33
Menghitung Kehancuran Exergi
1. Perhitungan Data Dengan Laju Alir Bahan Bakar 4 liter/menit
Gambar 11 . Diagram Alir Kondensor Laju Alir Bahan Bakar 4 liter/menit
Adapun tahapan-tahapan menghitung kehancuran exergi pada kondensor, yaitu: a. Menghitung entalpi dan entropifluida pendingin masuk kondenser pada
temperatur 30oC. Harga entalpi dan entropi air pendingin masuk condenser dapatdiperoleh dari tabel tabel 7 dibawah ini :
Tabel 7 .Propeties of Saturated Water Liquid
Temperatur (oC) Entalpi (kJ/kg) hf
Entropi (kJ/kg.K)
30 125,79 0,4369
Sumber: Moran dkk, 2004.
Asap masuk kondensor Tf1= 92oC
h1 = ….. kJ/kg
s1 = …... kJ/kg.K
Kondensat ( Asap Cair) Tf2= 50,33oC
h2 = ….. kJ/kg
s2 = ….. kJ/kg.K
Fluida pendingin keluar Ta4= 71,66oC
h4 =…….kJ/kg
s4 = …….kJ/kg.K
Fluida Pendingin masuk Ta3= 30oC
h3 = ……. kJ/kg
s3 = …….. kJ/kg.K
b. Nilai entalpi air pendingin keluar kondenser pada temperature 71,66oC berada diantara temperatur 70oC dan 75oC pada tabel properties of saturated liquid
(Termodinamika Teknik, 2004) halaman 721. Harga entalpi untuk temperature 70oC adalah 292,98 kJ/kg, dan temperature 75oC adalah 313,93 kJ/kg. Maka untuk entalpi dengan temperature 71,66oC dilakukan interpolasi menggunakan pers.(1) sebagai berikut :
h4 = x + × ( − )
= 292,98 + , ℃ ℃
℃ ℃ × (313,93 − 292,98 )
= 299,9354
c. Nilai entropi air pendingin keluar kondenser pada temperatur71,66oC berada diantara temperatur 70oC dan 75oC pada tabel properties of saturated liquid
(Termodinamika Teknik, 2004) halaman 721. Harga entropi untuk temperature 70 oC adalah 0,9549 kJ/kgK, dan temperature 75 oC adalah 1,0155 kJ/kgK. Maka untuk entropi dengan temperature 71,66oC dilakukan interpolasi menggunakan pers.(1) sebagai berikut :
s4 = x + × ( − )
= 0,9549 + , ℃ ℃
℃ ℃ × (1,0155 − 0,9549 )
= 0,9750192
d. Menghitung entalpi asap (fenol) masuk kondensor pada temperatur 92oC. Entalpi fenol yang diperoleh dari grafik fenol hubungan antara temperatur dengan entalpi (Handbook of Thermodynamic Diagrams, 1996) halaman 128. Didapatkan harga entalpi fenol pada temperatur 92oC adalah sebesar -640,3Btu/lb.
h1= -640 x ,
e. Menghitung entropi asap (fenol) masuk kondensor pada temperatur 92oC. Entropi fenol diperoleh dari hasil perhitungan software Aspen Hysys dengan mensubsitusikan temperatur dan tekanan 1 atm. Sehingga didapatkan harga entropi fenol pada temperatur 92oC adalah sebesar -0,8629 kJ/kg K.
Dengan cara yang sama hasil perhitungan entalpi dan entropi asap cair keluar kondenser, fluida pendingin masuk dan keluar, dapat dilihat pada Tabel 8 dibawah ini .
Tabel 8. Hasil Perhitungan Entalpi dan Entropi pada Uap dan Asap Cair dengan Laju Alir Bahan Bakar 4 liter/menit
Komponen Temperatur
(oC)
Entalpi (kJ/kg)
Entropi (kJ/kg.K)
Asap (fenol) masuk kondensor 92 -1488,5 -0,8629
Kondensat (Asap Cair) 50,33 -1529 -0,9753
Air pendingin masuk 30 125,79 0,4369
Air pendingin keluar 71,66 234,44 0,780752
f. Menghitung laju exergi pada aliran asap
Untuk menghitung laju exergi pada aliran asap menggunakan pers.(5)
ρasap cair = massa asap cair / vol. asap cair = 1,25 kg / 1,23 liter
= 1,01626 kg/liter
Flow. asap cair = 1,23 liter / 4 jam x 1 Jam/60 menit = 0,005125 liter/menit
̇h =Flow. asap cair x ρasap cair
= 0,005125 liter/menit x 1,01626 kg/liter = 0,0052083 kg/menit
[laju exergi aliran asap] = ̇h(ef1–ef2)
= 0,0052083 kg/menit [(-1488,5 kJ/kg – (-1529 kJ/kg) – (301 K (-0,8629 kJ/kg.K–(-0,9753kJ/kg.K))]
= 0,0052083 kg/menit (40,5 kJ/kg–33,8324 kJ/kg) = 0,03473 kJ/menit
g. Menghitung Laju Exergi pada Aliran Pendingin
Untuk menghitung laju exergi pada aliran pendingin digunakan pers.(6)
̇c = Vol. airx ρair
= 1,5 liter/menit x 1 kg/liter = 1,5 kg/menit
[laju exergi aliran pendingin] = ( ̇c(ef4–ef3))
[laju exergi aliran pendingin] = ̇c[(h4–h3)–(T0(s4–s3))]
= 1,5 kg/menit [(234,44 kJ/kg–(125,79 kJ/kg)–(301 K (0,780752 kJ/kg.K –
(0,4369))] kJ/kg.K
= 1,5 kg/menit (108,65 kJ/kg–103,49 kJ/kg) = 7,74 kJ/menit
h. Menghitung Laju Kehancuran Exergi pada Kondensor Laju kehancuran exergi dapat dihitung dengan pers.(7) Ed= ̇h(ef1–ef2) - ̇c(ef4–ef3)
2. Perhitungan Data Dengan Laju Alir Bahan Bakar 5 liter/menit
Gambar12 . Diagram Alir Kondensor Laju Alir Bahan Bakar 5 liter/menit
Menghitung Kehancuran Exergi pada Kondensor.
Adapun tahapan-tahapan menghitung kehancuran exergi pada kondensor, yaitu: a. Menghitung entalpi dan entropi fluida pendingin masuk kondenser pada
temperatur 30oC. Harga entalpi dan entropi air pendingin masuk condenser dapat diperoleh dari tabel tabel 9 dibawah ini :
Tabel 9.Propeties of Saturated Water Liquid
Temperatur (oC) Entalpi (kJ/kg) Hf
Entropi (kJ/kg.K)
30 125,79 0,4369
Sumber: Moran dkk, 2004.
b. Nilai entalpi air pendingin keluar kondenser pada temperature 66oC berada diantara temperatur 65oC dan 70oC pada tabel properties of saturated liquid
(Termodinamika Teknik, 2004) halaman 721. Harga entalpi untuk temperature 65oC adalah 272,06 kJ/kg, dan temperature 70oC adalah 292,98
Asap masuk kondensor Tf1= 106,33
o
C h1 = ….. kJ/kg
s1 = …... kJ/kg.K
Kondensat ( Asap Cair) Tf2= 65,66
o
C h2 = ….. kJ/kg
s2 = ….. kJ/kg.K
Fluida pendingin keluar Ta4= 66
o
C h4 = …….kJ/kg
s4 = …….kJ/kg.K
Fluida Pendingin masuk Ta3= 30oC
h3 = ……. kJ/kg
s3 = …….. kJ/kg.K
kJ/kg. Maka untuk entalpi dengan temperature 66 oC dilakukan interpolasi dengan pers.(1) sebagai berikut :
h4 = x + × ( − )
= 272,06 + ℃ ℃
℃ ℃× (292,98 − 272,06 )
= 276,244
c. Nilai entropi air pendingin keluar kondenser pada temperature 66oC berada diantara temperatur 65oC dan 70oC pada tabel properties of saturated liquid
(Termodinamika Teknik, 2004) halaman 721. Harga entropi untuk temperature 65 oC adalah 0,8935 kJ/kgK, dan temperature 70 oC adalah 0,9549 kJ/kgK. Maka untuk entropi dengan temperature 66 oC dilakukan interpolasi sebagai berikut :
s4 = x + × ( − )
= 0,8935 + ℃ ℃
℃ ℃× (0,9549 − 0,8935 )
= 0,90578
d. Menghitung entalpi asap (fenol) masuk kondensor pada temperatur 106,33oC. Entalpi fenol yang diperoleh dari grafik fenol hubungan antara temperatur dengan entalpi(Handbook of Thermodynamic Diagrams, 1996) halaman 128. Didapatkan harga entalpi fenol pada temperatur 106,33oC adalah sebesar -628,2Btu/lb.
h1= -628,2 x ,
, = -1461,1
Dengan cara yang sama hasil perhitungan entalpi dan entropi asap cair keluar kondenser, fluida pendingin masuk dan keluar, dapat dilihat pada Tabel 10 dibawah ini .
Tabel 10 . Hasil Perhitungan Entalpi dan Entropi pada Uap dan Asap Cair dengan Laju Alir Bahan Bakar 5 liter/menit
Komponen Temperatur
(oC)
Entalpi (kJ/kg)
Entropi (kJ/kg.K)
Asap (fenol) masuk kondensor 106,33 -1461,1 -0,7876
Kondensat (Asap Cair) 65,66 -1539,007 -1,004
Air pendingin masuk 30 125,79 0,4369
Air pendingin keluar 66 276,244 0,90578
f. Menghitung laju exergi pada aliran asap
Untuk menghitung laju exergi pada aliran asap menggunakan per.(5)
ρasap cair = massa asap cair / vol. asap cair = 1,4 kg / 1,37 liter
= 1,0219 kg/liter
Flow. asap cair = 1,37 liter / 4 jam x 1 Jam/60 menit = 0,0057083 liter/menit
̇h =Flow. asap cair x ρasap cair
= 0,0057083 liter/menit x 1,0219 kg/liter = 0,0058333 kg/menit
[laju exergi aliran asap] = ̇h(ef1–ef2)
[laju exergi aliran asap] = ̇h[(h1–h2)–(T0(s1–s2))]
= 0,0058333kg/menit [(-1461,1kJ/kg – (-1539,007) – (301 K (-0,7876kJ/kg.K–(-1,004)) kJ/kg.K
g. Menghitung Laju Exergi pada Aliran Pendingin
Untuk mengitung laju exergi pada aliran pendingin menggunakan pers.(6)
̇c = Vol. air x ρair
= 1,5 liter/menit x 1 kg/liter = 1,5 kg/menit
[laju exergi aliran pendingin] = ( ̇c(ef4–ef3))
[laju exergi aliran pendingin] = ̇c[(h4–h3)–(T0(s4–s3))]
= 1,5 kg/menit [(276,244 kJ/kg–(125,79kJ/kg)–(301 K (0,90578 kJ/kg.K –
(0,4369))] kJ/kg.K
= 1,5 kg/menit (150,454 kJ/kg - 141,1329 kJ/kg) = 13,98 kJ/menit
h. Menghitung Laju Kehancuran Exergi pada Kondensor Laju kehancuran exergi dapat dihitung dengan pers.(7) Ed= ̇h(ef1–ef2) - ̇c(ef4–ef3)
3. Perhitungan Data Dengan Laju Alir Bahan Bakar 6 liter/menit
Gambar 13 . Diagram Alir Kondensor Laju Alir Bahan Bakar 6 liter/menit
Menghitung Kehancuran Exergi pada Kondensor.
Adapun tahapan-tahapan menghitung kehancuran exergi pada kondensor, yaitu: a. Menghitung entalpi dan entropi fluida pendingin masuk kondenser pada
temperatur 30oC. Harga entalpi dan entropi air pendingin masuk condenser dapat diperoleh dari tabel tabel 11 dibawah ini :
Tabel 11.Propeties of Saturated Water Liquid
Temperatur (oC) Entalpi (kJ/kg) hf
Entropi (kJ/kg.K)
30 125,79 0,4369
Sumber: Moran dkk, 2004.
b. Nilai entalpi air pendingin keluar kondenser pada temperature 84oC berada diantara temperatur 80oC dan 85oC pada tabel properties of saturated liquid
(Termodinamika Teknik, 2004) halaman 721. Harga entalpi untuk temperature 80 oC adalah 334,91kJ/kg, dan temperature 85 oC adalah
Asap masuk kondensor Tf1= 108,33
o
C h1 = ….. kJ/kg
s1 = …... kJ/kg.K
Kondensat ( Asap Cair) Tf2= 54,33
o
C h2 = ….. kJ/kg
s2 = ….. kJ/kg.K
Fluida pendingin keluar Ta4= 84
o
C h4 = …….kJ/kg
s4 = …….kJ/kg.K
Fluida Pendingin masuk Ta3= 30oC
h3 = ……. kJ/kg
s3 = …….. kJ/kg.K
355,9kJ/kg. Maka untuk entalpi dengan temperature 84 oC dilakukan interpolasi dengan pers.(1) sebagai berikut :
h4 = x + × ( − )
= 334,91 + ℃ ℃
℃ ℃× (355,9 − 334,91 )
= 351,702
c. Nilai entropi air pendingin keluar kondenser pada temperature 84oC berada diantara temperatur 80oC dan 85oC pada tabel properties of saturated liquid
(Termodinamika Teknik, 2004) halaman 721. Harga entropi untuk temperature 80 oC adalah 1,0753 kJ/kgK, dan temperature 85 oC adalah 1,1343 kJ/kgK. Maka untuk entropi dengan temperature 84 oC dilakukan interpolasi sebagai berikut :
s4 = x + × ( − )
= 1,0753 + ℃ ℃
℃ ℃× (1,1343 − 1,0753 )
= 1,1225
d. Menghitung entalpi asap (fenol) masuk kondensor pada temperatur 108,33oC. Entalpi fenol yang diperoleh dari grafik fenol hubungan antara temperatur dengan entalpi (Handbook of Thermodynamic Diagrams, 1996) halaman 128. Didapatkan harga entalpi fenol pada temperatur 108,33oC adalah sebesar -626,5Btu/lb.
h1= -626,5 x ,
, = -1457,137
Dengan cara yang sama hasil perhitungan entalpi dan entropi pada asap cair keluar kondenser, fluida pendingin masuk dan keluar, dapat dilihat pada Tabel 12 dibawah ini .
Tabel 12. Hasil Perhitungan Entalpi dan Entropi pada Uap dan Asap Cair dengan Laju Alir Bahan Bakar 6 liter/menit
Komponen Temperatur
(oC)
Entalpi (kJ/kg)
Entropi (kJ/kg.K)
Asap (fenol) masuk kondensor 108,33 -1457,137 -0,7771
Kondensat (Asap Cair) 54,33 -1529 -0,9753
Air pendingin masuk 30 125,79 0,4369
Air pendingin keluar 84 351,702 1,1225
f. Menghitung laju exergi pada aliran asap
Untuk menghitung laju exergi pada aliran asap menggunakan pers.(5)
ρasap cair = massa asap cair / vol. asap cair = 1,525 kg / 1,5 liter
= 1,0166 kg/liter
Flow. asap cair = 1,5 liter / 4 jam x 1 Jam/60 menit = 0,375 liter/jam
= 0,00625 liter/menit
̇h =Flow. asap cair x ρasap cair
= 0,00625liter/menit x 1,0166 kg/liter = 0,006354 kg/menit
[laju exergi aliran asap] = ̇h(ef1–ef2)
[laju exergi aliran asap] = ̇h[(h1–h2)–(T0(s1–s2))]
= 0,006354kg/menit [(-1457,137 kJ/kg – (-1529kJ/kg) – (301 K (-0,7771 kJ/kg.K–(-0,9753 kJ/kg.K))]
g. Menghitung Laju Exergi pada Aliran Pendingin
Untuk menghitung laju exergi pada aliran pendingin menggunakan pers.(6)
̇c = Vol. air x ρair
= 1,5 liter/menit x 1 kg/liter = 1,5 kg/menit
[laju exergi aliran pendingin] = ( ̇c(ef4–ef3))
[laju exergi aliran pendingin] = ̇c[(h4–h3)–(T0(s4–s3))]
= 1,5 kg/menit [(351,702 kJ/kg–(125,79 kJ/kg)–(301 K (1,1225 kJ/kg.K)–
(0,4369 kJ/kg.K))]
= 1,5 kg/menit (225,912 kJ/kg–206,3656 kJ/kg) = 29,32 kJ/menit
h. Menghitung Laju Kehancuran Exergi pada Kondensor Laju kehancuran exergi dapat dihitung dengan pers.(7) Ed= ̇h(ef1–ef2) - ̇c(ef4–ef3)
