TUGAS 5SOAL DAN PEMBAHASAN JENIS UAP PADA KETEL UAP

1. Jelaskan pengertian dari uap basah?Pembahasan :Uap basah merupakan uap yang masih mengandung butir-butir air. Uap basah bisa disebut juga uap jenuh yang bercampur dengan bagian-bagian air yang halus yang temperaturnya sama.

2. Jelaskan pengertian dari uap jenuh?Pembahasan :Uap kenyang ialah uap yang mempuntai tekanan tertinggi pada suhu tertentu. Atau Uap jenuh merupakan uap yang tidak mengandung bagian-bagian air yang lepas dimana pada tekanan tertentu berlaku suhu tertentu.

3. Jelaskan pengertian dari uap kering?Pembahasan :Uap kering merupakan uap yang tidak mengandung butir-butir air. Uap kering adalah uap yang didapat dengan pemanas lanjut dari uap jenuh dimana pada tekanan terbentuk dan dapat diperoleh beberapa jenis uap kering dengan suhu yang berlainan.Uap kering dapat dibagi 2 lagi yaitu :a. Uap jenuh/kenyangb. Uap panas lanjut.

4. Aliran udara sebanyak 20 m3/menit mempunyai suhu bola kering 50o C dan RH 10%. Udara panas tersebut digunakan untuk mengeringkan bahan pangan seberat 400 kg dengan kadar air 25% (wb) sampai mencapai kadar air 10% (wb). Suhu bola kering keluar 35oC.a. Berapa kg berat kering bahan pangan tersebut ? b. Berapa kg berat air bahan yang diuapkan ? c. Berapa jam waktu yang dibutuhkan untuk proses pengeringan tersebut? d. Apabila nilai bahan bakar 10.000 kJ/kg dan tidak ada kehilangan energi,berapa kg berat bahan bakar yang dibutuhkan ? Pembahasan :a. Berat air bahan yang diuapkan w = 400 kgka = 25% --> w air = 25% x 400 kg = 100 kgbk = 400 kg 100 kg = 300 kg Jadi berat bahan kering adalah 300 kg

b. ka = 10% --> m/(m+300) = 0,1m = w air = 33,33 kgw uap = 100 33,33 = 66,67 kg Jadi berat air bahan yang diuapkan adalah 66,67 kg

c. Kebutuhan udara pengeringt 50o C, RH = 10% --> H1 = 0,008 kg uap/kg ud kering (udara masuk)t 35o C-->H2 = 0,0036 kg uap/kg ud kering (udara keluar) Selisih rasio kelembaban (H) = H1-H2(0,008-0,0036)= 0,0044 berat uap air/ kg ud keringVolume spesifik = 0,927 m3/kgJadi setiap 0,927 m3 udara pengering akan memindahkan 0,0044 kgudara kering m = q/v = 20 m3/menit / 0,927 m3/kg= 21,57 kg/menit Kemampuan udara untuk menguapkan = m.H= 21,57 kg ud/menit x 0,0044 kg uap/kg ud kering= 0,095 kg uap air/menitWaktu pengeringan = Berat air yang diuapkan / kemampuan udara = 66,67 kg uap/ 0,095 kg uap air/menit = 701,789 menit = 11,69 jamJadi waktu pengeringan adalah 11,69 jam

d. Kebutuhan bahan bakart 50 o C --> h1 = 52 kJ/kg (psikrometrik)t 35o C --> h2 = 36 kJ/kg (psikrometrik)Kebutuhan energi per waktu = selisih entalpi x m = 16 kJ/kg x 21,57 kg/menit = 345,12 kJ/menit Kebutuhan energi pengeringan = kebutuhan energi per waktu x waktu = 345,12 kJ/menit x 701,789 menit = 242201,42 kJJumlah bahan bakar = kebutuhan energi pengeringan/nilai bahan bakar = 242201,42 kJ/ 10.000 kJ/kg = 24,220142 kg Jadi kebutuhan bahan bakarnya adalah 24,22 kg

5. Aliran udara dengan debit 20 m3/menit mempunyai suhu bola kering 25o C, entalpi 60 kJ/kg dipanaskan sampai suhu 70o C. Udara panas tersebut digunakan untuk mengeringkan bahan pangan seberat 200 kg dengan kadar air 25% (wb) sampai mencapai kadar air 12% (wb). a. Berapa kg berat kering bahan pangan tersebut ?b. Berapa kg berat air bahan yang diuapkan ? c. Berapa menit waktu yang dibutuhkan untuk proses pengeringan tersebut?d. Apabila nilai bahan bakar 10.000 kJ/kg dan tidak ada kehilangan energi, berapa kg berat bahan bakar yang dibutuhkan ?

Pembahasan :a. Berat air bahan yang diuapkan w = 200 kgka = 25% --> w air = 25% x 200 kg = 50 kgbk = 200 kg 50 kg = 150 kg Jadi berat bahan kering adalah 150 kg

b. ka = 12% --> m/(m+150) = 0,12m = w air = 20,45 kgw uap = 50 20,45 = 29,55 kgJadi berat air bahan yang diuapkan adalah 29,55 kg

c. Kebutuhan udara pengeringt 25o C --> H1 = 0,0137 kg uap/kg ud kering (psikrometrik)t 70o C --> H2 = 0,029 kg uap/kg ud kering (psikrometrik) RH 5%Selisih rasio kelembaban (H) = berat uap air/ kg ud kering m = q/v = 20 m3/menit / 0,86 m3/kg = 23,25 kg/menit Waktu pengeringan = Berat air yang diuapkan / kemampuan udara tp = w uap/ (m.H) = 29,55 kg uap/(23,25 kg ud/menit x 0,0153 kg uap/kg ud kering) = 83,2 menitJadi waktu pengeringan adalah 83,2 menit d. Kebutuhan energit 25o C --> h1 = 60 kJ/kg (psikrometrik)t 70o C --> h2 = 109 kJ/kg (psikrometrik)Kebutuhan energi = selisih entalpi x m x tpJumlah bahan bakar = kebutuhan energi/nilai bahan bakar bb = m.h tp / nbb = 29,55 kg x 49 kJ/kg x 83,3 menit/ 10.000 kJ/kg = 9,46 kg Jadi kebutuhan bahan bakarnya adalah 9,46 kg

6. Sebuah pembangkit tenaga uap yang mengikuti siklus Rankine Ideal mampu menghasilkan uap jenuh di outlet Boiler pada 3 MPa dan membuang panas ke lingkungan di sebuah kondendor yang beroperasi pada 10 kPa. Hitunglah daya turbin dan pompa, beban panas di boiler dan kondensor, serta efisiensi siklus.

Pembahasan:

7. Sebuah modifikasi dari pembangkit tenaga uap pada soal (6) dilakukan dengan menambah superheater untuk memanaskan uap jenuh keluaran boiler menjadi 400 C. Berapakah kenaikan efisiensi yang diperoleh? Bandingkan pula moisture content di keluaran turbin, antara sebelum dan sesudah modifikasi.Pembahasan:

8. Bila diketahui turbin dan pompa pada soal (6) memiliki efisiensi isentropis masing-masing sebesar 85% dan 80%. Hitung ulang daya turbin; daya pompa; beban panas di boiler; beban panas di kondensor; efisiensi siklus.Pembahasan:

9. Sebuah gas turbine bekerja mengikuti siklus Brayton dengan rasio kompresi 15:1. Temperature setelah ruang pembakaran adalah 1600 K dengan kondisi udara inlet kompresor pada 290 K, 100 kPa. Bila diasumsikan prinsip cold air standard berlaku, hitunglah efisiensi siklus dan daya net yang mampu dihasilkan.Pembahasan: