Proses-proses uap Uap adalah: bagian cairan yg diuapkan dan terdiri dari gas sejati yg mengandung partikel2 cairan didalamnya. Dengan pemanasan, partikel2 cairan ini akan teruapkan. Beberapa metode pemanasan dan ekspansi dari uap: Volume konstan Tekanan dan suhu konstan pv konstan pvn konstan Entropi konstan Ekspansi bebas throttling

a. Volume konstan Perhatikan proses pemanasan suatu uap: Volume akhir = volume mula-mula v2 = v1 v = (1-x) vf + x.vg X2.vg2 = x1.vg1 x2 = x1.vg1/vg2 h = hf +x.hfg E = h – (p.v/J) Dengan menerapkan hukum kekelan energi: Q = w + (E2 – E1) Tetapi: w = pdv Q = E2 – E1

Dengan: v = volume uap vg = volume gas, uap jenuh, m3 vf = volume fluida, m3 x = kualitas uap p = tekanan, kgf/cm2 h = entalpi spesifik, kcal/kg J = faktor konversi, kgf/kcal E = energi, kcal d = massa jenis w = kerja spesifik, kcal/kg Q = kalor total, kcal

Contoh soal Satu kilogram uap pada 5 kgf/cm2 dan kualitas uap =0,95 terletak pada suatu ruang tertutup dengan volume konstan. Akibat pendinginan, tekanan akhir uap menjadi 2,5 kgf/cm2 . Hitung perpindahan kalor (vf1 = 0,001092; vg1= 0,3816; hf1= 151,9 kcal/kg; hfg1= 503,8 kcal/kg; hfg2= 521 kcal/kg; vf2=0,001069; vg2= 0,808; J=427 kgf/kcal). Solusi: Cari v1 dan h1 dan energi Cari x2, h2 dan energi Kemudian baru didaptkan Q

b. Tekanan Konstan Untuk suatu tekanan tertentu terdapat suatu saturasi (menjenuhkan) yg sesuai, sehingga dalam kubah uap, suatu proses tekanan konstan adalah juga proses isotermis. Proses isotermis = P1/P2 = V2/V1 Akibat pemanasan, uap menjadi semakin kering dan kalor yg diserap adalah q : q = x2 hfg1 – x1hfg1 q = hfg1 (x2-x1) Kerja yg dilakukan dinyatkan dalam: w = p (v2 – v1)

Contoh soal: 80 liter uap pada tekanan 4 kgf/cm2 terletak pada kubah uap dengan tekanan yg tetap. Akibat pemanasan uap menjadi kering dengan volume 3 kali awal. Berapah jumlah kalor yang diserap dan usaha yg dilakukan. Dari tabel uap: P ts v f v g h f h fg h g 4 143,608 0,00108355 0,462383 604,655 2133,395 2738,05

c. Ekspansi hiperbolik Hiperbolik atau proses pv= konstan dari keadaan 1 ke 2 dapat dinyatakan sebagai: p2v2 = p1v1 p2x2vg2 = p1x1vg1 x2 = p1vg1x1 / p2vg2 Untuk super panas (x2>1), volume uap super panas dinyatakan dengan: p2v2 = p1v1 v2 = (p1/p2) . v1 Selama pemanasan lanjut, uap berkelakuan seperti suatu gas dan mempunyai suhu Tsup2 yg dinyatakan dengan:

Pada tekanan p2, suhu T2 menunjukan suhu pembentukan uap Tsup2 dinyatakan dengan: Tsup2 = (v2/vg2) . T2 Kondisi akhir uap, jika uap basah: h2 = hf2 + x2 hfg2 Jika uap super panas: hsup2 = hg2 + Cp (Tsup2 – T2) Cp = kecepatan absolut, m/detik Energi, karena uap basah: E2 = h2 – (p2.v2/J) Dan untuk uap super panas: E2 = hsup2 – (p2.v2/J) Kondisi uap mula-mula sebelum ekspansi hiperbolik: h1 = hf1 +x1.hfg1 Dan E1 dinyatkan: E1 = h1 – (p1.v1/J)

Untuk ekspansi hiperbolik (pv=konstan) p2v2 = p2x2vg2 = p1x1vg1 sehingga: E2 – E1 = (h2 – h1) untuk uap basah E2 - E1 = (hsup2 – h1) untuk uap super panas

d. Proses throttling Aliran fluida disebut dicekik (throttling) bila terdapat sebuah penyempitan luas penampang aliran. Sebgai contoh, fluida yg mengalir dalam pipa akan di throttling bila terdapat katup yang tertutup sebagian. Proses throttling tidak reversibel, adiabatik tanpa adanya perubahan yg berarti dari entalpi spesifiknya bila: h1 = h2 hf1 +x1.hfg1 = hf2 + x2 hfg2 Jika x2 > 1, uap adalah super panas setelah proses throttling, shgga persamaan menjadi: hg2 + Cp (Tsup2 – T2) Gejala throttling dipergunakan untuk mengetahui besarnya kualitas uap dari suatu uap basah yg akan menjadi lebih kering akibat di throttling. Throttling dipergunakan untuk pendinginan dan pengeringan uap.

Contoh soal: Uap dg tekanan 10 kgf/cm2 dan kualitas uap 0,9 di-throttling mencapai tekanan 2 kgf/cm2. Tentukan kualitas uap akhir dan perubahan derajat super panas (s). Solusi Tentukan h1, jika h1< hg2 maka h1=h2, karena uap setelah trottling adalah uap basah Tentukan x2 Tentukan s1, s2 dan s2-s1.