CHAPTER 1 KARAKTERISTIK UDARA OLEH

OLEH :
MOH. ARIS AS’ARI, S.Pd
REFRIGERATING AND AIR CONDITIONING TECHNICAL SKILL PROGRAM
SMK NEGERI 1 CIREBON
Visit us on : refacsmkn1crb.wordpress.com
Dry air compositions
• Udara atmosfir merupakan campuran tiga material yaitu udara kering (dry air),
uap air (water vapour) dan polutan seperti asap, debu dan gas-gas berbahaya
lainnya.
• Udara kering itu sendiri merupakan campuran dari beberapa gas, yang utama
adalah gas oksigen dan gas nitrogen sedangkan selebihnya berupa gas
karbondioksida dan gas-gas ringan lain, yaitu argon, neon, helium dan krypton.
• Harrison (1965) mengemukakan persentase kandungan dari udara ::
1.
2.
3.
4.
5.
Nitrogen = 78.084 %
Oxygen = 20.9476 %
Argon = 0.934 %
carbon dioxide = 0.0314 %
neon = 0.001818 %
6.
7.
8.
9.
10.
helium = 0.000524 %
methane = 0.00015 %
sulfur dioxide = 0 sampai 0.0001 %
hydrogen = 0.00005 %
krypton, xenon, dan ozone = 0.0002 %
Moisture contents
• Uap air adalah bentuk gas dari air pada suhu di bawah titik uap air, yang
nilainya tergantung pada tekanan atmosfir.
• Pada suhu dan tekanan barometer tertentu, uap air dapat berwujud gas atau
liquid, hal ini dapat dibuktikan dengan adanya formasi awan dan kabut.
• Kandungan uap air di udara dapat mencapai 1 hingga 3% dari total volume
udara.
• Uap air dapat menguap pada tekanan yang sangat rendah misalnya, pada
tekanan 29 inchi mercury di bawah nol, uap air akan menguap pada suhu 27
C.
• Jumlah kandungan uap di udara berpengaruh terhadap kelembaban udara.
Kelembaban udara di suatu tempat dapat bertambah tinggi bila konsentrasi
uap air di tempat tersebut ditambah. Dan sebaliknya bila konsentrasi uap
airnya dikurangi maka tingkat kelembabannya akan turun.
Dry and Wet Bulb Temperature
• Temperatur bola kering (Dry Bulb Temperature) didapatkan dari hasil
pengukuran temperatur dengan kondisi thermometer dijaga dalam kondisi
kering.
• Alat yang digunakan untuk mengukur temperatur bola kering disebut
thermometer bola kering (Dry Bulb Thermometer).
• Temperatur bola basah (Wet Bulb Temperature) didapatkan dari hasil
pengukuran temperatur dengan kondisi sensor panas (bulb) pada
thermometer dijaga dalam kondisi basah dengan menggunakan kain
higroskopis.
• Alat yang digunakan untuk mengukur Temperatur bola kering dan Temperatur
bola basah disebut Slink Psychrometer.
Slink Psychrometer
THERMOMETER DRY BULB
DRY
BULB
WET
BULB
THERMOMETER WET BULB
Dew Point Temperature
• Suhu Titik Embun atau Dew Point Temperature adalah suhu di mana udara
mulai menunjukkan aksi pengembunan/ berubah menjadi titik-titik embun
pada tekanan atmosfer.
Kelembapan (Humidity)
 Absolute humidity atau kelembapan absolut adalah masa uap air setiap
satuan volume udara pada kondisi tertentu dan dinyatakan sebagai berat jenis
uap air dalam satuan gr/m3 atau kg/m3.
 Relative humidity atau kelembapan relatif adalah perbandingan antara
tekanan parsial aktual yang diterima uap air dalam suatu volume udara
tertentu dengan tekanan parsial yang diterima uap air pada kondisi saturasi
pada suhu udara saat itu dalam satuan % .
 Kelembapan spesifik atau ratio kelembaban (w), dinyatakan dalam besaran
masa uap air yang terkandung di udara per satuan masa udara kering yang
diukur dalam gram per kilogram dari udara kering (gr/kg) atau kg/kg.
Hukum Charles
• Apabila energi disuplai pada gas di bawah kondisi dimana
tekanan dipertahankan konstan/tetap, maka perubahan
volume akan berbanding lurus dengan perubahan
temperatur absolut (K)
• Pernyataan matematisnya dapat ditulis :
𝑇1
𝑉
= 1 atau T1V2 = T2V1
𝑇2
𝑉2
• Dimana :
T1 = Temperatur absolute awal gas
T2 = Temperatur absolute akhir gas
V1 = Volume awal gas
V2 = Volume akhir gas
 Proses ini disebut dengan proses Isobaric
Hukum Charles
Example:
Berapakah besar volume gas yang temperaturnya dinaikan
dari 4°C menjadi 16°C jika volume gas awalnya 40 ft3 dan
tekanan pada saat proses pemanasan dijaga untuk konstan!
Hukum Charles
Solusi:
Dik :
V1
: 40 ft3
T1
: 4°C = 4° + 273° = 277 K
T2
: 16°C = 16° + 273° =289 K
Problem? V2
Solusi :
V1 T 2 = V2 T 1
(40) x (289)= (P2) x (277)
P2
=
40 ×(289)
277
= 41,73 ft3
Hukum Boyle
• Apabila volume gas dinaikkan atau diturunkan pada kondisi temperatur
konstan (tidak berubah), maka tekanan absolut gas akan berubah berbanding
terbalik dengan perubahan volume nya.
• Bila gas dimampatkan (volumenya diturunkan) sedangkan temperatur nya
konstan (tidak berubah) maka tekanan absolut nya akan naik dan sebaliknya
jika gas diekspansikan (volume dinaikkan) sedangkan temperatur nya konstan
(tidak berubah) maka tekanan absolut nya akan turun.
• Pernyataan matematisnya dapat ditulis :
P1V1 = P2V2
• Dimana :
P1 = Tekanan absolute awal gas (Pa/Psia)
P2 = Tekanan absolute akhir gas (Pa/Psia)
V1 = Volume awal gas (cm3/ft3)
V2 = Volume akhir gas (cm3/ft3)
 Proses ini disebut dengan proses Isothermal.
Hukum Boyle’s
Example:
Suatu gas bervolume 5 ft3 memiliki tekanan 20 psi dan
dikompresikan hingga mencapai 50 psi. Jika temperatur
pada saat proses kompresi dijaga untuk konstan, maka
berapa volume gas setelah kompresi!
Hukum Boyle’s
Solusi:
Dik :
V1
: 5 ft3
P1
: 20 psi = 20 + 14,7 = 34,7 psia
P2
: 50 psi
= 50+ 14,7 = 64,7 psia
Problem? V2
Solusi :
P 1 V1 = P 2 V2
(34,7) x (5) = (64,7) x (V2)
V2
=
34,7 ×(5)
64,7
= 2,68 ft3
(Perpindahan Panas) Heat transfer
Conduction – heat transfer
1. Konduksi
• Perpindahan panas yang terjadi melalui kontak langsung antara molekul suatu benda
atau antara molekul benda satu dengan molekul benda lainnya melalui suatu kontak
thermal yang baik.
• Benda yang memiliki molekul dengan suhu lebih tinggi karena proses pemanasan
akan memberikan energi panasnya kepada molekul yang ada di dekatnya yang
memiliki suhu lebih rendah.
• Contohnya adalah memanaskan sebatang besi dan menempelkan besi panas ke
besi yang tidak panas.
Conduction Quantity
• Kuantitas atau jumlah energi panas yang dikonduksikan melalui suatu benda tergantung
pada beberapa faktor sebagai berikut :
1. Beda suhu antara kedua sisi benda (t2-t1)
2. Luas penampang benda (A)
3. Tebal benda (L)
4. Konduktivitas Panas yang dimiliki benda (K)
5. Waktu (t)
• Sehingga dapat kita cari persamaan :
𝐾 (𝐴)(𝑇)(𝑇1 − 𝑇2)
(𝐿)
Di mana,
Q = Jumlah panas ( Btu atau watt (W) )
K = Koefisien konduktivitas panas (Btu)/(hr)(ft2))(oF/in) atau (W)/(m2)(oC/m)
A = Luas Area ( ft2 atau m2 )
t
= Waktu (detik)
t2-t1 = Beda suhu (oF atau oC)
L = tebal benda (in atau m)
𝑄=
Tabel Koefisien Konduktivitas Panas
Contoh soal
Example:
Suatu batang logam yang terbuat dari baja dipanaskan dari
temperatur awal 35oC menjadi 200oC selama 30 menit. Jika
dimensi dari batang logam tersebut adalah 20 m x 0,5 m,
maka carilah jumlah panas yang diserap oleh logam tersebut.
Convection
2. Konveksi
• Pemindahan panas secara konveksi terjadi bila panas bergerak dari
satu tempat ke tempat lain melalui suatu aliran arus dalam medium
liquid atau gas.
• Aliran arus panas ini disebut arus konveksi sebagai akibat dari
perubahan berat jenis liquid atau gas karena menerima panas.
• Bila ada bagian fluida yang mendapat energi panas, maka fluida yang
mendapat energi panas akan lebih ringan, sehingga bergerak naik ke
puncak, dan ruang yang ditinggalkannya akan langsung diganti oleh
fluida yang lebih dingin.
Arah aliran konveksi
Arah aliran konveksi
Udara panas naik ke atas dan didinginkan di indoor unit AC
Udara dingin turun ke bawah dan mendorong udara panas naik ke atas
Radiation
3.

Radiasi
Radiasi adalah pemindahan panas melalui pancaran gerakan gelombang cahaya
dan gelombang elektromagnetik melalui medium transparan. Contoh : Sinar
matahari, sinar infrared, radiasi panas api.
Heat transfer
Saturated temperature
• Suhu saturasi adalah suhu di mana suatu fluida atau zat cair
berubah dari fasa cair menjadi fasa uap atau gas, atau
kebalikannya, yaitu dari fasa gas berubah menjadi fasa cair.
• Liquid/cairan yang berada pada suhu saturasi disebut liquid
saturasi dan uap atau gas yang berada pada suhu saturasi
disebut uap saturasi.
• Suhu saturasi untuk liquid (suhu di mana liquid akan menguap)
dan suhu saturasi uap (suhu di mana uap mulai mengembun)
adalah sama pada suatu tekanan tertentu.
Efek Tekanan pada Suhu Saturasi
• Suhu saturasi suatu fluida tergantung pada
tekanan yang bekerja pada fluida tersebut.
• Kenaikan
tekanan
pada
fuida
menyebabkan naiknya suhu saturasi.
akan
Evaporasi dan vaporisasi
• Proses evaporasi adalah proses perubahan suatu zat dari
wujud cair (liquid) menjadi bentuk uap (gas) yang terjadi di
bawah temperatur titik didih (boling point) sedangkan
vaporasi adalah proses perubahan suatu zat dari wujud cair
(liquid) menjadi bentuk uap (gas) pada temperatur titik didih
(boling point).
• Temperatur evaporasi dapat berubah sedangkan temperatur
vaporasi tetap yaitu pada titik didih (boling point).
• Evaporasi
berlangsung
berlangsung cepat.
lambat
sedangkan
vaporasi
• Evaporasi berlangsung hanya pada permukaan zat cair
sedangkan vaporasi berlangsung pada seluruh bagian zat cair.
Kondensasi
• Proses kondensasi yaitu proses uap saturasi yang
mengalami pendinginan dan berubah fasanya menjadi
liquid.
• Ini dapat terjadi karena uap tidak dapat mempertahankan
fasa uap nya pada suhu di bawah suhu saturasi.
• Bila uap tersebut didinginkan, molekul uap tidak dapat
mempertahankan energi dan kecepatannya untuk
mengatasi gaya tarik antar molekul sebagai molekul uap,
dan berubah menjadi molekul liquid.
Superheat
• Uap yang berada di atas suhu saturasi uap tetapi tetap
pada tekanan saturasi uap disebut uap panas lanjut
(superheated vapor).
• Begitu fasa liquid telah berubah menjadi fasa uap
(menguap), maka suhu uap tersebut dapat dinaikkan
lagi dengan menambahkan energi panas kepadanya.
• Bila suhu uap sudah naik jauh di atas suhu saturasi uap,
maka uapnya disebut mengalami pemanasan lanjut
(superheated vapor), dan energi yang digunakan untuk
membuat panas lanjut uap, disebut sebagai panas
lanjut (superheat).
Superheated vapor
• Bila setelah mengalami evaporasi (penguapan), uap hasil
penguapan tersebut dilanjutkan lagi proses pemanasannya
sehingga suhu uap naik di atas suhu saturasi, uap tersebut
dikatakan menjadi superheated vapor (uap panas lanjut).
Subcooled liquid
• Bila setelah mengalami kondensasi (pengembunan),
cairan hasil pengembunan tersebut dilanjutkan lagi
proses pendinginanya sehingga suhu cairan turun di
bawah suhu saturasi, cairan tersebut dikatakan menjadi
liquid subcooled (subcooled).