Eight Problem

8/19/2019 Eight Problem

1/16

Eight problem

8/19/2019 Eight Problem

2/16

• A tank containing 45 kg of liquid water initially at 45°C has oneinlet and one exit with equal mass ow rates, liquid water entersat 45°C and a mass ow rate of 27 kg!h" A cooling coilimmersed in the water remo#es energy at a rate of 7"$ k%" &hewater is well mixed 'y a (addle wheel so that the water

tem(erature is uniform throughout" &he (ower in(ut to thewater from the (addle wheel is "$ k%" &he (ressure at the inletand exit are equal and all kinetic and (otential energy e)ectscan 'e ignored" *eri#e the equation that related thetem(erature of water inside the tank to time" %hat is the +nal

and constant tem(erature of the water -s it equal to thesteady.state solution

/" 0lot the #ariation of the the water tem(erature with the time"

2"Again (lot the #ariation of the water tem(erature with time 'utchange the liquid to 'en1ene"

8/19/2019 Eight Problem

3/16

• *iketahui

. 3au massa aliran air masuk sama dengan lau massa aliran air keluar Δ

. Air di dalam tangki didinginkan dengan kum(aran (endingin

*itanyakan

a" &urunan (ersamaan &air di dalam tangki terhada( waktu"

'" 6era(a & +nal dan konstan A(akah sama dengan (ada saat steady.state"

c" ra+k #ariasi tem(eratur air dan 'en1ena menurut waktu"

8/19/2019 Eight Problem

4/16

• Asumsi

. 8istem 'erada (ada kondisi tak.tunak karena adanya(eru'ahan &em(eratur terhada( waktu"

.0er(indahan kalor yang signi+kan hanya teradi (ada

kum(aran (endingin" 8ehingga, (engaruh energi kinetikdan energi (otensial da(at dia'aikan"  = 

. &em(eratur air seragam di semua tem(at dalamtangki" 9=( 

. Air di dalam tangki adalah inkom(resi'el, sehinggatidak ada (er'edaan tekanan antara sisi masuk dengansisi keluar" sehingga, = =

. :ondisi 'atas yang digunakan adalah & &i (ada t

8/19/2019 Eight Problem

5/16

• ;eraca lau energi

• :arena air diasumsikan inkom(resi'el, maka energi dalam

s(esi+k hanya 'ergantung (ada suhu, oleh karena itu, aturan'erantai 'isa digunakan untuk menuliskan

8/19/2019 Eight Problem

6/16

• 6erdasarkan (ersamaan untuk model gas inkom(resi'el dengankalor enis diangga( teta(, maka 'erlaku

• :arena tekanan (ada aliran masuk dan keluar diasumsikan sama,

maka

• *engan mensu'stitusi (ersamaan.(ersamaan diatas, dida(atkan

8/19/2019 Eight Problem

7/16

A(a'ila (ersamaan terse'ut dianalogikan dengan (ersamaandiferensial linear orde (ertama, yaitu

8/19/2019 Eight Problem

8/16

• =aka (enyelesaian (ersamaan diatasmenadi

• *imana konstanta C 'isa dicari dengankondisi 'atas & &i (ada t

• =aka

8/19/2019 Eight Problem

9/16

• *engan menyelesaikan (ersamaan terse'ut

• *engan memasukkan angka.angka yang

diketahui

8/19/2019 Eight Problem

10/16

T fnal dan konstan

• (ada saat &, maka

•  Bika steady state

8/19/2019 Eight Problem

11/16

• *ari kedua (erhitungan diatas da(at disim(ulkan'ahwa tem(eratur +nal dan konstan untukkeadaan tak tunak >unsteady.state9 sama dengantem(eratur +nal dan konstan (ada keadaan tunak

>steady.state9, yaitu se'esar 2$ : atau 2DEC

8/19/2019 Eight Problem

12/16

• Tabel variasi temperatur air menurut waktu

T(s) T(K)0 D/F

0,025 D/4,D5$

0,05 D/2,2F0,075 D/,27F

0,1 DF,7D

0,2 D2,$2$D

0,3 2,$D$$

0,4 27,5F0,5 27,5D

0, 2$,$//

0,7 2$,D2

0,! 2$,/F//

0," 2$,41 2$,545

2 2$,/3 2$3 2$4 2$

8/19/2019 Eight Problem

13/16

• Grafk variasi temperatur airmenurut waktu

"5 / /"5 2 2"5 D D"5 4 4"5

5

/

/5

2

25

D

D5

8/19/2019 Eight Problem

14/16

 #ika air diganti dengan ben$ene

• 0enurunan yang dilakukan sama se(erti air hanyasaa (emasukkan angka dalam kalor enisnyayang 'er'eda yaitu

8/19/2019 Eight Problem

15/16

• Tabel variasi temperatur benzene menurutwaktut T

0 D/F

0,05 25,/$

0,1 277,7$

0,2 25$,/5

0,4 2D7,D4$7

0, 2D/,72D$0,! 2D,D

1 22,5/

2 22,D53 22,D3 22,D

4 22,D

8/19/2019 Eight Problem

16/16

• Grafk variasi temperatur benzene menurut waktu

• *ari kedua gra+k terse'ut da(at ditarik kesim(ulan'ahwa enis senyawa akan 'er(engaruh (ada (eru'ahansuhu terhada( waktu"

"5 / /"5 2 2"5 D D"5 4 4"5

5

/

/5

2

25

D

D5