BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.7 Psychrometric chart
100 idea l a ktua l COP COP , …(2.6)
dengan η adalah efisiensi mesin kompresi uap, COPaktual adalah Coefficient Of Performance aktual mesin kompresi uap, dan COPideal adalah Coefficient Of Performance ideal mesin kompresi uap.
2.1.7 Psychrometric chart
Psychrometric chart merupakan grafik yang digunakan untuk mengetahui properti-properti yang ada di udara pada kondisi tertentu. Dengan psychrometric chart dapat diketahui secara lengkap sifat-sifat dari udara pada kondisi tertentu. Dibutuhkan minimal dua parameter yang sudah diketahui untuk mendapatkan nilai dari properti-properti udara yang lain (Tdb, Twb, Tdp, W, RH, H, SpV). Gambar psychrometric chart dapat dilihat pada Gambar 2.18
23
Parameter-parameter udara dalam psychrometric chart antara lain (a) Dry- bulb temperature, (b) Wet-bulb temperature, (c) Specific humidity, (d) Dew-point temperature, (e) Entalpi, (f) Volume spesifik, (g) Kelembaban relatif. Berikut ini penjelasannya:
a. Dry-bulb temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature adalah suhu udara kering yang diperoleh melalui pengukuran termometer dengan kondisi bulb pada keadaan kering. Pada
psycrometric chart, Tdb di posisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu mendatar yang terletak di bagian bawah chart.
b. Wet-bulb temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara basah yang diperoleh melalui pengukuran termometer dengan kondisi bulb pada keadaan basah (bulb diselimuti kain basah). Pada psychrometric chart, Twb di posisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak dibagian samping kanan chart.
c. Specific humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering (kg air/ kg udara kering). Pada psychrometric chart W di posisikan pada garis sumbu vertikal yang ada dibagian samping kanan chart. d. Dew-point temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu saat uap air di dalam udara mulai menunjukkan pengembunan ketika didinginkan. Pada psychrometric chart, Tdp ditandai sebagai titik sepanjang saturasi.
e. Entalpi (h)
Entalpi adalah jumlah kalor total dari campuran udara dan uap air yang nilainya tergantung suhu dan tekanannya. Dinyatakan dalam satuan BTU per pound udara. Nilai entalpi dapat diperoleh sepanjang skala di atas garis saturasi. f. Volume spesifik (SpV)
Volume spesifik adalah volume udara campuran dengan satuan meter kubik per kilogram udara kering, dapat juga dikatakan meter kubik udara kering atau meter kubik campuran per kilogram udara kering.
g. Kelembaban relatif (%RH)
Kelembaban relatif adalah persentase perbandingan jumlah air yang terkandung dalam satu meter kubik dengan jumlah air maksimal yang dapat terkandung dalam satu meter kubik tersebut.
Gambar 2.19 Skematik Psychrometric chart
Sumber: http://3.bp.blogspot.com/_ICtrCXo1vmE/Si2sSS7S6dI/AAAAAAAA AHs/w1Xdq348bEs/s400/psc_03.gif
2.1.7.1 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 dehumidifying), (b) proses pemanasan (sensible heating), (c) proses pendinginan dan menaikkan kelembaban (evaporative cooling), (d) proses pendinginan (sensible cooling), (e) proses humidifying, (f) proses dehumidifying (g) proses pemanasan dan penurunan kelembaban (chemical and dehumidifying), (h) proses pemanasan dan menaikan kelembaban (heating and humidifying).
25
Gambar 2.20 Proses-proses yang terjadi dalam psychrometric chart
Sumber: http://auworkshop.autodesk.com/sites/default/files/styles/large/public/ core-page-inserted-images/psycrometric_porcess.jpg?itok=W0CMb_1B a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan panas sensibel dan penurunan panas laten ke udara. Pada proses ini, terjadi penurunan temperatur 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 sensibel (sensible heating) adalah proses penambahan panas sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur 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 (evaporative cooling)
Proses evaporative cooling berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola
(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
kering, temperatur bola basah dan kelembaban spesifik. Pada proses ini, terjadi penurunan temperatur kering 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 sensibel adalah proses pengambilan panas sensibel dari udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan, terjadi penurunan pada temperatur bola kering, temperatur bola basah dan volume spesifik, namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan.
e. Proses humidifying
Proses humidifying merupakan proses penambahan kandungan uap air ke udara tanpa merubah temperatur bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, temperatur bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik.
f. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, temperatur bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik.
g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying) Proses ini menunjukkan kenaikan temperatur bola kering dan penurunan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban spesifik, entalpi, temperatur bola basah dan kelembaban relatif, tetapi terjadi peningkatan temperatur bola kering.
h. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidifying) Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, temperatur bola basah, temperatur bola kering.
2.1.7.2 Proses-proses pada mesin penghasil air aki
Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki dapat dilihat pada Gambar 2.21. Proses-prosesnya meliputi (a) proses pendinginan sensibel atau
27
cooling and dehumidifying (titik B-C), (c) proses pemanasan sensibel atau
sensible heating (titik C-D), dan (d) proses pendinginan dan menaikkan kelambaban spesifik atau evaporative cooling (titik D-A).
a. Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik A-B)
Pada proses ini terjadi penurunan suhu udara setelah melewati beberapa rangkaian pipa di evaporator. Penurunan suhu terjadi karena udara yang telah melewati rangkaian humidifier dialirkan menuju evaporator dan didinginkan oleh evaporator. Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan volume spesifik, namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.21.
Titik A merupakan kondisi udara pada daerah sebelum memasuki evaporator. Udara pada titik A ini sebelumnya telah dipanaskan oleh kondensor dan kemudian dilewatkan melalui humidifier. Titik A pada psychromertic chart, diperoleh dengan melihat temperatur bola kering dan temperatur bola basah yang tertera
A B
C D
ΔW
Gambar 2.21 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki
Wa
Wb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
pada hygrometer. Sedangkan titik B diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal menuju garis melengkung yang menunjukkan kelembaban relatif 100%.
b. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban atau cooling and dehumidifying (titik B-C)
Pada Gambar 2.21, proses ini merupakan penurunan panas sensibel dan penurunan panas laten ke udara. Pada proses ini, temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, 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 terkandung 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 udara setelah melewati evaporator atau dapat disebut juga sebagai udara keluaran evaporator. Titik C ini diperoleh dengan menggambar garis menurun mengikuti garis saturasi dari titik B hingga titik suhu sama dengan suhu udara keluar evaporator.
c. Proses pemanasan sensibel atau sensible heating (titik C-D)
Pada Gambar 2.21, proses ini merupakan penambahan panas sensibel ke udara. Pada proses ini, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami penurunan. Proses ini menunjukkan kondisi udara keluaran evaporator yang melewati kondensor sehingga temperatur udara menjadi naik.
Titik D pada proses ini merupakan kondisi udara yang telah melewati kondensor. Titik D ini diperoleh dengan menggambar garis horizontal ke kanan, sejajar dengan garis specific humidity hingga garis suhu menunjukkan nilai suhu keluaran kondensor.
d. Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban atau evaporative cooling
29
Pada Gambar 2.21, proses ini menunjukkan proses evaporative cooling. Proses ini terjadi karena udara keluaran kondensor didinginkan dan dinaikkan tingkat kelembabannya dengan cara dilewatkan melalui humidifier. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan kelembaban spesifik. Pada proses ini, terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik. Selisih nilai specific humidity titik A dengan titik D merupakan jumlah kandungan uap air di udara yang berhasil dinaikkan oleh proses evaporative cooling ini.
2.1.7.3 Perhitungan pada psychrometric chart
Dari data-data yang ada pada psychrometric chart dapat dihitung (a) laju aliran volume air yang diembunkan, (b) pertambahan kandungan uap air, (c) laju aliran massa udara, dan (d) debit aliran udara.
a. Laju aliran volume air yang diembunkan
Laju aliran volume air yang diembunkan dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.9): t V V a ir a ir , …(2.9)
dengan Vairadalah laju aliran volume air, Vair adalah jumlah air yang dihasilkan,
dan t adalah selang waktu yang dibutuhkan. b. Pertambahan kandungan uap air
Pertambahan kandungan uap air pada proses penghasilan air aki (lihat Gambar 2.21) dapat dihitung dengan Persamaan (2.10):
b a W W
W
, …(2.10)
dengan Wadalah pertambahan kandungan uap air, Wa adalah kelembaban spesifik udara sebelum masuk evaporator, dan Wb adalah kelembaban spesifik udara setelah keluar evaporator.
c. Laju aliran massa udara yang berhasil diembunkan
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.11):
b a a ir b a a ir uda r a W W t m W W m m / , …(2.11)
dengan muda r a adalah laju aliran massa udara, ma ir adalah laju aliran massa air yang dihasilkan, Wa adalah kelembaban spesifik udara sebelum masuk evaporator, dan Wb adalah kelembaban spesifik udara setelah keluar evaporator, mair adalah massa air aki yang dihasilkan, t adalah selang waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan air aki.
d. Debit aliran udara
Debit aliran udara dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.12): uda r a uda r a uda r a uda r a uda r a m m Q , …(2.12)
dengan Qudara adalah debit aliran udara, muda r a adalah laju aliran massa udara, uda r a
adalah massa jenis udara, dan uda r a adalah volume spesifik udara.
