Katup-Katup Pengatur, Kompresor, Pompa dan Turbin, dan Nozel dan Difuser

Katup-katup pengatur (Throttling Devices)

Sebuah katub pengatur melibatkan sebuah proses adiabatik aliran tunak yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan seketika tanpa menyebabkan perubahan-perubahan energi potensial atau energi kinetik yang signifikan. Proses tersebut terjadi secara relatif cepat, sehingga perpindahan kalor yang terjadi dapat diabaikan. Dua di antara katup-katup seperti ini digambarkan dalam Gbr. 4-12. Jika persamaan energi diterapkan pada alat tersebut, tanpa adanya usaha dan dengan mengabaikan perubahan-perubahan energi kinetik maupun potensial, untuk proses adiabatik kuasi-kesetimbangan .

Kompresor, pompa dan turbin

Pompa adalah suatu alat yang memindahkan kalor ke suatu aliran yang mengalir melewati pompa tersebut sehingga menyebabkan terjadinya kenaikan tekanan. Kompresor dan peniup (blower) juga masuk ke dalam kategori ini tapi dengan tujuan untuk menaikkan tekanan pada gas. Turbin, di sisi lain adalah suau alat di mana usaha dilakukan olehfluida pada suatu set bilah-bilah yang berputar; sebagai hasilnya adalah terjadinya penurunan tekanan di dalam turbin di antara lokasi masuk dan lokasi keluar. Dalam beberapa situasi dapat juga terjadi perpindahan kalor dari alat yang dimaksud ke lingkungannya, tapi seringkali perpindahan kalor tersebut dapat diabaikan. Selain itu, perubahan-perubahan eneri kinetik dan potensial juga biasanya diabaikan. 

Nozel dan difuser

Nozel adalah suatu alat yang digunakan untuk menaikkan kecepatan aliran fluida. Ini dilakukan dengan cara mengurangi tekanan. Difuser adalah suatu alat yang menaikkan tekanan aliran fluida dengan cara mengurangi kecepatannya. Tidak ada masukan usaha ke alat dan biasanya perpindahan kalor diabaikan. Jika lebih lanjut diasumsikan bahwa perubahan energi internal dan energi potensial dapat diabaikan, persamaan energi menjadi

Berdasarkan intuisi kita memperkirakan bahwa nozel memiliki luas yang makin mengecil seaarah dengan aliran dan difuser memiliki luas yang makin membesar searah dengan aliran. Memang demikian adanya untuk aliran subsonik di mana . Untuk aliran supersonik di mana yang terjadi adalah kebalikannya; nozel memiliki luas yang makin membesar dan difuser memiliki luas yang makin mengecil. Ini ditunjukkan dalam Gbr. 4-15.

Ada tiga persamaan yang dapat digunakan untuk aliran nozel dan difuser; energi, kontinuitas dan sebuah persamaan proses, seperti misalnya untuk aliran adiabatik kuasi-kesetimbangan. Jadi, kita dapat memiliki tiga variabel yang tidak diketahui di daerah keluar, jika kondisi-kondisi masuknya diberikan. Dalam aliran supersonik dapat pula terjadi gelombang –gelombang kejut atau lairan-aliran “tercekik” (“choked”).

 

Sumber: Potter, Merle C dan Somerton, Craig W. 2008. Termodinamika Teknik. Erlangga: Jakarta.