Teori-Praktek Pengeringan Bebijian Nur Komar, Mei 2008 KALKULASI KONDISI UAP AIR DI UDARA (Penerapan Diagram Psikrometrik Dalam Program Komputer) KULIAH st TAHUN 2011

Difinisi Masalah 1) Pendahuluan Kondisi uap air diudara, merupakan parameter teknis (tolok ukur penting) dalam proses pengeringan, pengemasan dan penyimpanan bahan pangan dan sebagainya. Pengetahuan tentang materi ini perlu dikuasai oleh praktisi dan pengguna. Campuran uap air dan udara kering (udara tanpa uap air). Bila tekanan total adalah konstan, atau given, kondisi uap air diudara ditentukan oleh dua kondisi dari beberapa tolok ukur yang ada, misalnya : 1. temperature, 2. tekanan uap air, 3. kelembaban relative, 4. rasio kelembaban, 5. entalpi, 6. temperature bola basah dan lainnya. KULIAH st TAHUN 2011

2) Hubungan kandisi uap air di udara Perhitunyan uap air diudara dapat dibaca pada diagram Psikrometer atau table atau juga “Persamaan Golf-Gratsh’s” dengan menggunakan fungsi sub-routine. Hara dan Nisiyama mengembangkannya secara sederhana, namun hasil perhitungannya akurat dalam computer kantong dan computer compatible lainnya 2) Hubungan kandisi uap air di udara Pada kondisi tekanan atmosfir (pada tekanan 1 atm = 76 mmHg = 1.03323 kg/cm2 = 0.101325 MPa). KULIAH st TAHUN 2011

Mempengaruhi kondisi bahan KONDISI AIR DI UDARA Kelembaban Temperature Mempengaruhi kondisi bahan Energi Panas, Q… (P, T, V) KULIAH st TAHUN 2011

Notasi : T : dry bulb temperature, oC TW : wed bulb temperature, oC Tad : adiabatic saturation temperature, oC Tdp : dew point temperature, oC  : relative humidity, decimal  : saturation ratio, decimal x : humidity ratio, decimal p : water vapor pressure, kg/kg’ ps(T) : saturation water vapor pressure at temperature T, oC (atm), kg/kg’  : specific volume, m3/kg’  : specific weight, kg’/m3 = 1/  : density of moist air, kg/ m3 Cp : specific heat at constant pressure, kJ/kg K Cv : specific heat at constant volume, kJ/kg K h : specific enthalphy, kJ/kg’ s : specific entropy, kJ/kg’ K Gw : mass (flow) of water vapor (kg) or (Kg/s) Ga : mass (flow) of dry air (kg’) or (Kg’/s) r : latent heat of vaporation at temperature T, kJ/kg KULIAH st TAHUN 2011

Persamaan berikut ini diturunkan dari hubungan termodinamik antara uap air di udara dengan gas ideal. Tayangan persamaan matematik berikut terdapat dua kelompok penyelesaian, yaitu : (a) p-group dan (b) x-group. (a) p-Group (b) x-Group KULIAH st TAHUN 2011

p = ps(Tad) – (T –Tad)/1554 (6) = ln(p + T/1554) (7) (a) p-Group ps(T) = exp(11.97 – 3997.6/(T +234)) (1) p = ps(T) – (T-Tw)/1510 (2)  = ln(p + T/1510) (3) Tw = 38  - 14.68 +1245.5/(  + 11.06) p =  ps(T) (4) = p/ps(T) (5) p = ps(Tad) – (T –Tad)/1554 (6) = ln(p + T/1554) (7) Tad = 37.84 -15.15 + 1257/( 11.13) P = ps(Tdp) (8) Tad = 3997.6/(11.97 - (p)) – 234 (9) P = 1 – (T + 273.15)/(353) (10)  = (T + 273.15)/(353(1 – p)) (11)  = 1/ = 353(1 – p)/(T +273.15) (12) Ga = F (13) P = x/(x + 0.622) (14) KULIAH st TAHUN 2011

 = x(1 – ps(T) ) / (0.622ps (T) ) (18) (b) x-Group x = 0622p/(1 – p) (15) x = Gw/Ga (16) x = 0.622ps(T)/(1 – ps(T)) (17)  = x(1 – ps(T) ) / (0.622ps (T) ) (18) x = ( h – 1.005T) / (2500 + 1.82T) (19) h = 1.005T + (2500 + 1.82T) x (20) Cp = 1.005 + 1.82x (21) x = (Cp – 1.005) / 1.82 (22) x = (Cv – 0.718) / 1.36 (23) Cv = 0.718 + 1.36x (24) r = 2500 – 2.37T (25) E = Cpl Ga (T2-T1) + r (T2) Ga (x2-x1) (26) KULIAH st TAHUN 2011

EXAMPLE : (1) T = 30 C Tw = 25 C then  , x, p ? (2) Heated air problems. Consider p1 = p2, x1 = x2 How much of 2 ? (3) In example (2) , if air flow F = 0.5 m3/s, then how much of heater power E ? (4) Solar collector area A = 1.5 m2 radiation Er = 1 kW/m2 F = 0.03 m3/s How much are the solar collector output (kW) and solar collector efficiency ? (5) Thin layer drying : Wd = 1 kg (dry matter weight), Mo = 30 %, d.b. How much are outlet air temperature, humidityratio, and relative humidity, if evaporation is taken place as from free water and specific heat of grain is negligible ? KULIAH st TAHUN 2011

KULIAH st TAHUN 2011

Algorithma pemrograman Komputer (Psychrometric Chart) INPUT : T(I), Tw(I), I=1,2,3,.....N RUMUS-RUMUS : P(I) = f(Tw(I))-(T(I)-Tw(I))/1510 Ps(I) = f(T(I)) X(I) = 0.622*P(I)/(1-P(I) TAD1(I) = log(P(I)+T(I)/1554) TAD(I) = 37.84*TAD1(I)-15.15+1257/(TAD1(I)+11.13) TDP(I) = 3997.6/(11,97-log(P(I))-234 RH(I) = (P(I)/f(T(I)))*100 CP(I) = 1.005+1.82*X(I) CV(I) = 0.718+1.36*X(I) H(I) = 2500*X(I)+CP(I)*T(I) HFG(I) = 2500-2.3*T(I) VJ(I) = (T(I)+273.15)*(0.622+X(I))/219.5 KULIAH st TAHUN 2011

OUT-PUT : P(I), kPa Ps(I), kPa X(I), kg/kg’ RH(I), % CP(I), kJ/kgoK CV(I), kJ/kgoK H(I), kJ/kg’ HFG(I), kJ/kg’ VJ(I), m3/kg’ KULIAH st TAHUN 2011

Data : Tabel 1. Hasil Penelitian kondisi udara dalam ruang lumbung pengering gabah selama 36 jam (Nur Komar, 1988) Jam T (oC) Tw (oC) 0 25.60 22.96 3.6 35.70 28.57 7.2 35.87 27.54 10.8 34.23 26.74 14.4 34.77 28.48 18.0 35.47 29.35 21.6 35.33 28.81 25.2 34.63 27.38 28.8 34.90 27.53 32.4 35.00 27.61 36.0 35.00 27.55 KULIAH st TAHUN 2011

Flow Chart Mulai I=1,N I Selesai KULIAH st TAHUN 2011 T(I), TW(I) F1= exp(11.97 – 3997.6/(T +234)) F2=exp(11.97 – 3997.6/(Tw +234)) P(I) =F2-(T(I)-Tw(I))/1510 PS(I)=F1 X(I) = 0.622-P(I)/(1-P(I)) TAD1(I)= log(P(I)+T(I)/1554) TAD(I)= 37.84*TAD1(I)-5.15+1257/(TAD1(I)+11.13) TDP(I)= 3997.6/(11,97-log(P(I)))-234 RH(I) = (P(I)/F1*100 CP(I) = 1.005+1.82*X(I) CV(I) = 0.718+1.36*X(I) H(I) = 2500*X(I)+CP(I)*T(I) HFG(I) = 2500-2.3*T(I) VJ(I) = (T(I)+273.15)*(0.622+X(I))/219.5 T(I),TW(I), TAD(I), TDP(I), RH(I), CP(I), CV(I), H(I), HFG(I), VJ(I) I Selesai Flow Chart KULIAH st TAHUN 2011

Program (PR) Pascal Visual Basic Excel KULIAH st TAHUN 2011

KULIAH st TAHUN 2011

KULIAH st TAHUN 2011

KULIAH st TAHUN 2011

perlu dilakukan upaya secara terus-menerus antar programer tidak bisa main-main perlu dilakukan upaya secara terus-menerus antar programer komunikasi antara software satu dengan lainnya KULIAH st TAHUN 2011

Selamat Bekerja KULIAH st TAHUN 2011

SELOREJO FISHING KULIAH st TAHUN 2011

KULIAH st TAHUN 2011