MESIN KONVERSI ENERGI

Abstrak. Telah dilakukan percobaan mengenai konversi energi. Percobaan ini bertujuan untuk memahami prinsip kerja mesin panas, menampilkan diagram PV dari proses dalam mesin panas melalui program CASSY Lab, dan memahami konversi energi dari mesin panas. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan alat dan bahan berupa mesin panas, komputer, korek api, dan bunsen. Langkah kerja dalam melakukan percobaan ini dimulai dengan memastikan perangkat mesin panas telah terhubung dengan benar, kemudian menghubungkan mesin panas dengan komputer yang telah dihidupkan. Program CASSY lab dibuka kemudian melakukan pengaturan agar diagram yang tampil adalah diagram PV. Setelah itu, menyalakan pembakar dan menempatkan di posisinya kemudian diagram PV dari mesin panas akan tampil. Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa pada prinsip kerja mesin panas menggunakan hukum termodinamika serta konversi energi yang terjadi pada mesin panas adalah energi panas menjadi energi gerak. KATA KUNCI: ekspansi, kompresi, konversi energi, mesin panas, proses termodinamika PENDAHULUAN Gagasan dasar dibalik penggunaan mesin kalor adalah bahwa kalor bisa diubah menjadi energi mekanik hanya jika kalor dibiarkan mengalir dari tempat bersuhu tinggi menuju tempat bersuhu rendah. Selama proses ini, sebagian kalor diubah menjadi energi mekanik (sebagian kalor digunakan untuk melakukan kerja), sebagian kalor dibuang pada tempat yang bersuhu rendah. Percobaan konversi energi ini bertujuan untuk memahami prinsip kerja mesin panas, menampilkan diagram PV dari proses dalam mesin panas melalui program CASSY Lab, dan memahami konversi energi dari mesin panas. Percobaan ini penting dilakukan agar mahasiswa mampu memahami konsep dan hukum-hukum termodinamika serta aplikasi dari hukum tersebut dalam kehidupan. Dalam percobaan inipula, mahasiswa dapat memahami dengan jelas konversi energi yang terjadi dari sebuah mesin panas yaitu dari energi panas menjadi energi gerak serta mengetahui proses-proses yang terjadi dalam konversi energi tersebut. Percobaan ini pada dasarnya merupakan percobaan yang memberikan gambaran sederhana bagaimana sebuah energi tidak dapat diciptakan dan atau dimusnahkan namun dapat dikonversi dari suatu bentuk energi ke bentuk energi yang lain. Percobaan ini dilakukan dengan memerhatikan rangkaian alat mesin panas serta memastikan program CASSY lab berjalan dengan baik. Mesin panas ini mendapatkan energy panas dari pembakar yang dalam percobaan ini menggunakan spiritus. Pengambilan data dalam bentuk tekanan dengan satuan hPa dan volume dengan satuan cm 3 dari mesin panas dilakukan saat suhunya konstan yang terlihat saat gerakkan dari roda sudah terlihat konstan. Rangkaian mesin panas ini awalnya harus diberikan bantuan pada rodanya agar bergerak searah jarum jam. TEORI Dalam teori kinetik gas, suhu suatu benda merupakan ukuran dari energi kinetik molekul‐molekul penyusun benda tersebut. Semakin tinggi suhu benda, semakin besar energi kinetik molekul‐molekul penyusun benda. Energi kinetik berkaitan dengan kecepatan gerak.

A. PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) Air adalah sumber daya alam yang merupakan energi primer potensial untuk Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA), dengan jumlah cukup besar di Indonesia. Potensi tenaga air tersebut tersebar di seluruh Indonesia. Dengan pemanfaatan air sebagai energi primer, terjadi penghematan penggunaan bahan bakar. B. PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) Uap yang terjadi dari hasil pemanasan boiler/ketel uap pada Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) digunakan untuk memutar turbin yang kemudian oleh generator diubah menjadi energi listrik. Energi primer yang digunakan oleh PLTU adalah bahan bakar yang dapat berwujud padat, cair maupun gas. Batubara adalah wujud padat bahan bakar dan minyak merupakan wujud cairnya. Terkadang dalam satu PLTU dapat digunakan beberapa macam bahan bakar.PLTU menggunakan siklus uap dan air dalam pembangkitannya. Mula-mula air dipompakan ke dalam pipa air yang mengelilingi ruang bakar ketel. Lalu bahan bakar dan udara yang sudah tercampur disemprotkan ke dalam ruang bakar dan dinyalakan, sehingga terjadi pembakaran yang mengubah bahan bakar menjadi energi panas/ kalor. Setelah keluar dari turbin tekanan tinggi, uap akan masuk ke dalam Pemanas Ulang yang akan menaikkan suhu uap sekali lagi dengan proses yang sama seperti di Pemanas Lanjut. Selanjutnya uap baru akan dialirkan ke dalam turbin tekanan menengah dan langsung dialirkan kembali ke turbin tekanan rendah. Energi gerak yang dihasilkan turbin tekanan tinggi, menengah dan rendah inilah yang akan diubah wujudnya dalam generator menjadi energi listrik.Dari turbin tekanan rendah uap dialirkan ke kondensor untuk diembunkan menjadi air kembali. Pada kondensor diperlukan air pendingin dalam jumlah besar. Inilah yang menyebabkan banyak PLTU dibangun di daerah pantai atau sungai. Jika jumlah air pendingin tidak mencukupi, maka dapat digunakan cooling tower yang mempunyai siklus tertutup. Air dari kondensor dipompa ke tangki air/deareator untuk mendapat tambahan air akibat kebocoran dan juga diolah agar memenuhi mutu air ketel berkandungan NaCl, Cl,O2 dan derajat keasaman (pH). Setelah itu, air akan melalui Economizer untuk kembali dipanaskan dari energi gas sisa dan dipompakan kembali ke dalam ketel. C. PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap)

Energy audit were conducted in five paper mills, namely: A B,C, D and E with different paper machine and process conditions. Mill A is relatively old and small with a capacity of 160 ton/day of print paper. The steam consumption of mill A was 2.01 ton/ton product, which was higher than that of mill B (1.41 ton/ton). This large different steam consumption might be due to a high water content of paper entering the paper machine (up to 62.83%). A highest steam consumption up to 3.76 ton/ton product was found in Mill E having a small capacity of 38 ton/day. Besides the fact that paper machine in Mill E was old and had no hood, type of product (grammage of 284 g/m 2) might also contribute to this high steam consumption. Two other mills producing corrugated paper (mills C and D: with a grammage of 115 and 125 g/m 2 respectively) had steam consumptions of about 1.9 ton/ton product, within the range of 1.8-2.2 ton/ton reported in literature. Mill B with a capacity of 984 ton/day was the largest mill in this study. Current steam consumption of mill B of about 1.41 ton/ton of product was the lowest among the other four mills. This mill has implemented an energy conservation program. By means of reducing water content in paper entering the drying machine from 54% to 51%, the steam consumption was reduced from 1611 to 1440 ton/day. From a simple mass and heat balance, increasing water content in paper leaving paper machine from the present value of 4% to the allowable one of 5% might also give another saving of steam. INTISARI Audit energi telah dilakukan pada lima pabrik kertas, dinamai A, B, C, D dan E, dengan berbagai kapasitas dan kondisi proses. Pabrik A memiliki kapasitas kecil, hanya 180 ton/hari dan sudah tua. Konsumsi steam pabrik ini sekitar 2,01 ton/ton kertas, jauh lebih tinggi daripada pabrik B (1,41 ton/ton). Perbedaan mencolok ini salah satunya disebabkan perbedaan kadar air dalam kertas saat masuk mesin kertas (kadar air sampai 62,83% di pabrik A). Konsumsi steam terbesar ditemui di pabrik E (3,76 ton/ton) yang memiliki kapasitas produksi kertas 38 ton/hari. Pabrik E yang sudah tua ini memproduksi kertas tebal (gramatur 284 g/m 2) dan mesin kertasnya tidak dilengkapi dengan hood. Dua pabrik kertas lainnya memproduksi corrugated-paper: pabrik C dengan gramatur 115 dan pebrik D 125 g/m 2. Konsumsi steam kedua pabrik ini sekitar 1,9 ton/jam, masih dalam rentang konsumsi steam 1,8-2,2 ton/ton kertas yang dilaporkan di beberapa pustaka. Pabrik B merupakan pabrik terbesar dengan kapasitas 984 ton/hari, telah menerapkan program-program penghematan energi. Konsumsi steam pabrik ini adalah 1,41 ton/ton produk, paling rendah di antara kelima pabrik yang ditinjau. Dengan menurunkan kadar air pada kertas sebelum masuk mesin pengering, pabrik ini dapat menghemat pemakaian steam dari 1611 menjadi 1440 ton/hari. Disamping itu perhitungan neraca massa dan energi menunjukkan masih adanya penghematan konsumsi steam jika kadar air dalam kertas keluar mesin pengering dapat dinaikkan dari kebiasaan 4% menjadi yang diijinkan 5%. Kata kunci: penghematan steam, mesin kertas, konsumsi energi spesifik (KES)