Mesin Konversi Energi

1

BAB 1

ENERGI

A. ENERGI MEKANIK

Energi mekanik merupakan energi yang dimiliki suatu benda karena sifat geraknya. Energi

mekanik terdiri dari energi potensial dan energi kinetik.

Energi mekanik pada benda berputar

𝜏 =N

ω 𝜔 =

2πn

60

𝑁 = F x v 𝑣 =πDn

60

𝜏 = F x πDn

60 x

60

2πn =

1

2 x F x D

Dimana :

N = daya (N)

𝜔 = kecepatan sudut (rad/s)

F = gaya tangensial (N)

v = kecepatan (m/s)

D = diameter piringan (m)

n = jumlah putaran (rpm)

Em = Ep + Ek

v

F

𝜏 =1

2 x F x D

2

B. ENERGI LISTRIK

Elistrik = V. I x t

= I2 . R . t

Dimana :

I = arus (A)

R = resistansi (ohm)

V = voltage (V)

T = lama pemakaian (s)

C. ENERGI POTENSIAL

Energi potensial merupakan perkalian berat benda dengan elevasinya terhadap datum

(tempat jatuh).

Energi potensial spesifik merupakan energi potensial per satuan berat fluida atau

materialnya.

sedangkan 𝐸𝑝 𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑘 =m.g.z

m.g= z

dimana :

m = massa (kg)

g = gravitasi (m/s2)

z = elevasi (m)

D. ENERGI KINETIK

𝐸𝑘 =1

2 . m . v

2 (Untuk benda berputar, 𝑣 =

πDn

60)

𝐸𝑘 = 2. g. zb (untuk fluida, dimana zb = hasil elevasi bersih)

Elistrik = Daya x lama pemakaian

Ep = m . g . z

3

E. ENERGI BAHAN BAKAR

HHV = High Heating Value = angka pembakaran tinggi

LHV = Lower Heating Value = angka pembakaran rendah = HHV-nilai penguapan

Rumus DULONG (khusus bahan bakar)

HHV = 81 C + 344 (H - O

8) + 25 S

LHV = 81 C + 344 (H - O

8) + 25 S – 6 (9H + H2O) = HHV - 6 (9H + H2O)

Rumus LANT

LHV = 81,4 (C - 3

16O) + 342 (H -

O

8) + 25 S – 6 (9H + H2O)

Energi bahan bakar padat = jumlah bahan bakar x LHV

F. ENERGI CAIR

Ecairan = m . LHV dimana m = 𝜌 . v

Energi gas = Energi cair

Dimana :

Ecairan = energi cairan (joule)

m = massa fluida (kg)

𝜌 = rapat massa (kg/liter)

V = volume (liter)

G. ENERGI DALAM TABUNG TERTUTUP

Etekanan udara = tekanan udara dalam tabung x volume dalam tabung

Etekanan udara = P . V

dimana:

P= tekanan udara dalam tabung (N/m2)

V = volume dalam tabung (m3)

E = energi dalam tabung (Nm)

4

H. ENERGI DALAM TABUNG TERBUKA

Dianggap dalam tabung, udara berekspansi sehingga mencapai tekanan udara luar (T = 27oC =

80,6 oF = 580,6

oR), dilihat pada tabel udara

T2 = 580,6 oR, maka P2 = 1,78 dan h2 = 138,66 BTU/lbm

Selanjutnya hitung P2 dengan mencari perbandingan tekanan udara di luar dan di dalam.

Setelah P1 ketemu, kemudian lihat pada tabel udara berapa temperatur (T1) dan h1.

Kecepatan aliran dihitung dengan menggunakan hukum kekekalan tenaga, yakni :

h1 + 1

2 (Vg1)

2 = h2 +

1

2 (Vg2)

2 Vg1 = kecepatan udara yang keluar, dianggap 0

Rapat massa udara (lihat pada tabel) T = 580,6 oR , 𝜌 = 0,6 kg/m

𝐸𝑘 𝑝𝑎𝑛𝑐𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =1

2 . m . (Vg2)

2

𝐸𝑘 𝑝𝑎𝑛𝑐𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =1

2 . 𝜌.A. Vg2 (Vg2)

2

Kandungan energi sumber air panas

Jumlah air yang mengalir, Q = q . t

Dimana : Q = kapasitas air yang mengalir (liter/tahun)

q = air yang mengair (liter/sekon)

t = waktu (tahun, bulan, hari, dll)

Energi potensial air, Qp = Q . 𝜌 . Cp . ta

Dimana : 𝜌 = rapat massa air (kg/liter)

Cp = panas jenis air (kj/kg oK)

ta = suhu air (oK)

Energi yang dimanfaatkan = energi afektif, Qe = Q . 𝜌 . Cp .( ta-tling). Efisiensi

Dimana : Qe = energi afektif (joule)

tling = suhu lingkungan yang mempengaruhi (oK)

efisiensi = efisiensi pemakaian