Diagram Mollier

Diagram Mollier digunakan untuk menganalisa kinerja proses adiabatic steady-flow, salah satunya adalah menentukan nilai kerja dan power Turbin Uap dengan mencari Enthalpy dan Entropy dalam sistem tersebut.

Beberapa istilah Thermodinamika yang berhubungan Diagram Mollier:

·         Enthalpy (kJ/kg) adalah ukuran total energi suatu sistem Thermodinamika.

·         Entropy (kJ/kg.K) adalah ukuran ketidakteraturan mikroskopik dari sebuah zat.

·         Power (W) adalah laju energi yang ditransfer atau kerja yang dilakukan persatuan waktu.

·         Kerja (J)  adalah jumlah dari energi yang ditransfer dari suatu sistem menuju sistem lain.

·         Isoenthalpy adalah keadaan dimana Enthalpy dari sebuah sistem adalah konstan.

·         Isoentropy adalah keadaan dimana Entropy dari sebuah sistem adalah konstan.

Dalam perhitungan power dan kerja dari Turbin Uap digunakan pendekatan perhitungan Themodinamika pada saat kondisi ideal yaitu saat effisiensi dari Turbin Uap adalah sebesar 100% atau non ideal yaitu saat effisiensi dari Turbin Uap kurang dari 100%. Tetapi di keadaan aktual, tidak ada effisiensi Turbin Uap yang mencapai 100%.

Tabel berikut menampilkan persamaan dari sistem Isoentropy dan Isoenthalpy pada kondisi ideal dan non ideal. Persamaan Isoentropy saat keadaan ideal dan non ideal dibedakan oleh adanya pengali berupa effisiensi pada saat non ideal, sedangkan persamaan Isoenthalpy saat keadaan ideal dan non ideal adalah konstan sehingga hasil dari power dan kerja adalah nol (0).

Tabel 1. Persamaan dari sistem Isoentropy dan Isoenthalpy

Untuk membaca Diagram Mollier terlebih dahulu harus mengetahui keterangan koordinat-koordinat garis dari diagram (Gambar 1):

Gambar 1. Keterangan Koordinat Diagram Mollier

Keterangan:

1. Garis kelembaban uap konstan menunjukkan kelembaban konstan dari steam exhaust.
2. Garis saturasi menunjukan zat cair yang sedang dipanaskan.
3. Garis temperatur konstan menunjukkan temperatur dari zat cair.
4. Garis Enthalpy menunjukkan garis untuk menentukan Enthalpy.
5. Garis Entropy menunjukkan garis untuk menentukan Entropy.
6. Garis tekanan konstan menunjukkan tekanan absolut dari zat cair.

Contoh aplikasi dari penggunaan Diagram Mollier:

Diketahui dalam kondisi yang ideal sebuah Turbin Uap mempunyai laju power output sebesar 30.000 kW dan laju aliran massa sebesar 26,4 kg/s. Uap buang (steam exhaust) menuju kondensor sebesar 0,12 bar pada tekanan absolut dan memiliki kandungan kelembaban uap konstan sebesar 81%. 

Tentukan Enthalpy spesifik dari inlet dan outlet steam ?

Diketahui:

Power output: 30.000 kW

Laju aliran massa: 26,4 kg/s

Tekanan steam exhaust: 0,12 bara

Kelembaban uap konstan: 81%

Dicari: Enthalpy spesifik dari inlet dan outlet steam ?

Penyelesaian:

Power = (laju aliran massa).(perbedaan Enthalpy).(effisiensi)

Karena sistem berada dalam keadaan yang ideal maka effisiensi = 1

Sehingga:

30.000 kW = (perbedaan Enthalpy).(26,4 kg/s).(1)

Perbedaan Enthalpy = (30.000 kW) / (26,4 kg/s) = 1136 kJ/kg

Perhitungan selanjutnya dengan menggunakan Diagram Mollier (Gambar 2):

Gambar 2. Contoh Penggunaan Diagram Mollier

1.     Tanda garis pada tekanan konstan yang menunjukkan 0,12 bar.

2.     Tanda garis pada kelembaban uap konstan sebesar 0,81.

3.  Tanda garis horisontal (garis Enthalpy) dari titik pertemuan antara kedua garis tekanan dan kelembaban uap untuk menentukan nilai Enthalpy. Sehingga dari titik pertemuan dari ketiga garis tersebut didapatkan nilai Enthalpy sebesar:

h₂ = 2160 kJ/kg

Maka:

h₁- h₂ = 1136 kJ/kg

h₁ = 1136 kJ/kg + 2160 kJ/kg = 3296 kJ/kg

Sehingga dari perhitungan diatas telah didapatkan:

Enthalpy spesifik outlet (h₂) = 2160 kJ/kg

Enthalpy spesifik intlet (h₁) = 3296 kJ/kg