PROPERTIES OF WATER AND STEAM ( K2513003 )

Oleh : Anjas Nurcahyo Kurniawan

Properties of water and steam

Properties of water and steam ini mendefinisikan istilah yang terkait dengan sifat – sifat air dan uap beserta proses atau fase - fase yang terjadi, dan juga dalam properties of water and steam menjelaskan penggunaan tabel uap untuk menghitung pekerjaan dan efisiensi yang dibuat oleh uap. Proses ini mengubah air menjadi uap dan menggunakan kembali uap tersebut untuk mengubah poros propulsi meliputi generasi dan perluasan fase siklus uap. Dalam sebuah studi tentang sifat-sifat air dan uap beserta proses atau fase-fasenya ini penting diperlukan untuk memahami siklus Uap.

Properties of water and steam ini sering disajikan dalam bentuk - bentuk tabel yang biasanya disebut water and steam table. Ada berbagai macam properti yang disajikan dalam tabel dan properti- properti itu banyak menggunakan simbol-simbol sebagai berikut :

1.      Entalpi (h), diukur dalam British thermal unit per pon (massa), atau BTU / lbm, merupakan kandungan total energi uap.

2.      Entropi (s), diukur dalam BTU / lbm- ° R, merupakan tersedianya energi (° R skala suhu = Rankine mana 0 ° R = nol mutlak dan 460 ° R = 0 ° F). Entropi adalah ukuran dari berapa besar panas harus ditolak untuk penerima suhu yang lebih rendah pada tekanan tertentu dan suhu.

3.      kepadatan (r), diukur dalam gauge/ft, merupakan massa zat per satuan volume, atau bagaimana erat dikemas molekul yang. Semakin banyak molekul dikemas dalam ruang yang diberikan, semakin padat materi.

4.      Khusus volume (vSP), diukur dalam ft3/Gauge,Volume spesifik (VSP) merupakan ruang yang ditempati per satuan massa zat. Ini adalah kebalikan matematika kepadatan.

5.      Berat Tertentu (g), diukur dalam lbf / ft3, merupakan berat zat per satuan volume. Ini adalah densitas zat ditindaklanjuti oleh gravitasi.

6.      working fluid adalah zat yang menerima dan mengirimkan energi dalam sistem termodinamika. Pada kebanyakan sistem, substansi kerja adalah cairan (cairan, uap atau gas). Dalam sistem Uap, air adalah cairan bekerja. keadaan working fluid mengacu pada sifat-sifat fisik yang memiliki tekanan tertentu, suhu dan volume.

Sifat – sifat uap air

Air akan mendidih pada temperatur 100ºC, jika dalam kondisi tekanan atmosfer. Apabila air dipanaskan di bawah kondisi tekanan yang lebih tinggi maka titik didihnya juga akan meningkat. Begitu pula sebaliknya, pada tekanan yang lebih rendah air akan mendidih pada temperatur yang lebih rendah.

Fase – fase air

Dalam pembangkit listrik tenaga uap batubara yang menggunakan media air untuk mengkonversikan energi kimia yang dimiliki oleh batubara dan menjadikan energi listrik pada akhir prosesnya. Untuk menciptakan uap air kering dengan temperatur tinggi, panas harus terus diberikan ke air melewati tiga fase: fase cair, fase campuran cair dengan uap, dan fase uap saja.

Nilai energi panas di tiap-tiap nilai tekanan dan temperatur sudah dibuat oleh para ahli dan telah disusun menjadi tabel uap air (steam tables). Dengan menggunakan steam table ini kita dapat menentukan entalpi spesifik (jumlah energi panas yang dimiliki oleh uap air pada tiap kilogram nya), entropi spesifik (bilangan abstrak yang menunjukkan peningkatan atau penurunan dari panas yang diberikan atau ditolak pada suatu benda), dan volume spesifiknya.

Gambar berikut adalah contoh dari steam table: 

Apabila kita memberikan energi panas ke air, maka hal ini disebut “entalpi spesifik dari saturasi cair (the spesific enthalpy of the saturated liquid)”, yang kita lebih mengenalnya dengan istilah panas sensibel. Jika kita terus menambahkan panas, temperatur akan terus naik (pada tekanan tertentu), dan apabila diteruskan temperatur akan berhenti naik dan air akan mulai menguap. Nilai entalpi pada titik ini ditunjukkan di steam table dengan simbol “hf”. Jika panas terus ditambahkan, air akan terus menguap, sampai semua air berubah fase menjadi uap air. Nilai energi panas pada proses ini dinamakan “kenaikan entalpi pada proses evaporasi (the increment of enthalpy for evaporation)”, kita mengenalnya dengan istilah panas laten. Nilai dari entalpi ini ditunjukkan dengan simbol “hfg” pada steam table. Pada titik ini berarti kita telah memberikan energi panas melalui dua fase, nilainya dinamakan “entalpi spesifik pada uap saturasi (the spesific enthalpy of the saturated vapour)” dan ditunjukkan pada steam table dengan simbol “hg”. Maka hf + hfg = hg dalam satuan kJ/kg.  Kita dapat memanaskan uap air ini lebih lanjut, tetapi sekarang temperatur uap akan naik. Proses ini dinamakan superheat dan nilai panasnya dinamakan “kenaikan entalpi pada superheat (the increment of enthalpy for superheat)”. Pada uap air superheat di titik manapun proses, entalpi spesifiknya sama dengan kenaikan entalpi pada saturated liquid ditambah kenaikan entalpi pada proses evaporasi dan kenaikan entalpi uap superheat pada titik tersebut.

Diagram Temperatur – Entropi

 

Diagram temperatur-entropi (T-S Diagram) digunakan untuk lebih mudah memahami proses titik mendidihnya air dan titik saturasi keringnya. Entropi merupakan sebuah properti yang sulit untuk dijelaskan. Uap air yang memiliki energi rendah berarti memiliki entropi yang rendah pula. Jika temperatur absolut pada saat panas diberikan, dikalikan dengan perubahan entropi, maka hasilnya adalah sama dengan jumlah energi panas yang ditambahkan selama proses. Sebaliknya, jika temperatur absolut pada saat panas ditolak, dikalikan dengan perubahan entropi antara awal proses dengan akhir proses, hasilnya sama dengan jumlah energi yang ditolak. Bentuk dari kurva air menguap/saturasi kering saat pressure air yang disertakan lebih tinggi, maka entalpi yang dibutuhkan untuk evaporasi lebih rendah. Saat kita memberikan energi panas selama proses evaporasi, uap air basah akan bertahap mengering sampai ia mencapai titik saturasinya. Hal ini berarti ia mencapai 100% kering.