DASAR PEMROSESAN UDARA

Materi Perkuliahan

• Proses termal udara : proses sensibel udara, proses laten udara, campuran antara proses sensibel dan laten terhadap udara

• Proses pencampuran termal udara• Mengambarkan garis aliran pemrosesan termal

udara pada diagram psikrometrik• Perhitungan perubahan entalpi, perubahan laju

kalor dan perubahan kadar uap air hasil pemrosesan termal udara

Tujuan Pembelajaran Umum• Mahasiswa dapat menjelaskan metoda pemrosesan

termal udara • Tujuan Pembelajaran Khusus• Mahasiswa dapat menghitung perubahan kalor dengan

menggunakan diagram psikrometrik pada pemrosesan termal udara

• Mahasiswa dapat menghitung perubahan kadar uap air didalam udara dengan menggunakan diagram psikrometrik pada pemrosesan termal udara

• Mahasiswa dapat mencari variabel sifat-sifat udara dengan menggunakan diagram psikrometrik pada pencampuran udara

Treatment udara

• Pemrosesan termal udara : suatu proses yang dilakuan untuk mengubah kalor sensibel dan atau mengubah kalor laten udara sesuai dengan kondisi yang diinginan.

• Mengubah kalor sensibel : - menurunkan kalor sensibel udara atau pendinginan sensibel udara (sensile cooling) - meningkatkan kalor sensibel udara atau pemanasan udara (sensible heating).

Treatment udara • Pemrosesan termal udara : suatu proses yang dilakuan untuk

mengubah kalor sensibel dan atau mengubah kalor laten udara sesuai dengan kondisi yang diinginan.

• Perubahan energi sensibel ditandai dengan perubahan temperatur tabung kering TDB

• Perubahan energi laten ditandai dengan perubahan rasio kelembaban ω

Treatment udara

• Mengubah kalor sensibel : - menurunkan kalor sensibel udara atau pendinginan sensibel udara (sensible cooling, Tdb↓, ω konstan) - meningkatkan kalor sensibel udara atau pemanasan udara (sensible heating , Tdb↑, ω konstan).• Mengubah kalor laten : - meningkatkan kalor laten atau melembabkan udara (humidification, ω↑ , Tdb konstan) - menurunkan kalor laten udara atau mengeringkan udara (dehumidification, ω↓, Tdb konstan).

Treatment udara • Gabungan proses sensibel dengan proses laten - pendinginan dan pelembaban udara (cooling and

humidification, Tdb↓, ω↑) - pendinginan dan pengeringan udara (cooling and

dehumidification, T db↓, ω↓) - pemanasan dan pengeringan udara (heating and

dehumidification, Tdb↑, ω↓) - pemansan dan pelembaban udara (heating and

humidification , Tdb↑, ω↑)

Diagram Proses Dasar Pemrosesan udara

• Laju perubahan kalor sensibel atau kalor laten terhadap udara adalah :

Q = ma ( h2 - h1) [kW] = (V/v) (h2 - h1) [kW]• Laju luaran atau masukan uap air ke atau dari

udara adalah adalah : mw = ma ( ω2 – ω1) [L/s] ma = laju aliran udara [kg/s] h = entalpi udara [kJ/kg] ω = rasio kelembaban [kgv/kga) V = debit udara [ m³ /s] v = volume spesifik udara [ m³ /kg]

Pemanasan sensibel• Laju perubahan kalor pemanasan sensibel : Q = ma ( h2 - h1) atau [kW] Q = V/v (h2 - h1) [kW] sedangkan rasio kelembabannya konstan ω2 = ω1 = ω

Skema sistem pemanasan sensibel

• Udara sejumlah 2 kg/s mengalami proses pemanasan sensibel dari temperatur bola kering tdb 150C dan 50% RH hingga mencapai 30% RH.

Hitung laju perubahan energi sensiel udara dan berapa temperatur bola kering udara hasil proses.

• Penyelesaian : Pada proses pemanasan sensibel, temperatur bola kering, tdb

meningkat dan rasio kelembaban, ω konstan.• Kondisi awal proses : Kondisi akhir proses : ma1 = 2 kg/s ma2 = ma ,1 = ma = 2 kg/s Tdb,1 = 150 C RH1 = 50%

• Plot kondisi awal p roses pada diagram psikrometrik, diperoleh :

• awal proses : ω1 = 15,3 gv/kga dan h1 = 29 kJ/kga

• akhir proses : RH1 = 30% ; ω2 = ω 1 =15,3 gv/kga.

h1 = 36 kJ/kga

cari Tdb,2 = 230C

• Qs = ma ( h2 - h1)

= 2 kga/s (36 -29 ) kJ/kga

= 14 kW

1 2••

•

Pendinginan sensibel• Laju perubahan kalor sensibel atau kalor laten terhadap

udara adalah : Q = ma ( h2 - h1) [kW] = (V/v) (h2 - h1) [kW]• akhir proses hanya mencapai batas garis jenuh• rasio kelembaban konstan, ω2 = ω1 = ω

Pendinginan sensibel Pendinginan

Pendinginan dan dehumidifikasi

Pendinginan dan dehumidifikasi

• Laju perubahan kalor pendinginan dan dehumidifikasi adalah : Q = ma ( h2 - h1) atau [kW]

Q = V/v (h2 - h1) [kW] sedangkan pengembunan yang terjadi atau kondensasi uap air

adalah : mw = ma ( ω2 – ω1) [L/s]

5.Berapa daya yang dibutuhkan untuk mendinginkan 1000 liter per detik udara dari 32 0CDB dan 70% rh menjadi 260CDB dan 100% RH? Berapa l/jam air yang terkondensasi ?

Jawab:

•

•

12

• TDB1 = 32 ⁰C TDB2 = 26⁰C RH1 = 70 % V = 1 m³/s RH = 100 % Dari karta Psikrometri : Dari karta Psikrometri : h1 = kJ/kga h2 = kJ/kga

ω1 = gv/kga ω = gv/kga

ν1 = m³/kga ν2 = m³/kga

ν = (ν2 – ν1)/2 = m³/kga

• Q = ma (h2 - h1) = V/v (h2 - h1) = =• mw = ma ( ω2 – ω1) = V/v ( ω2 – ω1) = =

Metoda lain dehumidifikasi :Dehumidifikasi dengan desicant

Pendinginan dan dehumidifikasi dengan bahan hidrat desicant

Demidifier dengan sistem Refrigerasi

Humidifikasi dengan uap air• Dengan memasukkan uap air ke dalam aliran udara : a. terjadi penambahan uap air, panas laten udara meningkat ,rasio kelembaban udara, ω meningkat mw = ma ( ω2 – ω1) [L/s] b.Temperatur, TDB udara meningkat, panas sensibel udara meningkat, c. Laju pemindahan panas : Q = ma ( h2 - h1) . [kW]

Pelembaban dengan uap air

Pemanasan dan Pelembaban

6.Berapa daya yang dibutuhkan untuk melembabkan dan memanaskan 1000 liter per detik udara dari 50CDB dan 30% RH menjadi

35 0CDB dan 70% rh? Berapa l/jam uap air yang

diuapkan ? Jawab:

Pendinginan dengan penguapan air(Evaporative cooling)

• Dengan menguapkan air pada temperatur lingkungan ke dalam aliran udara :

a. terjadi penambahan uap air, panas laten udara meningkat ,kelembaban udara meningkat : mw = ma ( ω2 – ω1) [L/s] b.Terjadi proses -pendinginan, TDB udara menurun, panas sensibel udara menurun QS = ma ( h2 - h1) . [kW]

Evaporative cooling

Pemetaan proses Evaporative cooling

7.Berapa daya yang dibutuhkan untuk melembabkan 1000 liter per detik udara dari 40 0CDB dan 30% RH menjadi 90%RH? Berapa l/jam air yang diuapkan ?

Jawab:

Pencampuran udara • Proses pencampuran udara adalah proses di mana dua arus

udara dicampurkan dan membentuk arus ketiga. • Proses ini banyak dijumpai pada sistem pengkondisian udara. • Yang paling umum dijumpai adalah pencampuran antara

udara luar dengan udara balik dari ruangan.

1

3

2

Q 1, db 1, wb 1

Q 2, db 2, wb 2

Q 3, db 3, wb 3

Menentukan hasil pencampuran dengan diagram psikrometri :

• Kondisi udara campuran akan terletak pada garis lurus yang menghubungkan antara kedua kondisi udara.

• Posisi dari kondisi udara hasil pencampuran pada garis pencampuran akan berbanding terbalik terhadap debit dari udara asalnya.

Hasil pencampuranHasil pencampuran:

Temperatur tabung kering hasil pencampuran:

3

22113 m

dbxmdbxmdb

atau:

3

22113 Q

dbxQdbxQdb

Kelembaban akhir hasil pencampuran:

3

22113 Q

WxQWxQW

8.Udara luar dan udara balik dicampurkan sebagaimana 8.Udara luar dan udara balik dicampurkan sebagaimana diagram di bawah. Tentukan temperatur tabung diagram di bawah. Tentukan temperatur tabung

kering dan tabung basah udara hasil pencampuran.kering dan tabung basah udara hasil pencampuran.

OA 1000 cfm90 0F db, 72 0F wb

2000 cfm75 0F db, 50% RH

RA

1

2

3