BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.4 Psychrometric Chart
…. (2.5) Pada Persamaan (2.5) : Te : suhu evaporator, K Tc : suhu kondensor, K
f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (ƞ)
Efisiensi siklus kompresi uap pada mesin penghasil air aki dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.6) : % 100 x COP COP ideal aktual
… (2.6) Pada Persamaan (2.6) :Ƞ : efisiensi mesin siklus kompresi uap.
COPaktual : koefisien prestasi mesin siklus kompresi uap.
COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin siklus kompresi uap.
2.1.4 Psychrometric Chart
Psychometric chart merupakan tampilan secara grafikal thermodinamik udara yang meliputi hubungan antara suhu, kelembaban, enthalpi, kandungan uap air dan
volume spesifik. Dalam Psychometric chart ini dapat langsung diketahui nilai properti berbagai parameter udara secara cepat dan presisi. Untuk mengetahui nilai
dari properti -properti bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui. Contoh gambar dari Psychometric chart dapat dilihat pada Gambar 2.8.
.
Gambar 2.8 Psychromtric Chart
Parameter-parameter udara Psychometric 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 spesifik (SpV).
a. Dry-bulb Temperature (Tdb)
Tdb adalah suhu udara ruang yang diperoleh dari pengukuran temperatur
dengan kondisi bulb kering. Tdb diplotkan sebagai garis vertikal yang berawal dari
ukuran panas sensibel, perubahan Tdb menunjukkan adanya perubahan panas
sensibel.
b. Wet-bulb Temperature (Twb)
Twb adalah suhu udara yang diperoleh melalui pengukuran menggunakan
thermometer dengan kondisi bulb basah. Twb diplotkan sebagai garis miring ke
bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak dibagian samping kanan chart. Twb ini merupakan ukuran panas (enthalpi), perubahan Twb menunjukan adanya
perubahan panas total.
c. Dew-point Temperature (Tdp)
Tdp adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan pengembunan ketika
didinginkan. Tdp ditandai sebagai titik sepanjang saturasi. Pada saat udara ruang
mengalami saturasi (jenuh) maka besarnya Tdp sama dengan Twb demikian pula Tdp.
Tdp merupakan ukuran dari panas laten yang diberikan dari system, adanya
perubahan Tdp menunjukan adanya perubahan panas laten atau adanya perubahan
kandungan uap air di udara.
d. Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara dalam setiap kilogram udara kering (kg air/ kg udara kering).
e. Relative Humidity (%RH)
RH merupakan perbandingan jumlah air yang terkandung dalam udara dan
jumlah air maksimal yang dapat dikandung oleh udara yang ada pada disuatu ruang
atau lokasi tertentu pada suhu yang ditinjau. 100% RH berarti saturasi dan
f. Enthalpi (H)
Entalpi adalah jumlah panas total yang di miliki oleh campuran udara dan uap
air persatuan massa, dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara.
g. Volume Spesifik (SpV)
Volume Spesifik (SpV) 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.
2.1.4.1 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam Psychrometric chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah sebagai
berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify), (b) proses pemanasan (heating), (c) proses pendinginan dan menaikkan kelembaban(evaporative cooling), (d) proses pendinginan (cooling), (e) proses humidify, (f) proses dehumidifying, (g) proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidify), (h) proses pemanasan dan menaikkan kelembaban (heating and humidify).
a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling and dehumidify) Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses penurunan kalor
sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses pendinginan dan
penurunan kelembaban 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.
Gambar 2.10 Proses Cooling and dehumidity
b. Proses pemanasan (heating)
Proses pemanasan (heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temparatur
bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan
kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami
Gambar 2.11 Proses Heating
c. Proses pendinginan (evaporative cooling)
Proses pendinginan evaporatif adalah proses pengurangan kalor sensibel ke
udara sehingga suhu udara tersebut menurun. Proses ini disebabkan oleh perubahan
temperatur bola kering dan rasio kelembaban. Pada proses pendinginan evaporatif,
terjadi penurunan temperatur kering dan volume spesifik. Sedangkan temperatur
titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik mengalami peningkatan.
Namun entalpi dan temperatur bola basah tetap konstan.
Gambar 2.12 Proses Evaporative cooling
d. Proses pendinginan (cooling)
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara
sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan, terjadi
terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada psychrometric chart
adalah garis horizontal ke arah kiri.
Gambar 2.13 Proses Cooling
e. Proses Humidifying
Proses Humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola basah, titik
embun dan kelembaban spesifik. Garis proses pada psychrometric chart adalah garis vertikal ke arah atas.
f. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying 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. Garis dalam psychrometric chart
adalah garis vertikal ke arah bawah.
Gambar 2.15 Proses Dehumidifying
g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating and dehumidifying)
Pada proses ini 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, terjadi peningkatan suhu
bola kering. Garis proses ini pada psychrometric chart adalah kearah kanan bawah.
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, suhu bola basah, suhu bola kering.
Garis proses pada psychrometric chart adalah garis kearah kanan atas.
Gambar 2.17 Proses Heating and Humidifying 2.1.4.2 Proses-Proses Yang Terjadi Pada Saat Penghasilan Air
Proses-proses yang terjadi di dalam mesin penghasil air aki disajikan pada
Gambar 2.18. Udara dikondisikan melalui proses pemanasan (heating) guna mendapatkan pengkondisian udara. Proses (heating) berlangsung di dalam kondensor, kemudian udara dikondisikan melalui proses humidifying (penaikkan kadar uap air) dan pendinginan (evaporative cooling) untuk mendapatkan suhu rendah. Proses berlangsung dengan mempergunakan pipa pencurah air. Selanjutnya
udara akan dihembuskan dengan kipas menuju evaporator untuk mendapatkan
proses penurunan suhu dan proses pengembunan di evaporator (proses pendinginan
dan pengembunan). Air hasil embunan di evaporator, dialirkan ke tempat
Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada mesin penghasil air aki
2.1.4.3 Proses Penghasilan Air Aki Dalam Phsycometric Chart
Proses penghasilan air aki dapat disajikan dalam psychrometric chart. Gambar 2.19 bagian proses pembuatan air aki.
Gambar 2.19 Proses penghasilan air aki dari udara dalam psycometric chart.
Keterangan pada Gambar:
a. Proses 1-2 proses pemanasan (heating) yang dilakukan oleh kondesor.
b. Proses 2-3 proses pendinginan evaporatif (evaporative cooling) yang dilakukan oleh pencurah air.
Dry-Bulb Temperature 1 2 3 4 5 6 WB ΔW WA P emanc ur a ir Ev apor ator (Proses Heating) (Proses evaporative cooling) ) (Proses pendinginan dan Pengembunan) K ond ens o r (Gelas ukur)
c. Proses 3-4 proses pendinginan udara yang dilakukan oleh evaporator.
d. Proses 4-6 proses pendinginan dan pengembunan udara yang dilakukan oleh
evaporator.
2.1.4.4 Perhitungan Pada Psychrometric Chart
Dari data-data yang ada di Psychrometric chart dapat dihitung(a)laju aliran massa yang diembunkan, (b) besarnya massa air yang dihasilkan perjamnya
persatuan massa udara, (c) laju aliran massa udara, (d) debit aliran udara.
a. Laju aliran massa air yang diembunkan
Laju aliran massa air yang diembunkan dapat dihitung menggunakan
Persamaan (2.7): t m mair air … (2.7) Pada Persamaan (2.7) air m
= Laju aliran massa air, kg/jam
air
m = Jumlah air yang dihasilkan, kg
t
= Selang waktu yang digunakan, jam
b. Pertambahan kandungan uap air persatuan massa udara pada proses
penghasilan air aki dapat dihitung dengan Persamaan (2.8) :
A B w w w …(2.8) Pada Persamaan (2.8): w
= Pertambahan kandungan uap air, kg/kg
A
B
w = Kelembaban spesifik udara setelah masuk evaporator, kg/kg
c. Laju aliran massa udara
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.9):
A B air udara w w m m … (2.9) pada Persamaan (2.9): A
w = Kelembaban spesifik udara masuk evaporator, kg/kg
B
w = Kelembaban spesifik udara setelah keluar evaporator, kg/kg
mudara = Laju aliran massa udara, kg/jam
mair = Laju alian massa air , kg/jam
d. Debit aliran udara
Debit aliran udara dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.10):
udara udara m …(2.10) Pada Persamaan (2.10):
debit = Debit aliran udara, kg/jam
udara
m
= Laju aliran massa udara, kg/jam
udara