5/30/2014 PSIKROMETRI. Ahmad Zaki M. Teknologi Hasil Pertanian UB. Komposisi dan Sifat Termal Udara Lembab

Transkripsi

1 PSIKROMETRI Ahmad Zaki M. Teknologi Hasil Pertanian UB Komposisi dan Sifat Termal Udara Lembab 1

2 1. Atmospheric air Udara yang ada di atmosfir merupakan campuran dari udara kering dan uap air. Psikrometri merupakan studi yang berkaitan dengan sifat campuran udara dengan uap air. Pengetahuan mengenai sifat campuran udara dengan uap air sangat penting dalam desain sistem pendingin udara, pengeringan, dan pendinginan yang berkaitan dengan pengurangan uap air dari udara (dehumidifying) dan penambahan uap air dalam udara (humidifying). 2. Sifat udara kering a. Volume spesifik udara kering Hukum gas ideal dapat digunakan untuk menentukan spesifik volume dari udara kering. = Dimana adalah spesifik volume udara kering (m 3 /kg), adalah temperatur absolut (K), adalah tekanan parsial udara kering, dan adalah konstanta gas. 2

3 3. Parameter termal uap air a. Temperatur bola kering (dry bulb temperature) (T db ) Temperatur udara kering merupakan temperatur udara yang terukur dengan termometer dengan sensor yang kering (sensor termometer yang tidak dimodifikasi) b. Temperatur bola basah (wet bulb temperature) (T wb ) Temperatur udara kering merupakan temperatur udara yang terukur dengan termometer dengan sensor yang basah (sensor termometer diselimuti lapisan air) c. Temperatur dew point (dew point temperature) (T DP ) Ketika udara lembab tidak jenuh didinginkan pada tekanan konstan dan rasio kelembaban konstan, maka pada temperatur tertentu udara lembab akan menjadi jenuh dan proses kondensasi akan dimulai. Temperatur dimana tercapainya udara lembab menjadi jenuh dan dimulainya proses kondensasi tersebut adalah temperatur dew point. d. Kelembaban relatif (relative humidity) Kelembaban relatif adalah rasio tekanan parsial uap air yang ada di udara dengan tekanan jenuh uap air pada temperatur bola kering udara. = 3

4 e. Kelembaban spesifik (specific humidity or moisture content) Kelembaban spesifik adalah jumlah massa uap air per satuan massa udara kering. = Dimana adalah massa uap air dan adalah massa udara kering. f. Volume spesifik (specific volume) Volume spesifik adalah volume udara lembab (campuran udara kering dan uap air) per kg massa udara kering. Kurva Psikrometri 4

5 Kurva psikrometrik dibatasi oleh dua sumbu tegak lurus dan kurva yang melengkung. Sumbu ordinat horizontal merupakan skala temperatur bola kering. Sumbu ordinat vertikal merupakan skala humidity ratio atau moisture content. Garis melengkung merupakan garis udara jenuh (100% RH). Commonwealth of Australia 2010 Licensed under AEShareNet Share and Return licence Kurva psikrometri menggambarkan sifat termodinamik dari udara lembab. Dry bulb temperature Wet bulb temperature Moisture content Relative humidity Specific volume 5

6 Contoh: Tentukan nilai kelembaban spesifik (moisture content), kelembaban relatif, dan volume spesifik pada udara dengan dengan temperatur bola kering sebesar 40 o C dan temperatur bola basah sebesar 30 o C. Dry bulb temperature = 40 o C Wet bulb temperature = 30 o C Moisture content = 0,023 kg H 2 0/kg udara kering 6

7 Dry bulb temperature = 40 o C Wet bulb temperature = 30 o C Kelembaban relatif = 49 % Dry bulb temperature = 40 o C Wet bulb temperature = 30 o C Volume spesifik = 0,92 m 3 /kg udara kering 7

8 Penggunaan Kurva Psikrometri 1. Pemanasan atau Pendinginan Udara Proses pemanasan atau pendinginan udara dilakukan tanpa penambahan atau pengurangan kandungan air dalam udara. Dengan demikian kelembaban spesifik (moisture content) akan konstan. Oleh karena itu proses pemanasan atau pendinginan ditunjukkan dengan garis lurus horisontal di dalam kurva psikrometri. Pemanasan Pendinginan 8

9 Perhitungan jumlah energi panas yang diperlukan untuk memanaskan udara lembab dari kondisi A ke kondisi B menggunakan persamaan berikut: = Dimana dan adalah nilai entalpi yang didapatkan dari kurva psikrometri. Pemanasan Pendinginan Contoh soal: Hitung laju energi panas yang diperlukan untuk memanaskan 10 m 3 /s udara dengan temperatur bola kering 20 o C dan kelembaban relatif 80% menjadi udara panas dengan temperatur bola kering 50 o C! 9

10 Mendapatkan nilai entalpi pada kurva psikrometri Temperatur bola kering = 20 o C Kelembaban relatif = 80% Entalpi = 50 kj/kg udara kering Jawaban: Kondisi A: temperatur bola kering = 20 o C kelembaban relatif = 80% dari kurva psikrometrik: entalpi = 50 kj/kg udara kering moisture content = 0,0117 kg air/kg udara kering volume spesifik = 0,845 m 3 /kg Kondisi B: temperatur bola kering = 50 o C moisture content = 0,0117 kg air/kg udara kering dari kurva psikrometrik: entalpi = 82 kj/kg udara kering 10

11 Laju energi panas yang diperlukan: = 10 0, = 378,7 $% & = 378,7 $ 2. Pengeringan Proses pengeringan dapat digambarkan dalam kurva psikrometrik sebagai proses adiabatis. Proses adiabatis merupakan proses yang terjadi tanpa adanya transfer energi panas antara sistem dengan lingkungannya. B A 11

12 Pengeringan Energi panas evaporasi yang diperlukan untuk mengeringkan produk hanya disuplai dari udara panas yang dialirkan dalam alat pengering. Dalam kurva psikrometri, udara panas yang masuk ke alat pengering ditunjukkan dengan titik A, kemudian dengan proses adiabatis dan entalpi konstan udara yang keluar dari alat pengering ditunjukkan dengan titik B. B A Contoh soal: Udara panas dengan temperatur 50 o C dan kelembaban relatif 10% digunakan untuk mengeringkan jagung dalam pengering kabinet.. Udara keluar dari pengering kabinet dalam kondisi jenuh (saturated). Tentukan jumlah air yang dihilangkan per kg udara kering! 12

13 Tentukan point kondisi A. Tentukan moisture content kondisi A. Ikuti garis entalpi konstan sampai garis saturasi point kondisi B. Tentukan moisture content kondisi B. B A Jawaban: Kondisi A: moisture content = 0,0076 kg air/kg udara kering Kondisi B: moisture content = 0,0184 kg air/kg udara kering Jumlah air yang dihilangkan dari jagung = 0,0184 0,0076 = 0,0108 kg air/kg udara kering 13

14 Soal sebelumnya: Hitung laju energi panas yang diperlukan untuk memanaskan 10 m 3 /s udara dengan temperatur bola kering 20 o C dan kelembaban relatif 80% menjadi udara panas dengan temperatur bola kering 50 o C! Soal lanjutan: Jika udara yang telah dipanaskan digunakan untuk pengeringan, dan udara tersebut keluar dari alat pengering dengan RH = 90%. Tentukan jumlah air yang dihilangkan per kg udara kering! TERIMAKASIH 14