Contoh Soal 1 Termo I Diffuser

Contoh Soal 1 : Diffuser

Udara pada temperatur 10°C dan tekanan 80 kPa masuk diffuser sebuah mesin jet scara steadi dengan kecepatan 200m/s. Luas permukaan masuk (inlet) diffuser adalah 0.4 m2. Udara keluar dari diffuser dengan kecepatan yang sangat kecit dibandingan dengan kecepatan masuknya. Tentukan (a) laju aliran massa udara, (b) Temperatur udara y ang keluar dari diffuser ? Asumsi : 1. Kondisi Steadi = tidak ada perubahan terhadap waktu  ∆mcv = 0 ; ∆ E cv cv = 0 2. Udara sebagai gas ideal karena berada pada temperatur tinggi dan tekanan rendah relatif terhadap nilai titik kritisnya. 3. Perubahan energi potensial sama dengan nol, ∆ pe = 0. 4. Perpindahan panas diabaikan. 5. Energi kinetik pada sisi keluar diffuser diabaikan 6. Tidak ada interaksi kerja. Diketahui :

Ditanyakan :

T 1 = 10°C = 283 K P1 = 80 kPa V 1 = 200 m/s  A1 = 0.4 m2 (a).  ̇  ? (b). T 2 ?

Penyelesaian : Diffuser sebagai sistem adalah system terbuka karena massa melintasi batas sistem selama proses  berlangsung. Hanya ada satu sisi masuk dan satu sisi keluar maka :  ̇ 1

(a)

=

 ̇ 2

=

 ̇

Untuk menentukan laju aliran massa, terlebih dahulu menentukan volume udara spesifik, yang diperoleh dari persamaan gas ideal gas pada kondisi masuk (inlet)

Sehingga :

Karena alirannya stabil, laju aliran massa melalui seluruh diffuser tetap konstan pada nilai ini.

(b)

Di bawah asumsi dan pengamatan yang disebutkan di atas, keseimbangan energi untuk sistem aliran steadi ini dapat dinyatakan dalam ben tuk laju sebagai

Kecepatan keluar diffuser sangat kecil dibandingkan dengan kecepatan masuk (V 2 << V 1) Dengan demikian, energi kinetik disisi keluar dapat diabaikan. Entalpi udara pad a sisi masuk diffuser ditentukan dari Tabel A-17

Disubtitusi masuk ke persamaan energi, diperoleh :

Dari Tabel A-17, temperatur yang sesuai dengan nilai enthalpi tersebut adalah :

Pembahasan: Hasil ini menunjukkan bahwa temperatur udara meningkat sekitar 20°C karena diperlambat di diffuser. Kenaikan temperatur udara terutama disebabkan oleh konversi energi kinetik ke energi internal.