Uploaded by Da Radi Anto

konversi satuan ilmu

advertisement
Temu muka 4
TATA UDARA (04)
DIAGRAM P-h pada sistem kompresi uap.
Diagram ini sangat berguna untuk perhitungan dan analisa pada proses kompresi uap.
Diagram P-h membandingkan antara tekanan (P) dan enthaphi (h) yang terjadi pada
saat sitem pendingin ini menjalankan siklus refrigerasi, dari fase uap le fase cair dan
kemudian kembali ke fase uap (lihat gambar dibawah).
Tekanan (P)
kondensasi
Batas cair
jenuh
3
4
2
Evaporasi
1
Enthalpi (h)
Kondenser
Katup
Ekspansi
Kompresor
Evaporator
Gambar : Diagram P-h diatas dan siklus refrigerasi dibawah.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
1
Beberapa satuan dan istilah dalam perhitungan untuk peralatan Tata Udara :







British Thermal Unit (BTU).
Panas Spesifik (Specific Heat)
Panas Laten (Latent Heat)
Panas sensibel (Sensible Heat)
Enthalpy (h).
Saturated Steam
Superheated Steam
1. British Thermal Unit (BTU).
Satuan ini secara internasional dipakai oleh semua perencana AC didunia termasuk
di Indonesia.
Definisi BTU : besarnya panas yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu sebesar
satu derajad Fahrenheit (OF) dari air seberat satu pound (lb)
1 PK = 9,000 BTU, 1 OF = 1,8(0C) + 32, 1 lb = 0,4536 Kg.
2. Panas Spesifik (Specific Heat)
Panas Spesifik suatu bahan adalah besaran panas dalam BTU yang diperlukan
untuk meningkatkan satu derajad Fahrenheit (OF) dari satu pound (lb) bahan yang
dipanaskan.
Panas Spesifik Air : 1 BTU/lb.F
Panas Spesifik bahan (q) : W x c x TD
Dimana :
q = Banyaknya panas (BTU)
W = Berat dari bahan (lb).
c = Panas spesifik bahan (BTU/lb.F)
TD = Perubahan suhu dari bahan (Temperature Difference/
T)
Contoh : Berapa besar panas dibutuhkan untuk menaikan 15 OF dari air seberat 20
lb?
Jawab : (q) = W x c x TD
= 20 x 1,0 x 15 = 300 Btu
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
2
3. Panas Laten (Latent Heat)
Panas Laten adalah panas yangi tidak meningkatkan suhu bahan, yaitu pada saat
bahan berubah bentuknya (Dari benda padat jadi cair atau dari benda cair jadi gas
atau sebaliknya)
4. Tekanan (pressure)
Tekanan atmosfir udara pada permukaan laut adalah 14,7 psia. Alat yang mengukur
dibawah 1 atmosfir disebut alat ukur vakum.
Enthalpi (Enthalphy) (h).
Enthalpi adalah besaran panas dalam kilo Joule per kilogram(kJ/kg)
5. Saturated Steam
Adalah uap yang terjadi pada proses perubahan bentuk dari cair ke uap.
6. Superheated Steam
Adalah uap yang terjadi seiring dengan peningkatan suhu.
Mari kita lihat proses yang terjadi pada waktu kita gunakan sistem tata udara, yaitu
proses siklus refrigerasi (lihat Diagram P-h diatas) :
Proses dari 1 ke 2.
Pada proses ini terjadi proses isentropik (garis enthalpi konstan) dimana dalam proses
ini diasumsikan tidak terjadi penambahan atau pelepasan kalor. Sehingga jumlah kerja
diatas ditunjukkan oleh perubahan enthalpi yang terjadi selama proses berlangsung :
W = h2 – h1
Rumus diatas menunjukkan berapa besar kerja yang diberikan pada sistem persatuan
massa.
Proses dari 2 ke 3.
Pada proses ini terjadi proses penurunan panas (desuperheating) dan penguapan
(kondensasi) dengan tekanan tetap. Hal ini dapat kita lihat pada Diagram P-h dimana
proses 2 ke 3 adalah garis lurus mendatar.
Proses ini merupakan proses perpindahan panas dari refrigeran yang ada dalam
kondenser keluar sistem, melalui panas konduksi (melalui besi pipa kondenser) dan
panas konveksi (melalui media pendingin udara atau air) Nilai pelepasan kalor ini perlu
diketahui untuk suatu perancangan kapasitas kondenser atau untuk menghitung
besarnya aliran refrigeran untuk melepaskan jumlah kalor yang diinginkan.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
3
Proses dari 3 ke 4.
Pada proses ini terjadi proses ekspansi refrigeran pada enthalpi tetap (lihat diagram P-h
diatas) dimana proses ini mengalami garis lurus kebawah tanpa perubahan enthalpi dan
terjadi penurunan tekanan yang drastis sampai mencapai tekanan awal proses.
Proses dari 4 ke 1.
Pada proses ini terjadi proses penguapan atau disebut dengan evaporasi. Bila terjadi
suatu proses penguapan maka sitem ini memerlukan kalor dan kalor ini diambil melalui
pipa-pipa evaporator dari lingkungan sekelilingnya. Lingkungan ini adalah udara
ruangan yang ingin kita kondisikan. Dengan demikian udara yang ada dalam ruangan
yang kita kondisikan akan menjadi dingin seiring dengan kalor yang diambil dari udara
ruangan tersebut.
Besarnya kalor yang diambil ini dinamakan efek/dampak refrigerasi dan besaran
tersebut merupakan tujuan akhir dari sistem ini secara keseluruhan. Harga dari besaran
ini dapat dihitung dengan perbedaan anthalpi yang terjadi selama proses siklus
refrigerasi ini berlangsung dalam satu siklus.
KOEFISIEN PRESTASI (COP)
Besaran ini penting untuk kita ketahui bila kita hendak menganalisa kinerja dari suatu
sistem tata udara atau sistem refrigerasi kompresi uap.
COP singkatan dari Coefficient Of Performance yang dalam bahasa Indonesia kita sebut
Koefisien Prestasi, dihitung dengan membandingkan efek refrigerasi dengan kerja
kompresi.
Koefisien Prestasi (COP) = (laju pendinginan) / (Daya kompresor)
( tanpa satuan)
= (kW) / (kW)
Atau :
h1 – h4
Koefisien Prestasi (COP) =
h2 – h1
EFEK REFRIGERASI
Efek/Dampak refrigerasi bisa kita dapatkan dari perbedaan enthalpi :
Efek refrigerasi = h1 – h4 (kJ)
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
4
KERJA KOMPRESOR
Harga dari besaran kerja kompresor didapat dari perubahan enthalpi dari titik 1 ke
titik 2.
Kerja kompresor = h2 – h1 (kJ)
LAJU ALIR REFRIGERAN
Laju alir/pendauran refrigeran dapat dihitung dengan membagi kapasitas refrigerasi
dengan dampak refrigerasi :
Laju alir = Kapasitas refrigerasi / Dampak refrigerasi (kW / kJ/kg) atau (kg/det)
DAYA KOMPRESOR
Daya yang dibutuhkan oleh kompresor ialah kerja kompresi per kilogram dikalikan
dengan laju aliran refrigeran.
Daya kompresor = (Laju air refrigeran) x (Kerja kompresor)
(kW) = (kW / kJ/kg) x (kJ/kg)
LAJU ALIRAN VOLUME
Laju aliran pada bagian masuk kompresor memerlukan data volume spesifik
refrigeran pada titik 1, dari tabel diperoleh 0,0654 m3/kg
Laju aliran volume = (Laju alir refrigeran) (Volume spesifik refrigeran)
= Kg/dt
x M3/Kg
= M3/dt
atau Ltr/dt (x 1,000)
KOMPRESOR PER KILOWATT REFRIGERASI.
Daya kompresor per kilowatt refrigerasi merupakan kebalikan dari koefisien prestasi.
Biasa disebut dengan daya refrigerasi.
Daya refrigerasi = kW / kW
DATA-DATA LAIN.
Untuk melakukan analisa pada sistem tata udara, maka kita akan dapat beberapa data
yang diperlukan dari Diagram P-h :
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
5

Suhu buang kompresor.

Suhu hisap kompresor.

Suhu evaporator

Suhu kondensor.

Tekanan discharge/kondensasi.

Tekanan suction/evaporasi.
Penjelasan dari masing-masing hal diatas adalah sebagai berikut (lihat diagram P-h
diatas) :
1. Suhu buang kompresor.
Suhu buang kompresor dapat dilihat dari suhu upa panas lanjut pada titik 2
2. Suhu hisap kompresor.
Suhu hisap kompresor dapat dilihat dari suhu pada titik 1, yaitu pada enthalpi uap
jenuh saat refrigeran masuk kompresor.
3. Suhu evaporator
Suhu evaporator adalah pada kondisi proses 4 ke 1, dimana terjadi proses
penguapan.
4. Suhu kondensor.
Suhu kondenser adalah pada waktu proses berlangsung dari 2 ke 3, dimana suhu
dari refrigeran masih dalam garis batas saturasi, yaitu pada garis parabola (lihat
diagram P-h diatas)
5. Tekanan discharge/kondensasi.
Tekanan kondensasi atau tekanan buang (discharge) adalah pada kondisi dimana
terjadi proses 2 ke 3, sebelum tekanan menurun di katup ekspansi.
6. Tekanan hisap/evaporasi.
Tekanan hisap (suction) kompresor atau tekanan evaporasi dapat kita peroleh dari
tekanan dalam proses 4 ke 1.
PENUKAR KALOR PADA SISTEM KOMPRESI UAP.
Penukar kalor atau heat exchanger di sistem kompresi uap terjadi di kondenser dimana
pada jalur pada jalur cair ke hisap (liquid to section) terjadi penukaran kalor yang
menurunkan suhu (subcools) cairan sebelum masuk katup ekspansi dan di evaporator
dimana pada uap hisap (suction vapor) terjadi penukaran kalor sebelum masuk
kompresor.
3
2
Kondenser
Qe
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
6
Penukar Kalor
Kompresor
1
6
4
Qk
Katup Ekspansi
5
Evaporator
Tekanan kPa
4
3
2
5
6
1
Diagram P-h sistem yang menggunakan penukar kalor.
Dari kedua gambar diatas dapat dijelaskan bahwa cairan jenuh dari titik 3 yang berasal
dari kondenser didinginkan hingga titik 4 dengan cara bertukar kalor dengan uap pada
titik 6 yang dipanaskan hingga mencapai titik 1.
Dan dari diagram diatas dapat kita ketahui bahwa saat terjadi pertukaran kalor di
penukar kalor, maka keseimbangan kalor yang terjadi adalah :
h3 – h4 = h1 – h6
Dari kesimbangan kalor tersebut maka dampak refrigerasinya dapat dihitung dari
perbedaan enthalpi seperti dibawah ini :
h3 – h5 = h1 – h3
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
7
Dibandingkan dengan daur kompresi uap standar, sistem yang menggunakan penukar
kalor nampaknya lebih memiliki keuntungan yang jelas karena naiknya dampak
refrigerasi. Kapasitas dan koefisien prestasi tampaknya dapat ditingkatkan. Tetapi
apabila kita mengamati lebih jauh maka didapatkan bahwa kesimpulan diatas tidak
sepenuhnya benar karena walaupun dampak refrigerasi meningkat tetapi kompresi
terdorong jauh masuk kedalam daerah panas lanjut, sehingga kerja kompresi akan lebih
besar dibandingkan dengan yang dekat dengan garis uap jenuh. Akan tetapi sampai
batas tertentu penukar kalor dapat diterima dalam situasi dimana uap yang masuk ke
kompresor harus dipanaskan lebih lanjut, untuk menjaga agar tidak ada cairan yang
terbawa. Alasan praktis mengapa menggunakan penukar kalor ialah untuk membawa
dinginya cairan dari kondensor untuk mencegah terbentuknya gelembung-gelembung
yang akan menggagu proses ekspansi ( mengganggu laju aliran refrigeran saat
melewati katup ekspansi ).
1.5
Daur Kompresi Uap Nyata
Daur Kompresi Uap Nyata mengalami pengurangan efisiensi dibandingkan dengan daur
standar. Ada juga perubahan yang terjadi dari daur yang standar yang mungkin cukup
berarti atau tidak dapat diabaikan. Untuk lebih mudahnya kita dapat mengeplot atau
menggabungkan antara daur standar dengan daur nyata seperti dibawah ini :
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
8
Daur nyata
P
Penurunan
Penurunan
tekanan
tekanan
Bawah dingin
3
2
Daur
standar
4
1
Penurunan
Penurunan
tekanan
tekanan
Panas lanjut
h
Gambar Daur Kompresi Uap Nyata dibandingkan dengan daur standar
Dari diagram diatas terlihat bahwa perbedaan penting antara daun standar dengan daur
nyata terletak pada penurunan tekanan didalam kondensor dan evaporator, dalam
pembawa dinginan (subcooling) cairan yang meninggalkan kondensor, dan pemanasan
lanjut uap yang meninggalkan evaporator. Daur standar dianggap tidak mengalami
penurunan kondensor dan evaporator. Tetapi daur nyata, terjadi penurunan tekanan
akibat gesekan. Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 ke 2
memerlukan lebih banyak kerja dibandingkan dengan daur standar. Subcooling
(membawah dinginkan) cairan di dalam kondensor ialah peristiwa yang normal dan
melakukan fungsi yang diinginkan untuk menjamin bahwa keluaran kondensor 100%
cair. Pemanasan lanjut uap biasanyaterjadi didalam evaporator, dan hal itu disarankan
untuk menjamin bahwa refrigeran yang keluar dari ovaporator (masuk kompresor)
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
9
benar- benar berfasa uap. Perbedaan terakhir yang juga penting pada daur nyata
proses kompresi sudah tidak isontropiklagi.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB
Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA
10
Download
Random flashcards
hardi

0 Cards oauth2_google_0810629b-edb6-401f-b28c-674c45d34d87

Rekening Agen Resmi De Nature Indonesia

9 Cards denaturerumahsehat

sport and healty

2 Cards Nova Aulia Rahman

Nomor Rekening Asli Agen De Nature Indonesia

2 Cards denaturerumahsehat

Create flashcards