Aplikasi Kesetimbangan Energi Secara Umum : Tanpa Reaksi

P in = 1 atm

T = 21.1 oC T out = 22.8 oC

6 cm H2O

Gambar SA 5. 3 – 7

5. Dalam sebuah pendingin pada kilang minyak diatur untuk mendinginkan 1000 lb/jam dari benzene yang masuk pada tekanan 1 atm, 200 oF dan keluar pada 171 oF. Mengasumsikan kehilangan panas pada sekitarnya diabaikan. Seberapa banyak pounds dari air pendingin yang dibutuhkan per jam jika air pendingin yang masuk pada suhu 80 oF dan keluar 100 oF ?

6. Dalam sebuah proses keadaan tunak, 10 gmol/s dari O2 pada suhu 100 oC dan 10 gmol/s dari nitrogen pada suhu 150 oF di campur dalan sebuah vessel yang mempunyai panas hilang pada sekitarnya sebesar 209 ( T – 25 ) J/s, dimana T merupakan suhu dari gas campuran dalam oC. Hitung suhu gas yang keluar stream dalam oC. menggunakan persamaan kapasitas panas di bawah ini :

O2 : Cp = 6.15 + 3.1 x 10-3T

N2 : Cp = 6.5 + 1.25 x 10-3T

Dimana T adalah dalam K dan Cp adalah dalam kal/gmol K

7. Sebuah kipas pembuangan uap pada sebuah daerah konstan sumur yang dibatasi pipa penerima pada kecepatan keluar 1,5 m/s pada tekanan differensial 6 cm H2O. Termometer menunjukkan suhu inlet dan keluaran udara menjadi 21,1oC dan 22,8oC,berturut-turut. Area saluran sebesar 0,6 m2. Tentukan daya actual yang dibutuhkan untuk kipas. Lihat figure SA 5.3-7.

Thermometer menunjukan suhu masuk dan keluar dari udara 21.1 oC dan 22.8 oC.

8. Sebuah system air merupakan umpan dari tangki yang sangat besar, cukup besar sehingga ketinggian air pada tangki pada dasarnya konstan. Sebuah pompa mengirim 3000 gal/min dalam sebuah 12 in. ID pipa digunakan menurunkan ketinggian tangki sebesar 40 ft. Rata – rata kerja yang dikirim pada air

adalah 1.52 hp. Jika kecepatan keluar dari air adalah 1.5 ft/s dan suhu air dalam reservoir adalah sama dengan suhu ari yang keluar, estimasi kehilangan panas per detik dari perpipaan oleh air yang melewati.

Gagasan Masalah

1. Anda dapat menyimpan energi jika anda

a. Biarkan es bertambah dalam pendingin mu?

b. Menggunakan banyak detergen?

c. Menyalakan api pada tempat pembakaran anda?

d. Mematikan pendingin ruangan jika anda akan pergi untuk beberapa jam?

e. Mandi dibandingkan shower ?

f. Menggunakan balon lampu yang panjang umur?

g. Menggunakan fluorescent dibandingkan lampu pijar ?

h. Memasang refrigator disamping kompor anda?

i. Berkendara hingga 70 mil per jam ?

j. Memilih sebuah mobil pendingin, power steering dan transmisi otomatis tanpa features?

2. Cairan telah ditranfer dengan gaya gravitasi dari satu tangki ke tangki lainnya dengan tinggi beberapa ratus meter. Tangki kedua meluap. Apa penyebab tangki meluap?

3. Sebuah proposal ke departemen energy adalah sebagai berikut : perencanaan prinsip investigasi untuk penggerak sebuah turbin ditempatkan pada bagian bawah menara cukup tinggi yang energinya diperoleh dari beberapa pon air, ketika dikonversi menjadi listrik oleh generator yang digerakan oleh turbin tersebut, akan cukup mengelektrolisis 1 lb air itu. Campuran gas yang dihasilkan, karena lebih ringan dari udara, akan naik melalui sebuah batang penghubung ke puncak menara tersebut, yang disini gas – gas itu akan terbakar untuk menguapkan air. Air akan mengembun dan akan kembali kedasar menara. Kenyataan bahwa system tidak akan 100% efisien tidak akan mencegah pengoperasiannya, karena menara dapat dibuat lebih tinggi dari pada tinggi teoritisnya, untuk menghasilkan daya tambah yang cukup untuk mengimbangi kehilangan . Daya keseluruhan akan datang dari efek pengangkatan gas – gas yang naik, dari kalor yang ditimbulkan dari gas yang terbakar, dan dengan penggunaan uap superheated yang dibentuk oleh pembakaran untuk menjalankan turbin. Jelaskan apakah proses ini akan berhasil atau tidak, dan berikan alasannya.

4. Ketika penggunaan alat pemanas dihentikan sementarakarena produksi terganggu atau karena sifat dari proses, energy biasanya dapat dihemat dengan membiaarkan alat tersebut mendingin dan kemudian dikalorkankembali. Beberapa data telah dikumpulkan sebagai berikut untuk sebuah tungku pembakaran minyak :

Suhu (oF)

Waktu Pendingina

n (hr)

Waktu Pemanasan

Kembali (hr)

Daya Pengoperasian

pada T (Mbtu/hr)

Energi yang Dibutuhkan

untuk Memanaskan

Kembali sampai T

(Mbtu/hr)2200 0 0 10.2 02100 0.7 0.6 9.7 122000 1.7 1.3 9.2 291900 2.4 1.6 8.8 401800 3.4 2 8.3 491700 4 2.3 7.3 601600 4.9 2.6 7.2 701500 5.8 2.9 6.8 791400 6.5 3.2 6.4 70

Anda diberitahu bahwa tungku tersebut yang sekarang berada pada 2200 oF akan diturunkan selama 8 jam, tetapi yang akan disiapkan untuk kemudian dilakukan kembali sampai 200 oF. Jadwal apa yang akan anda rekomendasikan kepada operator sebagai yang paling efisien.