Where is the pressure going to balance?

I have a simple question when I have gas 2000 Psig in a 1 M3 cylinder and I am going to transfer this gas to a 0 Psig vessel Volume 100 M3 with free flowing.

  1. Can you transfer all pressure in Cylinder 2000 Psi 1 M3 to the vessel? And it will make the Cylinder totally empty 0 Psig?
  2. Do you think a Boyle Law can be applied in this case? P1V1 = P2V2?
  3. What is the balance pressure going to be reached?

Pertanyaan pertama apakah seluruh isi silinedr 2000 Psi Volume 1M3 bisa diisikan ke dalam Vessel 100 M3 sampai habis dengan free flow? Jawabannya TIDAK, Kenapa?. Karena udara atau gas mengalir dari silinder ke vessel dengan adanya perbedaan tekanan. Artinya tekanan di dalam silinder akan turun dan tekanan di dalam vessel akan naik dan mencapai titik tekanan kesetimbangan keduanya. Ketika tekanan kesetimbangan tercapai maka udara sudah tidak bisa mengalir. Dalam posisi kesetimbangan masih tertinggal tekanan udara di dalam silinder. Jadi tekanan udara di dalam silinder tidak akan pernah jadi 0 Psig pasti masih ada sisa. Berapa tekanan sisanya? Bagaimana cara tau-nya berapa tekanan kesetimbangan? Masuk ke pertanyaan ke-2.

Untuk mencari tekanan kesetimbangan dari kombinasi Pressure dan Volume, maka banyak orang akan advise dan mengarahkan ke hukum boyle. Note: Hukum boyle itu sangat mudah diaplikasikan dan dibayangkan pada balon atau plembungan yang bisa mengalami perubahan tekanan dan perubahan volume (karet kan lemes) dan perubahan temperature pada masa udara yang tetap. Nah, silinder dan vessel itu umumnya terbuat dari besi artinya volume tetap, tidak seperti balon. Cuman ada transfer udara dari volume kecil ke volume besar. Ok kita asumsikan kondisi pertama adalah Silinder dengan volume kecial dan kondisi ke dua adalah Vessel dengan volume besar, apakah hukum boyle bisa diaplikasikan? Kalau seluruh masa udara dari silinder bisa dipindah semuanya ke vessel maka P1V1 = P2V2 bisa dipakai sebagai pendekatan. Tetapi pada pembahasan pertanyaan pertama dijelaskan bahwa tidak semua masa udara dan tekanan dalam silinder P1V1 bisa ditransfer ke vessel P2V2. Sekali lagi tidak semua, tetapi akan menyisakan masa udara dan tekanan pada kesetimbangan. Sehingga perlu sedikit ada modifikasi dari persamaan boyle tersebut. Modifikasinya adalah menggunakan konsep hukum kekekalan energi yaitu silinder melepaskan energi dan sebaliknya vessel menerima energi pada temperatur tetap. Pelepasan energi oleh silinder linear dengan differensial pressure, sebaliknya penerimaan energ oleh vessel linear dengan differensial pressure pada temperature tetap. Kalau Tekanan kesetimbangan disebut Ps maka dengan mengesampingkan faktor thermodinamika yang saya tidak tau (isothermic, adiabatic, isokhoric, de el el) formula ini merepresentasikan hukum kekekalan energi melalui transfer pressure dari silinder P1V1 ke Vessel P2V2 (volume hose diabaikan):

(P1 – Ps) x V1 = (Ps -P2) x V2

Pertanyaan ketiga yaitu pada tekanan berapa kedua sistem yaitu silinder dan vessel akan mencapai kesetimbangan. Dengan formula di atas yang merupakan pendekatan dengan mengesampingkan faktor termodinamika lain yang mungkin, juga mengesampingkan volume hose maka tekanan kesetimbangan pada kasus di atas bisa dihitung kira-kira. P1=2000 Psi, Ps dicari, V1=Volume silinder, P2=Volume initial empty, V2 = Volume vessel

(2000 – Ps) x 1 = (Ps – 0) x 100

2000 – Ps = 100 Ps – 0

Ps = 2000/101

Ps = 19.8 Psig

Nah, nilai 19.8 Psig bisa dianggap sebagai nilai kira-kira yang secara empiris formula ini sering saya pakai.

Pertanyaan tambahan kemudian adalah perlu berapa banyak silinder 2000 Psi, 1M3 untuk mengisi vessel dengan volume 100M3 sampai pada tekanan 200 Psi. Dengan formula di atas silinder by slinder satu-satu akan mengisi vessel sampai tekanan kesetimbangan Ps mencapai 200 Psi. Akan terhitung perlu berapa banyak silinder.

Atau dengan metode silinder paraller 2000 Psi, 1M3. Kalau silinder-silinder diparallel yang nambah banyak apanya? Volumenya ya… bukan pressurenya. Sehingga dari formula di atas bisa dikira-kira sebagai berikut dengan metode parallel:

(2000 – 200) x V1 = (200 – 0) x 100

1800 V1  = 20000

V1 = 11.11 M3   (jadi perlu disiapin 12 silinder)

Sekali lagi ini hanya utak utik saya terhadap kondisi lingkunagn sekitar.

Batam, 12 May 2017

Nova Kurniawan

 

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: