BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.3 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamik dari udara yang digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu. Dengan psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara secara cepat dan presisi. Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb, Twb, W, RH, H, SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut sudah diketahui.
2.1.3.1 Parameter-parameter Udara pada 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) dan (g) Volume Spesific (SpV). Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 2.15.
Gambar 2.17 Psychrometric Chart
a. Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan thermometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti kain basah). Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya dalam Celsius, Kelvin, dan Fahrenheit. Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart.
b. Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara yang diukur dengan thermometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti kain basah). Twb
diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart.
c. Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan terjadinya pengembunan uap air yang ada diudara ketika udara didinginkan/diturunkan temperaturnya dan menyebabkan adanya perubahan kandungan uap air di udara. Tdp ditandai sepanjang titik saturasi.
d. Specific Humidity (W)
Specific Humidity merupakan 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 psychrometric chart.
e. Relative Humidity (%RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah air yang terkandung dalam 1 m3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 m3 dalam bentuk persentase.
f. Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi total yang terkandung di dalam campuran udara dan uap air satuan massa.
g. Volume Spesific (SpV)
Volume specific merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu satuan massa dengan satuan m3/kg.
2.1.3.2 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric Chart adalah (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying), (b) proses pemanasan (sensible heating), (c) proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying), (d) proses pendinginan (sensible cooling), (e) proses humidifying, (f) proses dehumidifying, (g) proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying), (h) proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying). Proses-proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.16.
Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam Pyschrometric chart (Sumber :
https://aece.engineeringdesignresources.com/product/psychrometric-principles/)
a. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying) Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying) merupakan proses penurunan suhu dan penurunan kelembapan spesifik udara. Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembapan spesifik. Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung proses yang terjadi.
Gambar 2.19 Proses Cooling and Dehumidifying 1
b. Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) merupakan proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan. Namun kelembapan relatif mengalami penurunan.
Gambar 2. 20 Proses Sensible Heating
c. Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling humidifying)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) digunakan untuk menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air pada udara. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering, temperatur pada bola basah, dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan titik embun, kelembapan relatif dan kelembapan spesifik.
1 W1 = W2
Gambar 2.21 Proses Cooling and Humidifying d. Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) merupakan pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara. Dari proses ini mengakibatkan terjadinya penurunan pada temperatur bola kering, pada bola basah dan volume spesifik, namun terjadi peningkatan kelembapan relatif. Pada kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan.
Gambar 2.22 Proses Sensible Cooling 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2 e. Proses Humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan uap air ke udara tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan terjadinya kenaikkan entalpi, temperatur bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik.
Gambar 2.23 Proses Humidifying f. Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, temperatur pada bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik.
Gambar 2.24 Proses Dehumidifying Tdb1 = Tdb2
2
g. Proses pemanasan dna penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) digunakan untuk menaikan temperatur pada bola kering dan menurunkan kandungan uap air yang terdapat pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan spesifik, entalpi, temperatur pada bola basah, dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatn pada temperatur bola kering.
Gambar 2.25 Proses Heating and Dehumidifying
h. Proses pemanasan dan menaikan kelembapan (heating and humidifying)
Proses ini pemanasan yang terjadi pada udara dan mengakibatkan penambahan uap air. Sehingga terjadi penambahan kelembapan spesifik, entalpi, temperature pada bola basah, dan temperatur pada bola kering.
Gambar 2.26 Proses Heating and Humidifying 1
2
2
2.1.3.3 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart adalah sebagai berikut :
a. Proses pencampuran udara luar dan udara yang dikondisikan pada ruangan. b. Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling.
c. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying).
d. Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying).
Gambar 2.27 Proses Pengkondisian Udara Keterangan pada Gambar 2.27 :
B : kondisi udara di dalam ruangan yang telah dikondisikan.
C : kondisi udara campuran.
D : suhu pengembunan udara di evaporator 2.
E : suhu kerja evaporator 2.
F : kondisi udara keluar dari evaporator 2.
Gambar 2.28 Proses-proses yang terjadi pada water chiller (Sumber : http://www.egc.com/useful_info_psych.php)
a. Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah didinginkan pada ruangan (titik A-B)
Pada proses ini terjadi percampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah didinginkan pada ruangan. Pada proses ini udara luar akan bercampur
dengan udara yang ada pada ruangan sehingga kondisi udara sama dengan kondisi di titik C (kondisi udara campuran antara udara luar (titik A) dengan kondisi udara dalam ruangan yang telah didinginkan (titik B)).
b. Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering, temperatur pada bola basah, dan volume spesifik dari udara, namun terjadi juga peningkatan kelembapan relatif. Titik C merupakan titik awal sebelum terjadinya proses sensible cooling, sedangkan titik D merupakan titik akhir dari proses sensible cooling. Proses sensible cooling diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100%.
c. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (titik D-F)
Pada Proses ini terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan temperatur udara kering, nilai entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembapan spesifik mengalami penurunan. Sedangkan kelembapan relatif tetap pada nilai 100%.
d. Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying (titik F-B)
Proses pada titik (F-B) merupakan proses heating and humidifying terjadi pemanasan udara yang disertai penambahan uap air, pada proses ini juga terjadi kenaikkan kelembapan spesifik, entalpi, temperatur pada bola basah dan temperatur bola kering.