• Tidak ada hasil yang ditemukan

Energy Balance AZM.pdf - Universitas Brawijaya

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2024

Membagikan "Energy Balance AZM.pdf - Universitas Brawijaya"

Copied!
14
0
0

Teks penuh

(1)

Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Universitas Brawijaya

Ahmad Zaki Mubarok Maret 2012

Sub topik:

Prinsip Umum Deskripsi Sistem Heat (Panas)

Sifat Saturated dan Superheated Steam Soal-soal

Beberapa proses yang berkaitan dg panas

(2)

ENERGI BALANCE ?

PRINSIP UMUM

Kesetimbangan energi dalam sistem mengikuti hukum termodinamika pertama: hukum

konservasi energi.

Persamaan dasar kesetimbangan energi:

Energi masuk = Energi keluar + Akumulasi

(3)

APA ITU TERMODINAMIKA ?

Termodinamika adalah cabang dari ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang transformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Termodinamika – Ilmu yang berkaitan dengan perubahan bentuk atau lokasi energi dan dapat dikaitkan juga dengan dinamika energi.

Termodinamika dari suatu proses:

→dapat dilihat dari transformasi energi yang terjadi sebagai hasil dari suatu proses

DESKRIPSI SYSTEM

Terdiri dari materi yang memiliki batas tertentu dan didefinisikan dalam konteks wilayah tertentu Batas bisa nyata atau imaginasi

Wilayah yang berada di luar batas dianggap sebagai lingkungan

Contoh sistem: sebuah pabrik atau bagian-bagian dari pabrik

Dua tipe umum sistem:

Sistem terbuka

Sistem tertutup

(4)

SISTEM TERBUKA

Terdapat transfer materi antar sistem dengan lingkungan

Terdapat transfer energi

SISTEM TERTUTUP

Tidak ada transfer materi Terdapat transfer energi

antara sistem dengan

lingkungan

(5)

SISTEM TERTUTUP DENGAN BATAS BERGERAK

ISOLATED SYSTEM

The fact that, in reality, a thermos is not perfect in keeping things warm/cold illustrates the difficulty in creating an truly isolated system.

The only truly isolated system is the universe as a whole

(6)

DESKRIPSI SYSTEM

Kondisi Steady State:

Massa sistem tidak berubah

Perubahan energi panas dalam sistem tidak dipengaruhi oleh waktu

Kondisi Unsteady State:

Massa sistem dapat tidak berubah

Perubahan energi panas dalam sistem dipengaruhi oleh waktu

BENTUK TRANSFER ENERGI

1. PANAS / HEAT (Q): energi panas yang ditransfer antara dua benda karena adanya perbedaan temperatur.

2. KERJA / WORK (W): transfer energi yang disebabkan oleh selain perbedaan temperatur, misalnya perbedaan tegangan, torque, atau gaya.

(7)

HEAT (PANAS)

Sensible heat is defined as the energy transferred between two bodies at different temperatures, or the energy present in a body by virtue of its temperature.

Latent heatis the energy associated with phase transitions, heat of fusion, from solid to liquid, and heat of vaporization, from liquid to vapor.

ENTHALPY

Enthalpyis the heat content of a unit mass of steam or water at the indicated temperature and pressure.

Panas Jenis (Cp)adalah jumlah panas yang menyertai perubahan unit suhu per unit massa.

(8)

Properties of Saturated and Superheated Steam

Steam and water are the two most used heat transfer mediums in food processing.

The steam tables that list the properties of steam are a very useful reference when determining heat exchange involving a food product and steam or water.

At temperatures above the freezing point, water can exist in either of the following forms:

1. Saturated Liquid

Liquid water in equilibrium with its vapor.

The total pressure above the liquid must be equal to or be higher than the vapor pressure. If the total pressure above the liquid exceeds the vapor pressure, some other gas is present in the atmosphere above the liquid.

Properties of Saturated and Superheated Steam

(9)

2. Vapor-Liquid Mixtures

Steam with less than 100% quality.

Temperature and pressure correspond to the boiling point;

therefore, water could exist either as saturated liquid or saturated vapor.

Addition of heat will not change temperature and pressure until all saturated liquid is converted to vapor.

Removing heat from the system will also not change temperature and pressure until all vapor is converted to liquid.

Steam Quality: The percentage of a vapor-liquid mixture that is in the form of saturated vapor.

3. Saturated Vapor

This is also known as saturated steam and is vapor at the boiling temperature of the liquid.

Lowering the temperature of saturated steam at constant pressure by a small increment will cause vapor to

condense to liquid.

The phase change is accompanied by a release of heat. If heat is removed from the system, temperature and

pressure will remain constant until all vapor is converted to liquid.

Adding heat to the system will change either temperature or pressure or both.

(10)

4. Superheated Steam

Water vapor at a temperature higher than the boiling point.

Addition of heat to superheated steam could increase the temperature at constant pressure or change both the pressure and temperature at constant volume.

Removing heat will allow the temperature to drop to the boiling temperature where the temperature will remain constant until all the vapor has condensed.

Saturated Steam Table

The temperature and absolute pressure correspond to the boiling point, or the temperature and pressure under which steam can be saturated.

The absolute pressure at a given temperature is also the vapor pressure.

The entries under saturated vapor give the properties of steam at the boiling point.

The entries under evaporation are changes due to the phase transformation and are the difference between the properties of saturated vapor and saturated liquid.

(11)

Properties of steam having less than 100% quality

If steam is not 100% vapor, the properties can be

determined on the basis of the individual properties of the component.

If x = % quality h = xhg + (1 − x)hf

Example: Calculate the enthalpy of steam at 120 oC having 80% quality.

From the saturated steam tables, at 120 oC, saturated steam or water has the following properties:

hf = 503,72 kJ/kg hg = 2706,07 kJ/kg

h = 2706,07 (0,8) + 503,72 (0,2) = 2164,86 + 100,75

= 2265,62 kJ/kg

Note that only the temperature of steam is given in this

problem. If either the temperature or pressure is given, but not both, steam is at the boiling point.

(12)

Contoh soal 1:

Hitung jumlah air yang dibutuhkan heat exchanger untuk

mendinginkan pasta tomat sebanyak 100 kg/jam dari suhu 90 oC menjadi 20 oC. Suhu air masuk 20 oC. Peningkatan suhu air untuk mendinginkan pasta tidak boleh melebihi 10 oC. Panas jenis pasta tomat sebesar 2846 J/kg.K dan panas jenis air sebesar 4187 J/kg.K.

Pasta tomat 100 kg/jam Cp = 2846 J/kg.K 90 oC

Air

Air

T2= T1+ 10 oC

Contoh soal 2:

Jika 1 kg air pada tekanan 198,5 kPa dan suhu 110 oC, kemudian tekanan diturunkan menjadi 47,36 kPa.

Hitung:

a. Temperatur akhir setelah tekanan diturunkan.

b. Steam quality setelah tekanan diturunkan.

(13)

Contoh soal 3:

Hitung jumlah uap air pada 120 oC yang harus disuplai untuk memanaskan tomat sebanyak 100 kg dari 15 oC menjadi 80 oC dengan sistem injeksi secara langsung. Panas jenis tomat = 3200 J/kg.K.

Uap air 120oC

Tomat 15oC

Cp = 3200 J/kg.K

Air 80 oC Tomat 80 oC kondensasi

Campuran Tomat + Air (80 oC)

Referensi:

Fundamentas of Food Process Engineering; RT Toledo Introduction to Food Engineering; RP Singh, DR Heldman

(14)

Thank You

Energy is expensive...

Referensi

Dokumen terkait

sistem terisolasi merupakan suatu sistem dimana tidak memungkinkan terjadinya perpindahan kalor dan materi antara sistem dengan lingkungan... Energi

Sedangkan untuk pengelompokan demand point yang ada di level kecamatan menjadi demand potensial pada agen akan menggunakan sistem distribusi terbuka dan tertutup

Karena itulah, maka penulis mengusulkan konsep terpi sebagai bentuk energi transport, jadi merupakan tahapan mekanisme bagi transfer kalor di dalam sistem itu, sehingga

Ahli bidang Learning Management System (LMS), bertugas mengelola sistem di website yang mengatur lalulintas interaksi antara instruktur dengan siswa, antar siswa

Khalayak Sasaran Antara Khalayak sasaran pengabdian ini adalah para mahasiswa yang berada di lingkungan program Pascasarjana Universitas Brawijaya Malang beserta masyarakat umum yang

penulis melihat adanya lingkungan kerja yang tidak kondusif di dalam perusahaan, dimana terdapat beberapa karyawan yang bekerja tidak SOP dan komunikasi antar karyawan tidak berjalan

Research and Community Services Experience 2020 to 2022 RESEARCH • Dilema Kantong Plastik: Antara Kebutuhan dan Kepentingan Lingkungan • Data Analitik Perspektif Ekonomi dan

Fraktur tertutup simple yaitu bila kulit yang tersisa diatasnya masih intak tidak terdapat hubungan antara fragmen tulang dengan dunia luar, sedangkan fraktur terbuka compound yaitu