Proses Pembentukan Uap 1.
-
Upload
idewa-ayu-ananda-widhiyani -
Category
Documents
-
view
403 -
download
49
description
Transcript of Proses Pembentukan Uap 1.
![Page 1: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/1.jpg)
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INDUSTRI
PROSES PEMBENTUKAN UAP
TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI
![Page 2: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/2.jpg)
Proses Pembentukan Air Menjadi Uap
![Page 3: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/3.jpg)
Alasan dipakai air sebagai fluida
1. Mudah dipakai dan banyak jumlahnya
2. Tidak beracun terhadap makhluk
3. Mudah dalam pemindahan
4. Tidak mudah merusak logam yg dipakai
5. Hampir mengikuti azas-azas thermodinamika, khususnya dalam transformasi energi
![Page 4: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/4.jpg)
Proses pembentukan air menjadi uap
Vo, V1, V2, V3 to, t1, t2, t3
sejumlah molekul air diatas sekeping logam dengantemperatur nolkecepatan air nolkemudian diberi panas shg
terjadi proses sebagai berikut
1. diberi panas Vo V1
to t1 bergerak2. ditambah panas V1 V2
t1 t2 bergerak3. ditambah panas V2 V3
t2 t3 pergerakan molekul air semakin besar
4. ditambah panas V3 V4
t3 t4 molekul air melepaskan diri dari lingkungannya dan berubah menjadi uap
Proses ini disebut proses penguapan, dimana molekul-molekul air berubah menjadi uap disebut air sedang mendidih dan temperatur saat itu mencapai temperatur didih
![Page 5: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/5.jpg)
mm
m
mm
1 2 3 4 5
Air
Uap
t < tdtd
td
tdt > td
1 – Pemanasan. Temperatur t belum mencapai temperatur titik didih td
2 – Temperatur t telah mencapai temperatur titik didih td. Volume air membesar. Gelembung udara terbentuk.
3 – Air mendidih dan terbentuk uap air wet steam. Terjadi multi fase (campuran air dan uap air).
4 – Air menguap secara keseluruhan saturated vapor.
5 – Pemanasan lanjut uap air (t > td) superheated steam.
![Page 6: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/6.jpg)
Proses tsb dilakukan pada sebuah tangki tertutup
* diberikan panas terus menerus * temp air berubah menjadi temp
uap * kran dibuka, maka uap keluar * kran ditutp, maka uap tdk
keluar
Uap yang terjadi dalam keadaan ini disebut :
“ Uap Kenyang “
![Page 7: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/7.jpg)
Ciri-ciri Uap kenyang
1. Uap yang dalam keadaan seimbang dgn air dibawahnya
2. Jumlah uap yangmenjadi air sama banyak dengan jumlah air yang menjadi uap
3. Uap yang mempunyai tekanan dan temperatur mendidih yang sama
4. Uap yang mempunyai pasangan harga antara p dan td
5. Uap yang apabila didinginkan akan mengembun
![Page 8: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/8.jpg)
Bila konstruksi tangki tsb diubah
uap kenyang uap panas lanjut
Bila uap tsb dialirkan
kemudian dipanaskan
maka temperatur uap
akan menjadi lebih besar
Uap dalam kondisi ini disebut
“ Uap Panas Lanjut “
Q2
Q1
![Page 9: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/9.jpg)
Ciri-ciri Uap panas lanjut
1. Uap panas lanjut mempunyai temperatur lebih tinggi dari td
2. Uap panas lanjut adalah uap yang tidak dalam keseimbangan
3. Uap panas lanjut, uap yang tidak mempunyai pasangan (p) dan temperatur (td)
4. Uap panas lanjut bila didinginkan tidak akan mengembun
![Page 10: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/10.jpg)
Dari penjelasan tentang uap kenyang maupun uap panas lanjut, dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. dari mulai air sampai menjadi uap panas lanjut secara thermodinamika berlangsung
pada tekanan tetap (isobar)
2. khusus pada saat terjadinya uap kenyang terdapat 2 (dua) proses sekali gus yaitu tekanan tetap (isobar) dan temperatur tetap (isotermis)
![Page 11: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/11.jpg)
Berdasarkan hal tersebut dapat dibaut TQ diagram dan PV diagram
air
uap kenyang
uap panas lanjut
a
d
cb
T
p
Q
![Page 12: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/12.jpg)
PV diagram sebagai berikut :
a b c d
p
V
awal mendidih akhir mendidih
![Page 13: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/13.jpg)
Karakteristik sebenarnya parameter-parameter pada proses air dan uap dalam ketel uap
![Page 14: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/14.jpg)
Entalphi
![Page 15: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/15.jpg)
Entalphi
Panas yang terkandung oleh 1 kg air / uap kenyang / uap panas lanjut dari temperatur O oC sampai dengan ta / tu / tupl disebut “ ENTALPHI “
air
airair
uapuap
airair
tt1 =1 = 0 0 ooCC tt22 = t = t ooCC
tt11 = 0 = 0 ooCC tt22 = 10 = 10 ooCC
WW10 10 ooCC = 10 = 10
kkal/kgkkal/kg
WWt t ooCC = t kkal/kg = t kkal/kg
![Page 16: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/16.jpg)
dengan demikian :
Entalphi yang terkandung bila air dipanaskan sampai 10 oC adalah :
Wt = 10 kkal/kg
untuk satuan SI
1 kkal = 4,178 kJ
10 kkal/kg = 10 x 4,178
= 41,78 kJ/kg
![Page 17: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/17.jpg)
Entalphi
1. Entalphi Air ( Wd )2. Entalphi Uap kenyang ( i” )3. Entalphi Uap panas lanjut ( i ‘ )
Entalphi Air ( Wd )a. Panas yg dibutuhkan utk memanaskan 1 kg air
dari 0 oC menjadi t oCb. Panas yg dilepas oleh 1 kg air yg didinginkan
dari t oC menjadi 0 oC c. Panas yg dikandung oleh 1 kg air pada
temperatur t oC dihitung dari 0 oC
![Page 18: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/18.jpg)
Selama proses mendidih, jumlah panas yang dibutuhkan adalah r (kJ/kg) yang mana r ini adalah panas penguapan
Panas Penguapan : r ( kJ/kg )Jumlah panas yg dibutuhkan utk menguapkan 1 kg air pada temperatur mendidihnya
b uap kenyang c
air
a
i “ = Wd + r
Wd r
![Page 19: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/19.jpg)
Entalphi Uap Kenyang ( i “ = kJ/kg )a. Panas yg dibutuhkan utk memanaskan 1 kg air
dari 0 oC menjadi td oCb. Panas yg dilepaskan oleh 1 kg uap kenyang
dari td oC menjadi air pada 0 oC c. Panas yg dikandung oleh 1 kg uap kenyang
pada td oC
Entalphi Uap Panas Lanjut ( i ‘ = kJ/kg ) a. Panas yg dibutuhkan utk memanaskan 1 kg air
dari 0 oC menjadi tu oCb. Panas yg dilepaskan oleh 1 kg uap kenyang
dari tu oC menjadi air pada 0 oC c. Panas yg dikandung oleh 1 kg uap kenyang
pada tu oC
![Page 20: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/20.jpg)
uap kenyang
uap panas lanjut
air
tu
td
T
Q
Wd r Cp (tu-td)
i” = Wd + r
i’ = i” + Cp (tu-td)
![Page 21: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/21.jpg)
Menghitung Entalphi
![Page 22: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/22.jpg)
Menghitung Entalphi
Untuk menghitung Entalphi dilakukan dengan dua cara yaitu :
1. diagram moolier
2. tabel uap
Pada Ketel Uap umumnya dipakai dengan menggunakan tabel dimana terdapat 2 buah tabel yaitu :
1. Tabel Uap Kenyang ( tabel – 1 )
2. Tabel Uap Panas Lanjut ( tabel – 2 )
![Page 23: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/25.jpg)
Mollier Diagram
![Page 26: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/26.jpg)
Perhitungan Entalphi
Berapa entalphi air mendidih pada saata. t = 165 oCb. t = 200 oC
Jawab :a. Untuk t = 165 oC, lihat tabel 1
Pada tabel 1 : t = 165 oC, Wd = 697 kJ/kg
b. Untuk t = 200 oC, lihat tabel 1 pada tabel 1 tidak terdapat t = 200 oC yang ada hanya t
= 198,3 oC dan t = 212,4 oC Untuk mencarinya dilakukan dgn interpolasi
![Page 27: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/27.jpg)
Interpolasi
)(
)(
))(())((
ABtt
ttAx
ABtt
ttax
ABttttAx
tt
AB
tt
Ax
AB
Ax
AB
Ax
AxAB
ABAx
tA tX tB
A
X
B
![Page 28: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/28.jpg)
Lihat tabel 1
t = 198,3 oC Wd = 844 kJ/kg
t = 212,4 oC Wd = 908 kJ/kg
maka
kgkJW
W
W
W
WWWW
d
d
d
d
dddd
/71,851
71,7844
)64(1,14
7,1844
)844908(3,1984,212
3,198200844
)(3,1984,212
3,198200
200
200
200
200
3,1984,2123,198200
![Page 29: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/29.jpg)
Berapa entalphi uap kenyang pada
a. p = 30 bar
b. p = 56 bar
Jawab :
a. Untuk tekanan p = 30 bar, lihat tabel 1
tabel 1 p = 30 bar i “ = 2806 kJ/kg
b. Untuk tekanan p = 56 bar, lihat tabel 1
terlihat pada tabel 1 p = 50 bar i” = 2795 Kj/kg
p = 60 bar i” = 2784 Kj/kg
Karena tidak terdapat pada tabel 1, maka dilakukan interpolasi
kgkJi
i
i
iiii
bar
bar
bar
bar
/4,2749"
)11(10
62759"
)27952784(5060
50562759"
)""(5060
5056""
56
56
56
50605056
![Page 30: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/30.jpg)
Hitung entalphi uap panas lanjut pada kondisi
a. p = 30 bar, t = 300 oC
b. p = 60 bar, t = 525 oC
c. p = 45 bar, t = 400 oC
d. p = 92 bar, t = 435 oC
jawab :
a. p = 30 bar lihat tabel 2
t = 300 oC i’ = 2995 Kj/kg
![Page 31: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/31.jpg)
Dilakukan interpolasi temperatur dengan tekanan tetap
kgkJi
i
iiii
/3480'
)34213657(100
253421'
)''(500600
500525''
525,60
525,60
500,60600,60500,60525,60
b. p = 60 bar lihat tabel 2b. p = 60 bar lihat tabel 2 t = 525 t = 525 ooC pC p 500 500 600 600
60 3421 365760 3421 3657
![Page 32: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/32.jpg)
c. p = 45 bar pada tabel 2
t = 400 oC p 400
40 3213
50 3195
Dilakukan interpolasi tekanan dgn temperatur tetap
kgkJi
i
iiii
/3204'
)32133195(10
53213'
)''(4050
4045''
400,45
400,45
400,40400,50400,40400,45
![Page 33: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/33.jpg)
d. p = 92 bar pada tabel 2
t = 435 oC p 400 500
90 3119 3387
100 3098 3375
kJ/kg 3115'
)31193098(10
23119'
)''(90100
9092''
tekanan thdiinterpolasdilakukan
400,92
400,92
400,90400,100400,90400,92
i
i
iiii
kJ/kg 3385
)33873375(10
23387
)''(90100
9092''
kedua iinterpolas
500,90500,100500,90500,92
iiii
kJ/kg 5,3209
)31153385(100
353115
)''(400500
400435''
r temperatu thdketiga iinterpolas
400,92500,92400,92435,92
iiii
![Page 34: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/34.jpg)
Perhatikan tabel-1 dan tabel-2
Apabila dari tabel-tabel tersebut diambil 2 buah parameter, misalnya tekanan (p) dan entalphi (Wd atau i” atau i’) maka akan didapat suatu grafik Tekanan vs Entalphi
![Page 35: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/35.jpg)
Menghitung effisiensi ketel
Ketelin =bahan bakar
in = air
out = uap
in put = out put
effisiensi = out put/in put
![Page 36: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/36.jpg)
input
outputeffisiensi
panaskebutuhan
panas
lowe Q x B
entalphi x S
lowe Q x
entalphi x S B
bakarbahan panas nilaibakar x bahan kebutuhan
entalphiperbedaan x air/uap banyaknya
![Page 37: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/37.jpg)
dimana : S = banyaknya air / uap (kg/jam) Δentalphi = perbedaan entalphi (kJ/kg) Be = kebutuhan bahan bakar (kg/jam) Qlow = nilai panas bahan bakar (kJ/kg)
catatan S = konstan
Qlow = konstanbila tidak terjadi kerugian maka ή = 100 %, sehingga :
Be = Δentalphi
lowe Q x
entalphi x S B
![Page 38: Proses Pembentukan Uap 1.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061321/5695d4e41a28ab9b02a32c7c/html5/thumbnails/38.jpg)
dengan :
maka
Δentalphi Ketel
Be boros
Δentalphi Ketel
Be ekonomis
Be = Be = ΔΔentalphientalphi