Analisa Efisiensi Siklus Rankine Pada Sistem Pembangkit Tenaga Uap di PT. Pertamina (PERSERO) Refinery Unit IV Cilacap

ANALISA TERMODINAMIKA PADA SISTEM PEMBANGKIT

TENAGA UAP DENGAN VARIASI PEMBEBANAN DI UNIT

PEMBANGKIT TENAGA UAP PT. PERTAMINA (PERSERO)

REFINERY UNIT IV CILACAP

SKRIPSI

Skripsi yang Diajukan untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Oleh:

FAJRIL AR RAHMAN

(100401014)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ABSTRAK

Analisis termodinamika dilakukan untuk mengetahui efisiensi termal dari siklus

Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Siklus Rankine merupakan prinsip dasar termodinamika

yang lazim digunakan untuk menentukan kinerja dan efisiensi dari suatu pembangkit

tenaga.Pada Sistem Pembangkit Tenaga Uap PT. Pertamina (Persero) RU IV Cilacap telah

dilakukan analisa termodinamika untuk mengetahui efisiensi termal dan penggunaan bahan

bakar untuk kondisi pembebanan yang berbeda. Analisa termodinamika dilakukan dengan

cara menentukan kondisi fluida pada komponen-komponen utama Sistem Pembangkit

Tenaga Uap. Kemudian ditentukan efisiensi termal pada siklus dan jumlah penggunaan bahan

bakarnya. Pada pembebanan 15 MW memiliki efisiensi sebesar 24,44 % dengan penggunaan

bahan bakar fuel oil 5,589 ton/hr. Pada pembebanan 16 MW memiliki efisiensi sebesar 24,53

% dengan penggunaan bahan bakar fuel oil 5,893 ton/hr. Pada pembebanan 17 MW memiliki

efisiensi sebesar 24,62 %dengan penggunaan bahan bakar fuel oil 6,319 ton/hr. Dan pada

pembebanan 18 MW memiliki efisiensi sebesar 24,67 %dengan penggunaan bahan bakar fuel

oil 6,568 ton/hr.

ABSTRACT

Thermodynamic analysis was conducted to determine the thermal efficiency of the

cycle Steam Power Plant. Rankine cycle is a thermodynamic basic principles that are

commonly used to determine the performance and efficiency of a power plant. On Steam

Generating System PT. Pertamina (Persero) RU IV Cilacap thermodynamic analysis has

been conducted to determine the thermal efficiency and fuel use for different loading

conditions. Thermodynamic analysis was done by determining the condition of the fluid on

the main components of Steam Power Generating System. Then determined the thermal

efficiency of the cycle and the amount of fuel consumption. On loading of 15 MW has an

efficiency of 24.44% with the use of fuel oil fuel 5,589 tons / hr. On loading of 16 MW has an

efficiency of 24.53% with the use of fuel oil fuel 5,893 ton / hr. At 17 MW load has an

efficiency of 24.62% with the use of fuel oil fuel 6,319 ton / hr. And the imposition of 18 MW

has an efficiency of 24.67% with the use of fuel oil fuel 6,568 ton / hr.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, yang selama ini telah

memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan

Penelitian Tugas Akhir di PT.Pertamina (PERSERO) Refinery Unit IV Cilacap.

Penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “Analisa Efisiensi Siklus Rankine Pada Sistem Pembangkit Tenaga Uap di PT. Pertamina (PERSERO) Refinery Unit IV Cilacap”

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang

telah membantu penulis selama pelaksanaan Penelitian Tugas Akhir maupun dalam

penyusunan laporan. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis menyampaikan terima kasih

kepada :

1. Orang tua dan saudara-saudara tercinta yang selalu memberikan doa dan semangat

kepada penulis

2. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Ir. Tekad Sitepu, MT selaku Dosen Pembimbing penulis di Departemen

Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara

4. Bapak Abdi Restu Daud, S.E yang telah memberikan kesempatan kepada penulis

untuk melaksanakan penelitian ini di PT. Pertamina (PERSERO) Refinery Unit IV

Cilacap

5. Bapak Fredy Prijasetia, S.T selaku Section Head di Utilities Complex yang telah

menerikan tempat kepada penulis untuk melaksanakan penelitian ini.

6. Mas M. Tofik Ariyadi selaku pembimbing lapangan penulis yang membantu penulis

7. Mas Edward Natal H.S yang memberikan data-data yang penulis butuhkan dalam

penelitian ini.

8. Semua pihak yang telah memberikan bantuannya kepada penulis selama pelaksanaa

penelitian dan penyusunan laporan ini.

Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik segi teknik maupun segi

materi. Oleh sebab itu, penulis juga mengharapkan kritik dan saran membangun demi

terciptanya laporan yang lebih baik di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap

laporan ini dapat memberikan manfaat bagi pembacanya.

Medan, April 2015

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR SIMBOL ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Manfaat Penelitian ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Dasar Termodinamika ... 4

2.1.1 Siklus Termodinamika ... 4

2.1.2 Properti dan Proses ... 4

2.1.3 Sifat Ekstensif dan Intensif ... 5

2.1.4 Volume Spesifik ... 5

2.1.5 Tekanan ... 5

2.1.6Temperatur ... 7

2.1.7Fase ... 7

2.1.8Sistem ... 7

2.1.9Batas Sistem ... 8

2.1.11Zat Murni ... 9

2.1.12 Hukum Pertama Termodinamika ... 9

2.2 Perubahan Fase pada Zat Murni ... 9

2.2.1 Cair Tekan (Compreesed Liquid) ... 10

2.2.2 Cair Jenuh (Saturation Liquid) ... 10

2.2.3 Campuran Air-Uap (Liquid-Vapor Mixture) ... 11

2.2.4 Uap Jenuh (Saturated Vapor) ... 12

2.2.5 Uap Panas Lanjut (Superheated Vapor) ... 12

2.3Diagram Perubahan Fase ... 13

2.3.1 Diagram T-v ... 13

2.3.2 Diagram P-T ... 14

2.3.3 Diagram P-v ... 15

2.4Tabel Properti ... 15

2.4.1 Entalpi ... 16

2.4.2 Keadaan cair jenuh dan uap jenuh ... 16

2.4.3Keadaan Campuran Air dan Uap ... 17

2.4.4Keadaan uap panas lanjut ... 19

2.4.5Keadaan Cair Tekan ... 19

2.5 Analisis Energi ... 19

2.5.1 Bentuk Energi ... 20

2.5.2 Kerja Aliran ... 20

2.5.3 Total Energi pada Fluida yang Mengalir ... 21

2.5.4 Analisis Energi pada Sistem Aliran Steady ... 21

2.6 Entropi ... 24

2.6.1 Definisi Entropi ... 24

2.6.2 Penggunaan Persamaan T dS ... 25

2.6.3 Penggunaan Diagram Entropi ... 26

2.7Pembangkit Listrik Tenaga Uap ... 29

2.8Siklus Ideal Turbin Uap ... 29

2.10 Siklus Rankine Regeneratif Ideal ... 32

2.10.1 Open Feedwater Heaters... 32

2.10.2Closed Feedwater Heaters ... 33

2.11Analisis Energi Pada Sistem Pembangkit Listrik ... 34

2.11Analisis Overall Efficiency ... 36

2.13 Analisis Jumlah Penggunaan Bahan Bakar ... 37

2.14 REFPROP ... 38

2.15 SteamTab ... 41

2.16 Computer Aided Thermodynamic Tables 2(CATT2) ... 43

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 47

3.1Tempat dan Waktu Penelitian ... 47

3.1.1 Tempat Penelitian ... 47

3.1.2Waktu Penelitian ... 47

3.2 Alat dan Bahan ... 47

3.2.1 Alat ... 47

3.2.2 Bahan ... 52

3.3 Prosedur Penelitian... 52

3.4 Analisa Data ... 57

3.5 Skema Alur Pengerjaan Skripsi ... 59

BAB IV ANALISIS DATA ... 60

4.1 Siklus Rankine Aktual ... 60

4.2Perhitungan Kerugian Siklus Rankine Aktual ... 65

4.2.1 Perhitungan Beban 15 MW ... 65

4.2.2 Perhitungan Beban 16 MW ... 73

4.2.3 Perhitungan Beban 17 MW ... 81

4.2.4 Perhitungan Beban 18 MW ... 89

4.3 Hubungan Antara Pembebanan Terhadap Efisiensi Termal Sistem Pembangkit Tenaga Uap ... 98

4.4 Hubungan Antara Jumlah Penggunaan Bahan Bakar Terhadap Pembebanan ... 100

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 103

5.1 Kesimpulan ... 103

5.2 Saran ... 103

DAFTAR PUSTAKA ... 105

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1Data Pengamatan Boiler ... 53

Tabel 3.2Data Pengamatan Turbin Uap ... 54

Tabel 3.3Data Pengamatan Kondenser ... 54

Tabel 3.4Data Pengamatan Pompa BFW... 55

Tabel 3.5Data Pengamatan BFW Tank ... 55

Tabel 3.6Data Pengamatan Pompa Deaerator... 56

Tabel 3.7Data Pengamatan Deaerator ... 56

Tabel 3.8Data Pengamatan Pompa Boiler ... 57

Tabel 3.9Data Pengamatan Economizer ... 57

Tabel 4.1Hasil Perhitungan Efisiensi Termal ... 98

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hubungan antara tekanan absolut, tekanan

atmosfer Tekanan gauge, dan tekanan vakum ... 6

Gambar 2.2. Sistem termodinamika... 8

Gambar 2.3 Konservasi energi ... 9

Gambar 2.4 Air pada fase cair tekan (compressed liquid) ... 10

Gambar 2.5 Air pada fase cair jenuh (saturated liquid) ... 11

Gambar 2.6 Campuran air dan uap ... 11

Gambar 2.7 Uap jenuh (saturated vapor) ... 12

Gambar 2.8 Uap panas lanjut (superheated vapor) ... 12

Gambar 2.9 Diagram T-v pemanasan air pada tekanan konstan...13

Gambar 2.10 Diagram T-v untuk proses perubahan fase pada beberapa variasi tekanan ... 14

Gambar 2.11 Diagram P-T ... 15

Gambar 2.12 Diagram P-V ... 15

Gambar 2.13 Contoh Tabel A-4... 16

Gambar 2.14 Kualitas uap air ... 18

Gambar 2.15 Skema untuk kerja aliran... 21

Gambar 2.16 Massa dan energi didalam volume atur pada kondisi aliran steady ... 22

Gambar 2.17 Diagram temperatur-entropi ... 27

Gambar 2.18 Diagram entalpi-entropi ... 27

Gambar 2.19 Skema pembangkit listrik tenaga uap ... 28

Gambar 2.20 Siklus rankine sederhana ... 29

Gambar 2.22 Siklus Rankine Regeneratif dengan

Open Feedwater Heater ... 32

Gambar 2.23 Siklus Rankine Regeneratif dengan Closed Feedwater Heater ... 34

Gambar 2.24 REFPROP ... 38

Gambar 2.25 Menu Substance ... 39

Gambar 2.26 Saturation table of water... 39

Gambar 2.27 Diagram T-S air ... 40

Gambar 2.28 ChemicaLogic SteamTab Companion ... 42

Gambar 2.29 Fungsi untuk fase uap,cair dan campuran ... 43

Gambar 2.30 Fase Superheated dan Subcooled ... 43

Gambar 2.31 Fase uap konstan ... 44

Gambar 2.32 Computer Aided Thermodynamic Tables 2(CATT2) ... 44

Gambar 2.33 Tabel General Properties ... 45

Gambar 2.34 Diagram T-S ... 45

Gambar 2.35 Tampilan data CATT2 ... 46

Gambar 2.36 Fluida pada CATT2 ... 46

Gambar 3.1Manometer ... 47

Gambar 3.2 Termometer ... 48

Gambar 3.3 Orificemeter ... 48

Gambar 3.5 Laptop ... 49

Gambar 3.6Screenshoot Software Chemicalogic Steam Tab ... 50

Gambar 3.7Screenshoot Software Computer Aided Thermodynamic Table ... 51

Gambar 3.8 Screenshot Software Refprop ... 51

Gambar 3.9Alur pengerjaan skripsi ... 59

Gambar 4.2. Diagram T-S siklus Rankine

Sistem Pembangkit Tenaga Uap ... 62

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Pembebanan dengan Efisiensi Termal ... 98

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Kerugian q in dengan Pembebanan ... 99

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Daya Turbin dengan Efisiensi Termal ... 100

Gambar 4.6. Grafik Hubungan Jumlah Bahan Bakar terhadap Beban ... 101

DAFTAR SIMBOL

SIMBOL ARTI SATUAN

P Tekanan kg/cm2

T Suhu oC

h Entalpi kj/kg

s Entropi kJ/(���� )

ṁ Flow rate ton/hr

ρ Massa jenis kg/m3

v volume specific m3/kg

Cp Specific heat kJ/kg.C

�����,�� Kerja pompa kJ/hr

��� Panas masuk kJ/hr

���� Panas keluar kJ/hr

��ℎ Efisiensi termal %

Q Panas yang dibutuhkan kJ/kg

LHV Low Heat Value kJ/kg

g Percepatan grafitasi m/s2

ABSTRAK

Analisis termodinamika dilakukan untuk mengetahui efisiensi termal dari siklus

Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Siklus Rankine merupakan prinsip dasar termodinamika

yang lazim digunakan untuk menentukan kinerja dan efisiensi dari suatu pembangkit

tenaga.Pada Sistem Pembangkit Tenaga Uap PT. Pertamina (Persero) RU IV Cilacap telah

dilakukan analisa termodinamika untuk mengetahui efisiensi termal dan penggunaan bahan

bakar untuk kondisi pembebanan yang berbeda. Analisa termodinamika dilakukan dengan

cara menentukan kondisi fluida pada komponen-komponen utama Sistem Pembangkit

Tenaga Uap. Kemudian ditentukan efisiensi termal pada siklus dan jumlah penggunaan bahan

bakarnya. Pada pembebanan 15 MW memiliki efisiensi sebesar 24,44 % dengan penggunaan

bahan bakar fuel oil 5,589 ton/hr. Pada pembebanan 16 MW memiliki efisiensi sebesar 24,53

% dengan penggunaan bahan bakar fuel oil 5,893 ton/hr. Pada pembebanan 17 MW memiliki

efisiensi sebesar 24,62 %dengan penggunaan bahan bakar fuel oil 6,319 ton/hr. Dan pada

pembebanan 18 MW memiliki efisiensi sebesar 24,67 %dengan penggunaan bahan bakar fuel

oil 6,568 ton/hr.

ABSTRACT

Thermodynamic analysis was conducted to determine the thermal efficiency of the

cycle Steam Power Plant. Rankine cycle is a thermodynamic basic principles that are

commonly used to determine the performance and efficiency of a power plant. On Steam

Generating System PT. Pertamina (Persero) RU IV Cilacap thermodynamic analysis has

been conducted to determine the thermal efficiency and fuel use for different loading

conditions. Thermodynamic analysis was done by determining the condition of the fluid on

the main components of Steam Power Generating System. Then determined the thermal

efficiency of the cycle and the amount of fuel consumption. On loading of 15 MW has an

efficiency of 24.44% with the use of fuel oil fuel 5,589 tons / hr. On loading of 16 MW has an

efficiency of 24.53% with the use of fuel oil fuel 5,893 ton / hr. At 17 MW load has an

efficiency of 24.62% with the use of fuel oil fuel 6,319 ton / hr. And the imposition of 18 MW

has an efficiency of 24.67% with the use of fuel oil fuel 6,568 ton / hr.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi listrik merupakan suatu kebutuhan pokok bagi umat manusia saat ini. Energi

listrik telah digunakan manusia untuk menunjang kehidupan mereka di segala aspek

kehidupan mereka. Dapat dikatakan bahwa energi listrik sudah menjadi syarat yang harus

dipenuhi dalam kehiupan dan perkembangan hidup manusia. Energi ini dapat diciptakan

dengan berbagai cara diantaranya adalah dengan mengubah energi fosil, energi surya, energi

panas menjadi energi listrik tersebut.

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan

energi panas dari uap/steam untuk memutar turbin sehingga dapat digunakan untuk

membangkitkan energi listrik melalui generator. Uap yang digunakan ini berasal dari

perubahan fase air yang berada pada boiler karena mendapatkan energi panas dari hasil

pembakaran bahan bakar. Secara garis besar sistem pembangkit listrik tenaga uap terdiri dari

beberapa peralatan utama: pompa, boiler, turbin, generator, dan kondenser.. Agar dapat

memiliki kinerja yang tinggi, setiap komponen-komponennya harus mempunyai efisiensi

yang tinggi. Efisiensi yang tinggi juga diperlukan untuk menghemat bahan bakar. Maka dari

itu diperlukan analisa termodinamika pada siklus SPTU untuk mengetahui efisiensi pada

siklus dan pada komponen utamanya.

PT Pertamina (Persero) Cilacap merupakan kilang minyak unit pengolahan (refinery).

Kilang minyak ini memiliki Sistem Pembangkit Tenaga Uap (SPTU) sebagai sumber energi

utama untuk memenuhi kebutuhan energi listrik di tempat tersebut. SPTU ini dioperasikan

sesuai kebutuhan energy listrik dari kliang minyak. Pembebanan yang diberikan pada SPTU

bervariasi setiap saat sesuai dengan kebutuhan. Untuk mengetahui pengaruh pembebanan

yang bervariasi terhadap efisiensi dari SPTU tersebut maka dilakukan analisa termodinamika.

Analisa dilakukan pada saat pembebanan 15 MW, 16 MW, 17 MW dan 18 MW. Beban ini

dipilih karena SPTU sering dioperasikan pada saat pembebanan tersebut.

1.2 Tujuan Penelitian

1.Untuk mengetahui efisiensi termal siklus pada pembebanan 15 MW, 16 MW, 17 MW, 18 MW

2.Untuk mengetahui pengaruh jumlah penggunaan bahan bakar boiler pada pembebanan 15 MW,16 MW, 17 MW,18 MW

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian adalah sebagai berikut :

1. Penelitian dilakukan di Sistem Pembangkit Tenaga Uap PT. Pertamina (Persero)

Refinery Unit Cilacap IV.

2. Komponen yang diteliti komponen-komponen utama Sistem Pembangkit

Tenaga Uap pada PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit Cilacap IV.

3. Pengambilan data di lakukan pada saat pembebanan 15 MW, 16 MW, 17 MW,

18 MW.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini bagi penulis adalah menambah ilmu dan pengalaman penulis

dalam menganalisa efisiensi dari Sistem Pembangit Tenaga Uap. Bagi perusahaan (PT.

Pertamina (Persero) Refinery Unit Cilacap IV), penelitian ini dapat dijadikan acuan atau

sumber informasi untuk meningkatkan efisiensi siklus SPTU.

1.5 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang

berisi antara lain : Latar belakang, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat

penelitian , dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi dasar teori dari topik yang dikaji dan digunakan sebagai landasan dalam

memecahkan masalah dan menganalisis permasalahan.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi metode perancangan serta langkah yang dilakukan untuk

mengidentifikasi permasalahan, beserta variabel-variabel yang akan diukur.

Adalah hasil dan pembahasan yang berisi tentang hasil pengujian eksperimental

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari analisa yang dilakukan terhadap permasalahan dan saran

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Termodinamika 2.1.1. Siklus Termodinamika

Siklus termodinamika merupakan suatu urutan proses yang berawal dan berakhir pada

keadaan yang sama. Pada akhir siklus, semua sifat akanmemiliki nilai yang sama dengan

kondisi awal. Dengan demikian maka dalam suatu siklus sistem tidak akan mengalami

perubahannetto. Contohnyauap yang bersirkulasi dalam suatu sistem pembangkit tenaga listrik

membentuk sebuah siklus.

Pada suatu keadaan tertentu, setiap sifat memiliki nilai tertentu yang dapat ditentukan

tanpa perlumengetahui bagaimana sistem dapat mencapai keadaan tersebut. Dengan demikian

perubahan nilai suatu sifat pada sistem akan berpindah dari suatu keadaan ke keadaan lain

sangat ditentukan oleh keadaan awal dan akhir sertatidakdipengaruhi oleh langkah

perubahanyangterjadi. Perubahan tidak dipengaruhi olehsejarahdanrincian proses. Sebaliknya

apabila nilai suatu besaran tidak dipengaruhi oleh prosesantara dua keadaan, maka besaran

tersebut merupakan perubahan sifat.

2.1.2. Properti dan Proses

Properti suatu bahan adalah jumlah kuantitatif yangdapatdiukur atau di hitung untuk

mengetahui kondisi keadaan tertentu pada bahan. Properti ini misalnya massa, tekanan,

temperatur, volume, entalpi, dan entropi.

Proses adalah sebuah hal perlakuan yang terjadi untuk mengubah properti. Pada

termodinamika proses biasanya melibatkan transfer energi seperti : pemanasan, pendinginan,

penekanan (kompresi), pengembangan (ekspansi), pengadukan, atau pemompaan.

Proses-proses yangmungkindigunakan untukmerubahproperti adalah :

tekanan konstan (isobar), volume konstan (isovolum),temperaturekonstan (isotermal), adiabatic

(tidakada aliran panas), isentalpi (entalpi tetap), dan isentropi (entropi tetap). Proses

termodinamika biasanya digambarkan dalam sistem koordinat duaproperti,yaitu V diagram,

Proses yang berjalan pada satujenis properti tetap , disebut proses iso- diikuti nama properti-nya,

misalnya proses isobar (tekanan konstan), proses isovolum (volume konstan), proses isotermal

(temperatur konstan) dan lain-lain.

Suatu sistem disebut menjalani suatusiklus, apabila sistem tersebut menjalani

rangkaianbeberapa proses, dengan keadaan akhir sistem kembali ke keadaan awalnya.

2.1.3. Sifat Ekstensif Dan Intensif

Sifat termodinamika terbagi menjadi dua bagian, yaitu sifat ekstensif dan sifat intensif.

Sifat ekstensif yaitu jika nilai dari keseluruhan sistem merupakan penjumlahan dari nilai dari

setiap bagian yang menyusun sistem tersebut, contohnya yaitu massa, volume, dan energi. Sifat

ekstensif dipengaruhiolehukuransistem dandapat berubah menurut waktu. Sifat intensif

tidakdapat diakumulasikanseperti pada sifat ekstensif. Nilai sifat intensif tidak dipengaruhi oleh

ukuransistem dan dapat bervariasi disetiap bagian sistem pada waktu yang

berbeda.Dengandemikian maka sifat intensif merupakanfungsi posisi

danwaktusedangkansifatekstensif umumnya hanya merupakan fungsi waktu.Contohdari sifat

ekstensif yaitu volume spesifik, tekanan, dan temperature.

2.1.4. Volumespesifik

Volume spesifik (υ) adalah jumlah volume dalam satu kilogram massa suatu zat (m3/kg) dan merupakan kebalikan dari densitas � dengan satuan SI yaitu kg/m3.

2.1.5. Tekanan

Tekanan adalah gaya normal (F) tegaklurus yangdiberikan oleh suatufluida persatuan

luas benda (A) yang terkena gaya tersebut.

Р

=

� �

�

�2

...(2.1)

Tekanan sebenarnya atau aktual pada suatu posisi tertentu disebut dengan tekanan

absolut sedangka tekanan yang dibaca oleh suatu alat ukur disebut dengan tekanan gauge atau

tekanan vakum. Hubungan antara tekanan absolut. Tekanan atmosfer, tekanan gauge, dan

Gambar 2.1. Hubungan antara tekanan absolut, tekanan atmosfer, tekanan gauge, dan tekanan vakum

(Michael J. Moran dan Howard N, Saphiro, 2006)

Dalam Termodinamika, tekanan p umumnya dinyatakan dalam harga absolut (tekanan

absolut/mutlak), maka dalam diktat ini simbol p menyatakan tekanan absolut dari sistem/zat.

Tekanan absolut tergantung pada tekanan pengukuran sistem, jadi :

1. Bilatekanan pengukuran( pressure gauge) sistem di bawah tekanan

atmosfir maka :

Tek absolut = Tek atmosfir - Tek pengukuran

��������� = ���� − ������...(2.2) 2. Bila tekanan pengukuran (pressure gauge) sistem diatas tekanan atmosfir maka :

Tek absolut = Tek atmosfir +Tek pengukuran

��������� = ���� + ������...(2.3)

2.1.6. Temperatur

Temperatur adalah ukuran panas-dinginnya dari suatu zat. Panas dinginnya suatuzat

berkaitandengan energi termal yangterkandungdalam zat tersebut. Makin besar energi

Temperatur dari suatu benda menyatakan keadaan termal benda tersebut dan

kemampuan benda untukbertukar energi dengan benda lainyangbersentuhan dengan benda

tersebut.

Benda yang bersuhu tinggi akan memberikan energinya kepada benda yang bersuhu

rendah. Satuan untuktemperatur adalah Celcius (C) dan dapat diukur dengan menggunakan

termometer.

Temperatur absolut (T) adalah derajat diatas temperatur nol absolut yang dinyatakan

dengan satuan Kelvin (K).

T = t°C+273...(2.3)

Konversi satuan pada temperatur

°F = 32 + (9/5 . °C)...(2.4)

2.1.7. Fase

Fase (phase) menggambarkan sejumlahmateri yanghomogen dalam komposisi kimia

maupun struktur fisiknya.Homogenitas dalam struktur fisik berarti bahwa materi tersebut

seluruhnya berada dalam kondisi padat, cair, uap atau gas.

2.1.8. Sistem

Sistem adalah suatumassa ataudaerah yang dipilih, untukdijadikan obyek analisis. Atau

sistem adalah segala sesuatu yang ingin dipelajari.

Sistem Termodinamika ada tiga macam, yaitu :

1. Sistem tertutup

Dalam sistem tertutup massa dari sistem yang dianalisis tetap dan tidak ada massa

keluar dari sistem ataumasukkedalamsistem,tetapivolumenya bisa berubah.Yang dapat keluar

masuk sistem tertutup adalah energi dalam bentuk panas atau kerja. Atau dengan kata lain

sistem tertutup berisi materi yang sama, dimana perpindahanmassa melalui batas

sistem tidak dimungkinkan.

Contoh sistem tertutup adalah suatu balon udara yang dipanaskan, dimana massa udara

didalam balon tetap, tetapi volumenya berubah, dan energi panas masuk kedalam massa udara

2. Sistem terbuka

Dalam sistem terbuka, energi dan masa dapat keluar sistem ataumasuk kedalam sistem

melewati batas sistem. Sebagian besar mesin-mesin konversi energi adalah sistem terbuka.

Sistem mesinmotor bakar adalah ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan

bahanbakar danudara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem melalui knalpot.

Turbin gas, turbin uap, pesawat jet dan lain-lain adalah merupakan sistem termodinamika

terbuka, karena secara simultan ada energi dan massa keluarmasuk sistem tersebut.

3. Sistem terisolasi

Tidak ada pertukaran massa dan energi sistem dengan lingkungan. Atau dengan kata lain

sistem tidak terpengaruh sama sekali oleh lingkungan Misalnya: Tabung gas yang terisolasi.

2.1.9. BatasSistem

Batas sistem adalah batas antara sistem dengan lingkungannya. Dalamaplikasinya batas

sistem merupakan bagian dari sistem maupunlingkungannya, dan dapat tetap atau dapat

berubah posisi atau bergerak.

2.1.10 . Lingkungan

Lingkungan adalah segala sesuatu yang berada di luar sistem.

Gambar 2.2. Sistem termodinamika

2.1.11. Zat Murni

Zat murni (pure subtance) adalah sesuatu yang memiliki komposisi kimia yang sama

dan tetap. Zat murni dapat mucul dalam keadaan satu fase atau lebih, namun komposisi

kimianya harus sama dan tetap dalam setiap fasenya. Contohnya jika cairan air dan uap air

membentuk sistem berfase dua maka sistem tersebut dapat dianggap sebagai zat murni karena

2.1.12. Hukum Pertama Termodinamika

Hukum pertama termodinamika dikenal dengan prinsipkonservasi energi yang

menyatakan bahwa energi tidakdapat diciptakan dan dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah

dari bentuk satu kebentuk yang lainnya.

Dari gambar 2.3 kita dapatmelihat bentukperubahan dari energi dimana energi potensial

sebagian akan berubah menjadi energi kinetik. Pada saat sebuah batu dengan massa m akan

dijatuhkan dari suatu tebing, benda tersebut memilikienergi potensial sebesar 10 kJ dan sesaat

setelah dijatuhkan hingga mencapaisisa energinya yaitu sebesar 3 kJ berubah menjadi energi

kinetik.

Gambar 2.3 Konservasi energi

(Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles,1994)

2.2 Perubahan Fase pada Zat Murni

Air dapat berada pada keadaan campuran antara cair dan uap, contohnya yaitu pada

boiler dan kondenser dari suatu sistem pembangkit listrik tenaga uap. Dibawah ini akan

dijelaskan secara lebih rinci mengenai perubahan fase pada zat murni, contohnya air.

2.2.1 Cair Tekan (Compressed Liqud)

Fluida air pada 20 oC dan tekanan 1 atm. Pada kondisi ini, air berada pada fase cair tekan karena temperatur dari air tersebut masihdibawah temperatur saturasi air pada saat

tekanan 1 atm. Kemudian kalor mulaiditambahkan kedalam air sehingga terjadi kenaikkan

temperatur. Seiringdengan kenaikan temperatur tersebut maka air secara perlahan berekspansi

dan volume spesifiknya meningkat. Karena ekspansi ini maka piston juga secara perlahan mulai

bergeraknaik. Tekanan didalam silinder konstan selama proses karena didasarkan pada tekanan

Gambar 2.4. Air pada fase cair tekan (compressed liquid) (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

2.2.2 Cair Jenuh (Saturation Liquid)

Dengan semakinbertambahnya jumlah kalor yang dimasukkan kedalam silinder maka

temperatur akan naik hingga mencapai 100 oC. Pada titik ini airmasih dalam fase cair, tetapi sedikit saja ada penambahan kalor maka sebagian dari air tersebut akan berubah menjadi uap.

Kondisi ini disebut dengan cair jenuh (saturation liquid). Kondisi cair jenuh (saturation liquid)

dapat ditunjukkan seperti digambarkan pada gambar 2.5.

2.2.3. Campuran Air-Uap (Liquid-Vapor Mixture)

Saat pendidihan berlangsung, tidakterjadi kenaikan temperatur sampai cairanseluruhnya

berubahmenjadi uap. Temperatur akan tetapkonstan selama proses perubahan fase jika

temperatur juga dijaga konstan. Pada proses ini volume fluida didalam silinder meningkat

karena perubahan fase yangterjadi, volume spesifikuaplebihbesar daripada cairan. Sehingga

[image:30.595.210.343.227.378.2]

menyebabkan torak terdorong keatas.

Gambar 2.6. Campuran air dan uap (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

2.2.4 Uap jenuh (Saturated vapor)

Jika kalorterus ditambahkan,maka prosespenguapan akan terus berlangsung sampai

seluruh cairan berubah menjadi uap, seperti ditunjukkan pada gambar 2.7. Sedangkan jika

sedikit saja terjadi pengurangan kalor maka akan menyebabkan uap terkondensasi.

.

[image:30.595.199.386.593.723.2]

2.2.5. Uap Panas Lanjut ( Superheated Vapor)

Setelah fluida didalam silinder dalam kondisi uap jenuh maka jika kalor kembali

ditambahkan dan tekanan dijaga konstan pada 1 atm, temperatur uap akan meningkat seperti

ditunjukkan pada gambar2.8. Kondisi tersebut dinamakan uap panas lanjut (

superheatedvapor) karena temperatur uap didalam silinder diatas temperatur saturasi dari uap

[image:31.595.225.308.222.372.2]

pada tekanan 1 atm yaitu 100oC.

Gambar 2.8 Uap panas lanjut (superheated vapor) (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

Proses diatas digambarkan pada suatudiagramT-v seperti terlihat pada gambar 2.9.

[image:31.595.146.380.478.671.2]

2.3 Diagram Proses Perubahan Fase

Variasi properti selama proses perubahan fase akan lebih jelas jika menggunakan diagram

properti, dibawah ini ada beberapa diagram yang menjelaskan perubahan fase tersebut

diantaranya diagram T-v, P-v, dan P-T untuk air.

2.3.1 Diagram T-v

Proses perubahan fase pada air pada tekanan 1 atm telah dijelaskan sebelumnya dan

digambarkan pada gambar 2.9. Selanjutnya akan dijelaskan proses tersebut tetapi pada tekanan

yang berbeda.

Untuk itumaka kita harus menambah bebanpada bagian atas torak sehingga tekanan

pada bagian dalam silinder mencapai tekanan 1 Mpa. Pada tekanan tersebut, volume spesifiknya

lebih kecildibandingkan pada saat tekanan 1 atm. Proses perubahan fasenya sama seperti yang

telah ditunjukkan pada gambar 2.9 tetapi air mulai mendidih pada temperatur yang lebih tinggi

[image:32.595.159.397.388.592.2]

yaitu 179,9oC.Selainitu garishorizontal yangmenghubungkan antara titikcair jenuh dan uap jenuh menjadi lebih pendek dibandingkan pada tekanan 1 atm.

Gambar 2.10. Diagram T-v untuk proses perubahan fase pada beberapa variasi tekanan (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

Jika beban pada torak terus ditambahkan sehingga tekanan makinmeningkat maka pada

diagram tersebut akan mencapai suatu titik pada tekanan 22,06 Mpa seperti ditunjukkan pada

gambar 2.10. Titik ini disebut titikkritis yang didefinisikan sebagai titik dimana cair jenuh dan

2.3.2Diagram P-T

Gambar2.11 menunjukkan diagram P-T pada air. Diagram ini sering

disebut dengan diagram fase dimana ketiga fase yaitu cair, padat, dan uap

biasanya ada pada diagram ini dan masing masing dibatasi oleh tiga buah garis.

Garis sublimasi memisahkan daerah padat dan uap, garis penguapan memisahkan

daerah cair dan uap, dan garis peleburan atau pencairan memisahkan daerah padat

dan cair. Ketiga garis ini bertemu pada triple point, dimana ketiga fase yang ada

berada pada kondisi setimbang. Garis penguapan berakhir pada titik kritis karena

[image:33.595.98.381.306.542.2]

tidak ada perbedaan yang terjadi antara cair dan uap diatas titik kritis ini.

Gambar 2.11. Diagram P-T

(Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

2.3.3 Diagram P-v

Bentuk umum dari diagram P-v pada air mirip dengan diagram T-v tetapi garis

[image:34.595.172.404.91.288.2]

Gambar 2.12. Diagram P-V

(Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

2.4 Tabel Properti

Properti dari suatuzat biasanya ditampilkan dalam bentuktabel. Properti termodinamika

dapat diukur dengan mudah, tetapi ada yang tidak bisa langsung melainkan harus dihitung

terlebihdahulu. Untukmasing-masingzat,properti termodinamika ditampilkan lebihdari

satutabel.Pemisahantabel tersebut dipersiapkan untuk masing-masing daerah

sepertisuperheated vapor, compressed liquid serta saturated.

2.4.1. Entalpi

Jika kita melihat tabel maka kita akan menemukan dua buah properti baru

diantaranya yaituentalpi (h) dan entropi (s). Entalpi merupakan properti baru

yang digunakan untuk menyatakan kombinasi antara u+P v yang dinyatakan dalam

persamaan :

ℎ= �+��...(2.5) atau

� =_�+_��...(2.6)

2.4.2. Keadaan cair jenuh dan uap jenuh

Properti dari cair jenuh danuapjenuh pada air dapat dilihat pada tabel lampiran 1dan

lampiran 2. Kedua tabel tersebut memberikan informasi yang sama, perbedaannya pada tabel

lampiran 1 diurutkan berdasarkan temperatur sedangkan pada tabel lampiran 2 diurutkan

[image:35.595.170.388.73.258.2]

Gambar 2.13. Contoh tabel A-4

(Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

Subscript f digunakan untuk properti pada cair jenuh dan subscript g digunakan untuk

properti pada uap jenuh. Sedangkan subscript fg digunakan untuk menyatakan selisih antara cair

jenuh dan uap jenuh.

Vf = Volume spesifik pada cair jenuh

Vg = Volume spesifik pada uap jenuh

Vfg= Selisih antara Vgdan Vf

2.4.3. Keadaan campuran air dan uap

Selama proses penguapan, air terdiri dari dua bagian yaitu cair dan uap yang disebut

dengan campuran. Untuk menganalisa campuran ini maka kita harus mengetahui perbandingan

antara massa air dan massa uap yang disebut dengan kualitas (x) yang dinyatakan dalam

persamaan

�= �_����...(2.7) m = mcair + muap = mf + mg...(2.8)

Kualitas memiliki nilai dari nol sampai dengansatu, pada keadaan cair jenuh x = 0 dan

pada keadaan uap jenuhx = 1. Meskipun didefinisikan sebagainilai perbandingan, kualitas

sering kali diberikan dalam bentuk persentase. Untukmenghitung nilai x dapat juga

dilakukandengan menggunakan perbandingan dari volume dari campuran. Volume total

V = Vca ir + Vua p...(2.9)

Jika dibagi dengan massa total campuran m maka diperoleh volume spesifik ratarata

(

�

_���).

�

���

=

_��

=

�����_�

+

����_� ...(2.10)

Karena fase cair adalah cair jenuh dan fase uap jenuh, �_���� = �_�����_� dan , �_��� =

������ jadi,

�

���

=

�

�_�����

� �

�

+

�

�_����

� �

�...(2.11)

Kualitas didefinisikan sebagai, x = �_���/�dan �_����/� =1 – x , sehingga apabila disubstitusikan kepersamaan diatas, akan diperoleh :

���� = (1− �)�� +���...(2.12)

���� =�� +����− ���= �� +����...(2.13)

Dan didapatkan persamaan untuk kualitas uap,

�

=

����−��

��� ...(2.14)

Berdasarkan persamaan ini, kualitas dapat dihubungkan dengan suatu garis horizontal

[image:36.595.179.349.542.728.2]

pada diagram P-v atau T-v seperti ditunjukkan pada gambar 2.14.

Gambar 2.14. Kualitas uap air

Analisa yang telah diberikan diatas dapat digunakan untuk energi dalam (u) dan entalpi

(h)yang akan menghasilkan persamaan dibawah ini

���� = �� +����...(2.15)

ℎ��� = ℎ� +�ℎ��...(2.16)

Semua hasil persamaan dapat dirangkum dalam suatu persamaan umum, yaitu

���� =�� +����...(2.17)

2.4.4. Keadaan Uap Panas Lanjut

Daerah ini terletak pada bagian kanan dari garis uap jenuh dan pada bagian atas

temperatur titik kritis. Dengan membandingkan dengan uap jenuh maka uap panas lanjut

memiliki beberapa karakteristik, diantaranya :

1. Tekanan lebih rendah ( P < Psat pada T yang sama)

2. Temperatur lebih tinggi (T > Tsat pada P yang sama)

3. Volume spesifik lebih tinggi (v > vg pada P atau T yang sama)

4. Energi dalam lebih tinggi (u > ug pada P atau T yang sama)

5. Entalpi lebih tinggi ( h > hg pada P atau T yang sama)

2.4.5 Keadaan Cair Tekan

Tabel cair tekan formatnya sama dengan tabel uap panas lanjut. Hanya saja

pada umumnya tabel cair tekan memiliki variasi tekanan yang besar. Dengan membandingkan

dengan uap jenuh maka cair tekan memiliki beberapa karakteristik, diantaranya :

1. Tekanan lebih tinggi (P > Psat pada T yang sama)

2. Temperatur lebih rendah ( T < Tsat pada P yang sama)

3. Volume spesifik lebih rendah ( v < vg pada P atau T yang sama)

4. Energi dalam lebih rendah (u < ug pada P atau T yang sama)

2.5. Analisis Energi 2.5.1. Bentuk Energi

Energi dapat terdiri dari berbagai bentukseperti termal, mekanik, kinetik, potensial,

listrik, magnetik, kimia, dan nuklir yangkeseluruhannya merupakan energi total Edari sistem.

Total energi dari sistem dalam unit massa dinotasikan dengan e dan dinyatakan sebagai :

e =

E

m...(2.18)

Energi kinetik merupakan bentuk energi makrospik yang berhubungan dengan gerakan

dan disimbolkan dengan EK. Ketika seluruh bagian dari suatu sistem bergerak dengan

kecepatan yang sama, energi kinetik dinyatakan sebagai :

��= 1

2��

2_...(2.19)

Dimana v menyatakan kecepatan dari suatu sistem yang relatif terhadap referensi yang

tetap. Sedangkan energi yang berhubungan dengan elevasi atau ketinggian disebut dengan

energi potensial yang dinyatakan sebagai :

�� = _��� (_��)...(2.20)

Dimana g adalah percepatan gravitasi dan z adalah elevasi dari titik tengah gravitasi.

Total energi dari suatu sistem terdiri dari energi kinetik,energi potensial dan energi dalam yang

dinyatakan dengan :

� = _�+_��+_�� =_�+1

2��

2_{+���...(2.21)}

2.5.2 Kerja Aliran

Kerja yang diperlukan untuk mendorong suatu massa fluida untukmasuk atau

keluar dalam suatu volume atur disebut kerja aliran atau energi aliran. Untuk mendapatkan

hubungan pada suatu kerja aliran maka digunakan skema seperti terlihat pada gambar 2.15.

Fluida mengalir dan memberikan gaya kepada torak khayalan untuk masuk kedalam volume

atur. Jika tekanan fluida adalah P dan luas permukaan dari fluida adalah A, maka gaya yang

diberikan oleh fluida pada torak khayalan adalah :

F = P.A...(2.22)

Untukmendorongfluida masukkedalam volume atur, maka gaya akan menyebabkan

torakkhayal akan bergeraksejauh L. Jadi kerja yangdilakukan untuk mendorong fluida masuk

kedalam sistem adalah:

Kerja aliran per unit massa diperoleh dengan cara membagi persamaan tersebut dengan

massa dari fluida tersebut, sehingga didapatkan :

����� = ��...(2.24)

[image:39.595.179.356.166.280.2]

wflow = P v

Gambar 2.15. Skema untuk kerja aliran (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

2.5.3. Total Energi pada Fluida yang Mengalir

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa total energi dari suatu sistem terdiri

dari energi kinetik, energi potensial dan energi dalam yang

dinyatakan dalam unit massa yaitu dengan :

�= �+��+�� =�+1₂�2_{+��...(2.25)}

Persamaan diatas merupakan persamaan untuk fluida yang tidak mengalir (non flowing

fluid), sedangkan total energi untuk fluida yang mengalir (flowing fluid) yang dinotasikan

dengan θ perunit massa yaitu :

� =����� +� =��+ (�+��+��)...(2.26)

2.5.4. Analisis Energi pada Sistem Aliran Steady

Sejumlah besar peralatan seperti turbin, kompresor dan nosel dioperasikan

dalam jangka waktuyanglama dan pada kondisi yangrelatif tetap. Peralatan

tersebut diklasifikasikan kedalam peralatan aliran stedi yang didefinisikan sebagai

proses mengalirnya suatu fluida yang melewati volume atur secara steady.

Selama proses aliran stedi tidak ada sifat intensif atauekstensif yang ada didalam

[image:40.595.213.421.90.206.2]

Gambar 2.16. Massa dan energi didalam volume atur konstan pada kondisi aliran steady (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

Sifat-sifat fluida pada bagian inlet dan outlet konstan selama proses aliran steady. Kalor

dan kerja yang berinteraksi antara sistem aliran steady dan lingkungan sekitarnya juga tidak

berubah terhadap waktu. Keseimbangan massa untuk sistem aliran steady diberikan pada

persamaan berikut,

∑ ṁ

��

=

∑

���

ṁ

...(2.27)

Selama proses aliran steady, total energi yang terdapat pada volume atur konstan

(�_�� =�������) dan tidak ada perubahan total energi pada volume atur (�_�� = 0). Jadi jumlah energi yang masuk kedalam volume atur dalam berbagai bentuk (oleh kalor, kerja dan massa)

harus sama dengan jumlah energi yang keluar. Sehingga keseimbangan energinya menjadi,

...(2.28)

Atau

É_�� = É_���...(2.29)

dan jika dijelaskan lagi energi yang ditransfer oleh kalor, kerja dan massa maka persamaanya dapat

ditulis menjadi,

��� +Ẇ�� +∑ ṁ��� = ���� +Ẇ��� +∑���ṁ�...(2.30)

Rate of net energy transfer by heat, work, and mass

Karena energi pada fluida yang mengalir per unit massa adalah � =ℎ+1

2�

2 _{+�� maka,}

��� +Ẇ�� +� ṁ(ℎ+ 1 2�

2_+��)

��

=_���� +_Ẇ��� +_{� ṁℎ}+1 2�

2_+��

���

(2.31

Jika perpindahan energi bersih melalui kalor (Q) dan kerja (Ẇ) yang melewati batas volume atur, maka persamaanya menjadi,

� − Ẇ=∑ ṁ(_ℎ+1

2�

2 _+��)

��� − ∑ ṁℎ�� +1₂�2+��...(2.32)

jika perpindahan energi yang melewati volume atur yaitu yang masuk kedalam volume atur

dinotasikan dengan subscript 1 dan yang keluar dari volum atur dinotasikan dengan subscript 2

maka persamaanya menjadi,

� − Ẇ

=

ṁ �ℎ2

− ℎ1

+

�22−�12

2

+

�

(

�2

− �

1

)

�

...(2.33)

jika persamaanya dibagi dengan �maka keseimbangan energi per unit massa

� − �

=

ℎ2

− ℎ1

+

�22−�12

2

+

�

(

�2

− �1

)

...(2.34)

Dimana :

q = laju perpindahan kalor antara volume atur dan lingkungan. Jika volume kontrol

kehilangan kalor maka q bernilai negatif. Jika volume atur terisolasi dengan

sempurna (adiabatik) maka q = 0

w = kerja. Jika tidak ada kerja pada sistem maka w = 0

Δh = ℎ₂− ℎ₁ .Merupakan perubahan entalpi pada fluida dapat ditentukan dengan mudah dengan cara melihat nilai entalpi pada sisi inlet dan outlet dari tabel.

Δek =

�22−�12

2 . Perubahan energi kinetik. Selisih kecepatan 45 m/s dapat disamakan

dengan energi kinetik sebesar 1 kJ, sangat kecil bila dibandingkan dengan selisih

nilai entalpi. Jadi jika energi kinetik yang memiliki selisih kecepatan yang rendah

maka energi ini dapat diabaikan. Akan tetapi jika selisih kecepatannya tinggi akan

Δep = �(�₂− �₁) . Perubahan energi potensial sebesar 1 kJ sama dengan perbedaan

ketinggian sebesar 102 m. Perbedaan ketinggian antara sisi inlet dan outlet pada

peralatan industri seperti turbin dan kompresor dibawah nilai ini, maka energi

potensialnya dapat diabaikan

2.6. Entropi

2.6.1. Definisi Entropi

Sifat ataukeadaan perilakupartikel dinyatakandalam besaran entropi, entropi ini

didefinisikan sebagai bentuk ketidakteraturan perilaku partikel dalam sistem. Entropi

didasarkan pada perubahan setiap keadaan yang dialami partikel dari keadaan awal hingga

keadaan akhirnya.

Semakin tinggi entropi suatu sistem, semakin tidak teratur pula sistem tersebut.Sistem

menjadi lebih rumit, kompleks dan sulit diprediksi. Untuk mengetahui

konsepketeraturan,mula-mula kita perlumembahas hukum kedua termodinamika yangdikenal sebagai ketidaksamaan

Clausius dan dapat diterapkan pada setiap siklus tanpa memperhatikan dari benda mana siklus

itumendapatkan energi ataukemana siklus itumelepaskan energi melaluiperpindahan kalor.

Ketidaksamaan Clausius mendasari dua hal yangdigunakan untukmenganalisissistem

tertutupdanvolume atur berdasarkan hukum kedua termodinamika yaitusifat entropi dan neraca

entropi.Ketidaksamaan Clausiusmenyatakan bahwa:

∮ �

��_�

�

�

=

−�

������...(2.35)

Dimana �� mewakili perpindahan kalor pada batas system selama terjadinya siklus, T adalah temperatur absolut pada daerah tersebut. Subskrip b menunjukkan bahwa integral

dihitung pada daerah batas sistem yang mengalami siklus. Integral dilakukan pada semua

bagian dari batas tersebut dan siklus secara keseluruhan. Sedangkan

�

_{������} dapat mewakili

tingkat ketidaksamaan atau nilai entropi yang dalam pembahasan selanjutnya menggunakan

simbol S. Nilai

�

_{������} positif pada saat terjadi ireversibilitas internal, nol saat tidak adanya

irreversibilitas internal, dan tidak mungkin bernilai negatif.

Jadi

�

_{������} merupakan ukuran dari efek yang ditimbulkan oleh ireversibilitas pada

saat sistem menjalani suatu siklus. Kesamaan dan ketidaksamaan memiliki penjabaran yang

sama seperti pada pernyataan Kelvin-Plank, yaitu kesamaan muncul pada saat tidak adanya

ireversibilitas internal ketika sistem mengalami siklus, sedangkan ketidaksamaan akan terjadi

pada saat sistem mengalami ireversibilitas internal.

2.6.2. Penggunaan Persamaan T dS

Dengan mengambil simbol S yang menunjukkan suatu sifat yang disebut entropi,

maka perubahan entropi dapat dituliskan sebagai :

�2 =�1

=

�∫

��

�

2

1

�

_{��� ���}...(2.36)

Dimana “int rev” menunjukkan bahwa integrasi tersebut dilakukan untuk setiapproses

reversibel internal yangmenghubungkandua keadaan.Persamaan tersebut merupakan didefinisi

dari perubahan entropi. Dalam bentuk diferensial, persamaan diatas dapat dituliskan menjadi,

��

=

��

� ��� ���...(2.37)

Atau

(_��)_{��� ���} =_���...(2.38)

Dimana �� adalah jumlah kalor yang masuk atau keluar dari sebuah sistem, dSadalah perubahan entropi sistem, dan T adalah temperaturnya.

2.6.3. Penggunaan Diagram Entropi

Padasaat hukum kedua termodinamika diterapkan, diagram ini sangat membantu

untukmenentukan lokasi dankeadaan dan menggambarkan proses pada diagram dimana

koordinatnya adalah nilai entropi. Diagram dengan salah satu sumbu koordinat berupa entropi

yangseringdigunakan adalah diagram temperatur-entropi (T-s) dan diagram entalpi-entropi

1. Diagram T-s

Bentuk umum dari diagram temperatur-entropi dapat dilihat pada gambar 2. 17.Pada

daerah uappanas lanjut dalam diagram T-s, garis-garis entalpi spesifik konstan hampir

membentuk garis lurus pada saat tekanan berkurang. Keadaan ini dirunjukkan pada daerah

terarsir pada gambar 2.17. Untuk keadaan pada daerah ini, entalpi ditentukan hanya dengan

temperatur. Variasi tekanan antara beberapa keadaan tidak berpengaruh besar.

Pada daerah uappanas lanjut dalam diagram T-s, garis-garis entalpi spesifik konstan

hampir membentuk garis lurus pada saat tekanan berkurang. Keadaan ini dirunjukkan pada

daerah terarsir pada gambar 2.17. Untuk keadaan pada daerah ini, entalpi ditentukan hanya

[image:44.595.216.410.311.582.2]

dengan temperatur. Variasi tekanan antara beberapa keadaan tidak berpengaruh besar.

Gambar 2.17. Diagram temperatur-entropi (Michael J. Moran dan Howard N. Shapiro, 2006)

2. Diagram H-s

Diagram entalpi-entropi ini disebut juga dengan diagram Mollier, seperti tampakpada

[image:45.595.168.366.75.331.2]

Gambar 2.18. Diagram entalpi-entropi (Michael J. Moran dan Howard N. Shapiro, 2006)

Garis-garis kualitas konstan ditunjukkan pada daerah campuran dua fase cair-uap.

Grafik ini digunakan untuk mendapatkan nilai sifat pada keadaan uap panas lanjut dan untuk

campuran dua fase cairuap. Data cairan umumnya jarangtersedia. Pada daerah uappanas lanjut,

garis temperatur konstan mendekati horizontal pada saat tekanan berkurang yang ditunjukkan

pada daerah terarsir pada gambar 2.18.

2.7 Pembangkit Listrik Tenaga Uap

Pembangkit listrik tenaga uap merupakan salah satu dari jenis pembangkit,

dimana pembangkit ini memanfaatkan uapyang dihasilkan oleh boiler sebagai

sumber energi untukmenggerakan turbin dansekaligus memutar generator

sehingga akan dihasilkan tenaga listrik. Sistem pembangkit tenaga uapyang

sederhana terdiri dari empat komponen utama yaitu boiler, turbin uap, kondenser

danpompa kondensat.Skemapembangkitlistriktenagauapdapat ditunjukkan pada gambar

berikut. Pompa digunakan untuk mengkompres air sampai tekanan operasi boiler. Air memasuki

[image:46.595.173.453.72.318.2]

Gambar 2.19. Skema pembangkit listrik tenaga uap (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

Uap superheated kemudian akan memasuki turbin untuk diekspansi secara isentropik

dan akan menghasilkan kerja untuk memutar shaft yang terhubung dengan generator listrik

sehingga dapat dihasilkan listrik. Tekanan dan temperatur uap akan turun dan masuk ke

kondenser, dan kemudian dicairkan pada tekanan konstan didalam kondenser dan akan

meninggalkan kondenser sebagai cairan jenuh yang akan masuk pompa.

2.8. SiklusIdeal Turbin Uap

Siklus ideal yangmendasarisiklus kerja dari suatupembangkit daya uap adalah siklus

Rankine. Siklus Rankine berbeda dengan siklus-siklus udara ditinjau dari fluida kerjanya

yangmengalami perubahanfase selama siklus pada saat

evaporasi dan kondensasi. Perbedaan lainnya secara termodinamika siklus uap

dibandingkan dengan siklus gas adalah bahwa perpindahan kalor pada siklus uap dapat terjadi

secara isotermal.

Proses perpindahan kalor yang sama dengan proses perpindahan kalor pada siklus

Carnot dapat dicapai pada daerah uap basah dimana perubahan enalpi fluida kerja akan

[image:47.595.155.360.75.262.2]

Gambar 2.20. Siklus Rankine Sederhana (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

Temperatur hanya diatur oleh tekanan uap fluida. Kerja pompa pada siklusRankine

untukmenaikkan tekanan fluida kerjadalam fase cair akan jauh lebih kecil dibandingkan

dengan pemampatanuntukcampuran uap dalam tekanan yang samapadasiklusCarnot.

Siklus Rankine ideal terdiri dari 4 tahapan proses :

1 -2 Kompresi isentropik dengan pompa.

2 -3 Penambahan panas dalam boiler secara isobar

3 - 4 Ekspansi isentropik pada turbin.

4 -1 Pelepasanpanas pada kondenser secara isobardan isotermal

Air masuk pompa pada kondisi 1 sebagai cairan jenuh (saturated liquid) dan

dikompresi sampai tekanan operasi boiler. Temperatur air akan meningkat selama kompresi

isentropik karena menurunnya volume spesifik air. Air memasuki boiler sebagai cairan

terkompresi (compressed liquid) pada kondisi 2 dan akan menjadi uap saturated pada kondisi

3. Dimana panas diberikan oleh boiler ke air pada tekanan yang tetap. Boiler dan seluruh

bagian yang menghasilkan steam ini disebut sebagai steam generator. Uap saturated pada

kondisi 3 kemudian akan memasuki turbin untuk diekspansi secara isentropik dan akan

menghasilkan kerja untuk memutar shaft yang terhubung dengan generator listrik sehingga

dapat dihasilkan listrik. Tekanan dan temperatur dari steam akan turun selama prosesini

menuju keadaan 4 dimana steam akan masuk kondenser dan biasanya sudah berupa uap

jenuh. Steam ini akan dicairkan pada tekanan konstan didalam kondenser dan akan

meninggalkan kondenser sebagai cairan jenuh yang akan masuk pompa untuk melengkapi

2.9 Siklus Rankine Reheat Ideal

Pada siklus Rankine reheat ideal terjadi 2 kali proses ekspansi. Pada ekspansi pertama

(high-pressure turbine), uap diekspansikan secara isentropic ke tekanan medium dan dikirimkan

kembali ke boiler untuk dipanaskan kembali dengan tekanan konstan. Lalu pada proses ekspansi

ke kedua (low-pressure turbine) uap diekspansikan secara isentropic ke tekanan kondenser.

Maka total panas yang masuk ke boiler dan total kerja turbin pada siklus reheat dapat ditentukan

dengan:

��� =�������� +���ℎ��� = (ℎ3− ℎ2) + (ℎ4− ℎ5)……….(2.39)

Dan

�����,��� =�����,1+�����,2 = (ℎ3− ℎ4) + (ℎ5− ℎ6)……….(2.40)

Gambar 2.21. Siklus Rankine Reheat (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

Penggunaan dari pada reheat tunggal pada pembangkit listrik modern menaikkan

efisiensi siklus menjadi 4 sampai 5 persen dengan cara meningkatkan suhu rata-rata uap yang

ditransferkan kembali.

Siklus reheat diperkenalkan pada pertengahan tahun 1920, tapi kemudian ditinggalkan

pada tahun1930an karena tingkat kesulitan yang tinggi dalam pengoperasiannya. Karena

kenaikan tekanan boiler yang stabil seiring berkembangnya waktu maka siklus reheat tunggal

Suhu pada proses reheat sama dengan suhu inlet turbin. Tekanan maksimum proses

reheat adalah seperempat tekanan maksimum siklus. Contohnya tekanan optimum reheat pada

siklus dengan tekanan boiler 12 MPa adalah 3 MPa.

2.10. Siklus Rankine Regeneratif Ideal

Salah satu cara untuk menaikkan efisiensi siklus adalah dengan meningkatkan suhu air

(feedwater) sebelum masuk ke dalam boiler.Salah satu cara menaikkan suhu ini adalah dengan

mengirimkan panas ke feedwater dari uap ekspansi turbin yang dialirkan kembali sebagian yang

disebut dengan proses regenerasi.

Proses regenerasi pada pembangkit tenaga uap didapatkan dari ekstraksi uap dari turbin

pada titik atau stages tertentu. Uap ini digunakan untuk memanaskan feedwater. Alat untuk

memanaskan feedwater pada regenerasi disebut dengan feedwater heater.

Proses regenerasi tidak hanya berfungsi untuk menaikkan efisiensi siklus, tapi juga dapat

melakukan proses deaerasi (membuang kandungan gas pada air) pada feedwater yang akan

mencegah korosi pada boiler.

2.10.1 Open Feedwater Heaters

Open Feedwater Heaters pada dasarnya adalah mixing chambers, dimana uap hasil

ekstraksi dari turbin dicampur dengan feedwater. Skema dari pembangkit listrik tenaga uap

[image:49.595.129.485.498.703.2]

dengan satu open feedwater heater dan diagram T-s ditunjukkan oleh gambar 2.22 berikut ini

Pada siklus regeneratif Rankine ideal, uap masuk ke turbin pada tekanan boiler (kondisi

5) dan diekspansikan secara isentropic ke tekanan medium (kondisi 6). Beberapa uap akan

diekstraksi dan dikirim kembali ke feedwater heater, sementara uap yang tersisa diekspansikan

lanjut secara isentropic ke tekanan kondenser (kondisi 7). Air kondensasi yang juga disebut

dengan feedwater dipompakan kembali ke feedwater heater, dimana disana akan dicampur

dengan uap ekstraksi dari turbin. Fraksi dari uap ekstraksi meninggalkan heater sebagai uap

saturasi pada tekanan heater (kondisi 3). Pompa kedua meningkatkan tekanan air hingga

mencapai tekanan boiler (kondisi 4). Siklus berakhir dengan dipanaskan air pada boiler hingga

kondisi masuk turbin (kondisi 5).

Untuk setiap 1 kg uap yang meninggalkan boiler, y kg diekspansikan terpisah di dalam

turbin dan diekstraksikan pada kondisi 6. Sisa (1-y) kg diekspansikan ke tekanan kondenser.

Oleh karena itu Flow rate pada setiap komponen berbeda. Jika flow rate boiler adalah ṁ, maka (1-y)m melewati kondenser. Panas dan kerja pada siklus rankine regeneratif dengan satu

feedwater heater dapat dicari dengan :

��� =ℎ5− ℎ4……….(2.41) ���� = (1− �)(ℎ7− ℎ1)……….(2.42) �����,��� = (ℎ5− ℎ6) + (1− �)(ℎ6− ℎ7)………..(2.43) �����,�� = (1− �)������,�� +�����,����……….(2.44) Dimana:

�= ṁ6/ṁ5………..(2.45) ������,�� = �1(�2− �1)………....(2.46) �������,�� =�3(�4− �3)………....(2.47)

2.10.2. Closed Feedwater Heaters

Tipe feedwater heater lainnya yang biasa digunakan adalahClosed Feedwater Heaters,

dimana panas yang ditransfer dari uap ekstraksi ke feedwater tanpa dicampur terlebih dahulu..

Kedua aliran dapat berada pada tekanan yang berbeda karena mereka tidak bercampur. Skema

dari pembangkit listrik tenaga uap dengan satu closed feedwater heater dan diagram T-s dari

[image:51.595.121.478.88.307.2]

Gambar 2.23. Siklus Rankine Regeneratif dengan Closed Feedwater Heater (Yunus A. Cengel dan Michael A. Boles, 1994)

Pada Closed Feedwater Heater yang ideal, feedwater dipanaskan hingga suhu keluar

dari uap ekstraksi, dimana idealnya meninggalkan heater sebagai cairan jenuh pada tekanan

ekstraksi. Pada sistem pembangkit tenaga actual, feedwater meninggalkan heater dibawah suhu

keluar dari uap ekstraksi karena perbedaan suhu beberapa derajad diperlukan untuk efektifitas

perpindahan panas.

Uap kondensasi baik yang dipompakan ke aliran feedwater maupun dikembalikan lagi

ke heater lainnya atau ke kondenser disebut dengan trap. Trap dapat membuat cairan

dipompakan ke tekanan yang lebih rendah.

2.11. Analisis Energi Pada Sistem Pembangkit Listrik

Perpindahan kalor yang tidak dapat dihindari antara komponen pembangkit da

sekelilingnya diabaikan untuk memudahkan analisis. Perubahan energykinetik dan

potensialjuga diabaikan. Setiap komponen dianggap beroperasi padakondisi tunak (steady).

Dengan menggunakan prinsip konservasi massa dan konservasi energi bersama-sama dengan

idealisasi tersebut maka akan dikembangkan persamaan untuk perpindahan energi pada

masing-masing komponen pembangkit.

1. Pompa

Kondensat cair yang meninggalkan kondenser pada kondisi 1 dipompa dari kondenser

dan mengasumsikan tidak ada perpindahan kalor disekitarnya, kesetimbangan laju massa dan

energi adalah

� − �

=

ℎ1

− ℎ2

+

�21−�22

2

+

�

(

�1

− �2

)

...(2.48)

Atau :

�� =ℎ2− ℎ1...(2.49)

2. Boiler

Fluida kerja meninggalkan pompa pada kondisi 2 yang disebut dengan pemanas air

umpan sampai jenuh dan diuapkan di dalam boiler. Dengan menggunakan volume atur yang

melingkupi tabung boiler dan drum yang mengalirkan air-pengisian dan kondisi 2 ke kondisi 3,

kesetimbangan laju massa dan energi menghasilkan

��� = ℎ3− ℎ2...(2.50)

Dimana �_�� adalahlaju perpindahan kalor dari sumber energi ke dalam fluida kerja per unit massa yang melalui boiler.

3. Turbin

Di dalam turbin terjadi pelepasan energi untuk menggerakkan beban (generator dan

kompresor). Uap yang disuplai dari boiler akan berekspansisehingga tekanannya naik dan

mampu mendorong tingkat sudu turbin.

Uap dari boiler pada kondisi 3, yang berada pada temperatur dan tekanan yang sudah

dinaikkan, berekspansi melalui turbin untuk menghasilkan kerja dan kemudian dibuang ke

kondenser pada kondisi 4 dengan tekanan yang relatif rendah. Dengan mengabaikan

perpindahan kalor dengan sekelilingnya, kesetimbangan laju energi dan massa untuk volume

atur di sekitar turbin pada kondisi tunak menjadi :

�� = ℎ3− ℎ4...(2.51)

4. Kondenser

Dalam kondenser terjadi perpindahan kalor dari uap ke air pendingin yang mengalir

kondisi tunak, kesetimbangan laju masa dan energi untuk volume atur yang melingkupi bagian

kondensasi dan penukar kalor adalah :

���� =ℎ4 − ℎ1...(2.52)

Dimana �_��� merupakan laju perpindahan energi dari fluida kerja ke air pendingin per unit massa fluida kerja yang melalui kondenser

Efesiensi termal mengukur seberapa banyak energi yang masuk kedalam fluida kerja

yang masuk kedalam boiler yang dikonversi menjadi keluaran kerja netto.

��ℎ

=

��−�� ���

=

(_ℎ3−ℎ4)₋(_ℎ2−ℎ1)

(_ℎ3−ℎ2) ...(2.53)

2.12. Analisa Overall Efficiency

Analisis overall efficiency adalah efisiensi keseluruhan suatu sistem PLTU

yang merupakan perbandingan antara energi yangdimasukkan kedalam sistem

yaitu berupa energi yang berasal dari bahan bakar dengan energi yang dihasilkan

oleh sistem berupa daya listrikyangdihasilkanoleh generator dan dinyatakan

dalam persamaan.

�

_{�������}

=

����������

��� ℎ������� ...(2.54)

Dimana kerja yang dihasilkan oleh generator merupakan daya listrik aktual yang

dihasilkan oleh sistem dimana

���������� = �.�...(2.55) Sedangkan jumlah energi bahan bakar yang dimasukkan ke dalam sistem PLTU yaitu

���ℎ������� =ṁ��ℎ������� ���...(2.56)

Dimana HV (Heating Value) adalah nilai kalor bahan bakar yang digunakan untuk

SPTU ini.

2.13. Analisa Jumlah Penggunaan Bahan Bakar

Pada boiler jumlah penggunaan bahan bakar yang digunakan berdasarkan jumlah panas

superheated yang akan di masukkan ke turbin. Proses pembentukan uapair dari fase cair

menjadi uap melalui proses yang disebut panas sensibel dan panas laten. Panas

sensibel ialah panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan/ penurunan temperatur

namun phasa (wujud) tidak berubah. Sedangkanpanas laten ialah panas yang

diperlukan untuk mengubah phasa (wujud) benda namun temperaturnya tetap.

Untuk mengetahui panas yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi uap dalam

boiler dapat dicari dengan rumus berikut :

������ =�1+�2+�3...(2.57) �1 =ṁ.��.��1...(2.58) �2=ṁ.����������...(2.59) �3 =ṁ.��.��2...(2.60)

Dimana :

Q = Jumlah panas yang dibutuhkan, kJ/kg

ṁ = Flow rate air/uap jenuh, ton/hr Cp = Heat Capacity

��1 = Selisih temperatur air dan air jenuh pada boiler

��2 = Selisih temperatur uap jenuh dan uap superheated pada boiler

2.14REFPROP

Refprop adalah akronim dari Reference Fluid Properties. Program ini dikembangkan

oleh National Institute of Standards and Technology (NIST) yang berfungsi untuk

menghitung sifat termodinamika dari fluida dan campurannya. Sifat –sifat termodinamika ini

[image:54.595.154.446.611.754.2]

dapat ditampilkan dalam bentuk table dan diplot secara grafik.

Data Refprop berdasarkan data akurat dari fluida murni dan campurannya yang

tersedia pada saat ini. Refprop menerapkan tiga model untuk sifat termodinamika fluida

murni: Persamaan energi Helmholtz, Persamaan Benedict-Webb-Rubin yang dimodifikasi dan

Extended corresponding states (ECS) yang dimodifikasi.

Pada software Refprop ini terdapat berbagai macam jenis fluida yang bisa

tersedia.Mulai dari fluida murni sampai fluida dengan campuran. Untuk menentukan fluida

yang ingin digunakan kita tinggal memilih di menu substance. Pada menu substance ini juga

tersedia informasi mengenai fluida yang digunakan dan kita juga dapat mengetahui jenis

fluida dengan cara memasukkan beberapa sifat atau properties yang diketaui.Gambar

[image:55.595.175.421.297.500.2]

2.Berikut ini merupakan tampilan menu substance.

Gambar 2.25Menu Substance

Hasil perhitungan dari sifat termodinamika pada refprop ini dapat ditampilkan dalam

table. Pada refprop table yang tersedia:Saturation Tables, Isoproperty Tables, Specified State

Points Tables, Single Point Saturation Tables, danSaturation Point (bubble and dew points at

same composition) Tables. Dengan memasukkan parameter-parameter fluida yang

diinginkan, maka akan didapatkan fluid properties dari fluida. Pada gambar 2.26 berikut ini

[image:56.595.115.484.70.299.2]

Gambar 2.26Saturation Table of water

Properties atau sifat fluida dapat juga di tampilkan dalam diagram. Diagram yang

tersedia adalah:

• Temperature vs. Entropy

• Temperature vs. Enthalpy

• Temperature vs. Density

• Pressure vs. Enthalpy

• Pressure vs. Density

• Pressure vs. Volume

• Pressure vs. Temperature

• Compressibility Factor vs. Pressure

• Enthalpy vs. Entropy

• Isochoric Heat Capacity vs. Temperature

• Isobaric Heat Capacity vs. Temperature

• Speed of Sound vs. Temperature

• Exergy vs. Enthalpy

• Isothermal Compressibility vs. Temperature

• Viscosity vs. Temperature

• Thermal Conductivity vs. Temperature

• Temperature vs. Composition (for binary mixtures only)

• Pressure vs. Composition (for binary mixtures only)

Dengan cara memasukkan parameter-parameter fluida yang diinginkan, maka akan

didapatkan diagram yang diinginkan. Pada gambar 2.27 berikut ini akan ditampilkan contoh

[image:57.595.130.466.70.235.2]

Gambar 2.27 Diagram T-S Air

2.15SteamTab

SteamTab adalah perangkat lunak yang menyediakan data akurat dari daftar lengkap

sifat termodinamika dan fisik untuk air dan uap. SteamTab mengadopsi formulasi disetujui

oleh International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS): The IAPWS

Formulation of Ordinary Water for General and Scientific Use (IAPWS-95). Persamaan yang

digunakan adalah persamaan Helmholtz energy bebas f. Persamaan ini tidak memilik dimensi

dengan bentuk φ=f/(RT) dan dibedakan menjadi dua bagian yaitu gas ideal (φo) dan residual

(φr

), maka :

...(2.61)

Dimana δ=ρ/ρc dan τ = Tc/T

Bagian gas ideal dari persamaan Helmholtz energy bebas didapatkan dari persamaan

umtuk heat capacity isobaric spesifik di perasmaan gas ideal yang dikembangkan oleh J.R.

Cooper yaitu:

………(2.62)

Untuk bagian residual ideal dari persamaan Helmholtz energy bebas adalah sebagai

..(2.63)

Dengan :

Gambar 2.28 ChemicaLogic SteamTab Companion

SteamTab dirancang untuk memudahkan mengakses nilai property dan uap air.

SteamTab dapat mengevaluasi properties dari air dan uapdalam berbagai kondisi (suhu

190oK - 5000K ; tekanan 0 – 100.000 bar). Dengan menggunakan SteamTab dimungkinkan pemeriksaan scenario dan desain untuk optimasi dalam skala besar.SteamTab juga dapat