APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 5)

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 5)

TERMODINAMIKA I   May 18, 2016

         

 Turbin dan kompresor

Di dalam steam power plants peralatan yang menggerakkan generator adalah turbin. Fluida masuk kedalam turbin dan menggerakkan sudu-sudu sehingga memutar poros. Kerja yang dihasilkan turbin adalah positif karena dilakukan oleh fluida. Kompresor adalah alat untuk menaikkan tekanan fluida, seperti juga pompa dan fan. Fan menaikkan tekanan untuk menggerakkan udara sekitar. Kompresor untuk menaikkan tekanan gas menjadi tekanan yang sangat tinggi. Pompa sama seperti kompresor tetapi untuk fluida cair. Beberapa hal yang perlu diperhatikan

1. Q ≅ 0. Laju perpindahan panas kecil dibandingkan dengan kerja poros kecuali ada pendinginan, sehingga dapat diabaikan kecuali ada pendinginan.

2. W ≅ 0. Pada persoalan ini pasti ada kerja poros. Pada turbin berupa daya output, pada pompa dan kompresor berupa daya input.

3. Δke ≅ 0. Perubahan kecepatan fluida biasanya hanya menyebabkan perubahn energi kinetik yang tidak signifikan kecuali pada turbin.

4. Δpe = 0. Perubahan energi potensial biasanya kecil sehingga dapat diabaikan.

Proses throttling terjadi bila aliran fluida mengalami kehilangan tekanan sewaktu melewati hambatan. Throttling valve menyebabkan penurunan tekanan (pressure drops) di dalam fluida. Pressure drops biasanya diikuti penurunan temperatur yang besar. Pada throttling valve biasanya diasumsikan adiabatik (q ≅ 0) karena tidak cukup waktu dan daerah untuk terjadinya perpindahan panas. Faktor kerja juga tidak ada (w ≅ 0). Perubahan energi potensial sangat kecil sehingga bisa diabaikan (Δpe ≅ 0). Meskipun kecepatan keluar lebih besar dari kecepatan masuk tetapi dalam banyak kasus perubahan energi kinetik tidak signifikan (Δke ≅ 0).

Sehingga persamaan kekekalan energi menjadi : h2 ≅ h1 (kJ/kg) (4.20) u2 + P2 v2 = u1 + P1 v1 atau energi dalam + flow enegi = konstan Enthalpy pada inlet dan exit sama, disebut proses isenthalpic. Jika flow work naik (P2v2 > P1v1) maka energi dalam akan turun dan diikuti turunnya temperatur. Jika flow work turun (P2v2 < P1v1) maka energi dalam dan temperatur naik.

         Heat exchanger

Merupakan perlatan untuk menukar kalor. Di dalam heat exchanger tidak ada interaksi kerja (w = 0) dan perubahan energi kinetik serta energi potensial diabaikan (Δke ≅ 0, Δpe ≅ 0). Perpindahan panas tergantung bagaimana memilih control volumenya. Jika seluruh bagian dipilih sebagai control volume maka tidak terjadi perpindahan panas (Q ≅ 0). Tetapi jika hanya satu fluida yang dipilih sebagai control volume maka ada perpindahan panas dari satu fluida ke fluida yang lain (Q ≠ 0).

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 4)

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 4)

TERMODINAMIKA I   May 18, 2016

-          Turboshaft Engine

Prinsip kerja dari turboshaft engine juga hampir sama deng an turbojet engine. Engine ini di gunakan pada helikopter. Pada turboshaft engine, terdapat shaft yang terhubung dengan turbin. Shaft ini menghubungkan ke main rotor atau baling-baling pada helikopter. Rotor pada helikopter mempunyai penampang berbentuk airfoil.

-          Bidang Kendali (Flight Control Surface)

Untuk menggerakkan pesawat (berbelok, menukik, dan rolling atau berbalik), seorang pilot memerlukan bidang kendali atau control surface .

-          Primary control surface

Primary control surface atau bidang kendali utama adalah bidang kendali pesawat yang dapat mengatur pergerakan pesawat pada saat terbang di udara.

Aileron, elevator, dan rudder merupakan bidang kendali utama pada pesawat.

1). Aileron terletak pada sayap, digunakan pesawat pada saat melakukan rolling (berbalik) di udara dan pergerakannya berada pada sumbu longitudinal pesawat, aileron dikendalikan dengan menggunakan stick control yang berada pada cockpit.

2). Elevator terletak pada bagian ekor (empenage) atau bagian horizontal stabilizer, digunakan pesawat untuk melakukan piching (mengangguk) dan pergerakannya pada sumbu lateral pesawat, elevator di kendalikan dengan menggunakan stick control yang berada di ruangan cockpit.

3). Rudder terletak di pada bagian ekor tepatnya di bagian vertical stabilizer, di gunakan pesawat untuk melakukan yawing (berbelok) diudara dan pergerakannya pada sumbu vertical pesawat, rudder di kendalikan dengan menggunakan rudder pedal yang terletak pada ruang cockpit.

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 3)

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 3)

termodinamika pada pesawat terbang   May 18, 2016

Aplikasi hukum Termodinamika pada halaman ini sedikit menjelaskan mengenai penerapan hukum Termodinamika pada pesawat terbang. Sebagai pengingat untuk sahabat Santika sekalian, Termodinamika adalah bidang ilmu yang meliputi hubungan antara panas dan jenis energi lainnya. Termodinamika sendiri ditemukan dan diteliti awal tahun 1800-an. Pada saat itu Termodinamika terkait dengan  penggunaan mesin uap.

Penerapan hukum Termodinamika pada pesawat terbang berikut ini menjelaskan secara singkat pada pengaplikasian Turbo jet engine dan Turbofan. Ada beberapa penjelasan lain yang juga terdapat pada blog ini, jika dirasa penjelasan pada halaman ini masih kurang, silahkan sahabat sekalian untuk mengunjungi halaman yang terkait dengan ini dengan cara melihat postingan dibawah artikel ini, atau memilih label / tag pada bilah samping (desktop) atau bagian bawah (mobile).

Turbojet Engine

Dinamakan turbojet engine karena mesin ini menggunakan turbin dalam membangkitkan tenaga, dan jet yang artinya semburan/pancaran. Yaitu semburan hasil pembakaran di dalam cc keluar menuju turbin dan memutar turbin, lalu turbin memutar compressor dan menggerakkan komponen engine lainnya. Prinsip kerja dari Turboprop engine sama dengan proses kerja dari turbojet engine. Yang membedakannya adalah terdapat propeller pada engine ini. Propeller terhubung dengan turbin dan compressor melalui shaft.

Penerapan Termodinamika pada Turbojet Engine

Turbofan

Sama dengan turboprop, prinsip kerja turbofan sama dengan turbojet engine. Perbedaannya adalah pada turbofan engine terdapat fan di depan compressor. Fan berfungsi untuk menghisap udara masuk ke dalam compressor.

-

Aplikasi hukum Termodinamika pada turbofan

Flow work adalah energi yang diperlukan untuk mendorong fluida masuk atau keluar dari control volume,merupakan bagian dari energi yang dibawa oleh fluida. Jika tekanan fluida P , luas penampang saluran A, maka gaya yang bekerja pada elemen fluida oleh piston imajiner adalah : F = P A Untuk memasukkan seluruh elemen fluida ke dalam control volume maka gaya akan bekerja masuk ke dalam control volume :

Wflow = F L = P A L = P V (kJ)

Dalam basis massa : wflow = P v (kJ/kg)


Bagaimana sahabat sekalian artikel tentang aplikasi hukum termodinamika pada pesawat terbang diatas. Silahkan tulis komentar untuk kritik ataupun saran demi kemajuan blog Santika aji ini. Mohon maaf jika masih banyak kekurangan ya sahabat sekalian.
Terima kasih

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 2)

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 2)

TERMODINAMIKA I   May 18, 2016

Piston Engine

Piston engine atau biasa di sebut dengan mesin torak, merupakan mesin yang menggunakan piston (torak) sebagai tenaga penggerak. Piston yang bergerak naik turun di hubungkan dengan crankshaft melalui connecting rod untuk memutar propeller atau baling-baling. Piston dapat bergerak naik turun karena adanya pembakaran antara campuran udara dengan bahan bakar (fuel) di dalam ruang bakar (combustion chamber). Pembakaran di dalam combustion chamber menghasilkan expansion gas panas yang dapat menggerakkan piston bergerak naik turun.

Pesawat yang menggunakan mesin piston umumnya menggunakan propeller sebagai tenaga pendorong untuk menghasulkan thrust. Bentuk penampang dari propeller itu sendiri sama seperti sayap, yaitu juga berbentuk airfoil. Sehingga pada saat propeller berputar maka akan menghasilkan gaya dorong atau thrust sehingga pesawat dapat bergerak ke depan. Pesawat dengan mesin piston ini merupakan jenis pesawat ringan atau biasa di sebut dengan light aircraft. Pesawat ini mempunyai daya jelajah yang kecil dan ketinggian terbang yang tidak terlalu tinggi.

Pada dasarnya, prinsip kerja dari semua engine pesawat sama. Yaitu memanfaatkan energi pembakaran antara campuran bahan bakar dengan udara yang menghasilkan expansion gas yang terjadi di dalam ruang bakar cc (combustion chamber).

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 1)

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG (Edisi 1)

TERMODINAMIKA I   May 18, 2016

APLIKASI HUKUM TERMODINAMIKA I PADA PESAWAT TERBANG

Pesawat terbang yang lebih berat dari udara diterbangkan pertama kali oleh Wright Bersaudara (Orville Wright dan Wilbur Wright) dengan menggunakan pesawat rancangan sendiri yang dinamakan Flyer yang diluncurkan pada tahun 1903 di Amerika Serikat. Selain Wright bersaudara, tercatat beberapa penemu pesawat lain yang menemukan pesawat terbang antara lain Samuel F Cody yang melakukan aksinya di lapangan Fanborough, Inggris tahun 1910. Setelah zaman Wright, pesawat terbang banyak mengalami modifikasi baik dari rancang bangun, bentuk dan mesin pesawat untuk memenuhi kebutuhan transportasi udara.

Prinsip dasar dari cara pesawat terbang untuk mengudara sama untuk semua pesawat, baik pesawat capung maupun pesawat super jumbo seperti Airbus A380.

Yang mempengaruhi pesawat untuk terbang adalah gaya – gaya aerodinamis yang mengenainya yaitu, gaya angkat (lift), gaya hambat (drag), gaya berat (grafitasi), dan gaya dorong (trust).

Gaya dorong pesawat kedepan didapat dari baling-baling yang berputar pada ujung pesawat (lihat gambar). Sedangkan gaya hambat merupakan pergesekan pesawat udara dengan angin. Karena pesawat udara mempunyai massa, maka gaya grafitasi akan membawa pesawat kebawah, untuk itulah gaya angkat diperlukan. Gaya angkat dihasilkan dari sayap pesawat udara.

Sayap pesawat udara ini yang memegang peranan kunci untuk mengkat badan pesawat. Penampang sayap ini biasanya disebut “aerofoil” Selama penerbangan udara mengalir ke atas dan bawah sayap. Udara yang megalir diatas sayap lebih cepat dari udara yang mengalir dibawah sayap, sehingga tekanan udara diatas pesawat lebih rendah.

Disaat yang bersamaan udara dibawah sayap dibelokan kebawah, sehingga terjadi gaya angkat (udara yang terdorong kebawah akan mendorong sayap keatas- gaya aksi reaksi).
Gaya dorong terhadap sayap dan tekanan udara yang rendah diatas sayap inilah yang di butuhkan untuk pesawat terbang di udara.

Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan pesawat dapat terbang, diantaranya :

-          Airfoil

Sebuah pesawat memerlukan gaya angkat atau lift yang di butuhkan untuk terbang. Lift dihasilkan oleh permukaan suatu sayap (wing) yang berbentuk airfoil.

Gaya angkat terjadi karena adanya aliran udara yang melewati bagian atas dan bagian bawah di sekitar airfoil. Pada saat terbang, aliran udara yang melewati bagian atas airfoil akan memiliki kecepatan yang lebih besar daripada kecepatan aliran udara yang melewati bagian bawah dari airfoil. Maka, pada permukaan bawah airfoil akan memiliki tekanan yang lebih besar daripada permukaan di atas. Perbedaan tekanan pada bagian atas dan bawah inilah yang menyebabkan terjadinya gaya angkat atau lift pada sayap pesawat. Oleh karena tekanan berpindah dari daerah yang bertekanan besar menuju ke daerah yang bertekanan kecil, maka tekanan pada bagian bawah airfoil akan bergerak menuju bagian atas airfoil sehingga tercipta gaya angkat pada sayap pesawat. Gaya angkat inilah yang membuat pesawat dapat terbang dan melayang bebas di udara.

Untuk bergerak ke depan (baik di darat maupun di udara), pesawat memerlukan daya dorong yang di hasilkan oleh tenaga penggerak atau yang biasa di sebut dengan mesin (engine). Daya dorong yang nantinya di hasilkan oleh engine ini biasa di sebut dengan thrust.

Terdapat beberapa jenis engine dari pesawat, diantaranya :

- Piston Engine

-Turbojet Engine

-Turboporop Engine

-Turbofan Engine

-Turboshaft Engine