Soal Energi dan Termodinamika

Suatu industri pengolahan hasil-hasil pertanian mempunyai bejana kuat berisi 5 kg uap air pada 0,4 MPa. Setelah dipanaskan dengan 9585 kJ, uap mempunyai tekanan 2 MPa dan temperatur 700oC. Tentukan energi dalam semula dan volume jenisnya.

Suatu industri pengolahan makanan yang dikemas dalam kaleng membutuhkan 400 liter/menit air pada 80oC dengan cara mencampur air dingin pada temperatur 10oC dicampur dengan uap jenuh bertekanan 200 kPa(gage). Jika tekanan barometer dianggap = 100 kPa, maka tentukan laju aliran uap dan air yang dibutuhkan.

Suatu pabrik makanan ringan membutuhkan uap pada tekanan 3,5 MPa dan temperaturnya 400oC. Uap ini didapatkan dengan memanaskan uap – air yang semula pada tekanan 1 MPa di dalam kontainer yang tidak fleksibel. Tentukan panas yang diperlukan untuk setiap kg massa.

Suatu industri pengolahan hasil pertanian mempunyai peralatan silinder-torak. Silinder-torak semula berisi tiga kilogram uap air yang bertekanan 2,5 MPa dan temperaturnya 240oC. Setelah didinginkan dengan melepaskan kalor sebesar 2460 kJ pada temperatur tetap sehingga kualitas uap menjadi 90%. Tentukan tekanan akhir dan kerja yang terjadi.

Pada suatu industri pengolahan gula terdapat suatu feed pump (pompa umpan air ketel) mengalirkan air yang dibutuhkan ketel uap. Ketel uap beroperasi pada tekanan 10 MPa dan temperatur 200oC. Air masuk pompa pada kondisi cair jenuh, 180oC. Daya yang diperlukan pompa 75 kW. Tentukan a) laju aliran massa air, b) laju aliran volume air saat keluar pompa, c) prosentase kesalahan jika kondisi air keluar pompa diasumsikan sebagai air jenuh 200oC.

Pada suatu pembangkitan listrik tenaga uap, sejumlah uap masuk ke turbin-uap pada 300oC dan 400 kPa. Uap keluar pada kondisi jenuh, 30 kPa. Jika proses di dalam turbin-uap dianggap berlangsung secara adiabatis, tentukan kerja yang dihasilkan.

Pada suatu pembangkitan listrik tenaga uap, uap-air masuk ke turbin-uap pada tekanan 1 MPa dan 600oC, uap keluar turbin pada 50 kPa dan 150oC. Tentukan kerja persatuan massa.

Pada suatu pembangkitan listrik tenaga uap, turbin uap menerima 5 kg/dt uap pada 2 MPa dan 600oC. Uap keluar turbin pada kondisi jenuh pada 100 kPa. Kerugian panas pada turbin selama proses adalah 6 kW. Tentukan daya yang dihasilkan oleh turbin.

Nosel adalah suatu peralatan di dalam turbin uap yang berfungsi untuk mengubah enthalpi uap menjadi energi kinetik sehingga mampu memutar poros turbin. Suatu nosel pada turbin uap mengalirkan 5 kg/dt uap pada 0,6 MPa dan 350oC. Uap keluar nosel pada 100 kPa dan 200oC. Bila kecepatan masuk dapat diabaikan, dan kerugian panas adalah 250 kJ/kg, maka tentukan kecepatan uap keluar nosel.

Kondensor adalah peralatan yang berfungsi untuk mengembunkan uap menjadi cairan dengan cara pendinginan. Suatu kondensor adiabatik menerima 100 kg/dt uap air pada kwalitas 90% dan tekanan 60 kPa. Uap keluar kondensor pada 60 kPa dan temperatur 60oC. Air pendingin masuk pada tekanan atmosfir dan temperatur 40oC, air keluar pada temperatur 60oC. Tentukan a) panas yang dipindahkan, b) laju aliran air pendingin.