodinamika : ???
0
 h 2  h1 
Q  Win = m
 h 2  h1 
 Win = m
Analisis Mesin Refrigerasi
Termodinamika II FST USD Jogja
Open
System
Hukum I termodinamika : ???
0
 h 3  h2 
Q H  W = m
 h 3  h2 
Q H = m
Analisis Mesin Refrigerasi
Termodinamika II FST USD Jogja
Open
System
Hukum I termodinamika : ???
0 0
 h 4  h3 
Q  W = m
h 4 = h3
Termodinamika II FST USD Jogja
Analisis Mesin Refrigerasi
Open
System
Hukum I termodinamika : ???
0
 h1  h4 
Q L  W = m
 h1  h4 
Q L = m
CONTOH
Termodinamika II FST USD Jogja
Sebuah refrigerator menggunakan fluida kerja R-134a dan
beroperasi dengan siklus kompresi uap ideal antara
0,14 MPa dan 0,8 MPa. Laju aliran massa refrigerant 0,05 kg/s.
a. Gambarkan siklusnya dalam diagram T-s dan P-h.
b. Hitung laju perpindahan kalor dari ruang pendingin
c. Hitung daya kompresor
d. Hitung kalor yang dibuang ke lingkungan
e. Hitung COP – nya.
PENYELESAIAN
T
T-s Diagram
Environment
P2
Q
2
H
Win
3
Condenser
3
2
0.8 MPa
P1
Expansion
Valve
0.14 MPa
4
QL
Win
1
Evaporator
1
4
Compressor
QL
mdot = 0.05 kg/s
Refrigerated Space
Termodinamika II FST USD Jogja
R-134a Property Table
s
State 1 sat. vap. @ P1 = 0.14 MPa → h1 = hg@0,14 MPa = 236,04 kJ/kg,
s1 = sg@0,14 MPa = 0.9322 kJ/kg-K
State 2 P2 = 0.8 MPa and s2 = s1 = 0.9322 kJ/kg-K,
h2 = 272,05 kJ/kg (interpolasi)
State 3 sat.liq. @ P3 = P2= 0.8 MPa, h3 = hf@P3 = 93,42 kJ/kg
State 4 h4 = h3 = 93,42 kJ/kg (Throttling Process)
PENYELESAIAN
(b) Evaporator , w  0
Q L ,in  m h1  h4   0,05 236,04 - 93,42  7,13 kW
4
1
Evaporator
(c) Compressor , q  0
Win  m h2  h1   0,05 272,05 - 236,04  1.80 kW
QL
2
Termodinamika II FST USD Jogja
Compressor
(d) Condenser, w  0
Q H ,out  m h2  h3  ,  0,05 272,05 - 93,42  8,93 kW
Q
3
Q L 7,13kW
(e) COP 

 3.96

Win 1,80kW
H
Condenser
1
2
Win
Cara lain dengan diagram P-h
P
P-h Diagram
3
2
QH
P2
Termodinamika II FST USD Jogja
Win
P1
4
h4= h3
QL
1
h1
h2
h
Termodinamika II FST USD Jogja
3
4
h4 = h3
2
1
h1
h2
PR
Termodinamika II FST USD Jogja
Sebuah refrigerator menggunakan fluida kerja HFC 134a dan
beroperasi dengan siklus kompresi uap ideal antara 0,14
MPa dan 0,9 MPa. Laju aliran massa refrigerant 0,05 kg/s.
a. Gambarkan siklusnya dalam diagram T-s dan P-h.
b. Hitung laju perpindahan kalor dari ruang pendingin
c. Hitung daya kompresor
d. Hitung kalor yang dibuang ke lingkungan
e. Hitung COP – nya.
Kerjakan dengan dua cara yaitu :
1. Menggunakan Tabel sifat-sifat HFC 134a
2. Menggunakan P-h diagram HFC 134a