Aplikasi Termodinamika Dalam Proses [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang



Perpindahan panas merupakan suatu fenomena yang sangat lazim terjadi. Setiap detiknya kita mengalaminya. Dan fenomena ini digunakan teknologinya untuk berbagai keperluan kita. Perpindahan panas adalah salah satu bidang ilmu di bawah termodinamika yang membahas mengenai perpindahan energi panas dari suatu sistem ke sistem yang lain. Termodinamika merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara panas dan bentuk energi lain (kerja). Pada mulanya, perkembangan termodinamika ditunjukkan untuk meningkatkan efesiensi motor bakar, namun akhir-akhir ini termodinamika banyak dipelajari kembali karena adanya krisis energi dunia. Termodinamika sangat penting dalam kimia, sebab dengan menggunakan termodinamika kita dapat menduga apakah suatu reaksi akan berlangsung atau tidak dan apa bila reaksi itu berlangsung, dapat dicari kondisi yang bagaimana yang dapat memaksimumkan produk. Tetapi termodinamika mempunyai kelemahan yaitu tidak dapat digunakan untuk mengetahui kecepatan reaksi yang berlangsung. 1.2



Rumusan Masalah 1. Apakah yang dimaksud dengan termodinamika ? 2. Bagaimana proses pengaplikasian hokum termodinamika ? 3. Apa saja jenis alat-alat perpindahan panas ?



1.3



Tujuan 1. Mengetahui pengertian termodinamika 2. Mengetahui proses pengaplikasian hokum termodinamika 3. Mengetahui alat-alat perpindahan panas



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1



Hukum Termodinamika I dan Hukum Termodinamika II



2.1.1



Hukum Termodinamika I



Dalam Hukum I Termodinamika ”Energi bersifat kekal, tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”. Namun tidak ada batasan mengenai perubahan energi mana yang dapat terjadi dan tidak dapat terjadi. Batasan-batasan perubahan yang terjadi kemudian dijelaskan lebih lanjut ke dalam Hukum II Termodinamika. Dalam konsep ini dijelaskan mengenai bagaimana perubahan usaha menjadi kalor dapat terjadi, begitu pula mengenai proses sebaliknya. Permasalahan Hukum I Termodinamika dan siklus Termodinamika. Pada Hukum I Termodinamika dinyatakan bahwa apabila sistem gas menyerap kalor dari lingkungan sebesar Q , maka oleh sistem mungkin akan diubah menjadi:   



usaha luar (W) dan perubahan energi dalam (U), energi dalam saja (U), dan usaha luar saja (W).



Atau secara matematis dinyatakan sebagai : Q=∆U+W Agar suatu sistem dapat terus-menerus melakukan usaha yang berguna maka sistem tersebut harus bekerja dalam suatu siklus, yaitu mulai dari suatu keadaan awal dan melalui proses termodinamika kembali ke keadan awalnya. Perubahan sistem dari suatu keadaan ke keadaan lain, dan kembali berubah ke keadaan semula disebut siklus. Prinsip inilah yang digunakan untuk mesin-mesin kalor, yaitu bahwa agar dapat melakukan usaha secara terus-menerus, sistem harus bekerja dalam suatu siklus. Cara kerja mesin Carnot hanya tergantung pada suhu kedua tandon atau reservoir. Siklus Carnot terdiri dari empat proses: 1. Proses pemuaian secara isotermik A ke B. Pada proses ini sistem menyerap kalor Q1 dari reservoir bersuhu tinggi T1 dan melakukan usaha WAB. 2. Proses pemuaian secara adiabatik B ke C. Selama proses ini berlangsung suhu sistem turun dari T1 menjadi T2 sambil melakukan usaha WBC.



3. Proses pemampatan secara isotermik C ke D. Pada proses ini sistem menerima usaha WCD dan melepas kalor Q2 ke reservoir bersuhu rendah T2. 4. Proses pemampatan secara adiabatik D ke A. Selama proses ini suhu sistem naik dari T2 menjadi T1 akibat menerima usaha WDA. Dalam proses melalui siklus ini, sistem tersebut dapat melakukan usaha terhadap lingkungannya, sehingga disebut mesin kalor. Sebuah mesin kalor bekerja dengan cara memindahkan energi dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin, dan dalam prosesnya, mengubah sebagian energi menjadi usaha mekanis. Sistem yang bekerja sebaliknya, dimana gaya eksternal yang dikerjakan pada suatu mesin kalor dapat menyebabkan proses yang memindahkan energi panas dari daerah yang lebih dingin ke energi panas disebut mesin refrigerator. Sadi Carnot, seorang insinyur berkebangsaan Prancis pada tahun 1824 mengembangkan sebuah model mesin ideal – selanjutnya disebut mesin Carnot -, yaitu mesin yang paling efisien dengan siklus yang terdiri dari empat proses yaitu: pemuaian isotermal dan adiabatik, serta pemampatan isotermal dan adiabatik. Adapun usaha total yang dilakukan sistem untuk satu siklus kuivalen dengan selisih antara kalor yang diserap sistem dari reservoir suhu tinggindengan kalor yang dibuang sistem pada reservoir suhu rendah. Dapat dikatakan bahwan pada mesin Carnot telah terjadi perubahan energi kalor menjadi usaha. Adapun permasalahan yang tidak dapat diterangkan dalam Hukum I Termodinamika antara lain : 1. Dapatkah kalor mengalir dari benda yang dingin ke benda yang lebih panas atau dari benda yang sama suhunya dengan tiba-tiba dapat mengalirkan kalor, sehingga suhu kedua benda menjadi berbeda. 2. Dapatkah energi kalor seluruhnya diubah menjadi energi mekanik atau usaha secara terus-menerus. 3. Dapatkah energi diubah sekehendak kita. 4. Dapatkah energi kalor seluruhnya diubah menjadi usaha. Jawabannya adalah dapat, tetapi hanya untuk satu proses atau satu tahap saja.



2.1.2



Hukum Termodinamika II



Hukum termodinamika II berhubungan dengan entropi. Hukum ini dapat dinyatakan sebagai berikut “setiap proses spontan dalam suatu system yang terisolasi akan meningkatkan entropinya”. Pernyataan ini mempunyai implikasi yang luas: yaitu apabila kita anggap alam semesta ini suatu system yang terisolasi (pemisahan), maka setiap proses yang terjadi di alam semesta akan meningkatkan



total entropi dalam alam semesta tersebut. Dengan kata lain dengan adanya berbagai proses yang terdapat dalam alam semesta, tingkat ketidakteraturan alam semesta cenderung untuk meningkat. Tidak ada satu carapun yang dapat digunakan untuk menghindari hal ini. Pada kenyataannya setiap kejadian merupakan proses pembauran. Bercampurnya gas, mengalirnya panas dari benda panas ke benda dingin, pembakaran bensin pada mesin mobil, dan banyak contoh peristiwa lain menunjukkan kecendrungan meningkatnya entropi. Entropi ( S ) adalah suatu ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Kita tidak dapat menjadikan suatu proses atau reaksi nonspontan menjadi spontan tanpa meningkatkan entropi sebagai contoh kita dapat menggantikan logam pada mobil yang berkarat dengan logam yang baru, tetapi untuk memperoleh logam pengganti, diperoleh energi untuk mengeluarkan biji logam dari tambang dan memurnikannya, dengan adanya masukan energi berarti kita telah meningkatkan entropi. Dapat dikatakan bahwa dari sekian banyak bentuk energi, entropi merupakan bentuk energi yang paling sederhana. Hukum termodinamika II meramalkan bahwa derajat ketidakteraturan dalam alam semesta akan terus meningkat. Entropi akan terus meningkat sampai suatu saat dimana segala sesuatu telah mencapai entropi yang maksimum. Dalam keadaan ini tidak ada lagi proses yang berlangsung dan segala sesuatu akan mati. Proses Reversibel dan Ireversibel Dalam suatu system, 







Proses Reversibel : proses reversible adalah suatu proses yang berlangsung sedemikian sehingga setiap bagian system yang mengalami perubahan dikembalikan pada keadaan semula tanpa menyebabkan suatu perubahan lain. Contohnya yaitu pada saat kita melihat pada saat kita membekukan es menggunakan freezer dengan bantuan listrik yang secara tidak langsung akan meningkatkan entropi. Proses Irreversibel : suatu proses yang tak terbalikkan. Untuk mengembalikkan ke keadaan semula harus mengubah keadaan sekelilingnya. Proses spontan dapat berlangsung secara cepat atau lambat, bahkan sangat labat. Ledakan bom adalah contoh proses irreversible yang tentunya merupakan proses spontan dan berlangsung sangat cepat. Proses korosi atau perkaratan logam besi merupakan contoh proses spontan, tetapi berlangsung sangat lambat, dan sulit untuk diamati. Contoh lainnya adalah perubahan grafit menjadi intan berlangsung spontan dalam waktu ribuan tahun, bahkan jutaan tahun.



Entropi ( S ) adalah suatu ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Secara termodinamika, entropi dapat didefinisikan sebagai:



∆𝑆 = 𝑞𝑟𝑒𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒/𝑇 dimana : ∆S : perubahan entropi (J/K) Q : kalor yang diserap sistem (J) T : suhu mutlak sistem (K)



Yang berarti perubahan entropi suatu system adalah jumlah pertukaran panas antara sitem dengan lingkungan yang bersifat reversible (qreversible) dibagi dengan suhu (dalam satuan kelvin). Adapun untuk menjelaskan tidak adanya reversibilitas para ilmuwan merumuskan prinsip baru, yaitu Hukum II Termodinamika, dengan pernyataan: “kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin, kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas” Termodinamika menyatakan bahwa proses alami cenderung bergerak menuju ke keadaan ketidakteraturan yang lebih besar. Ukuran ketidakteraturan ini dikenal dengan sistem entropi. Entropi merupakan besaran termodinamika yang menyertai perubahan setiap keadaan dari awal sampai keadaan akhir sistem. Karena entropi menyatakan ketidak teraturan sistem, berarti jika suatu sistem memiliki entropi yang tinggi maka sistem tersebut makin tidak teratur. Perubahan entropi suatu sistem hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir. Proses reversibel tidak mengubah total entropi dari semesta, tetapi setiap proses irreversibel selalu menaikkan entrpi semesta. Hukum II termodinamika membatasi arah aliran kalor yang secara alamiah hanya dapat mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Agar kalor dapat dialirkan pada arah sebaliknya diperlukan usaha luar. Prinsip inilah yang diaplikasikan pada mesin pendingin. Aliran kalor pada mesin pendingin merupakan kebalikan dari aliran kalor pada mesin kalor. Usaha yang berasal dari energi listrik digunakan untuk menyerap kalor dari makanan yang tersimpan dalam reservoir dingin untuk dibuang pada reservoir panas, yaitu udara disekitar mesin



BAB III PEMBAHASAN



3.1



BOILER



Gambar Boiler 3.1.1



Pengertian Boiler



Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan (2) Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang. 3.1.2



Jenis Boiler



Bagian ini menerangkan tentang berbagi jenis boiler: Fire tube boiler, Water tube boiler, Paket boiler, Fluidized bed combustion boiler, Atmospheric fluidized bed combustion boiler, Pressurized fluidized bed combustion boiler, Circulating fluidized bed combustion boiler, Stoker fired boiler, Pulverized fuel boiler, Boiler pemanas limbah (Waste heat boiler) dan and Pemanas fluida termis. 



Fire Tube Boiler Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. Sebagai pedoman, fire tube











boilers kompetitif untuk kecepatan steam sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boilers dikonstruksi sebagai “ paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar. Water Tube Boiler Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk kedalam drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah uap dalam drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan s team dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4.500 – 12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak water tube boilers yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk water tube yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket. Paket Boiler Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Pada saat dikirim ke pabrik, hanya memerlukan pipa steam, pipa air, suplai bahan bakar dan sambungan listrik untuk dapat beroperasi. Paket boiler biasanya merupakan tipe shell and tube dengan rancangan fire tube dengan transfer panas baik radiasi maupun konveksi yang tinggi. Ciri -ciri dari packaged boilers adalah: 1. Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan yang lebih cepat. Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas konvektif yang baik. 2. Sistem forced atau induced draft menghasilkan efisiensi pembakaran yang baik. 3. Sejumlah lintasan/pass menghasilkan perpindahan panas keseluruhan yang lebih baik. 4. Tingkat efisiensi thermisnya yang lebih tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya. Boiler tersebut dikelompokkan berdasarkan jumlah pass nya yaitu berapa kali gas pembakaran melintasi boiler. Ruang pembakaran ditempatkan sebagai lintasan pertama setelah itu kemudian satu, dua, atau tiga set pipa api. Boiler yang paling umum dalam kelas ini adalah unit tiga pass/ lintasan dengan dua set firetube/pipa api dan gas buangnya keluar dari belakang boiler.



3.2



Turbin



3.2.1



Pengertian Turbin



Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Turbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak, "asembli rotor-



blade". Fluida yang bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi untuk menggerakkan rotor. Contoh turbin awal adalah kincir angin dan roda air. Sebuah turbin yang bekerja terbalik disebut kompresor atau pompa turbo. Turbin gas, uap dan air biasanya memiliki "casing" sekitar baling-baling yang memfokus dan mengontrol fluid. "Casing" dan baling-baling mungkin memiliki geometri variabel yang dapat membuat operasi efisien untuk beberapa kondisi aliran fluid. Energi diperoleh dalam bentuk tenaga "shaft" berputar.



Gambar Turbin 3.2.2



Turbin Uap



Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik kemudian energi kinetik tersebut diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Poros turbin dihubungkan dengan yang digerakkan, yaitu gener ator atau peralatan mesin lainnya, menggunakan mekanisme transmisi roda gigi. Berdasarkan definisi tersebut maka turbin uap termasuk mesin rotary merupakan mesin bolak-balik (reciprocating). Engine penggerak dimana uap air, air, gas ataupun udara yang memutarkan poros dengan cara mendorong sudu yang menyu dut seperti kipas. Ada dua pasang sudu, STATOR (tidak ber gerak) dan ROTOR (yang berputar). Poros turbin yang berputar dapat dihubungkan pada generator pembangkit tenaga listrik. Turbin termasuk mesin yang menghasilkan tenaga besar Turbin uap digunakan untuk menggerakan generator listrik pada Stasion pembangkit dan balingbaling kapal. Turbin air mirip seperti turbin uap dan tubin gas digunakan (kebanyakan) sebagai penggerak pesawat udara sebagai mesin jet, dan juga kadang sebagai penggerak mesin-mesin di industri. Perbedaan turbin uap dengan mesin uap adalah a) pada mesin uap. Di dalam mesin uap pengubahan tenaga didasarkan atas tekanan uap. Tekanan uap ini mendorong torak di dalam silinder, sehingga timbul gaya pada torak. Oleh batang penggerak gaya ini di teruskan ke kepala silang dan oleh batang engkol gerak lurus tersebut di ubah menjadi gerak berputar. Jadi pengubahan tenaga dari tenaga potensial menjadi



tenaga mekanik pada mesin uap melalui beberapa alat, yang mana alat tersebut memerlukan pemeliharaan yang tidak mudah. Sebagai contoh pada lapisan/ sepatu katup pembagi uap dan kepala silang, setiap waktu harusdiganti agar tidak menimbulakan perluasan sehingga tidak macet/terlalu banyak menimbulkan keausan pada bagian yang terlalu bergerak. Kecepatan relative adalah nol bergerak pada tekanan tetap. b) pada turbin uap Di dalam Sudu Turbin uap pengubahan tenaga di dasarkan atas kecepatan uap. Mula-mula uap di ekspansikan ke dalam pipa pemancar, yaitu dengan jalan merubah tekanan uap yang tinggi menjadi kecepatan uap yang sangat cepat. Dengan kecepatan uap ini digunakan untuk menggerakkan sudu jalan. Akibatnya turbin uap akan berputar dan putaran ini di teruskan ke poros turbin. Pada turbin uap tidak memerlukan peralatan yang banyak, tetapi hanya memerlukan beberapa bagian yang sederhana saja. Kecepatan relative dipakai untuk mendorong sudu, bekerja dengan tenaga dinamis. 3.3



Kondensor



3.3.1



Pengertian Kondensor



Kondensor adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (heat exchanger) yang berfungsi untuk mengkondensasikan fluida kerja. Pada sistem tenaga uap, fungsi utama kondensor adalah untuk mengembalikan exhaust steam dari turbin ke fase cairnya agar dapat dipompakan kembali ke boiler dan digunakan kembali. Selain itu, kondensor juga berfungsi untuk menciptakan back pressure yang rendah (vacuum) pada exhaust turbin . Dengan back pressure yang rendah, maka efisiensi siklus dan kerja turbin akan meningkat. Kondensor dan prinsip kerjanya. Dalam dunia industri, terdapat berbagai macam peralatan dengan fungsinya masing-masing, tidak terkecuali industri migas, entah itu peralatan utama maupun peralatan pendukung. Peralatan tersebut digunakan sesuai fungsinya masing-masing dengan tujuan tertentu, Kali ini kita akan sedikit membahas tentang suatu alat yang disebut dengan kondensor, alat ini sering ditemui pada suatu industri yang bergerak dibidang energi maupun kimia, misalnya saja unit pengolahan migas, pembangkit listrik, industri petrokimia dan sebagainya.



3.3.2



Klarifikasi Kondensor



1. Surface Condenser Cara kerja dari jenis alat ini ialah proses pengubahan dilakukan dengan cara mengalirkan uap kedalam ruangan yang berisi susunan pipa dan uap tersebut akan memenuhi permukaan luar pipa sedangkan air yang berfungsi sebagai pendingin akan mengalir di dalam pipa (tube side), maka akan terjadi kontak antara keduanya dimana uap yang memiliki temperatur panas akan bersinggungan dengan air pendingin yang berfungsi untuk menyerap kalor dari uap tersebut, sehingga temperatur steam (uap) akan turun dan terkondensasi. Surface condenser terdiri dari dua jenis yang dibedakan oleh cara masuknya uap dan air pendingin, berikut jenisjenisnya: 



Type Horizontal Condenser



Pada type kondesor ini, air pendingin masuk melalui bagian bawah, kemudian masuk kedalam pipa (tube) dan akan keluar pada bagian atas, sedangkap uap akan masuk pada bagian tengah kondensor dan akan keluar sebgai kondensat pada bagian bawah. 



Type Vertical condenser



Pada jenis kondensor ini, tempat masuknya air pendingin melalui bagian bawah dan akan mengalir di dalam pipa selanjutnya akan keluar pada bagian atas kondensor, sedangkan steam akan masuk pada bagian atas dan air kondesat akan keluar pada bagian bawah.



2. Direct Contact Condenser Cara kerja dari kondensor jenis ini yaitu proses kondensasi dilakukan dengan cara mencampurkan air pendingin dan uap secara langsung. Jenis dari kondensor ini disebut spray condenser, pada alat ini proses pencampuran dilakukan dengan menyemprotkan air pendingin ke arah uap. Sehingga steam akan menempel pada butiran-butiran air pendingin tersebut dan akan mengalami kontak temperatur, selanjutnya uap akan terkondensasi dan tercampur dengan air pendingin yang mendekati fase saturated (basah). Perlu kita ketahui, bahwa setiap industri terkadang memiliki cara kerja pertukaran panas yang berbeda-beda, misalnya saja pada industri migas, fraksi yang panas akan mengalir melalui pipa sedangkan minyak mentah (dingin) akan mengalir diluar pipa. Hal ini dikarenakan fraksi yang mengalir di dalam pipa merupakan hasil yang telah diolah pada menara destilasi sehingga memiliki temperatur yang panas, panas dari fraksi inilah yang dimanfaatkan untuk memanaskan miyak mentah yang akan dimasukkan kedalam kolom destilasi.



3.4



KOMPRESSOR



Gambar Kompressor 3.4.1



PENGERTIAN KOMPRESSOR



Kompresor adalah mesin atau alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan atau memampatkan fluida gas atau udara. Kompresor biasanya menggunakan motor listrik, mesin diesel atau mesin bensin sebagai tenaga penggeraknya. Udara bertekanan hasil dari kompresor biasanya diaplikasikan atau digunakan pada pengecatan dengan teknik spray/ air brush, untuk mengisi angin ban, pembersihan, pneumatik, gerinda udara (air gerinder) dan lain sebagainya.



3.4.2



JENIS-JENIS KOMPRESSOR



Terdapat dua jenis dasar compressor : positive-displacement and dinamik. Pada jenis positive-displacement, sejumlah udara atau gas di- trap dalam ruang kompresi dan volumnya secara mekanik menurun, menyebabkan peningkatan tekanan tertentu kemudian dialirkan keluar. Pada kecepatan konstan, aliran udara tetap konstan dengan variasi pada tekanan pengeluaran. Kompresor dinamik memberikan enegi kecepatan untuk aliran udara atau gas yang kontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang sangat tinggi. Energi kecepatan berubah menjadi energi tekanan karena pengaruh impeller dan volute pengeluaran atau diffusers. Pada kompresor jenis dinamik sentrifugal, bentuk dari sudu-sudu impeller menentukan hubungan antara aliran udara dan tekanan (atau head) yang dibangkitkan. 1. Kompresor Positive Displacement Kompresor ini tersedia dalam dua jenis: reciprocating dan putar/ rotary. 



Kompresor reciprocating



Di dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan untuk mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu. Juga, kapasitas kompresor proporsional langsung terhadap kecepatan. Keluarannya, seperti denyutan. Kompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasi; terdapat empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu horizontal, vertical, horizontal balance-opposed, dan tandem. Kompresor udara reciprocating biasanya merupakan aksi tunggal dimana penekanan dilakukan hanya menggunakan satu sisi dari piston. Kompresor yang bekerja menggunakan dua sisi piston disebut sebagai aksi ganda. Untuk keperluan praktis sebagian besar plant kompresor udara reciprocating diatas 100 horsepower/ Hp merupakan unit multi tahap dimana dua atau lebih tahap kompresor dikelompokkan secara seri. Udara biasanya didinginkan diantara masing-masing tahap untuk menurunkan suhu dan volum sebelum memasuki tahap berikutnya. Kompresor udara reciprocating tersedia untuk jenis pendingin udara maupun pendingin air menggunakan pelumasan maupun tanpa pelumasan, mungkin dalam bentuk paket, dengan berbagai pilihan kisaran tekanan dan kapasitas. 



Compressor rotary (compressor putar)



Kompresor rotary mempunyai rotor dalam satu tempat dengan piston dan memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi



pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating. Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri. Biasanya digunakan dengan ukuran 30 sampai 200 hp atau 22 sampai 150 kW. 2. Kompresor Dinamis Kompresor udara sentrifugal merupakan kompresor dinamis, yang tergantung pada transfer energi dari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan mengubah momen dan tekanan udara. Momen ini dirubah menjadi tekanan tertentu dengan penurunan udara secara perlahan dalam difuser statis. Kompresor udara sentrifugal adalah kompresor yang dirancang bebas minyak pelumas. Gir yang dilumasi minyak pelumas terletak terpisah dari udara dengan pemisah yang menggunakan sil pada poros dan ventilasi atmosferis. Sentrifugal merupakan kompresor yang bekerja kontinyu, dengan sedikit bagian yang bergerak; lebih sesuai digunakan pada volum yang besar dimana dibutuhkan bebas minyak pada udaranya. Kompresor udara sentrifugal menggunakan pendingin air dan dapat berbentuk paket.; khususnya paket yang termasuk after-cooler dan semua control. Kompresor ini dikenal berbeda karakteristiknya jika dibandingkan dengan mesin reciprocating. Perubahan kecil pada rasio kompresi menghasilkan perubahan besar pada hasil kompresi dan efisiensinya.



BAB IV TUGAS KHUSUS



4.1



Prinsip Kerja Boiler Dalam Industri



Cara kerja Boiler Boiler merupakan suatu alat berbentuk bejana tertutup yang digunakan untuk menghasilkan uap panas atau lebih tepatnya steam. Dan steam itu sendiri diperoleh dengan memanaskan bejana yang berisi air dengan bahan bakar. Boiler dirancang untuk memindahkan kalor dari suatu bahan bakar. Boiler berfungsi mengkonversi energi potensial menjadi kalor. Dalam bahasa yang lebih mudah Boiler itu merupakan alat untuk mendidihkan air hingga menimbulkan uap, dan uapnya itu yang akan ndigunakan. Prinsip kerja boiler sebenarnya cukup sederhana sama seperti pada saat kita sedang mendidihkan air menggunakan panci. Proses pendidihan air tersebut akan selalu diiringi proses perpindahan panas yang melibatkan bahan bakar, udara, material wadah air, serta air itu sendiri. Proses perpindahan panas ini mencakup tiga jenis perpindahan panas yang sudah sangat kita kenal yakni konduksi, konveksi, dan radiasi. Boiler terdiri dari beberapa jenis pipa, kegunaan, maupun bahan bakarnya. Dari jenis pipanya ada jenis fire tube boiler dan water tube boiler, perbedaan nya pada pemanasan airnya. Dari jenis bahan bakar ada boiler dengan bahan padat (Solid Fuel), Oil Fuel , Gas maupun elektrik. Dari segi kegunaannya Boiler terdapat



beberapa varian, antara lain : untuk listrik (Power Boiler), industri (Industrial Boiler), dll. Boiler memiliki komponen komponen yang bekerja secara kesatuan, antara lain : 1. Tungku Tungku merupakan komponen tempat pembakaran bahan bakar. 2. Bejana Merupakan komponen tempar air di didihkan (memasak air). 3. Drum steam (gentongan) Merupakan komponen untuk menampung uap dan menjadikan uap benar benar kering. 4. Burner Merupakan komponen untuk memrcikan bahan bakar. 5. Cerobong Merupakan komponen untuk membuang asap hasil pembakaran.



Aplikasi pada boiler di PT. Sri Rejeki Isman Tbk. Boiler berikut merupakan contoh boiler jenis industrial boiler yang berguna memenuhi konsumsi panas di semua bagian. Dalam perusahaan tekstil steam tersebut digunakan untuk digunakan pada mesin steamer, yaitu mesin yang digunakan untuk mensteam kain setelah di print / warna dengan tujuan agar warna tetap melekat tanpa luntur. Adapun proses boiler yang terjadi hingga menjadi steam yang digunakan oleh mesin mesin steamer. Proses awal sebelum boiler pemompaan air yang akan di masak, air di pompa dari sumber air (misal laut), kemudian oli juga di pompa dari drum oli menuju boiler. Perusahaan ini menggunakan batu bara sebagai bahan bakar. Kemudian pengapian siap dilakukan. Setelah itu air dimasak hingga suhu tertentu hingga menimbulkan uap air. Setelah itu uap (steam) di pompa menuju steam header pada mesin steamer. Steam header ,merupakan terminal pembagi konsumsi steam tiap mesin. Dari terminal uap menuju gentongan (aerator) untuk memisahkan uap dengan uap yang benar benar kering. Jika sudah benar benar steam maka steam di pompa ke mesin steamer untuk pensteaman , dengan kata lain mengoven kain. Setelah itu sisa sisa uap menjadi air dan dibuang ke pembuangan. Air bisa digunakan lagi di boiler.



BAB V PENUTUP 5.1



Kesimpulan



Perpindahan panas merupakan suatu fenomena yang sangat lazim terjadi. Setiap detiknya kita mengalaminya. Dan fenomena ini digunakan teknologinya untuk berbagai keperluan kita. Perpindahan panas adalah salah satu bidang ilmu di bawah termodinamika yang membahas mengenai perpindahan energi panas dari suatu sistem ke sistem yang lain. Termodinamika merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara panas dan bentuk energi lain (kerja). Dalam Hukum I Termodinamika ”Energi bersifat kekal, tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”. Namun tidak ada batasan mengenai perubahan energi mana yang dapat terjadi dan tidak dapat terjadi. Batasan-batasan perubahan yang terjadi kemudian dijelaskan lebih lanjut ke dalam Hukum II Termodinamika. Dalam konsep ini dijelaskan mengenai bagaimana perubahan usaha menjadi kalor dapat terjadi, begitu pula mengenai proses sebaliknya. Dari hukum termodinamika satu dan termodinamika II yaitu kita dapat melihat pengaplikasiannya dalam jenis-jenis alat dalam kehidupan sehari-hari terkhusus dalam industri. 5.2



Saran



Saran yang dapat ditambahkan untuk penulis yaitu penulis bisa menambahkan alat-alat yang lebih banyak lagi yang berkaitan dengan judul makalah dan diharapkan penulis dapat menambahkan cara kerja alat masingmasing.



DAFTAR PUSTAKA https://en.wikipedia.org/wiki/Boiler_(power_generation) https://id.wikipedia.org/wiki/Kompresor_udara http://artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-boiler/ https://www.prosesindustri.com/2015/01/kondensor-dan-prinsip-kerjanya.html https://www.academia.edu/16973251/Kondensor_dan_Prinsip_Kerjanya https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/pengertian-termodinamika-lengkap/



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR ....................................................................................... i DAFTAR ISI...................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1 1.1



Latar Belakang ....................................................................................... 1



1.2



Rumusan Masalah .................................................................................. 1



1.3



Tujuan .................................................................................................... 1



BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................... 2 2.1



Hukum Termodinamika I dan II ............................................................ 2 2.1.1



Hukum Termodinamika I ................................................................ 2



2.1.2 Hukum Termodinamika II ............................................................... 3 BAB III PEMBAHASAN ................................................................................. 6 3.1



Boiler...................................................................................................... 6



3.2



Turbin ..................................................................................................... 7



3.3



Kondensor .............................................................................................. 9



3.4



Kompressor ............................................................................................ 11



BAB IV TUGAS KHUSUS ............................................................................... 14 4.1



Aplikasi Boiler Dalam Industri .............................................................. 14



BAB V PENUTUP............................................................................................. 16 5.1



Kesimpulan ............................................................................................. 16



5.2



saran ........................................................................................................ 16



DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................



KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan Makalah ini yang alhamdulillah tepat pada waktunya yang berjudul “Aplikasi Termodinamika Dalam Proses”. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin.



Lhokseumawe, 25 April 2019



Kelompok IV



MAKALAH APLIKASI TERMODINAMIKA DALAM PROSES



Kelas A4 Disusun Oleh Kelompok IV NURUL ANISSA PANE



170140119



ALMIA PERMATA PUTRI



170140120



DEWI LESTARI



170140122



AMIRATUL HUSNA



170140126



OKTAVIANI



170140127



MULIADI



170140128



RAUZATUN JANNAH



170140153



FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS MALIKUSSALEH LHOKSEUMAWE 2019