43 sehingga
q
in
= h
3
– h
2
= 3115.3 – 387.42 kJkg = 2727.88 kJkg
q
out
= h
4
– h
1
= 2403.2 – 384.39 kJkg = 2018.81 kJkg
dan
th
= 1- q
out
q
in
= 1 – 2018.812727.88 = 0.26 atau 26
Cara lain untuk menghitung efisiensi termal adalah sbb : W
turb out
= h
3
– h
4
= 3115.3 – 2403.2 kJkg = 712.1 kJkg
W
net
= W
turb out
- W
pump,in
= 712.1 kJkg - 3.03 kJkg = 709.07 kJkg atau
W
net
= q
in
- q
out
= 2727.88 kJkg - 2018.81 kJkg = 709.07 kJkg dan
th
= W
net
q
in
= 709.07 kJkg 2727.88 kJkg = 0.26 atau 26
Siklus Tenaga Uap Aktual
Gb 3.3. a. Siklus tenaga uap aktual. b. Efek dari irreversiblitas yang terjadi pada pompa dan turbin.
3.3. Konservasi massa
Hukum konservasi massa secara sederhana dapat dinyatakan sebagai perubahan massa yang tersimpan di dalam system harus sama dengan selisih massa yang masuk dan keluar sistem. Dalam
sistim koordinat Cartesian konservasi massa dari sebuah volume yang kecil dan tetap dapat dinyatakan secara matematis sebagai persamaan kontinuitas :
44
t w
z v
y u
x
------------------------------------------- 3.5
dengan u,v,dan w adalah kecepatan fluida dalam arah x,y dan z, sedangkan t adalah waktu,
adalah massa jenis fluida. Untuk fluida yang inkompresibel dan alirannya stedi, maka persamaan di atas dapat dituliskan :
z
w y
v x
u
------------------------------------------------------------- 3.6 Walaupun tidak ada fluida yang benar- benar inkompresibel , asumsi inkompresibel dapat lebih
menyederhanakan penyelesaian persoalan dan sering diterapkan serta dapat diterima di bidang keteknikan.
Untuk aliran di dalam pipa dengan satu masukan dan satu keluaran, persamaan yang sering digunakan adalah hasil integrasi persamaan 3.5 antara titik 1 masuk dan titik 2 keluar :
m =
1
.A
1
.V
1
=
2
.A
2
.V
2
-------------------------------------------- 3.7
Dengan m adalah
mass flow rate
, massa jenis rata- rata, V kecepatan rata- rata, dan A luas
penampang.
45
46
47
48
49
50
51
3.4. Persamaan Energi Hukum Pertama Termodinamika
Bentuk persamaan energi untuk sistem aliran sederhana, stedi, dan gesekan diabaikan antara titik 1 masuk dan titik 2 keluar adalah :
J.Q – W = J u
2
- u
1
+ P
2
- P
1
+ 12gc . V
2 2
- V
1 2
+ Z
2
- Z
1
.ggc ------ 3.8
dengan : Q : panas yang masuk ke dalam sistem, BTUlb
m
atau Joulekg W : kerja yang dilakukan oleh sistem, ft.lb
f
lb
m
atau N.mkg J : ekuivalensi panas menjadi kerja, 778,26 ft.lb
f
BTU atau 1 N.mJoule u : energi dalam, BTUlb
m
atau Joulekg P : tekanan, lb
f
ft
2
atau Nm
2
v : volume jenis, ft
3
lb
m
atau m
3
kg V : kecepatan, fts atau ms
Z : elevasi, ft atau m H : entalpi = u+pv, BTUlb
m
atau Joulekg g : gravitasi, 32,17 fts
2
atau 9,8 ms
2
gc : [32,17 lb
m
.ftlb
f
.s
2
] atau [1 kg.mN.s
2
]
Persamaan Energi untuk Aliran Fluida
Kesetimbangan energi mekanis untuk aliran sederhana, stedi, tanpa gesekan dan fluida inkompresibel, mengacu pada persamaan Bernoulli sbb:
P
1
.v + Z
1
. ggc + V
1 2
2gc = P
2
.v + Z
2
. ggc + V
2 2
2gc ------------------------ 3.9
dengan P : tekanan, lb
f
ft
2
atau Nm
2
v : volume jenis, ft
3
lb
m
atau m
3
kg Z : elevasi, ft atau m
V : kecepatan, fts atau ms
52
3.5. Kerugian Tekanan akibat Gesekan Fluida
