Download - Rangkuman Materi Kompre Nyoms (1)
-
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