Termodinamika II FST USD Jogja. TERMODINAMIKA II Semester Genap TA 2007/2008

Transkripsi

1 TERMODINAMIKA II Semester Genap TA 007/008

2 Siklus Kompresi Uap Ideal (A Simple Vapor-Compression Refrigeration Cycle) Mempunyai komponen dan proses.. Compressor: mengkompresi uap menjadi uap bertekanan tinggi. Condenser: mengembunkan uap tekanan tinggi menjadi cairan tekanan tinggi. Katup ekspansi (Expansion Valve) : menurunkan tekanan cairan menjadi bertekanan rendah. Evaporator: menerima kalor dari medium bersuhu rendah terjadi penguapan Expansion Valve Environment Q H Condenser Evaporator Compressor W in Refrigerated Space

3 Proses Pada Siklus Kompresi Uap Ideal Process - Isentropic Compression Process, s=const.: Compressor, sat.vap superheat vapor Process - P = const. Heat Rejection Process: Condenser, superheat vapor sat.liquid Process - Throttling Process, h=const.: Expansion Valve, sat. liquid mixture Process - P = const. Heat Addition Process : Evaporator, Mixture sat. vapor Sketsa Alat T-s Diagram Environment T P Q H Condenser W in Q H P Expansion Valve Compressor W in Evaporator Refrigerated Space s

4 P-h Diagram T T-s Diagram P P P-h Diagram W in Q H P P Q H W in P s h = h h h h

5 Pendinginan rumah dengan AC (airconditioner) Pemanasan Rumah dengan Heat Pump Environment 0 o C Heating at 0 o C 50 o C Condenser Q H 80 o C 0 o C Q H Condenser 80 o C 0 o C Expansion Valve Evaporator Compresso r 5 o C W i n -0 o C Expansion Valve Evaporato r -0 o C Compresso 0 r o C W i n Out dooe space Air Conditioned, 5 o C

6 KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI CONDENSER 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)

7 KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI EXPANSION VALVE Refrijeren berekspansi sehingga tekanannya turun. Keadaan Refrijeren berubah dari liquid menjadi campuran cair jenuh dan uap (a saturated liquid-vapor mixture)

8 KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI EVAPORATOR 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

9 KOMPONEN DARI MESIN REFRIGERASI COMPRESSOR 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

10 Analisis Mesin Refrigerasi Clossed System Hukum I termodinamika :??? cyclic process Q - W = U + KE + PE Q - W = 0 output yang diinginkan COP = input yang dibutuhkan = Q L COP R R = W net, in Q Q Q H L Q H - = W in L = Q Q H L

11 Analisis Mesin Refrigerasi Open System Hukum I termodinamika :??? 0 Q W = m in h h = m h W in h

12 Analisis Mesin Refrigerasi Open System Hukum I termodinamika :??? 0 Q H W = m h h = m h Q H h

13 Analisis Mesin Refrigerasi Open System Hukum I termodinamika :??? 0 0 Q W = m h h h = h

14 Analisis Mesin Refrigerasi Open System Hukum I termodinamika :??? 0 W = m h = m h h h

15 CONTOH Sebuah refrigerator menggunakan fluida kerja R-a dan beroperasi dengan siklus kompresi uap ideal antara 0, 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.

16 PENYELESAIAN T T-s Diagram Environment 0.8 MPa P W in Q H Condenser P Expansion Valve Compressor W in 0. MPa Evaporator m dot = 0.05 kg/s R-a Property Table s State sat. P = 0. MPa h = h g@0, MPa = 6,0 kj/kg, s = s g@0, MPa = 0.9 kj/kg-k State P = 0.8 MPa and s = s = 0.9 kj/kg-k, h = 7,05 kj/kg (interpolasi) Refrigerated Space State P = P = 0.8 MPa, h = h f@p = 9, kj/kg State h = h = 9, kj/kg (Throttling Process)

17 PENYELESAIAN (b) Evaporator, w Q m h L, in (c) Compressor, W m h in h 0,056,0-9, q 0 0 h 0,057,05-6,0 7,.80 kw Evaporator kw Compressor W in (d) Condenser, w Q m h H, out 0 h, 0,057,05-9, 8,9 kw (e) COP Q W L in 7,kW,80kW.96 Condenser Q H

18 Cara lain dengan diagram P-h P P-h Diagram Q H P W in P h = h h h h

19 h = h h h

20 PR Sebuah refrigerator menggunakan fluida kerja HFC a dan beroperasi dengan siklus kompresi uap ideal antara 0, 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 :. Menggunakan Tabel sifat-sifat HFC a. Menggunakan P-h diagram HFC a