PROPERTIES OF STEAM AND WATER (Rafli Rizky Arief K2513053)

PROPERTIES OF STEAM AND WATER

Oleh:

Rafli Rizky Arief

K2513053

Properties of steam and water  atau sifat dari air dan uap terutama dalam pembahasan Pembangkit listrik tenaga uap. Sebelum kita mempelajari lebih jauh tentang air dan uap pertama haruslah kita ketahui :

A.  Air (H2O)

·         Air (H2O) adalah sebuah senyawa yang terdiri dari dua atom hidrogen untuk setiap atom oksigen dan satu-satunya unsur yang memiliki 3 fase sekaligus yaitu

a.       padat

b.      cair

c.       gas

Ikatan hidrogen menyebabkan diperlukan sejumlah energi untuk merubah air dari fase padat menjadi cair dan gas. Ikatan hidrogen menyebakan sejumlah energi untuk merubah fase air menjadi padat, gas, cair.  Ikatan hidrogen ini menyebabkanAir meleleh pada temperatur 4^oC dan mendidih pada temperatur 100^oC.  Sedangkan jika air tanpa ikatan hidrogen air akan mendidih pada temperatur -68^oC serta membeku pada temperatur -90^oC.

·         Karakteristik fisik air :

a.    Pressure (tekanan)

Tekanan atmotsfer pada 1,01325 bar, tekanan atmosfer normal pada permukaan laut pada temperatur 0^oC.

b.    Density (kerapatan)

Rasio massa air (kg) per satuan volume 1 m³.

c.    Specific enthalpy (entalpi spesifik)

Kalor (panas) sensibel adalah jumlah panas yang terkandung dalam 1 kg air sesuai dengan suhu yang telah ditentukan.

d.    Specific heat (panas spesifik)

Jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1° Celsius per satuan massa 1 kg air.

e.    Volume heat capacity (kapasitas panas volume)

Jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1° Celsius pada satuan volume 1 m³ air.

f.    Dynamic viscosity (viskositas dinamis)

Viskositas (kekentalan) cairan mencirikan perlawanan terhadap gerakan dari fluida.

                                                

B.  Uap panas (Steam)

·         Uap air adalah gas yang terjadi dari proses pemanasan air (H2O) menjadi Uap air, terpisahnya Hidrogen (H) dan Oksigen (O) pada ikatan molekul air, uap air mempunyai potensi kekuatan yang luar biasa yang bisa digunakan untuk menggerakkan turbin listrik PLTU, kereta uap, atau mesin uap. Uap air di alam bisa berupa awan atau kabut.

·         Karakteristik fisik Uap (Steam)

1.    Absolute pressure (tekanan absolut)

Tekanan absolut = Tekanan gauge + Tekanan atmosfer (tekanan atmosfer pada 1,01325 bar yaitu tekanan atmosfer normal pada permukaan laut pada 0 ° C).

2.    Boiling point (titik didih)

Suhu uap jenuh atau juga air mendidih pada tekanan yang sama.

3.    Specific volume of steam (volume spesifik uap)

Volume dalam satuan m³ pada 1 kg uap.

4.    Mass density (massa jenis) uap

Massa khusus dari uap dalam volume 1 m³

5.    Specific enthalpy of liquid water (entalpi spesifik cairan air)

Kalor sensibel adalah jumlah panas yang terkandung dalam 1 kg air sesuai dengan suhu yang telah ditentukan.

6.    Specific enthalpy of the steam (entalpi spesifik uap)

Total panas yang terkandung dalam 1 kg uap. Ini adalah jumlah entalpi berbagai kondisi, cairan (air) dan gas (uap).

7.    Latent heat of vaporization (panas laten penguapan)

Panas yang diperlukan untuk mengubah 1 kg air mendidih menjadi uap tanpa perubahan suhu (energi panas yang diperlukan selama perubahan dari kondisi cairan ke kondisi uap).

8.    Specific heat of steam (panas spesifik uap)

Jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu satu derajat Celsius pada satuan massa 1 kg uap.

9.    Dynamic viscosity (Viskositas dinamis)

Viskositas cairan mencirikan perlawanan terhadap gerakan fluida

C.  Perubahan fasa cair ke gas

                            

Gambar 1. Proses Perubahan Fasa dari Air

penjelasannya sebagai berikut :

1. Air pada suhu 20 ^oC dan tekanan 1 atm ingin didihkan, titik didih air pada 1 atm adalah 100 ^oC. oleh karena air pada (a) tersebut masih jauh dari titik didihnya, maka air tersebut digolongkan ke dalam Subcooled Liquid atau Compressed Liquid.
2. Pada tekanan 1 atm dan suhu 100 ^oC air masih tetap dalam fasa cair (liquid), tetapi siap/segera menguap. Air dengan kondisi demikian disebut Cairan Jenuh (Saturated Liquid).
3. Selanjutnya sebagian air dalam fasa cair sudah menjadi uap, berarti di dalam sistem sekarang terdapat dua fasa (air dalam fasa cair dan air dalam fasa uap).
4. Tekanan dan temperatur dari dijaga konstan (tetap), sehingga sebagian uap siap/segera akan mengembun, uap demikian disebut dengan uap jenuh (Saturated Vapor/Saturated Steam).
5. Selanjutnya panas terus saja diberikan kepada sistem dan suhu uap akan naik melebihi suhu didih air. Uap dengan kondisi demikian disebut uap lewat jenuh (Superheated Vapor/Superheated Steam).

State-1 sampai dengan state-5 dapat di visualisasikan dalam bentuk grafik hubungan T versus v seperti berikut ini.

Gambar 2. Diagram Perubahan Fasa hubungan Tv

Apabila percobaan tersebut dilakukan untuk berbagai nilai tekanan (mulai dari tekanan rendah ke tekanan tinggi), maka suatu saat akan dijumpai suatu titik kritis, yaitu titik dimana antara fasa cair dan fasa uap memiliki sifat-sifat fisis yang sama. Untuk air misalnya, titik kritisnya dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 4. Titik kritis air

Untuk mengetahui, apakah suatu zat yang berada pada P dan T tertentu termasuk ke dalam superheated vapor atau termasuk ke dalam compressed liquid, maka dapat dilihat dari karakter-karakter berikut.

Gambar 5.  Karakte zat pada berbagai keadaan