KITARAN PENYEJUKAN MAMPATAN WAP

  

KITARAN PENYEJUKAN

MAMPATAN WAP

PENENTUAN TENAGA & PRESTASI PENYEJUKAN UNIT 8 MAMPATAN WAP Objektif Am : Memahami mengenai kitaran penyejukan mampatan wap.

  Objektif Khusus : Di akhir unit ini anda akan dapat :

   Dapat mengira kerja yang dibekalkan oleh pemampat. 

  Dapat membezakan antara haba yang diasingkan oleh pemampat dan haba yang diserap oleh pencairwap 

  Dapat mengenalpasti angkali prestasi angkali penyejukan peti sejuk dan pam haba  Dapat mengira kecekapan isipadu dan kecekapan isontropik.

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  INPUT

8.0 PENGENALAN

  Pernah anda mendengar istilah

  THERMODINAMIK

  Dapatkah anda membezakan antara THERMODINAMIK dan HIDRODINAMIK

  Sebelum ke mukasurat yang berikutnya pastikan yang soalan diatas telah terjawab.

  Bidang yang melibatkan perubahan tenaga, ia juga diistilahkan sebagai sains yang

  THERMODINAMIK

  melibatkanperkaitan diantara haba, kerja dan sifat-sifat bagi bahan penyejuk

  Bidang yang melibatkan

  HIDRODINAMIK perubahan cecair.

  Sistem thermodinamik adalah satu kawasan atau sejumlah bahan yang terdapat dalam ruang yang tertutup. Terdapat 2 sistem yang perlu diambil kira iaitu sistem tertutup dan terbuka.

  Ia tiada pertukaran pada bahan

SISTEM TERBUKA

  dengan keadaan sekitar Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan Ia terdapat pertukaran pada bahan dengan

SISTEM TERTUTUP

  keadaan sekitar

HUKUM TERMODINAMIK PERTAMA

  2

   

  v

h   gz  Q  W 

 

   

  2  

  Persamaan 8. 1

• 1

  h entalpi J kg

  

• 1

  v  halaju m s

• 2

  g = pecutan bergantung kepada graviti m s

  z = garisan diatas paras rujukan m Q  kadar pengaliran haba pada sistem W W  kadar kerja yang dilakukan oleh system W

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  Haba hanya bergerak dari keadaan suhu tinggi kepada suhu yang rendah

HUKUM TERMODINAMIK KEDUA

  Kerja adalah daya darab jarak, iaitu peredaran tenaga padanatara dua sempadan

KERJA ENTROPHI

  Adalah nilai yang didapati apabila menganalisa sifat bagi system termodinamik. Ia diterangkan dengtan perubahan entropy dan ditakrif kan sebagai jumlah haba yang melepasi sempadan Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan 1. Berikan takrifan bagi istilah – istilah yang disenaraikan dibawah a. thermodinamik b.

  Kerja c. Entropi d.

  Hukum thermodinamik kedua 2. Tuliskan formula bagi hukum thermodinamik pertama serta nyatakan takrifan bagi setiap simbol.

  AKTIVITI 8a

  Pening ke ? Jawab dulu baru boleh ke mukasurat yang berikutnya

• 1
• 1

  g = pecutan bergantung kepada graviti m s

  2    

  2

   

  W kadar kerja yang dilakukan oleh system W MAKLUM BALAS AKTIVITI 8a

   Q kadar pengaliran haba pada sistem W 

  z = garisan diatas paras rujukan m

  halaju m s

   v

   h entalpi J kg

  2. Hukum thermodinamik kedua Persamaan 8.2

  Entropi = Adalah nilai yang didapati apabila menganalisa sifat bagi system d. termodinamik. Ia diterangkan dengtan perubahan entropy dan ditakrif kan sebagai jumlah haba yang melepasi sempadan

  Kerja = Kerja adalah daya darab jarak, iaitu peredaran tenaga pada antara dua sempadan c.

  Thermodinamik = Bidang yang melibatkan perubahan tenaga, ia juga diistilahkan sebagai sains yang melibatkanperkaitan diantara haba, kerja dan sifat-sifat bagi bahan penyejuk b.

• 2

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan 1. Takrifan bagi a.

         W Q gz v h

  INPUT

8.1 Kerja yang dilakukan oleh pemampat

  Di dalam kes yang ideal, dimana tiada kehilangan haba dan tiada geseran di dalam selinder, proses mampatan adalah adiabatic, boleh berpusing (reversible) dan isontropic. Proses ini dapat dilihat pada gambarajah 8.1 dibawah. Proses ini ditunjukkan pada garisan diantara titik 1 dan titik 2.

  Rajah 8.1 proses kitaran penyejukan pada graf tekanan - entalphi

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

• – cooled liquid

  w bagi kes yang ideal dimana pertambahan

  

  proses pemampatan, _r w dalam unit W atau kW. _r w =   _{2 1}  h h m

   m oleh itu kuasa diperlukan bagi

    ------ Persamaan 8.3 Hasil darab dengan kadar alirjisim bahan penyejuk

    _{1 2} h h w _r

  entalpi berkadar dengan proses pemampatan ia adalah

  Tiada kejatuhan tekanan yang terjadi di dalam paip diantara liang dari pencairwap dan liang sdutan di pemampat dan ia juga tiada pertambahan atau kehialangan haba yang terjadi pada paip berkenanaan kepada persekitaran. Pemampat menyedut wap tepu kering dari pencairwap dan tenaga perlu dibekalkan bagi menjalankan proses ini. Kerja yang dilakukan oleh pemampat   _r

  Critical point = titik kritikal

Curverd line of constant entrophy = garisan lengkung bagi entropi tetap

Region of superheated vapour = kawasan bagi wap panaslampau Wet region : mixture of saturated = kawasan basah : campuran bagi wap tepu liquid and dry saturated vapour dan wap tepu kering . Dry saturated vapour line = garisan bagi wap tepu kering. Energy into compressor = tenaga di dalam pemampat Refregerating effect = kesan penyejukan

Heat rejected at condenser = Haba yang dibuang pada pemeluwap

  = kawasan bagi cecair separa sejuk

  Region of sub

  = garisan bagi cecair tepu

  Absolute pressure = tekanan Saturated liquid line

• ------ Persamaan 8.4

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  Pada keadaan 1(gambarajah 9.1) dapat dibuat kesimpulan bahawa wap kering tepu keluar dari pencairwap. Pada keadaan 2 wap panas lampau keluar dari pemampat dan dapat dikenalpasti pada dua keadan tetentu :

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan i) tekanan adalah sama dengan proses pemeluwapan ii) kadar entropi adalah sama dengan kadar wap tepu yang memasuki liang sedutan.

  Anggapkan nilai ₁

  h

  dan ₂

  h di beri.

  Contoh 8.1

  Dapatkan nilai kerja pemampatan dan kuasa bagi pemampat pada loji bagi gambarajah 8.1.

  Sudahkah anda faham dengan penjelasan diatas? Bagi penambahkan pemahaman anda cuba selesaikan contoh 8.1

  Opst pastikan anda telah menjawab soalan contoh sebelum ke mukasurat berikutnya. Penyelesaian : Gambarajah 8.2 menerangkan jalan penyelesaiannya.

  Rajah 8.2 : Graf tekanan

• – entalpi bagi contoh 8.1 Dari gambarajah diatas Entalpi bagi wap tepu adalah pada 0 C dari pencairwap adalah
• 1 -1 -1 405.36kJ kg dan Entropi adalah 1.7518kJ kg K .

  Pada titik 2 tekanan bagi wap panaslampau ialah 1354.8 kPa dan Entropi adalah 1.7518kJ

• 1 -1

  kg K . Pada gambarajah 8.2 menunjukkan Entropi juga wujud pada suhu di antara 50 C dan 55 C, bagi tekanan 1354.8kPa (bagi suhu pemeluwapan pada 35 C. Entalpi h perlu diambil pada garis penentudalaman bagi entropi. ₂ Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  1 . 7518  1 . 7479

  

  =

  h 428 . 983  433 . 227  428 . 932 _{2   }

  X

  1 . 7611  1 . 7479

   

• 1

  = 430.201 kJ kg Dengan itu suhu bagi gas dari pemampat dapat dikira: 1 . 7518 

  1 . 7479

  



t  _{2   }

  50  55 

  50 X 1 . 7611  1 . 7479

   

  = 51.5 C dari persamaan w   h  h  , tenaga yang perlu untuk proses pemampatan ialah : _{r 2 1} w  430 . 201  405 .

  36   r

• 1

  = 24.84 kJ kg Dari jawapan pada contoh 8.1 ini kadaalir jisim bagi cecair penyejuk diketahui

  

• 1 2.170kg s , dari persamaan w = m  h  h  .
_{r 1 2} Kuasa yang diperlukan ialah w  2.170 X 24.84 _r

  = 53.90 kW Adakah jawapan anda betul ? Sila rujuk pensyarah anda untuk sebarang kekeliruan…… Jika tidak anda boleh cuba aktivti di mukasurat yang berikut.

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

• 1 .
• 1 .

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  Aktiviti 8b

  Sebuah peti sejuk yang beroperasi dengan kitaran penyejukan. Perbezaan diantara entalpi bagi cecair tepu pada pemeluwap dan tekanan pada pencairwap ialah 158.7 kJ kg

  haba pendam sejatan pada pencairwap ialah 1256kJ kg

  dapatkan kadar kekeringan selepas tekanan dikenakan. Kirakan kesan penyejukannya.

  Untuk memudahkan pengiraan senaraikan terlebih dahulu nilai-nilai yang diberikan didalam soalan. Jika sudah siap baru boleh semak tau……

  Maklum balas Aktiviti 8b Jawapan yang sepatutnya anda dapat ialah -1 0.1265 dan 1097.1 kJ kg .

  Kalau ada sebarang kemusykilan, jangan malu dan segan sila rujuk pensyarah anda……

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  INPUT

8.2 Haba yang diasingkan oleh pemeluwap

  Semua haba disingkirkan di pencairwap beserta dengan tenaga yang dibekalkan oleh pemammpat mesti disingkirkan dari sistem. Haba yang diasingkan di pemeluwap dinyatakan sebagai:

    q h h --------- Persamaan 8. 5 _c  ^{2 3 }

  Haba boleh disingkirkan mengikut hukum termodinamik kedua dengan memastikan bahawa suhu pada lingkaran pemeluwap adalah lebih tinggi daripada suhu air yang digunakan untuk menyejukkan cecair penyejuk. Contohnya sekiranya suhu pada pemeluwap adalah 35 c dan haba dapat disingkirkan kepada airyang bersuhu diantara

  25 C hingga 30 C. Lebih tinggi suhu pada pemeluwap, maka nilai kerja dan kuasa bagi pemeluwap juga tinggi.

  Rujuk Rajah 8.1 dan 8.2, sekiranya tekanan pada pemeluwap adalah tinggi maka ia akan bergerak ke titik 2 sepanjang garisan entropi dan akan melalui kawasan panaslampau dengan itu akan meninggikan nilai entalpi.

  Jika anda sudah benar- benar faham, anda boleh mencuba soalan contoh pada mukasurat yang berikut.

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  Contoh 8.2 Kirakan jumlah haba yang disingkirkan oleh pemeluwap, pada gambarajah 8.1 dan 8.2. PENYELESAIAN Rujuk rajah 8.2.

• 1

   h 243.114 kJ kg ₃

• 1

  h = 430.201 kJ kg ₂ Gunakan persamaan 8.3 :   q  430 . 201 243 . 114  _c

• 1

  = 187.09 kJ kg Tenaga untuk mampatan boleh ditanbah kepada sistem :

   q 24.84 + 162.246 _c

• 1

  = 187.09 kJ kg haba yang disingkirkan dapat dikira :

   Q  m q _{c c}

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  AKTIVITI

  8C

  Kirakan jarak bagi sebuah pemampat yang mempunyai kuasa

• 1

  176kW pada kadar penyejukan 1097 kJ kg dan isipadu gas

  3 -1 adalah 0.2675 m kg .

  Anggapkan kecekapan isipadunya ialah 75%. Dapatkan saiz silinder yang diperlukan supaya halajunya ialah 25

• 1 pus s .

  Bilangan silinder yang diperlukan ialah 6.

  Dah jawab ? Kalau dah boleh lah ke muka surat yang berikutnya.

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

• -1 dan 78.6mm

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan

  MAKLUM BALAS 8c

  Jawapan yang sepatutnya anda dapat ialah :

  0.0429 m

  

3

s

PENILAIAN KENDIRI 1.

  Dapatkan perubahan Entropi apabila cecair penyejuk yang mempunyai haba tentu

• 1 -1

  ialah 4.71kJ kg K yang menyejuk dari suhu 35.5 c kepada 2

  C. Sekiranya 12.64% cecair menyejat dan haba pendam bagi proses berkenaan ialah 1256kJ

• 1 kg .

  Disediakan oleh ; Nadzrie Ahmad dan