BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1.5 Psychrometric chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang
digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu. Dengan Psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai properti udara secara cepat dan cukup presisi. Untuk mengetahui nilai dari propeti-properti ( Tdb, Twb, Tdp, W, RH, H, SpV ) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut sudah diketahui. Fungsi ice pack didalam mesin penyejuk
udara adalah untuk membantu menurunkan suhu udara yang akan dipergunakan untuk menyejukan udara didalam ruangan.
2.1.5.1 Parameter-parameter Udara Psychrometric chart
Parameter-parameter udara Psychrometric chart meliputi : (a) Dry-bulb
Temperature (Tdb), (b) Wet-bulb Temperature (Twb), (c) Dew-point Temperature (Tdp), (d) Specific Humidity (W), (e) Relative Humidity (%RH), (f) Enthalpy (H), (g) Volume Spesific (SpV). Contoh dari Psychrometric chart disajikan pada Gambar 2.8.
a. Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb Temperature adalah suhu bola kering dari udara yang diperoleh
melalui pengukuran dengan menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam keadaan kering (bulb tidak diselimuti kain basah). Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu mendatar yang terdapat di bagian bawah
Psycrometric chart.
b. Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb Temperature adalah suhu bola basah dari udara yang diperoleh
melalui pengukuran dengan menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam keadaan basah (bulb diselimuti kain basah). Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan dari
Psycrometric chart.
c. Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan uap air menjadi nilai air ketika didinginkan/diturunkan suhunya dan menyebabkan adanya perubahan kandungan uap air di udara. Tdp terletak di sepanjang titik saturasi.
d. Specific Humidity (W)
Specific Humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg air/kg udara kering). Pada Psychrometric chart W diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan
e. Relative Humidity (%RH)
Relative Humidity adalah perbandingan jumlah air yang terkandung dalam
1m3 udara dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1m3 udara tersebut pada suhu yang sama (kondisi udara yang sama) dapat dinyatakan dalam bentuk persentase.
f. Enthalpy
Enthalpy adalah jumlah panas total yang terkandung dalam campuran
udara dan uap air persatuan massa. Dinyatakan dalam satuan meter kubik per satuan kilogram udara kering.
g. Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari udara campuran dengan satuan meter
kubik per satuan kilogram udara kering.
2.1.5.2 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric chart Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart adalah sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and
dehumidify), (b) proses pemanasan sensibel (sensibel heating), (c) proses
pendinginan dan penaikkan kelembaban (cooling and humidify), (d) proses pendinginan sensibel (sensible cooling), (e) proses humidify, (f) proses
dehumidify, (g) proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidify), (h) proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidify). Gambar 2.9, menunjukkan proses-proses yang dapat terjadi pada udara.
Proses pendinginan dab penurunan kelembaban (cooling and dehumidify) adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik. Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya.
b. Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperature bola kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami penurunan.
c. Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (cooling and humidify) Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (cooling and humidify) berfungsi menurunkan dan mnaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik.
d. Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan sensible cooling adalah pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses ini, terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik,
namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan.
e. Proses humidify
Proses humidify merupakan penambahan kandungan uap air ke udara tanpa mengubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik.
f. Proses dehumidify
Proses dehumidify merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik.
g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and humidify) Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and humidify) berfungsi untuk menaikkan suhu bola kering dan menurunkan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembaban relatif tetapi terjadi peningkatan suhu bola kering. h. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidify)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini terjadi kenaikkan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, dan suhu bola kering.
Gambar 2.17 Proses-proses yang terjadi pada udara dalam Psychrometric chart 2.1.5.3 Proses-proses yang terjadi pada Mesin Penyejuk Udara
a. Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik A-B)
Pada proses ini terjadi penurunan suhu udara setelah melewati beberapa
ice pack dan rangkaian pipa kapiler. Pada proses ini terjadi proses penurunan
temperatur bola kering, temperatur bola basah dan volume spesifik udara, namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.18.
Titk A merupakan kondisi udara luar sebelum memasuki mesin penyejuk udara. Titik A pada psychrometric chart, diperoleh dengan berdasarkan temperatur bola kering dan temperatur bola basah yang terbaca dari hygrometer. Sedangkan titik B diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembaban relatif 100%.
Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada mesin penyejuk udara
b. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban atau cooling and
dehumidifying (titik B-C)
Proses (B-C) merupakan proses penurunan suhu udara bola basah dan penurunan suhu udara kering. Pada proses ini, nilai entalphi, volume spesifik, temperatur titik embun dan kelembaban spesifik mengalami penurunan. Sedangkan kelembaban relatif nilainya tetap pada nilai 100%. Pada proses ini udara didinginkan oleh evaporator hingga mendekati suhu kerja evaporator. Uap air yang ada di udara mengalami proses pengembunan sehingga berubah menjadi air. Proses pengembunan ini mengakibatkan tingkat kelembaban spesifik pada udara menjadi berkurang.
Titik C pada proses ini merupakan kondisi dimana udara telah didinginkan oleh ice-pack dan evaporator atau dapat disebut juga kondisi udara keluaran
evaporator. Titik C ini diperoleh dengan menggambar garis menurun mengikuti garis saturasi dari titik B hingga titik suhu sama dengan suhu udara keluarann dari mesin penyejuk udara.
c. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban atau heating and humidify (titik C-A)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini terjadi kenaikkan kelembaban spesifik, entalphi, suhu bola basah, dan bola kering. Proses ini terjadi karena adanya kalor sensibel dan kalor laten yang ada di ruang yang di sejukkan udaranya.
2.2 Tinjauan Pustaka
Anwar, Khairil (2010), melakukan penelitian tentang efek beban pendingin terhadap performa sistem mesin pendingin. Penelitian ini membahas mengenai efek beban pendingin terhadap kinerja mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi. Koefisien prestasi dan waktu pendingin yang diperoleh dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300, dan 400 watt di dalam ruang pendingin. Pengambilan data langsung dilakukan pada unit pengujian mesin pendingin HRP Fokus model 802. Data dianalisis secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus, kapasitas refrigerasi dan COP sistem. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa peningkatan beban pendingin akan membentuk kurva parabola. Pertama oktimum pada pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 watt dengan COP
sebesar 2.64. sedangkan untuk waktu pendinginan diperoleh paling lama pada beban pendingin yang paling tinggi 9 pada bola lampu 400 watt).
Pornomo, Heroe (2015), melakukan penelitian tentang karakteristik unjuk kerja sistem pendingin (air conditioning) yang menggunakan freon R-22 berdasarkan pada variasi putaran kipas pendingin kondensor. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah percobaan dengan menggunakan peralatan dari mesin refrigerasi sistem pendingin udara di laboratorium, Data-data yang dicatat yaitu suhu, tekanan dan perbedaan tekanan di kompresor. Untuk membuat variasi putaran poros fan kondensor dilakukan dengan melakukan beberapa perubahan frequensi motor listrik yang menggerakkannya. Variasi putaran motor listrik fan kondensor yang digunakan adalah 50 rpm sampai dengan 150 rpm. Data hasil pencatatan berupa tekanan dan temperatur selanjutnya diplot pada diagram P-h untuk refrigeran R-22. Berdasarkan pembahasan dan perhitungan data yang diperoleh, dapat ditarik beberapa kesimpulan karakteristik dan unjuk kerja sistem pendingin, Semakin besar laju aliran udara untuk mendinginkan kondensor maka besarnya koefisien prestasi semakin meningkat. Karena laju pelepasan kalor yang besar akan berimbas pada temperature kondensor yang semakin rendah, sehingga dapat mencapai temperatur yang lebih rendah lagi pada keluaran evaporator. Jadi kerja kompresor lebih ringan pada variasi laju pelepasan kalor yang paling besar
Arijanto, (2007), melakukan pengujian refrigerant Hycool HCR-22 AC splite sebagai pengganti freon R-22. Rusaknya lapisan ozon dan efek pemanasan
global antara lain disebabkan oleh penggunaan bahan yang mengandung unsur Chlor (Cl) dan salah satunya adalah ditimbulkan oleh refrigeran dari golongan CFC (Chloro Fluoro Carbon) yang mempunyai beberapa unsur Cl. Unsur chlor ini akan mengikat ozon (O3), dengan chlor sebagai katalisator, ozon akan terurai dan menjadi semakin tipis yang akhirnya membentuk lubang. Menipisnya lapisan ozon mengakibatkan terjadinya degradasi lingkungan, keterbatasan sumber air bersih, kerusakan rantai makanan di laut, musnahnya ekosistem terumbu karang dan sumber daya laut lainnya, menurunnya hasil produksi pertanian yang dapat menganggu ketahanan pangan, dan bencana alam lainnya. Mata rantai dampak penipisan lapisan ozon berikutnya adalah terjadinya pemanasan global (global warning). Gas karbon dioksida (CO2) memiliki kontribusi paling besar sekitar 50 persen, diikuti chloroflourcarbon (CFC) 25 persen, gas methan 10 persen, dan sisanya gas lain terhadap pemanasan global. Pemanasan global juga menyebabkan mencairnya lapisan es di Benua Antartika. Akibatnya, muka air laut global naik sampai 25 cm di akhir abad ke-20. Sehingga terjadi ketidakseimbangan iklim, dimana di suatu tempat terjadi bencana kekeringan, dan di tempat lainnya terjadi bencana banjir.
Galuh. R. W (2013) melakukan penelitian terhadap karakteristik mesin pendingin dwngan mempergunakan refrigeran yang berbeda. Dikatakan refrigeran memiliki sifat karakteristik yang berbeda yang mempengaruhi efek refrigerasi dan koefeisien prestasi yang dihasilkan. R22 adalah refrigeran yang memiliki karakteristik yang baik pada mesin pendingin, sedangkan R134a adalah refrigeran
yang lebih ramah terhadap lingkungan. Kedua refrigeran tersebut banyak digunakan karena dapat menghasilkan efek refrigerasi dan COP (koefisien prestasi) yang cukup baik. Dan hasil yang didapat adalah pertambahan beban berpengaruh pada naiknya kerja kompresi tetapi tidak diiringi kenaikan kapasitas evaporasi yang signifikan sehingga COP yang dihasilkan tiap penambahan beban mengalami penurunan dan karakteristik dari R22 dan R134a yang berbeda berpengaruh pada prestasi kerja masing- masing refrigeran. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik daripada R134a, tetapi R22 tidak ramah lingkungan, sebaliknya, R134a lebih ramah lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22.
40