Analisis Energi Volume Atur Novi Indah Riani, S.Pd., MT.

Pada sebagian persoalan keteknikan pada umumnya akan melibatkan aliran massa masuk dan keluar sistem. Oleh karena itu, hal kondisi yang demikian sering dimodelkan sebagai kontrol volume. Batas dari sebuah volume atur disebut dengan permukaan atur (control surface), dan hal tersebut dapat berupa batas riil maupun imajiner.

KEKEKALAN MASSA VOLUME ATUR Total massa masuk control volume (CV) Total massa keluar control volume (CV) Perubahan massa di dalam control volume (CV)

Laju aliran massa dan volume

Laju aliran massa dan volume Laju aliran massa (mass flow rate) adalah jumlah massa yang melalui suatu penampang tiap satu satuan waktu, diberi simbol Laju aliran volume (volume flow rate) Sehingga hubungan aliran massa dan aliran volume adalah Keterangan ρ = densitas, kg/m3 V = kecepatan rata-rata fluida , m/s A = luas penampang saluran, m3 ṁ = ρ V A (kg/s)

Steady Flow

Bila hanya ada 1 aliran masuk dan 1 aliran keluar, maka:

Kerja Aliran (Flow Work)

Energi Total Aliran Energi total pada sistem sederhana fluida kompresibel terdiri dari 3 bagian yaitu energi dalam, energi kinetik, dan energi potensial (dalam unit massa) Keterangan e : energi total, kJ/kg V : kecepatan, m/s z : ketinggian sistem terhadap titik acuan (m) Bagaimana dengan fluida yang memiliki energi tambahan?

Nosel dan Difuser Katup Cekik (Throttling Valve) Turbin dan Kompresor

Unsteady Flow Process terjadi perubahan sifat-sifat terhadap waktu Keadaan control volume uniform. Keadaan di dalam control volume dapat berubah terhadap waktu tetapi perubahan itu seragam Sifat-sifat fluida pada inlet atau outlet dapat berbeda tetapi aliran fluida pada inlet dan outlet uniform dan steady. Jadi sifat-sifatnya tidak berubah terhadap waktu maupun posisi

Kekekalan Massa pada Aliran Unsteady

Kekekalan Energi pada Aliran Unsteady

NOZZLE Steam enters a converging–diverging nozzle operating at steady state with P1=40 bar, T1=400 oC, and a velocity of 10 m/s. The steam flows through the nozzle with negligible heat transfer and no significant change in potential energy. At the exit, P2 = 15 bar, and the velocity is 665 m/s. The mass flow rate is 2 kg/s. Determine the exit area of the nozzle, in m2 .

Pump and compressor Air enters a compressor operating at steady state at a pressure of 1 bar, a temperature of 290 K, and a velocity of 6 m/s through an inlet with an area of 0.1 m2. At the exit, the pressure is 7 bar, the temperature is 450 K, and the velocity is 2 m/s. Heat transfer from the compressor to its surroundings occurs at a rate of 180 kJ/min. Employing the ideal gas model, calculate the power input to the compressor, in kW.

TURBIN Steam enters a turbine operating at steady state with a mass flow rate of 4600 kg/h. The turbine develops a power output of 1000 kW. At the inlet, the pressure is 60 bar, the temperature is 400 C, and the velocity is 10 m/s. At the exit, the pressure is 0.1 bar, the quality is 0.9 (90%), and the velocity is 30 m/s. Calculate the rate of heat transfer between the turbine and surroundings, in kW.

Throttling Valve

Throttling Devices A supply line carries a two-phase liquid–vapor mixture of steam at 300 lbf/in2. A small fraction of the flow in the line is diverted through a throttling calorimeter and exhausted to the atmosphere at 14.7 lbf/in2. The temperature of the exhaust steam is measured as 250 OF. Determine the quality of the steam in the supply line. For a throttling process, the energy and mass balances reduce to give h2=h1