THROTTLING VALVES(KATUP PEMBATAS ALIRAN)

WAHYU ADI PUTRA

TERMODINAMIKA

Pengertian Throttling Valve

Throttling valves atau katup memperlambat/pembatas

aliran adalah suatu perangkat yang menyebabkan penurunan tekanan yang signifikan dalam

suatu fluida.

katup penyesuai (adjustable valve)

Sumbat berpori (porous plugs)

tabung kapilari (capillary tube)

Prinsip Throttling Valve

Katup throttling hanya menurunkan tekanan tanpa adanya kerja (work) yang dihasilkan. Karena pada prinsip kerja pipa throttling bersifat volue atur (volume control) dan tanpa kerja yang dihasilkan sedikitpun.

Prinsip Throttling Valve

Katup throttling ini dapat dianggap abiabatik (Q=0). Karena pada katup throttling yang biasa digunakan adalah katup throttling kecil sehingga tidak ada cukup ruang dan waktu yang efektif untuk terjadinya perpindahan panas.

Prinsip Throttling Valve

Perubahan energy potensial yang dihasilkan sangatlah kecil (ΔEP≈0).

Perubahan energy kinetic spesifik yang mengalir dapat diabaikan (ΔEK≈0).

0 = QCV + WCV + m1 - m2

(Q=0)(W=0)(ΔEP≈0) (ΔEK≈0)

Dimana

serta massa inlet (m1) dan massa outlet (m2) adalah sama

maka

Maka Rumus Analisis Hukum I Untuk Throttling Valves Adalah Volume Atur (Volume Control)

Pengaplikasian Throttling Valve

Pada Mesin Pendingin (Refrigerator)

Air Conditioner (AC)

Perkapalan (untuk mengatur besar kecilnya aliran temperatur, dan tekanan dalam suatu pipa)

Pengaplikasian Throttling Valve Pada Refrigerator

Contoh Soal

Suatu saluran pemasok fluida campuran dua fase yaitu cair-uap dengan tekanan 300 lbf/in2. Sebagian kecil dari aliran tersebut dibelokan ke dalam alat calorimeter throttling kemudian dikeluarkan ke udara bebas pada tekanan 14,7 lbf/in2 dan temperatur uap air yang keluar adalah 250oF. Tentukan kualitas uap air tersebut dari dalam saluran pemasok?

Diketahui: Tekanan (P1) dalam saluran pemasok adalah 300 lbf/in2 dan uap cair tadi dibelokkan ke calorimeter throttling dan tekanan saat keluar (atmosfer) P2 adalah 14,7 lbf/in2 dan suhu yang keluar adalah 250oF.Ditanya: Kualitas uap cair tersebut (x1)?

Analisa: untuk suatu proses throttling neraca laju massa adalah sama maka di dapat h1 = h2.

Jawab: h2 = h1

h2 = hf1 + x(hg1 – hf1)

x1 =

dari table A-3E pada P1: 300 lbf/in2, hf1 = 394,1 Btu/lb dan hg1 = 1203,9 Btu/lb. Pada

14,7 lbf/in2 dan 250oF di dapat pada table A-4E h2= 1168,8 Btu/lb. Maka angka-angka

tersebut dimasukkan ke dalam rumus kualitas (x) di atas.

x1 =

x1 =

x1 = 0,957

Didapat hasil x atau kualitas adalah 0,957 atau kualitas uap pada saluran

pemasok adalah sebesar 95,7% uap air dan 4,3% adalah cairan.

Contoh Soal

Sebuah refrigerant 134a masuk ke dalam tabung kapilari (capillary tube) sebagai cairan jenuh pada tekanan 0,8MPa dan terhalang oleh katup throttling ke tekanan 0,12MPa. Carilah kualitas dari refrigerant tersebut pada keadaan akhir dan penurunan suhu selama proses ini!

Diketahui: sebuah refrigerant 134a masuk ke dalam tabung kapilari pada tekanan (P1) sebesar 0,8MPa dan memasuki katup throttling dengan

tekanan (P2) sebesar 0,12MPa.

Ditanya: kualitas dari refrigerant (x2) dan perubahan suhu selama proses

tersebut (ΔT)?

Analisa: tabung kapilari adalah perangkat pembatas aliran yang sederhana dan biasa digunakan pada mesin pendingin (refrigerator) yang menyebabkan penurunan tekanan pada mesin pendingin. Karena aliran dalam tabung kapilari adalah system throttling maka entalpi refrigerant tersebut adalah konstan, h1 = h2.

Jawab:h1 = h2

h1 = hf2 + x(hg2 – hf2)

x2 =

Pada refrigerant masuk (inlet) P1 = 0,8MPa (cairan jenuh), T1 = Tjenuh pada

0,8MPa = 31,31oC dan h1 = hf (cairan jenuh) = 95,47 kJ/kg (table A-12).

Refrigerant ketika keluar (exit) P2 = 0,12MPa, dimana h1 = h2, maka T2 =

Tjenuh pada 0,12MPa adalah -22.32oC, hf2 = 22,49kJ/kg dan hg2 = 236,97

kJ/kg.

x2 =

x2 =

x2 =

x2 = 0,340

Maka, kualitas refrigerant tersebut adalah 0,340 atau berbentuk uap refrigerant sebesar 34% dan sisanya adalah refrigerant cair. Dan untuk perubahan suhu (ΔT) adalah

ΔT = T2 – T1

ΔT = -22,32oC - 31,31oCΔT = -53,63oC

Jadi, penurunan suhu sebesar 53,63oC terjadi selama proses throttling dan 34% refrigerant berubah menjadi uap selama proses throttling dan energy yang dibutuhkan untuk menguap berasal dari energy internal zat refrigerant tersebut.

KesimpulanKatup throttling hanya

menurunkan tekanan tanpa adanya kerja (work) yang dihasilkan.

Katup throttling ini dapat dianggap abiabatik (Q=0).

Perubahan energy potensial yang dihasilkan sangatlah kecil (ΔEP≈0).

Perubahan energy kinetic spesifik yang mengalir dapat diabaikan (ΔEK≈0).

TERIMA KASIH