SOAL UAS TERMODINAMIKA I

Soal UAS Mata Kuliah Termodinamika I - Tahun 2018

SOAL UAS TERMODINAMIKA I

-------------------------------------------------------------------------------------------

1. Steam masuk ke sebuah converging nozzle pada tekanan 800 kPa dan temperatur 280°C dengan kecepatan linier yang dapat diabaikan. Jika ekspansi berlangsung secara isentropik, berapa kecepatan linier steam yang keluar dari nozzle pada tekanan 100 kPa? Jika laju alir adalah sebesar 0,75 kg/s, berapa luas penampang dari ujung keluar nozzle tersebut?

PENYELESAIAN:

Steam masuk ke nozzle

T1 = 280°C H1 = 3014,9 kJ/kg

P1 = 800 kPa S1 = 7,1595 kJ/kg/K

Proses berlangsung dengan S konstan:

P2 = 100 kPa

S2 = S1 = 7,1595 kJ/kg/K

Dengan menggunakan steam table:

T2 = 99.63°C

SV2 = 7,3598 kJ/kg/K VV2 = 1693,7 L/kg HV2 = 2675,4 kJ/kg

SV1 = 1,3027 kJ/kg/K VL2 = 1,043 L/kg HL2 = 417,511 kJ/kg

Misal kualitas steam = x

S2 = x SV2 + (1 – x) SL2

7,1595 = 7,3598 x + 1,3027 (1 – x)

x = 0,967

Volume spesifik steam yang keluar nozzle:

V2 = x VV2 + (1 – x) VL2

= 0,967 (1693,7) + 0,033 (1,043) = 1637,84 L/kg

Enthalpy spesifik steam yang keluar nozzle:

H2 = x HV2 + (1 – x) HL2

= 0,967 (2675,4) + 0,033 (417,511) = 2600,89 kJ/kg

Jika laju alir adalah sebesar 0,75 kg/s, maka:

q2 = (0,75 kg/s) (1637,84 L/kg) = 1228,382 L/s = 1,2284 m3/s

Kecepatan linier steam yang melalui nozzle adalah:

Karena kecepatan linier steam masuk nozzle dapat diabaikan maka:

= 828020 J/kg = 828020 N m/kg = 828020 (kg m/s2) (m/kg)

= 828020 m2/s2

u2 = 910 m/s

Luas penampang keluaran nozzle:

A2 =

2. Sebuah mesin diesel standar udara beroperasi dengan rasio kompresi sebesar 16 dan dengan udara masuk ke compression stroke pada tekanan 1 bar dan temperatur 30°C. Jika energi yang ditransfer ke udara pada saat terjadi pembakaran adalah sebesar 1800 kJ/kg, maka

a. Gambarkan siklus Diesel tersebut dalam diagram PV.

b. Hitung rasio ekspansi dari siklus Diesel tersebut.

c. Hitung efisiensi termal dari siklus Diesel tersebut.

Data: CP = 29,1 J mol-1 K-1

CV = 20,8 J mol-1 K-1

BM udara = 28,84 g/mol

PENYELESAIAN:

a. Gambar siklus Diesel