KITARAN PENYEJUKAN MAMPATAN WAP

KITARAN PENYEJUKAN

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.

UNIT 8

8.0 PENGENALAN

Pernah anda mendengar istilah THERMODINAMIK

Dapatkah anda membezakan antara THERMODINAMIK dan HIDRODINAMIK

THERMODINAMIK

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

Bidang yang melibatkan

perubahan cecair.

HIDRODINAMIK

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.





0 2 2          

v gz Q W h

Persamaan 8. 1



h entalpi J kg-1



v halaju m s-1

g = pecutan bergantung kepada graviti m s-2

z= garisan diatas paras rujukan m 

Q kadar pengaliran haba pada sistem W 

W kadar kerja yang dilakukan oleh system W Ia terdapat pertukaran

pada bahan dengan

keadaan sekitar SISTEM TERTUTUP

HUKUM TERMODINAMIK

HUKUM TERMODINAMIK KEDUA

Haba hanya bergerak dari keadaan suhu tinggi kepada suhu yang rendah

Kerja adalah daya darab jarak, iaitu peredaran tenaga

padanatara dua sempadan KERJA

ENTROPHI

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

1. Takrifan bagi

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

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

c. 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

2. Hukum thermodinamik kedua

Persamaan 8.2 

h entalpi J kg-1



v halaju m s-1

g = pecutan bergantung kepada graviti m s-2

z= garisan diatas paras rujukan m 

Q kadar pengaliran haba pada sistem W 

W kadar kerja yang dilakukan oleh system W

MAKLUM BALAS AKTIVITI

8a





0

2

2























v

gz

Q

W

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.

INPUT

Absolute pressure = tekanan

Saturated liquid line = garisan bagi cecair tepu

Region of sub – cooled liquid = kawasan bagi cecair separa sejuk

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

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

 

w_r bagi kes yang ideal dimana pertambahan entalpi berkadar dengan proses pemampatan ia adalah



h2 h1



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



m oleh itu kuasa diperlukan bagi proses pemampatan, wr dalam unit W atau kW.

r

w = m



h₁h₂





--- Persamaan 8.4

ii) kadar entropi adalah sama dengan kadar wap tepu yang memasuki liang sedutan.

Anggapkan nilai h₁ dan h₂ 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

Penyelesaian :

Gambarajah 8.2 menerangkan jalan penyelesaiannya.

Dari gambarajah diatas Entalpi bagi wap tepu adalah pada 00C dari pencairwap adalah 405.36kJ kg-1 dan Entropi adalah 1.7518kJ kg-1K-1.

Pada titik 2 tekanan bagi wap panaslampau ialah 1354.8 kPa dan Entropi adalah 1.7518kJ kg-1K-1. Pada gambarajah 8.2 menunjukkan Entropi juga wujud pada suhu di antara 500C dan 550C, bagi tekanan 1354.8kPa (bagi suhu pemeluwapan pada 350C.



1.76111.7479



= 430.201 kJ kg-1

Dengan itu suhu bagi gas dari pemampat dapat dikira:



 







7479 . 1 7611 . 1 7479 . 1 7518 . 1 50 55 50 2 _     X t

= 51.50C

dari persamaan wr 



h₂ h₁



, tenaga yang perlu untuk proses pemampatan ialah :

w

_r





430

.

201



405

.

36



= 24.84 kJ kg-1

Dari jawapan pada contoh 8.1 ini kadaalir jisim bagi cecair penyejuk diketahui

2.170kg s-1, dari persamaan wr = m



h1h2





.

Kuasa yang diperlukan ialah wr 2.170 X 24.84 = 53.90 kW

Adakah jawapan anda betul ? Sila rujuk pensyarah anda untuk

sebarang kekeliruan……

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-1.

haba pendam sejatan pada pencairwap ialah 1256kJ kg-1.

dapatkan kadar kekeringan selepas tekanan dikenakan.

Kirakan kesan penyejukannya.

8b

Jawapan yang sepatutnya anda dapat ialah

0.1265 dan 1097.1 kJ kg-1.

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

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:



h2 h3



q_c   --- Persamaan 8. 5

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 350c dan haba dapat disingkirkan kepada airyang bersuhu diantara 250C hingga 300C.

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.

INPUT

Contoh 8.2

Kirakan jumlah haba yang disingkirkan oleh pemeluwap, pada gambarajah 8.1 dan 8.2.

Rujuk rajah 8.2.



3

h 243.114 kJ kg-1

2

h = 430.201 kJ kg-1 Gunakan persamaan 8.3 :



430.201243.114





c

q

= 187.09 kJ kg-1

Tenaga untuk mampatan boleh ditanbah kepada sistem :



c

q 24.84 + 162.246 = 187.09 kJ kg-1

haba yang disingkirkan dapat dikira :

c c mq

Q

 

AKTIVITI

8C

Kirakan jarak bagi sebuah pemampat yang mempunyai kuasa 176kW pada kadar penyejukan 1097 kJ kg-1 dan isipadu gas adalah 0.2675 m3 kg-1.

Anggapkan kecekapan isipadunya ialah 75%.

Dapatkan saiz silinder yang diperlukan supaya halajunya ialah 25 pus s-1.

Bilangan silinder yang diperlukan ialah 6.

Dah jawab ?

MAKLUM BALAS

8c

Jawapan yang sepatutnya anda dapat ialah :

1. Dapatkan perubahan Entropi apabila cecair penyejuk yang mempunyai haba tentu ialah 4.71kJ kg-1 K-1yang menyejuk dari suhu 35.50c kepada 20C. Sekiranya 12.64% cecair menyejat dan haba pendam bagi proses berkenaan ialah 1256kJ kg-1.