1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)

8/18/2019 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)

1/19

Menghitung Efsiensi Maksimum (teoritis) Mesin Kalor berbasis pengukuran suhu.

Akan dibuktikan bahwa

(T dalam Kelvin (K))

Berikut adalah pembuktiannya

C

H

C

H

T T

QQ

=


2/19

Telah dipela!ari....Mesin "arnot

H

C

H

C H

H Q

Q

Q

QQ

Q

W

e −=

−

==

1


3/19

Tahap A→ B dan C → D adalah proses isotermal:

dan

Shg:

Bila asumsi gas ideal# Energi $alam (%&) hanya bergantung padasuhumaka pada proses isotermal perubahan Energi $alam %&'Maka dari k * termo +'%&,- + ' - ' p d

gas ideal /'0T1

karena tahap 23d ker!a dari luar atauAdanya panas keluar maka - atau +negati4 (3)

(1)

( )

( ) DC C

A B H

C

H

V V RT

V V RT

Q

Q

ln

ln= ( )

( ) DC

A B

C

H

C

H

V V

V V

T

T

Q

Q

ln

ln=

a

b H ab H

V

V RT W Q ln==

c

d C cd C

V

V RT W Q ln==

d

cC

c

d C cd C

V

V RT

V

V RT W Q lnln =−=−=


4/19

Tahap B → C:

Tahap B → C dan D → A adalah proses adiabatik:

&ntuk proses adiabatik maka + ' shgdari k * termo + ' ' %& , - atau

Tahap D → A:

(2)

(3)

Vd

TdT

RCV

∫ ∫ =−C

B

Cool

Ho t

V

V

T

T

V

V

dV

T

dT

R

C

B

C V

V

T

T

V

V

V

V

dV

T

dT

R

C C

B

Ho t

Cool

ln== ∫ ∫

V dV RT dT C dV pU Q V +=+∆== .0

∫ ∫ =− A

D

Ho t

Cool

V

V

T

T

V

V

dV

T

dT

R

C

A

D

V

V

T

T

V

V

V

V

dV

T

dT

R

C D

A

Ho t

Cool

ln== ∫ ∫


5/19

Ruas kiri pers (2) dan (3) adalah sama sehingga:

or (!)or

Bila pers (!) disubsitusi ke pers (1)" sehingga:

terbukti#

(1)

or A

D

B

C

V

V

V

V lnln =

A

D

B

C

V

V

V

V =

D

C

A

B

V

V

V

V =

( )( ) DC

A B

C

H

C

H

V V

V V

T

T

Q

Q

ln

ln=

C

H

C

H

C

H

T

T x

T

T

Q

Q== 1

C

H

C

H

T

T

Q

Q=

A

B

D

C

V

V

V

V =


6/19

$%isiensi &esin Carnot:

Hubungan ini memberikan nilai e%isiensi maksimum yang

mungkin (e%isiensi teoritis) dari suatu mesin kalor yangberoperasi antara T Cool dan T hot (dalam Kelvin).

Efisiensi teoritis dipantau melalui suhu krn T fungsi keadaan,Sedangkan dan ! tdk dapat m"d patokan krn bukan fungsi

keadaan # dapat ter"adi $loss dan !$loss selama rute tempuh

H

C

H

C H

real Q

Q

Q

QQ

e −=

−

= 1

H

C

teoritis T

T

e −=

1

H

real

Q

W

e =


7/19

Koefsien Kiner!a (K) /endingin"arnot

Semakin besar perbedaan suhu TH %TC semakin ke&il harga K dan semakin besar

ker"a yang diperlukan untuk memindahkan

"umlah panas & yang dibutuhkan

Hubungan ini memberikan nilai koe%isien kiner'a ()maksimum yang mungkin (koe%isien kiner'a teoritis) darisuatu mesin refrigerator yang beroperasi antara T Cool dan T hot(dalam Kelvin).

H C

H C

QQQQ K /1

/−=

H

C

H

C

T T

QQ =

C H

C teoriticT T

T K

−

=

C H

C C

QQ

Q

W

Q K

−==


8/19

soal

5uhu reservoar dingin suatu re4rigerator

adalah 6 "# sementara ker!a dari luar yangmemindahkan kalor ke reservoar panas(+h'7 k81min) adalah sebesar 9 K-.

Tentukan suhu reservoar panas:

'Kun2i Th';77.< K


9/19

soal

5uhu reservoar dingin suatu re4rigerator

adalah 6 "# sementara ker!a dari luar yangmemindahkan kalor ke reservoar panas (7k81menit) adalah sebesar 9 K-. Tentukan suhureservoar panas:

8awab +2 ' +h = - ' 7 k8 = 9 k- (>) ' ;7k8

+21+h ' T21Th

;717'6?;1Th

Th';77.< K


10/19

5oal5uatu /@T& menghasilkan daya .k-. al ini diperoleh setelah prosespembangkitan steam pada suhu Kdan pembuangan panas ke aliran sungaibersuhu 6? K. 8ika real efsiensi thermal

dari /@T& adalah


11/19

5oal

5uatu /@T& menghasilkan daya . k-. al inidiperoleh setelah proses pembangkitan steam pada suhu

K dan pembuangan panas ke aliran sungai bersuhu6? K. 8ika real efsiensi thermal dari /@T& adalah


12/19

Bagaimana menentukan suatu siklus reversibel

(tertutup)# ir3reversible atau imposible berdasarkanpemantauan nilai efsiensi1koefsien kiner!aD


13/19

@ihat 2ontoh

A re4rigeration 2y2le operating between

two reservoirs re2eives energy QC froma cold reservoir at T C 250

oK and

re!e2ts energy QH to a hot reservoir at

T H 300 oK. For each o4 the 4ollowing2ases determine whether the 2y2leoperates reversibly# irreversibly# or is

impossibleDa. QC = 1000 kJ, W cycle = 400 kJ.

b. QC = 1500 kJ, QH =1800 kJ.

c. QH = 1400 kJ, W cycle = 200 kJ.*+*- -/


14/19

8awab

K teoriti2 ' T21(T3T" )' 6K 1 (;K 3 6K) '

a. K ' +21- ' 9k817k8 ' 6# irrev

b. K ' +21(+h3+2)'91(939) ' rev

2. K '(+h3-)1-'(9736)16'>imposible

d. K ' 7 irrev

8adi K'K teori'reversibelKFK teori'ireversibel -

C H

C teoritic

T T

T K

−

=

C H

C C

QQ

Q

W

Q K

−

==


15/19

&paya mendekati efsiensi maksimum

0 &tk mendekati efsiensi teoritis maka diupayakanmeminimalisir 4aktor34aktor penyebab ireversibilitas

3 meminimalisir gesekan3gesekan 3 komponen3komponen

terisolasi dengan

baik# dll.

0 Bila efsiensi real terlalu !auh dari efsiensi

teoritis maka

dikhawatirkan siklus akan

irreversibel


16/19

5*K@&5 $*E5E@


17/19

5iklus $iesel

Efsiensi 5iklus $iesel

5ehingga untuk menentukan efsiensi perlu diketahui

+in dan +out


18/19

Karena rute +in (63;) or +out (739) bukanisotermal (beda dgn "arnot)# maka

&tk men2ari +in G+out diterapkan k.* termo utk sistemtertutup

*sobaris

*sokhoris


19/19

Maka efsiensi siklus disesel

efsiensi 4aktual

efsiensi maksimum yg bisadi2apai (teoritis)

1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)

Documents

Transcript of 1. Menghitung Efisiensi Mesin Kalor (1)