Fungsi alih plant pemanas air elektrik diperoleh dari pemodelan matematik (heat exchanger)

Isi materi ini ditujukan untuk berbagi ilmu pengetahuan kepada semua pengunjung blog ini.
Silakan digunakan untuk kepentingan proses pembelajaran untuk mencerdaskan bangsa ini dengan tidak lupa menyebutkan sumbernya.
Namun yang harus dihindari adalah: mengambil isi dengan mengakui sebagai haknya, mengambil isi untuk tujuan komersialisasi.
Semua tergantung kepada hati-nurani, jika terjadi saya berkewajiban mengingatkan para plagiator. Biasakan sesuatunya terlahir dari tangan anda, itu menunjukkan bahwa anda ada dan anda diberi hidayah sebagai ciptaanNya yang paling mulia untuk memberikan manfaat di dunia ini. Biasakanlah memberikan manfaat kepada orang lain, dan jangan membiasakan memanfaatkan orang lain.

Pemanas air secara sederhana dapat digolongkan sebagai heat exchanger untuk menukar panas dari sumber panas ke material, baik fluida, gas atau padat.

Plant penukar panas atau disebut dengan heat exchanger, berfungsi untuk memindahkan panas dari sumber pemanas menuju ke bahan yang akan diproses. Gambar dibawah mengillustrasikan sebuah sistem pemanas air secara elektrik. Obyek dari sistem ini secara tipikal adalah penyedia air panas di rumah-tangga. Sistem pemanas air di rumah-tangga adalah adanya air panas yang berada dalam tangki dan air dingin yang dimasukkan ke sistem. Sebuah saklar termostat diputar sebagai referensi dari temperature yang diinginkan.

 

Jika diasumsikan dibuat bahwa temperatur dari benda adalah uniform, maka sejumlah sistem panas dapat direpresentasikan dengan persamaan diferensial linier seperti yang diperlihatkan dalam persamaan berikut.   Disini akan dijelaskan sebuah sistem pemanas air sebagai contoh sederhana dari sistem panas. Hukum energi diperoleh bahwa panas ditambahkan ke dalam sistem sama dengan panas yang disimpan ditambah dengan rugi-rugi panas. Hal ini dapat diekpresikan dengan hubungan:

 Qh = Qc + Qo + Qi + Ql 

Dimana:

  1. Qh= aliran panas yang diberikan oleh elemen pemanas.
  2. Qc = aliran panas ke dalam tangki air. 
  3. Qo = aliran panas merupakan kerugian oleh air panas dalam tangki.
  4. Qi = aliran panas yang terbawa oleh air dingin yang masuk ke tangki.
  5. Ql = aliran panas yang melewati isolasi panas.                                

 Persamaan (1) dapat diuraikan menjadi:

Dimana:
C = kapasitas panas dari air dalam tangki.
 = temperature air dalam tangki.

Dimana:
V = aliran air dari tangki
H = Panas spesifik (specific heat) air

                                                                                    Dimana:
 = Temperatur air masuk ke dalam tangki dan

                                                                                    

Dimana:
 = temperature udara yang mengelilingi tangki.
R = resitansi termal dari isolasi panas.

Dengan memasukkan persamaan-persamaan diatas kedalam persamaan pertama, dapat diekpresikan menjadi:

  

Presentasi model panas sejauh ini dapat di   , ,   dan V sebagai variable. Pada kondisi yang spesifik dimana V adalah konstan dan = , persamaan (6) di sederhanakan menjadi:

 

Dimana :

  = temperatur air didalam tangki dengan referensi .

Transformasi laplace dari persamaan diatas diberikan sebagai:

 

Fungsi alih dari sistem, didefiniskan sebagai perbandingan antara keluarandengan masukan dapat diberikan:

 

 

 

 

Last updated by at .

Avatar of Bambang Siswoyo

About Bambang Siswoyo

I am a college lecturer since 1988 at UB (University of Brawijaya) in the electronics department. My experience: Applications of Microprocessor system, Applications of Control System, Applications of Field Programmable Gate Array, Computer Programming in computer instrumentations. My hobby: Music especially playing the saxophone, hiking and exploring the countryside.
This entry was posted in Pemodelan, Sistem Kontrol and tagged , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

CAPTCHA Image

*

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title="" rel=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>