Jawaban Quis Pertemuan 4 Teknik Pendingin

Jawaban Quis Pertemuan 4 Teknik Pendingin

1.      Sejumlah volume tertentu udara atmosfir diukur temperatur dan kelembabannya, dan Hasil pengukurannya menunjukkan temperaturnya 32^oC, dan kelembaban relatifnya 90 %.perkirakan besarnya kelembaban spesifiknya, temperatur bola basahnya, volume jenis, dan enthalpinya.

2.      Kemudian, apabila setelah itu udara tersebut didinginkan sehingga temperaturnya menjadi 24^oC, dan kelembaban relatifnya 60% berapa besar sekarang kelembaban spesifiknya, temperatur bola basahnya, volume jenis, dan enthalpinya.

Jawaban :

1. Untuk memperkirakan besarnya kelembaban spesifiknya, temperatur bola basahnya, volume jenis dan enthalpinya udara yang temperaturnya 32^oC, dan kelembaban relatifnya 90% kita dapat menggunakan data sifat-sifat termodinamika udara atmosfir yang terangkum di dalam diagran psikrometric di bawah ini :

Dari gambar tersebut terlihat bahwa pada tingkat keadaan T_DB =32^oC dan φ = 90%,

Kelembaban spesifik ( ϒ   )           = 27 gram uap H₂O/kg udara kering

                        atau                       = 0,027 kg uap H₂O/kg udara kering

Temperatur bola basah ( T_wb )      = 30^oC

Volume jenisnya                           = 0,90 m³/kg udara kering

Enthalpi                                         = 102 kJ/kg udara kering

Pembuktian Nilai Kelembaban Spesifik :

a.      Hubungan antara kelembaban relatif dengan tekanan uap air

Dalam persoalan ini, diketahui Sejumlah volume tertentu udara atmosfir diukur temperatur dan kelembabannya, dan hasil pengukurannya menunjukkan temperatur 32^oC dan memiliki kelembaban 90%.

Memiliki kelembaban 90%, hal tersebut berarti :

φ = P_w/ P_g =  0,9

di sini,

p_w : tekanan parsiil uap air, belum diketahui besarnya

p_g : tekanan jenuh uap air pada temperatur campuran, juga belum diketahui besarnya

b.      Penentuan Tekanan uap air jenuh (p_g)

Tekanan uap air jenuh (p_g) adalah berdasarkan temperatur campuran udara, dan dilakukan menggunakan data-data sifat-sifat uap air jenuh seperti yang diberikan pada tabel di bawah ini.

Dalam persoalan kita, temperatur campuran adalah temperatur udara atmosfir yaitu sebesar 32^oC.

SATURATED STEAM – TEMPERATURE TABLE
		Specificvolume m3/ kg		Specific InternalEnergy kJ/kg		Specific Enthalpy kJ/kg		SpecificEntorpy kJ=(kg0K)
T 0C	P bar	Sat. liq. Vf X1000	Sat. vap Vg	Sat. liq. Uf	Sat. vap ug	Sat. liq. hf	Sat. vap hg	Sat. liq. sf	Sat. vap sg
32	0,0476	1,0051	29,54	134,1	2419	134,1	2560	0,4644	8,413

Sumber : enpub.fulton.asu.edu/ece340/pdf/steam_tables.PDF

Dari tabel tersebut, kita dapat amati bahwa pada temperatur 32^oC kita memiliki tekanan uap air jenuh sebesar 0,0476 bar. Artinya dalam hal ini (p_g) = 0,0476 bar = 4,76 kPa.

c.       Tekanan parsiil uap air (p_w) :

Dengan menggunakan data : (p_g) sebesar 0,0476 bar atau = 4,76 kPa,

Serta dengan kelembaban relatif, φ = 90%  atau φ = P_w/ P_g =  0,9

maka sekarang kita dapat menghitung besarnya tekanan parsiil uap air yang ada di dalam udara :

p_w = 0,9 p_g = 0,9 (4,76 kPa) = 4,284 kPa

d.      Titik embun (T_DP)

Ttitk embun adalah temperatur jenuh uap air pada tekanan uap air tersebut.

Disini kita memiliki tekanan uap air di dalam udara adalah 4,284 kPa = 0,042 bar.

SATURATED STEAM – PRESSURE TABLE
		Specificvolume m3/ kg		Specific InternalEnergy kJ/kg		Specific Enthalpy kJ/kg		SpecificEntorpy kJ=(kg0K)
P bar	T 0C	Sat. liq. Vf X1000	Sat. vap Vg	Sat. liq. Uf	Sat. vap ug	Sat. liq. hf	Sat. vap hg	Sat. liq. sf	Sat. vap sg
0,04	28,96	1,004	34,80	121,4	2415	121,4	2554	0,423	8,475

Sumber : enpub.fulton.asu.edu/ece340/pdf/steam_tables.PDF

Sekarang kita akan cari apabila tekanannya 0,042 bar berapa besar temperaturnya.

Dari tabel di atas, untuk tekanan 0,042 bar ditunjukkan bahwa temperaturnya adalah sekitar = 28,96 ^oC.

Hal ini berarti, titik embun udara tersebut adalah (T_DP) = 28,96 ^oC.

Hal tersebut menunjukkan bahwa uap air di dalam udara tersebut akan mengembun apabila udara didinginkan sampai dengan temperatur di bawah 28,96 ^oC.

e.      Tekanan parsiil udara kering (p_a)

Jumlah antara tekanan parsiil uap air dengan tekanan parsiil udara kering adalah sama dengan tekanan total udara atmosfir, misal dalam hal ini sama dengan 1 atm = 10⁵ Pa = 100 kPa

Oleh karena itu, Besarnya tekanan parsiil uap air dapat dihitung melalui persamaan :

p_camp.    = p_w + p_a

Atau,

p_a         = p_camp. - p_w

p_a         = (100 kPa) – (4,284 kPa) = 95,716 kPa

f.        Kelembaban spesifik, ϒ

Kelembaban spesifik, yang merupakan perbandingan antara massa uap air yang terdapat pada sejumlah volume tertentu udara atmosfir dengan massa udara keringnya, dapat dihitung menggunakan persamaan :

ϒ = m_w/ m_a = 0,622 p_w/ p_a

Dengan menggunakan data : p_w = 4,284 kPa, dan p_a  = 95,716 kPa

Maka diperoleh,  

ϒ = (0,622) (4,284 kPa)/(95,716 kPa)  =  0,0278  kg uap air/kg udara kering (jadi sesuai dengan pembacaan tabel)

2. Untuk memperkirakan besarnya kelembaban spesifiknya, temperatur bola basahnya, volume jenis dan enthalpinya udara yang temperaturnya 24^oC, dan kelembaban relatifnya 60% kita dapat menggunakan data sifat-sifat termodinamika udara atmosfir yang terangkum di dalam diagran psikrometric di bawah ini :

Dari gambar tersebut terlihat bahwa pada tingkat keadaan T_DB =24^oC dan φ = 60%,

Kelembaban spesifik ( ϒ )                        = 11 gram uap H₂O/kg udara kering

                        atau                       = 0,011 kg uap H₂O/kg udara kering

Temperatur bola basah ( T_wb )      = 18,5^oC

Volume jenisnya                           = 0,86 m³/kg udara kering

Enthalpi                                         = 53 kJ/kg udara kering

Pembuktian Nilai Kelembaban Spesifik :

a.      Hubungan antara kelembaban relatif dengan tekanan uap air

Dalam persoalan ini, diketahui Sejumlah volume tertentu udara atmosfir diukur temperatur dan kelembabannya, dan hasil pengukurannya menunjukkan temperatur 24^oC dan memiliki kelembaban 60%.

Memiliki kelembaban 60%, hal tersebut berarti :

φ = P_w/ P_g =  0,6

di sini,

p_w : tekanan parsiil uap air, belum diketahui besarnya

p_g : tekanan jenuh uap air pada temperatur campuran, juga belum diketahui besarnya

b.      Penentuan Tekanan uap air jenuh (p_g)

Tekanan uap air jenuh (p_g) adalah berdasarkan temperatur campuran udara, dan dilakukan menggunakan data-data sifat-sifat uap air jenuh seperti yang diberikan pada tabel di bawah ini.

Dalam persoalan kita, temperatur campuran adalah temperatur udara atmosfir yaitu sebesar 24^oC.

SATURATED STEAM – TEMPERATURE TABLE
		Specificvolume m3/ kg		Specific InternalEnergy kJ/kg		Specific Enthalpy kJ/kg		SpecificEntorpy kJ=(kg0K)
T 0C	P bar	Sat. liq. Vf X1000	Sat. vap Vg	Sat. liq. Uf	Sat. vap ug	Sat. liq. hf	Sat. vap hg	Sat. liq. sf	Sat. vap sg
24	0,0298	1,0026	45,89	100,7	2409	100,7	2545	0,3533	8,579

Sumber : enpub.fulton.asu.edu/ece340/pdf/steam_tables.PDF

Dari tabel tersebut, kita dapat amati bahwa pada temperatur 24^oC kita memiliki tekanan uap air jenuh sebesar 0,0298 bar. Artinya dalam hal ini (p_g) = 0,0298 bar = 2,98 kPa.

c.       Tekanan parsiil uap air (p_w) :

Dengan menggunakan data : (p_g) sebesar 0,0298 bar atau = 2,98 kPa,

Serta dengan kelembaban relatif, φ = 60%  atau φ = P_w/ P_g =  0,6

maka sekarang kita dapat menghitung besarnya tekanan parsiil uap air yang ada di dalam udara :

p_w = 0,6 p_g = 0,6 (2,98 kPa) = 1,788 kPa

d.      Titik embun (T_DP)

Ttitk embun adalah temperatur jenuh uap air pada tekanan uap air tersebut.

Disini kita memiliki tekanan uap air di dalam udara adalah 1,788 kPa = 0,0178 bar.

SATURATED STEAM – PRESSURE TABLE
		Specificvolume m3/ kg		Specific InternalEnergy kJ/kg		Specific Enthalpy kJ/kg		SpecificEntorpy kJ=(kg0K)
P bar	T 0C	Sat. liq. Vf X1000	Sat. vap Vg	Sat. liq. Uf	Sat. vap ug	Sat. liq. hf	Sat. vap hg	Sat. liq. sf	Sat. vap sg
0,04	28,96	1,004	34,80	121,4	2415	121,4	2554	0,423	8,475

Sumber : enpub.fulton.asu.edu/ece340/pdf/steam_tables.PDF

Sekarang kita akan cari apabila tekanannya 0,0178 bar berapa besar temperaturnya.

Dari tabel di atas, untuk tekanan 0,0178 bar ditunjukkan bahwa temperaturnya adalah sekitar = 28,96 ^oC.

Hal ini berarti, titik embun udara tersebut adalah (T_DP) = 28,96 ^oC.

Hal tersebut menunjukkan bahwa uap air di dalam udara tersebut akan mengembun apabila udara didinginkan sampai dengan temperatur di bawah 28,96 ^oC.

e.      Tekanan parsiil udara kering (p_a)

Jumlah antara tekanan parsiil uap air dengan tekanan parsiil udara kering adalah sama dengan tekanan total udara atmosfir, misal dalam hal ini sama dengan 1 atm = 10⁵ Pa = 100 kPa

Oleh karena itu, Besarnya tekanan parsiil uap air dapat dihitung melalui persamaan :

p_camp.    = p_w + p_a

Atau,

p_a         = p_camp. - p_w

p_a         = (100 kPa) – (1,788 kPa) = 98,212 kPa

f.        Kelembaban spesifik, ϒ

Kelembaban spesifik, yang merupakan perbandingan antara massa uap air yang terdapat pada sejumlah volume tertentu udara atmosfir dengan massa udara keringnya, dapat dihitung menggunakan persamaan :

ϒ = m_w/ m_a = 0,622 p_w/ p_a

Dengan menggunakan data : p_w = 1,788 kPa, dan p_a  = 98,212 kPa

Maka diperoleh,  

ϒ = (0,622) (1,788 kPa)/(98,212 kPa)  =  0,0113  kg uap air/kg udara kering (jadi sesuai dengan pembacaan tabel)

Terima kasih,

Rohadi Satrio Budi Utomo (41312120016)