Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

download Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

of 14

  • date post

    06-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    188
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

  • 5/8/2018 Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

    1/14

    BAB VIII.PSIKROMETRI DAN APLIKASINY A

    8.1 PendahuluanPsikrometri merepakan JaYian tentang sifat-sifat campuran udara . dan uap air,

    yang mempunyai arti penting didalam bidang teknik pendingin, karena u d ara a tmostirtidak kering betul tetapi merupakan campuran antara udera dan uap air. Pada beberapaproses, kandungan air sengaja disingkirkan dari udara, tetapi pada proses yang lain airditambahkan.

    Pada beberapa alat terdapat proses perpindahan kalor dan massa antara udara. danpennukaan bagian yang basah. Sebagai contohnya adaJah beberapa jenis alat pelembabudara ( humidifier ), penurun kelembaban ( dehumidifying ) dan koil pendingin sertaperaJatan penyemprot air ( water spray ), seperti menara pendingin dan kondensorpenguapan. Dengan menggunakan potensial entalpi.yang akan dibahas dalam bab ini,beberapa hubungan yang mudah untuk menentukan laju perpindahan kalor dapatd ik emba ng ka n . Pertama-tama akan dibahas tentang bagan psikrometrilc, pengkajian sifatdemi sifat, yangkemudian diikuti dengan pembahasan tentang proses pengkondisianudara secara umum.

    8.2 Balan psikrometriil (psyichrometric chart)Oleh k a re n a bagan yang memuat sifat-sifat psikrometrik sudah tersedia, Lihat gambar 8-1,maka kita akan memusatkan perhatian pada pengembangan sebuah bagan. Ada dua halyang penting, yaitu penguasaan akan dasar-dasar bagan dan kemampuan menentukansifat-sifat pada kelompok-kelompok keadaan yang lain , misalnya tekanan barometrikyang tidak standar.

    Dalam pengembangan bagan psikometrik, selangkah demi selangkah akandigunakan anggapan-anggapan yang disederhanakan. Bagan yang dikembangkan dar ipersamaan-persamaan, cukup teliti dan dapat digunakan dalam perhitungan-perhitungaaketeknikan, tapi tentu saja bagan yang paJingteliti stan data yang tersedia perludigunakan.

    89

  • 5/8/2018 Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

    2/14

    ~. . . ..5. .~ . .oW. .: a-e:s. . . .

    ~ .~: e .~' "~. .'0. t : >:s...~~,:::!:IN. . . . . . . .,::: E _".ll 00t) ~.-4! - < . t : > II0

    Gambar 8-1 Bagan psikrometrik

    8.3 Garis jenuh (Saturation line)Koordinat-koordinat yang dipilih untuk bagan psikrometrik ini adalah suhu (t) sebagaiabsis dan tekanan uap air tak tetap ps sebagai ordinal Tinjaulah bagan di atas, untuk airsaja Garis jenuh dapat ditarik pada bagan tersebut (gambar 8-2). Data untuk garis jenuh

    90

  • 5/8/2018 Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

    3/14

    ini dilihat langsung pada label tentang air jenuh, Daerah di sebelah kanan garis jenub_ - . .adalah daerah nap air panas-Ianjut (superheated water vapor). Jika nap ini didinginkandengan tekanan tetap, maka akan dicapai garis jenuh di atas, yaitu batas nap air mulaimengembun.

    Sejauh ito, tak ada uda ra yang terdapat bersama nap air tersebut. Apa pengaruhpada gambar 8-2 apabila meogandung udara? Idealnya, t idak ada Uap air akao ternsbessifat selah-olah tidak mengandung udara Pada tekanan nap air tertentu, yang sekarang-,merupakao tekaoan parsial, pengembunan terjadi pada suhu yang sarna, seolah-olah t idakmengandung udera Di sini sebenarnya terjadi sedikit interaksi antara-molekul-molekuludara dan nap air, yang sedikit menyimpangkan data pada label nap air panas.Gambar 8-2 berlaku bagi campuran udara nap-air. Daerah dalam bagan dibatasi oleb garis jeouh dansumbu-sumbo. Jika keadaan udara d i alas berada pada saris jenuh, malea udara tersebutdikatakan sebagai udara jenuh, yang berarti bahwa setiap penurunan suhu akanmenyebabkan udara mengembun menjadi air.sedangkan pergeseran ke arab kanan garisjenuh, keadaan udara menjadi tidak jenuh, Seandaioya titik A merupakao keadaan suatucampuran udara, agar terjadi pengembunan, maka subu campuran tersebut harusditurunkan hingga subu B. udara pada titik A dikatakan mempunyai suhu titik embun B.

    Uap panas-lanjut

    Gambar 8-2 Garis Jenuh

    91

  • 5/8/2018 Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

    4/14

    8.4 KelembabaD relatiCKelembaban relatif I> didefinisikan sebagai fraksi molekul Hap air di dalam udara

    . basal! terhadap fraksi molekul uap air jenuh pada suhu dan tekanan yang sama, Darihubungan-hubungan untuk gas ideal. dapat dinyatakan dengan:

    Tekanan uap air parsial I> = ---------------------------------tekananjenuh air murni pada suhu yang sama

    GambaI' 8-3 Garis kelembaban relatif

    Garis-garis kelembaban relatif-konstan dapat digambarkan pada bagan, seperti padaGambar 8-3, dengan mengukur jarak vertikal antara garis jenuh dan alas bagan, misalnyauntuk kelembaban-relatif O,50,ordinatnya sarna dengan separuh tinggi garis jenuh padasuhu yang sarna

    8.5 Rasia kelembaban (humidity ratio)Rasio kelembaban W adalah berat atau massa air yang terkandung dalam setiapkilogram u d a ra k er in g , Rasia kelembaban ditentukan dengan dasar 1 kg, seperti beberapasifa! yang akan dipelajari, yaitu entalpi dan volume spesifik. Dalam teknikpengkondisian udara, untuk menghitung perbandingan (rasio) kelembaban dapatdigunakan persamaan gas ideal, sehingga mengikuti persamaan pv = RT, sertamempunyai kalor spesifik yang tetap. Udara dianggap gas ideal karena tekanannya cukup

    92

  • 5/8/2018 Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

    5/14

    tingi dibandingkan dengan suuhu jenuhnya, dan uap air dianggap ideal karena tekanannyacukup rendah dibandingkan dengan tekananjenuhnya

    Kg uap a ir psVIRsT psIRsW=------------------- = ------------- = ----------- (8-1)Kg udara kering pa V IRa T (pt- ps ) /RaDengan: W = rasio kelembaban, (kg uap airJkg udara kering)

    V=volume sembarang campuran udara-uap,(m3)Pt = tekanan atmosfir = pa +ps (Fa)Pa = tekanan parsial udara kering, Pa = 287 J/kg.KRs = tetapan gas untuk uap-air = 461,5 J/kg.KPs =tekanan parsial uap air daJam keadaan jenuh,

    psDengan demikian nilai W = 0,622 ------ (8-2)pt- Ps

    Di daJam persamaan ini terdapat Pt, dan bertitik totak dad sini pengembangan baganpsikometrik dilakukan, sehingga pada tekanan tertentu, bagan tersebut menjadi lain.Persamaan (8-2) menunjukkan hubungan antara rasio kelembaban dan tekanan nap-air,sehingga skala-skala teersebut dapat ditunjukkan sebagai ordinat-ordinat bagianpsikrometrik seperti yang dilukiskan pada gambar 8-4. Dalam persamaan (8-2) hubunganantara W dan Ps tidak linier sekali. Pada gambar 8-1 dan pada kebanyakan baganpsikrometrik, skala W dibagi secara linier, yang menyebabkan skala Ps kurang Iinier,

    l! _ IfO-"I -"I~ .!i.D . .. . Q,.D toC ::>.!I c:., l!"I.~ .l 2. .S (-0~

    Gambar 8-4 Rasio kelembaban w sebagai ordinat lain

    93

  • 5/8/2018 Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

    6/14

    8.6 EntaJpiEntalpi campuran udara kering dan uap air adalah jumlah dari entalpi udara kering

    dan entalpi uap air. Harga entalpi selalu didasarkan pada bidang data (datum plane), danharga entalpi nol untuk udara kering dipilih pada OC. Barga entaIpi nol untuk na p airberada pads. air jenuh bersuhu OC, yang bidang datanya sama dengan yang digunakanuntuk tabel-tabel uap (steam). Suatu persamaan utnuk entalpi adalah

    h =cpt + Whg kJ/kg udara kering (8-3)

    dengan C, = = kalor spesifik udara kering pada tekanan konstan = 1,0 kJ/kg.Kt = suhu campuran udara - uaphg =entalpi uap air (steam) jenuh pada suhu campuran udara-uap, kJ/kg

    Garisjenuhh uap lanjut-panas_ _ _ _ ./-----Garis suhu konstan

    Entropi, kJ/kg K

    Gambar 8.5 .Garis suhu konstan menunjukkan bahwa entalpi uap air panas-Ianjut mendekati hargaentalpi uap jenuh pada suhu yang sarna.

    Persamaan(8.3) memberikan hasil-hasil yang cukup teliti, walaupun perlu dilakukanbeberapakoreksi. Kalor spesifik cp berubah antara 1,006 pad 00 C , hingga 1,009 pada. 50o C. Entalpi uap air hg dipenmtukkan bagi steam jenuh, tetapi uap air didalam campuranudara - nap seolah-olah menjadi panas lanjut (superheated). Oleh karena adanya

    94

  • 5/8/2018 Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

    7/14

    Carrier menganggap bahwa subu air pada tennometer bola-basah sarna denganyang terdapat didalam alat penjenuh adiabatik. Sedangkan Lewis menyimpulkan bahwanilai satuan kelompok bilangan tak berdimensi ini menghasilkansuhu-suhu sumbu basahdan penyemprotan adiabatik yang identik. Lewis akbimya mendemonstrasikan bahwa dilingkungan atmosfir, selain dari udara dan uap air, pembacaan termometer bola-basahdan sistem penyemprotanjenuh, berbeda,

    95

  • 5/8/2018 Bab8 Psikrometri Dan Aplikasinya

    8/14

    hubungan antara entalpi dan suhu yang baik ditunjukkan pada diagram Molier daJamgambar 8-5, maka tidak timbul kesalahan yang berarti.

    Sekarang suatu garis entalpi konstan yang dapat ditambahkan pada bagan psikrometrik seperti pada gambar 8-6. Misalnya akan dilukis garis entalpi 95 kJ/kg. Sejumlahsubu sembarang dapa t dipilih, dan rasio kelembaban dibitung pada 95 kJlkg denganmenggunakan pers. (8-3). Kemudian rsio kelembaban dihitung, dan suhu tersebutmenentukan satu titik pada garis entalpi konstan.8.7. Termometer bola-basah

    Oleh karena alat penjenuh(saturator) adiabatik pada gambar&-lO bukanlahperalatan yang mudah digunakan bagi pengukuran-pengukuran rutin, maka akan lebihpraktis jika digunakan sebuah termometer yang dilengkapi oleh suatu sumbu basah,seperti yang terlibat pada gambar 8-6 karena itu kita harus membuktikan apakahtermometer bola-basah tersebut betul-betul menunjukkan suhu bola basah termodinamikPada alat ini, sumbu berair membasahkan permukaan yang terbatas,keseimbangan energi disekitar bola adaJah

    hi +Wlhf =h2+ W2hrmaka titik 1 dan 2 terletak pada garis bola-basah termodinamik yang sarna Denganmenerapkan penerapan hukum saris lurus, dengan kondisi udara dimulai dari titik satudigerakkan ke arah garis jenuh yang bersuhu permukaan basah untuk mencapai titik 2.Dengan permukaan yang tetap basah, maka keadaan udara akan terns bergerak kearahgaris Jurus menuju kurvajenuh,

    G