Top Banner
A. TUJUAN PERCOBAAN Setelah melakukan percobaan ini, praktikan diharapkan dapat : Dapat mengoperasikan alat humidifikasi Mengetahui pengaruh pada proses humidifikasi yaitu tanpa pemanasan dan dengan pemanasan. Mengetahui pengaruh penambahan laju alir (Q) dan tekanan (P) pada proses humidifikasi Menghitung dan menentukan in , out , R , V H, G , dan M, dari grafik kelembaban Udara-air 1 atm B. ALAT dan BAHAN ALAT : Perangkat alat humidifikasi Gelas kimia 50 ml 1 Buah Thermometer 2 Buah Kapas dan Karet BAHAN : Aquadest C. DASAR TEORI 1. Pendahuluan
44

Humidifikasi (Eko)

Oct 24, 2015

Download

Documents

laporan praktikum
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Humidifikasi (Eko)

A. TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan ini, praktikan diharapkan dapat :

Dapat mengoperasikan alat

humidifikasi

Mengetahui pengaruh pada proses

humidifikasi yaitu tanpa pemanasan dan dengan pemanasan.

Mengetahui pengaruh penambahan

laju alir (Q) dan tekanan (P) pada proses humidifikasi

Menghitung dan menentukan in, out,

R, VH, G, dan M, dari grafik kelembaban Udara-air 1 atm

B. ALAT dan BAHAN

ALAT :

− Perangkat alat humidifikasi

− Gelas kimia 50 ml 1 Buah

− Thermometer 2 Buah

− Kapas dan Karet

BAHAN :

− Aquadest

C. DASAR TEORI

1. Pendahuluan

Dalam pemrosesan bahan yang sering diperlukan baik

meningkatkan atau menurunkan kadar air dalam aliran gas yang

dipakai yang umum disebut humidifikasi dan dehumidifikasi.

Dalam humidifikasi, kadar air bisa ditingkatkan dengan

melewatkan aliran gas diatas cairan yang kemudian akan

menguap ke dalam aliran gas. Pemindahan ke aliran utama

berlangsung dengan cara difusi dan pada perbatasan (interface)

pemindahan panas dan massa yang berlangsung terus-menerus.

Page 2: Humidifikasi (Eko)

Sedang dalam dehumidifikasi dilakukan kondensasi parsial yang

terkondesasi dibuang.

Penggunaan yang paling luas dari humidifikasi dan

dehumidifikasi menyangkut sisitem udara–air. Contoh paling

sederhana pengeringan padatan basah dengan pengurangan

jumlah kandungan air sebagai tujuan utama dan humidifikasi

aliran gas sebagai efek sampingan. Pemakaian AC dan

pengeringan gas juga menggunakan proses humidifikasi dan

dehumidifikasi. Sebagai contoh kandungan uap air harus

dihilangkan dari gas klorin basah sehingga gas ini bisa

digunakan pada peralatan dari baja untuk menghindari korosi.

Demikian juga pembuatan asam sulfat, gas yang digunakan

harus dikeringkan (dehumidifikasi) sebelum masuk konverter

bertekanan yaitu dengan jalan melewatkan pada bahan yang

menyerap air (dehydrating agent) seperti silica gel, larutan

asam sulfat pekat dan sebagainya. Contoh proses humidifikasi

adalah pada menara pendingin dimana air panas dialirkan

berlawanan arah dengan media pendingin yaitu aliran udara.

Disini tabel dan grafik humidifikasi udara–air akan sering

dipakai.

2. Terminologi

Nama-nama yang sering digunakan dalam proses ini adalah sbb

:

Uap = Zat yang terkandung

Gas = Zar pembawa (udara)

Kelembaban = Massa uap terhadap massa gas

kering

Kelelmbaban dari gas jenuh = Kelembaban dari gas ketika jenuh oleh uap pada temperatur tertentu.

Kelembaban dalam persen = 100 ϰ / ϰo

Panas kelembaban =Panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari gas dan uapnya pada satuan

Page 3: Humidifikasi (Eko)

unit temperatur yaitu s = Ca + Cw

“ Dimana Ca adalah kapasitas panas spesifik dari gas dan Cw adalah kapasitas panas spesifik dari uap. ”

Contoh untuk sistem udara-air panas kelembaban (s) seperti

berikut:

S = 1.00 + 1,9 ϰ kj / kgK

Volume kelembaban = Volume yang ditempati oleh unit dari massa dari campuran gas kering dan uap.

Volume jenuh = Volume kelembaban dari gas dari gas jenuh

Titik embun = Temperatur dimana gas telah penuh oleh uap. Jika gas didinginkan titik embun adalah temperatur dimana kondensasi pertama terjadi.

Kelembaban relatif

= 100 x

Hubungan antara tekanan parsial dari uap dan kelembaban gas

dalam unit volume gas sbb:

Massa uap = Pw Mw / RT

Dan massa dari gas = (P-Pw) MA / RT

Jadi kelembaban dapat dirumuskan sbb :

ϰo = [Pw/(P-Pw)] (Mw /MA) ...........................................

(1)

Dan kelembaban gas jenuh adalah :

ϰo = [Pwo/(P-Pwo)] (Mw /MA) .......................................

(2)

Page 4: Humidifikasi (Eko)

Dimana Pw adalah tekanan parsial dari uap dalam gas, Pwo

adalah tekanan parsial gas jenuh pada suhu sama, MA adalah

berat molekul rata-rata dari gas, Mw berat molekul dari uap, P

tekanan total, R konstanta gas (8,134 kj/kmol K) dan T

temperatur absolut.

Untuk sistem udara–air Pw biasanya jauh lebih kecil dari P

jadi dengan mengganti berat molekul didapat :

ϰo = 18 Pw/29P

Kelembaban dalam prosen = 100 ϰ/ ϰo

Dari persamaan 1 dan 2

Kelembaban dalam prosen

= [(P-Pwo)/(P-Pw)] (100Pw/Pwo)

= [P-Pwo)/(P-Pw)] (kelembaban relatif dalam

persen) ...........................................................................

(3)

Ketika (P-Pwo)/(P-Pw) ≈ 1, kelembaban relatif dan kelembaban

dalam prosen adalah sama. Keadaan ini dapat dicapai ketika

tekanan parsial dari uap hanya bagian yang sangat kecil dari

tekanan total atau ketika gas hampir jenuh, yaitu Pw ≤ Pwo.

a. Penentuan kelembaban

Metode-metode yang paling umum dipakai adalah :

1. Secara kimiawi

Sejumlah gas yang diketahui volumenya dialirkan di atas

bahan penyerap (absorbent) yang ditempatkan dalam

beberapa wadah dan disusun secara seri dan diketahui

beratnya kemudian setelah proses ditimbang lagi dengan

syarat pada wadah susunan terakhir terjadi perubahan

berat yang sangat sedikit. Absorben yang sangat

Page 5: Humidifikasi (Eko)

memuaskan contohnya adalah pentoksida phosphor yang

dicelup dalam pumice dan asam sulfat pekat.

2. Pengukuran perubahan

panjang dari bulu atau serat

Panjang serat ini dipengaruhi oleh kelembaban pada

lingkungan sekitar. Kekurangan diperlukan pengkalibrasian

berulang-ulang dan titik cocok untuk pengukuran yang

bervariasi.

3. Pengukuran konduktivitas

dari serat

Jika serat dilapisi dengan elektrolit seperti lithium chlorid,

hambatan listriknya akan diatur oleh kandungan uap air

yang dimana terkandung pada kelembaban lingkungan

atmosfer dimana serat berada. Dalam sel lithium chlorid

serat yang halus digulungkan ke frame plastik yang

mempunyai elektroda dan arus listrik mengalir pada

tegangan konstan akan memberi pengukuran langsung

dari kelembaban relatif .

4. Pengukuran titik embun

Titik embun ditentukan dengan mendinginkan gas didalam

ruang yang t erlapis dengan sangat baik dan mengawasi

temperatur tertinggi dimana terjadi kondensasi.

Kelembaban dari gas sama dengan kelembaban dari gas

yang jenuh pada titik embun.

b. Metode peningkatan kelembaban (Humidifikasi)

Untuk memperbesar kandungan uap sesuai dengan yang

dibutuhkan dalam proses tertentu bisa dipakai beberapa cara

dengan bermacam persyaratan dalam pemrosesan.

Page 6: Humidifikasi (Eko)

1. Uap air panas

ditambahkan langsung. Cara ini kuran disukai karena

kemungkinan besar adanya pengotoran.

2. Air disiramkan

berlawanan arah pada kecepatan tertentu. Disini terjadi

penguapan dari air dmana temperatur gas akan turun

demikian juga air panasnya digunakan untuk penguapan

panas laten dan panas sensible.

3. Pencampuran dengan gas

yang mempunyai kelembaban lebih tinggi. Cara ini sering

digunakan untuk pekerjaan laboratorium.

4. Gas dialirkan diatas air

sehinga hanya bagian permukaan air yang mengalami

penguapan. Untuk mendapatkan kecpatan pelembaban yang

tinggi, permukaan harus diperluas.

c. Temperatur bulb basah (wet bulb temperature)

Kelembaban gas/udara akan naik bila gas dialirkan diatas

melalui cairan karena penguapan cairan. Temperatur cairan

akan turun di bawah temperatur gas dan panas akan pindah dari

gas ke cairan. Pada kesetimbangan laju perpindahan panas dari

gas akan menyeimbangkan panas yang dibutuhkan untuk

menguapkan cairan dan cairan dikatakan pada temperatur bulb

basah. Laju dimana temperatur ini dicapai tergantung

temperatur awal dan laju aliran darai gas yang melalui air.

Proses dengan laju alir gas yang besar dan permukaan air yang

kecil hampir tidak merubah kelembaban.

Laju dari perpindahan dari gas ke cairan :

Q = hA(θ - θw) ...............................................................

(4)

Dimana Q adalah laju panas, h koefisien perpindahan panas, A

luas permukaan, dan θ temperatur gas, θw temperatur cairan.

Page 7: Humidifikasi (Eko)

Cairan yang menguap ke dalam gas dipindahkan dengan cara

difusi penyebaran dari batas permukaan ke aliran gas karena

perbedaan konsentrasi (co-c). dimana co adalah konsentrasi uap

permukaan dan c adalah konsentrasi uap dialiran gas. Laju

penguapan ditulis :

W = hDA(co-c) = (hDA )(Mw/RT)(Pwo-Pw) ...................

(5)

Dimana hD adalah koefisien perpindahan panas. Tekanan parsial Pw dan Pwo dapat diganti dengan ϰ dan ϰw pada

pers.1 dan 2

Jika Pw dan Pwo relatif kecil dibanding P, (P-Pw) dan (P-Pwo)

dapat diganti dengan tekanan parsial rata-rata dari gas PA dan

didapatkan :

W = [hDA(ϰw – ϰ) Mw/RT] PAMA/Mw= hDA A(ϰw – ϰ) ................................................

(6)

dimana A adalah berat jenis (density) pada tekanan parsial PA.

Perpindahan panas yang dibutuhkan untuk memelihara laju

penguapan adalah :

Q = hD AA (ϰ w – ϰ) ..........................................................

(7)

Dimana Q adalah panas laten dari penguapan cairan.

Jadi dari persamaan 4 dan 7 :

(ϰ – ϰw) = - (h/hDA )( θ – θw) ......................................

(8)

h dan hD keduanya tergantung ketebalan film dari

kesamaan gas, karena pengurangan pada tekanan sebagai hasil

kenaikan kecepatan gas, contohnya akan meningkatkan h dan

hD. Pada temperatur normal, (h/hD) tidak tergantung pada

kecepatan gas selama ini lebih dari 5 ml/detik. Pada keadaan ini

perpindahan panas secara konveksi lebih besar dari radiasi dan

konduksi.

Page 8: Humidifikasi (Eko)

Temperatur bulb basah θw tergantung hanya pada

temperatur dan kelembaban dari gas dan nilainya dari buku

ditentukan untuk keceptan gas relatif tinggi. Rasio (h/hD) adalah

konstan. Untuk sistem udara–air rasio (h/hDA) adalah sekitar 1,0

kj/kg K, sebagai tambahan untuk zat-zat organik bervariasi

antara 1,5–2,0 kj/kg K. Temperatur bulb basah ini dapat dicari

dari grafik temperatur kelembaban.

d. Grafik Phsikometrik

Grafik ini digunakan pada pokoknya untuk mengetahui

hubungan Temperatur–Kelembaban dan Entalpi–Kelembaban.

Grafik temperatur – kelembaban

Kelembaban untuk bermacam-

macam harga dari kelembaban relatif dalam prosen.

Untuk gas jenuh ϰ = [Pwo/(P-Pwo)](Mw/MA) dari

persamaan 1 dan 3 kelembaban relatif dalam prosen Z

adalah :

ϰ = ..............................................

(9)

Volume spesifik dari gas

kering sebagai fungsi linear dari temperatur.

Volume dalam keadaan jenuh.

Ini naik sangat cepat karena jumlah kandungan uap dan

volume spesifik gas kering naik sesuai kenaikan

temperatur. Pada temperatur tertentu volume

kelembaban berubah secara linear terhadap kelembaban

sehingga volume dari gas tak jenuh dapat ditentukan

dengan pemanjangan.

Panas laten dari penguapan

Dalam grafik panas kelembaban digambar sebagai absis

dan kelembaban sebagai ordinat.

Page 9: Humidifikasi (Eko)

Grafik Entalpi – Kelembaban

Dalam perhitungan, entalpi perlu untuk menentukan

keadaan standar referensi dimana entalpi dianggap nol.

Keadaan yang terbaik untuk mengambil titik leleh dari bahan

yang mempunyai uap sebagai temperatur referensi dan

keadaan cair sebagai kondisi standar.

Jika H adalah entalpi dar gas yang lembab per unit

massa dari gas kering, Ha entalpi gas kering, Hw entalpi dari

uap, Cw panas spesifik dari uap, Ca panas spesifik dari gas

pada tekanan konstan, θ temperatur dari gas yang lembab,

θo temperatur referensi, panas laten penguapan dari cairan

pada θo untuk gas tak jenuh :

H = Ha + Hw . ϰ ........................................................

(10)

Ha = Ca(θ - θo) .............................................................

(11)

Hw = Cw(θ - θo) .............................................................

(12)

Jadi H = (Ca + Cw(θ - θo) + ϰ = (θ - θo)s + ϰ .........................................................

(13)

e. Pencampuran dua aliran gas yang mempunyai kelembaban berbeda

Jika dua gas dengan kelembaban ϰ1 dan ϰ2, temperatur θ1

dan θ2 entalpi H1 dan H2 dan massa gas kerng m1 dan m2 yang

akan menghasilkan kondisi untuk gas campuran yaitu ϰ, θ, H

dan m.

Kesetimbangan untuk gas kering, uap dan entalpi.

m1 + m2 = m .................................................................

(14)

Page 10: Humidifikasi (Eko)

m1x1 + m2x2 = m.x .......................................................

(15)

m1H1 + m2H2 = m.H .....................................................

(16)

dengan menghilangkan m didapat m1(ϰ – ϰ1) = m (ϰ2 – ϰ)

m1(H – H1) = m2(H2 –H) ...............................................

(17)

dengan pembagian masing-masing sisi (ϰ- ϰ1)/(H-H1) = (ϰ – ϰ2) / (H – H2) ..............................

(18)

Pada kondisi akhir campuran digambarkan dalam grafik sebagai garis lurus yang menggabungkan titik (ϰ1, H1) dan (ϰ2, H2) dan persamaan 18 didapatkan :

(ϰ – ϰ1)/( ϰ2 – ϰ) = m2/m1 ..............................................................................

(19)

Gas campuran mungkin tak jenuh, jenuh, lewat jenuh.

Kemungkinan dihasilkannya gas lewat jenuh karena garis

kelembaban relatif 100% pada grafik kelembaban entalpi

condong (concave) kearah sumbu kelembaban.

f. Temperatur Jenuh Adiabatik

Jika gas dialirkan dan dipertemukan dengan air pada laju

tertentu pada waktu yang cukup untuk mencapai

kesetimbangan, gas akan menjadi jenuh dan gas jenuh yang

keluar akan mempunyai temperatur yang sama jika ini dilakukan

pada system yang terisolasi secara thermal.

Ini bisa dilakukan dengan menggunakan kolom humidifikasi

yang terisolasi dengan laju alir yang disirkulasi berlawanan arah

seperti gambar dibawah.

Faktor utama (ϰs - ϰs ) = 0 dan

(driving force) . ( – s) = 0

Page 11: Humidifikasi (Eko)

Faktor utama (ϰs - ϰs )

Didapatkan neraca energi

( – s)s = (ϰs - ϰ) α

(ϰ - ϰs ) = -(s/ α )( – s )

Dimana adalah temperatur gas masuk , s temperatur gas

keluar yang sama dengan temperatur air, ϰ adalah kelembaban

gas masuk, ϰs kelembaban gas keluar, s adalah panas lembab

dari gas pada P dan α adalah panas laten penguapan dari air.

Dengan membandingkan persamaan ini dengan persamaan 8

didapatkan

S = h/hD A

Dimana h adalah koefisien perpindahan panas dalam

W/m2K

HD adalah koefisien perpindahan massa dalam m/det

A adalah berat jenis gas pada tekanan rata-rata

Dari hubungan lewis didapat

hD = h/Cp A

Dimana Cp adalah panas spesifik dalam J/kgK yang bisa

diketahui dari grafik dan perhitungan.

Jika gas tak jenuh dipertemukan dengan cairan yang

dalam kondisi adiabatik perpindahan panas dan massa akan

berjalan sinambung. Temperatur turun dan kelembaban naik

seperti yang ditunjukkan oleh diagram. Temperatur dari

cairan akan cenderung mendekati temperatur bola basah

sedang untuk sistem lain (bukan air) tempetatur jenuh

adiabatik akan lebih rendah dari temperatur bola basah.

Dengan meningkatnya kelembaban temperatur akan turun

sehingga temperatur air (cairan) akan juga turun selama

penguapan masih berjalan.

Page 12: Humidifikasi (Eko)

Di peralatan Humidifikasi–Dehumudifikasi terdapat orifice

yang mempunyai diameter besar. D = 82,2 mm, diameter

kecil, d = 32,88 mm. Jadi harga d/D = 0,3985 dan

koefisien laju aliran, C = 0,6032.

dari persamaan Bernoulli.

Dimana : V = Kecepatan laju alir udara (m/detik)

Z = Ketinggian aliran (m)

P = Tekanan (N/m2)

α = Konstanta untuk energi kinetik dari fluida

µ = Volume jenis gas maasuk diketahui = 0,88 m3/Kg

g = Gravitasi, diketahui = 9,8 m/detik

W = Kerja dari fluida (Kj/Kg)

F = Kalor yang terpakai (Kj/Kg)

Dalam hal ini fluida tidak melakukan kerja sama sekali atau W = F dan V1A1 = V2A2, dimana A adalah luas area π D2/4 didapatkan V2 = V1A1/A2.

Dari persamaan diatas didapatkan laju fluida (gas) yang keluar dari orifice (yang dipakai)

V2 =

Laju alir gas,G = V A/µ (Kg/s)

G = A/µ .

Gambar orifice di bawah

Page 13: Humidifikasi (Eko)

A1 = luas pipa diketahui D = 0,0825 m

Ao = luas orifice diketahui d = 0,0328 m

A2 luas fluida yag mengalir karena Cc = A2/Ao dari d

atau Ao

A2 = CcAo

Dimana Cc adalah koefisien kontraksi, dalam hal ini orifice Cc

= 1 dari persamaan diatas :

G = Cc Ao/

Dengan menggunakan koefisien buang yang diketahui

dari pabrik, Cd dengan nilai = 0,603 yang menggantikan

parameter Cc, 2 dan 1 didapat persamaan lebih sederhana.

G = G = Cc Ao/

Perubahan volume jenis dapat dicari dari grafik

Psikometrik dengan mengetahui temperatur, kelembaban

relatif dan kelembaban gas masuk.

D. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Tanpa pemanasan

Page 14: Humidifikasi (Eko)

Switch utama (merah) diputar searah jarum jam keposisi ON.

Switch kontrol (hitam) diputar keposisi ON.

Katup diatur sebagai berikut :

V1 – BUKA

V2 – TUTUP

V3 – TUTUP

V4 – BUKA

V5 – TUTUP

V6 – TUTUP

Tombol P2 (compressor) ditekan ON.

Katup utama diatur sehingga didapat perbedaan tekanan 40

mbar.

Tombol P1 (centrifugal pump) ditekan ON.

Kecepatan sirkulasi diatur 0 liter/jam.

Data diambil setelah 3 menit.

Kecepatan air dinaikkan 0, 80, 100, 120, dan 140 liter/jam.

Pengambilan data dilakukan.

2. Dengan Pemanasan

Katup-katup diatur sebagai berikut :

V1 - TUTUP V2 - BUKA V3 – TUTUPV4 – BUKA V5 – BUKA V6 – TUTUP

Katup utama diatur sehingga perbedaan tekanan 40 mbar.

Temperatur diset pada temperatur 80 oC.

Percobaan diulangi pada kecepatan air dinaikkan 0, 80, 100,

120, dan 140 liter/jam.

Pengambilan data dilakukan.

Page 15: Humidifikasi (Eko)

E. DATA PENGAMATAN

Tanpa Pemanasan

Pada ΔP udara = 40 mBar

Q air

(L/jam)

Udara

Masuk

(oC)

Udara

Keluar(oC)

T.air

masuk

(oC)

T.air

keluar

(oC)

Udara Masuk Udara Keluar

Twet Tdry Twet Tdry

(kg air/kg

udara

kering)

% R Te

(oC)

(kg air/kg

udara

kering)

% R Te

(oC

)

0 29 35 28 30 - - 0,019 40 24 0,0124 78,8 27

80 29 37 29 30 30 30 0,0194 44 24,5 0,0124 78,8 27

100 28,5 40 29,5 30 30,2 30,2 0,0176 39 23 0,0124 78,8 27

120 27 41 29 30 30,2 30,2 0,0172 36 22,5 0,0124 78,8 27

140 27,3 41 28,5 30 30 30 0,0164 32 21,8 0,0124 78,8 27

Dengan Pemanasan

Pada ΔP udara = 40 mBar dan (Tset = 80 oC)

Q air

(L/jam)

Udara

Masuk

(oC)

Udara

Keluar(oC)

T.air

masuk

(oC)

T.air

keluar

(oC)

Udara Masuk Udara Keluar

Twet Tdry Twet Tdry

(kg air/kg

udara

kering)

% R Te

(oC)

(kg air/kg

udara

kering)

% R Te

(oC

)

0 30,5 58 30 31 - - 0,019 40 24 0,0124 78,8 27

80 31 60 31 32 31 32 0,0194 44 24,5 0,0124 78,8 27

100 31,5 62 31,1 33 32 33,5 0,0176 39 23 0,0124 78,8 27

120 31,9 62,2 32 34 32,8 34,2 0,0172 36 22,5 0,0124 78,8 27

140 31,9 64 32 34 33,3 35 0,0164 32 21,8 0,0124 78,8 27

Page 16: Humidifikasi (Eko)

F. PERHITUNGAN

Perhitungan untuk penetapan tanpa pemanasan

1. Penentuan fraksi mol rata-rata dan tekanan total dari

udara jenuh pada suhu lapisan (interface)

Dik : Suhu air masuk = 29C (PAS)1 =

30,043 mmHg

Suhu air keluar = 31C (PAS)2 = 33,695 mmHg

Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg

Dit : Fraksi Mol air – udara pada kondisi jenuh (y1) = ............. ?

Penyelesaian :

Tekanan Uap Jenuh rata-rata :

( PAS) rata-rata =

=

= 31,869 mmHg

Fraksi mol rata-rata :

Yi =

Yi =

= 0,042

Dimana : PAS = tekanan uap jenuh air

P = tekanan ruang

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

Page 17: Humidifikasi (Eko)

2. Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara

Masuk ( y1 )

Dik : % R udara masuk = 44%

PAS udara masuk = 30,043 mmHg

Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg

Dit : y1 = ............. ?

Penyelesaian :

Menghitung Tekanan Parsial :

% R = x 100%

44 =

PA = 13,219 mmHg

Menghitung Kelembaban Mutlak ( ):

=

=

= 0,01114 Kg air/Kg udara kering

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Masuk :

Y1n =

1

Page 18: Humidifikasi (Eko)

=

= 0,01763

Dimana : R = kelembaban relatif

= kelembaban mutlak

P A = tekanan uap

M A = berat molekul air

M B = berat molekul udara

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

3. Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara

Keluar ( y2)

Dik : % R udara keluar = 78,8%

PAS udara keluar = 33,695 mmHg

Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg

Dit : y2 = ............. ?

Menghitung Tekanan Parsial :

% R =

78,8% =

PA = 26,553 mmHg

Menghitung Kelembaban Mutlak ( ) :

=

=

= 0,02278 Kg air/Kg udara kering

Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Keluar :

2

Page 19: Humidifikasi (Eko)

Yout =

=

= 0,0354

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

4. Menghitung Volume Lembab (V H)

Dik : T udara masuk = 39C + 273K = 312K

Kelembaban udara masuk = 0,01114 Kg air/Kg udara

kering

Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg

Dit : Volume lembab (VH) = ............. ?

Penyelesaian :

Untuk udara masuk, T = 39oC (312 K)

VH =

=

= 8,986 x 10-4 m3/g udara kering

= 0,899 m3/Kg udara kering

Untuk udara keluar, T = 30oC (303 K)

VH =

=

= 8,8876 x 10-4 m3/g udara kering

= 0,889 m3/Kg udara kering

Page 20: Humidifikasi (Eko)

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

5. Penentuan Densitas Udara

Untuk udara masuk

in =

=

= 1,125 kg/m3

Untuk udara keluar

out =

=

= 1,152 kg /m3

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

6. Penentuan laju udara masuk

Diketahui : d1 = 0,0825 m

d2 = 0,0328 m

Cd = 0,603

A1 = π.d1 2

= π.(0,0825 m)2

= 5,343 x 10-3 m2

A2 = π.d2 2

= π.(0,0328 m)2

= 8,445 x 10-4 m2

Volume spesifik udara

Page 21: Humidifikasi (Eko)

VH =

=

= 0,889 m3/Kg

ΔP = P2 - P1 = 40 mBar (4 x 10-2 Bar)

=

= 4000 Kg/m.sec2

G = Cd .

= 0,603 x

= 0,0489 kg udara kering/sec

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

7. Penentuan massa uap air yang berpindah

M = G ( 2 - 1 )

= 0,0489 kg udara kering/s (0,02278 – 0,01114)

kg uap

air/kg udara kering

= 5,69196x10-4 kg uap air/sec

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

Page 22: Humidifikasi (Eko)

Perhitungan untuk penetapan dengan pemanasan

2. Penentuan fraksi mol rata-rata dan tekanan total dari

udara jenuh pada suhu lapisan (interface)

Dik : Suhu air masuk = 29C (PAS)1 =

30,043 mmHg

Suhu air keluar = 30C (PAS)2 = 31,824 mmHg

Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg

Dit : Fraksi Mol air – udara pada kondisi jenuh (y1) = ............. ?

Penyelesaian :

Tekanan Uap Jenuh rata-rata :

( PAS) rata-rata =

=

= 30,934 mmHg

Fraksi mol rata-rata :

Page 23: Humidifikasi (Eko)

Yi =

Yi =

= 0,0412

Dimana : PAS = tekanan uap jenuh air

P = tekanan ruang

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

1. Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Masuk

( y1 )

Dik : % R udara masuk = 10%

PAS udara masuk = 30,043 mmHg

Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg

Dit : y1 = ............. ?

Penyelesaian :

Menghitung Tekanan Parsial :

% R = x 100%

10 =

PA = 3,0043 mmHg

Menghitung Kelembaban Mutlak ( ):

Page 24: Humidifikasi (Eko)

=

=

= 0,0025 Kg air/Kg udara kering

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Masuk :

Y1n =

=

= 0,004

Dimana : R = kelembaban relatif

= kelembaban mutlak

P A = tekanan uap

M A = berat molekul air

M B = berat molekul udara

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

2. Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Keluar

( y2)

Dik : % R udara keluar = 84%

PAS udara keluar = 31,824 mmHg

Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg

Dit : y2 = ............. ?

Menghitung Tekanan Parsial :

1

Page 25: Humidifikasi (Eko)

% R =

84% =

PA = 26,732 mmHg

Menghitung Kelembaban Mutlak ( ) :

=

=

= 0,0229 Kg air/Kg udara kering

Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Keluar :

Yout =

=

= 0,0356

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

3. Menghitung Volume Lembab (V H)

Dik : T udara masuk = 58C + 273K = 331K

Kelembaban udara masuk = 0,0025 Kg air/Kg udara

kering

Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg

2

Page 26: Humidifikasi (Eko)

Dit : Volume lembab (VH) = ............. ?

Penyelesaian :

Untuk udara masuk, T = 58oC (331 K)

VH =

=

= 9,403 x 10-4 m3/g udara kering

= 0,940 m3/Kg udara kering

Untuk udara keluar, T = 32oC (305 K)

VH =

=

= 8,948 x 10-4 m3/g udara kering

= 0,895 m3/Kg udara kering

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

4. Penentuan Densitas Udara

Untuk udara masuk

in =

=

= 1,066 kg/m3

Untuk udara keluar

out =

=

Page 27: Humidifikasi (Eko)

= 1,143 kg /m3

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

5. Penentuan laju udara masuk

a. Diketahui : d1 = 0,0825 m

d2 = 0,0328 m

Cd = 0,603

A1 = π.d1 2

= π.(0,0825 m)2

= 5,343 x 10-3 m2

A2 = π.d2 2

= π.(0,0328 m)2

= 8,445 x 10-4 m2

b. Volume spesifik udara

VH =

=

= 0,9381 m3/Kg

c. ΔP = P2 - P1 = 40 mBar (4 x 10-2 Bar)

=

= 4000 Kg/m.sec2

d. G = Cd .

= 0,603 x

= 0,0476 kg udara kering/sec

Page 28: Humidifikasi (Eko)

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

B. Penentuan massa uap air yang berpindah

a. M = G ( 2 - 1 )

= 0,0476 kg udara kering/s (0,0229 – 0,0025) kg

uap

air/kg udara kering

= 9,7104x10-4 kg uap air/sec

{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada

lampiran 1}

G. PEMBAHASAN PERORANGAN

HASIL PERCOBAAN

Abd.Salam

Berdasarkan perhitungan dari hasil percobaan, diperoleh

fraksi mol uap air dalam udara masuk tanpa pemanasan lebih besar

dibandingkan dengan pemanasan. Sedangkan fraksi mol uap air

pada udara keluar tanpa pemanasan lebih kecil dibandingkan

denagn pemenasan. Hal ini disebabkan setelah pemenasan, udara

masuk mengalami kenaikan suhu dan bercampur dengan air panas

Page 29: Humidifikasi (Eko)

sehingga air menguap dan keluar kembali bersama udara, oleh

karena itu fraksi mol uap dalam udara masuk semakin besar.

Volume lembab dengan pemanasan lebih besar dari pada

tanpa pemanasan, berarti kandungan uap airnya lebih banyak

dibandingkan tanpa pemanasan, sama halnya dengan laju alir

udara.

Phobby Syarifuddin

Pada percobaan humidifikasi ini, yang artinya penambahan air

kedalam aliran udara. Pada percobaan ini dilakukan variasi pemanasan yaitu

dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. Pada variasi pemanasan dengan

pemanasan dengan tekanan 40 mBar. Dan masing – masing tekanan

divariasikan laju alir yaitu laju alir 0 L/jam, 70 L/jam, 90L/jam, 110L/jam,

dan 130 L/jam. Begitu juga tanpa pemanasan dengan ΔP 40 mBar dan laju

alirnya sama dengan pemanasan.

Pada percobaan variasi tanpa pemanasan dengan ΔP 40 mBar, nilai

kelembaban dan persen kelembaban relatif udara masuk lebih kecil

dibandingkan dengan kelembaban dan persen kelembaban relatif udara

keluar, hal ini disebabkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada udara

masuk lebih besar dibandingkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada

udara keluar. Sebaliknya volume udara kering untuk udara masuk lebih

besar dari pada volume udara kering untuk udara keluar. Hal itu dipengaruhi

oleh suhu bola kering. Karena suhu bola kering pada udara masuk lebih

besar dibandingkan suhu bola kering pada udara keluar. Sehingga semakin

besar suhu bola kering maka semakin besar pula nilai volume udara kering

Pada percobaan variasi dengan pemanasan dengan tekanan 40mBar

nilai kelembaban dan persen kelembaban relatif udara masuk lebih kecil

dibandingkan dengan kelembaban dan persen kelembaban relatif udara

keluar, hal ini disebabkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada udara

masuk lebih besar dibandingkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada

udara keluar. Sebaliknya volume udara kering untuk udara masuk lebih

Page 30: Humidifikasi (Eko)

besar dari pada volume udara kering untuk udara keluar. Hal itu dipengaruhi

oleh suhu bola kering. Karena suhu bola kering pada udara masuk lebih

besar dibandingkan suhu bola kering pada udara keluar. Sehingga semakin

besar suhu bola kering maka semakin besar pula nilai volume udara kering.

Pada percobaan variasi, tanpa pemanasan dan dengan pemanasan

untuk masing – masing, nilai density untuk udara masuk lebih kecil

dibandingkan dengan density udara keluar yang lebih besar. Hal itu

disebabkan karena udara yang keluar sudah mengandung air dan zat – zat

pengotor sehingga densitasnya semakin besar.

Kenaikan suhu terjadi pada udara masuk begitu pula dengan udara

keluar, tetapi suhu udara masuk lebih tinggi di bandingkan dengan suhu

udara keluar. Hal ini disebabkan karena udara yang masuk telah melalui

kolom humidifikasi dan mengalami penambahan kadar uap air, sehingga

kelembaban udara keluar lebih tinggi daripada udara masuk.

Eka Yuliza

Pada percobaan humidifikasi diatas, dimana tangki

tersebut diisi dengan air sampai setengah dari tangki tersebut

kemudian masing-masing katup diatur setelah itu dinyalakanlah

kompresor dan diatur juga tekanan yang akan digunakan. Setelah

itu air dan udara akan berkontak langsung didalam packing atau

kolom yang berisi cincin-cicin yang berwarna putih, dan

kecepatan sirkulasi diatur atau divariasikan, maka akan didapat

data-data seperti Twet dan Tdry udara masuk, serta Twet dan Tdry

udara keluar. Dan akan didapat pula suhu air masuk dan keluar ini

untuk tanpa pemanasan sedangkan dengan pemanasan(T set

800C) sama halnya diatas tapi masing-masing katupnya diatur

berbeda, setelah itu akan didapat dari grafik untuk udara masuk

, % R, dan Te sama halnya juga dengan udara keluar.

Dari data-data tersebut diatas akan digunakan dalam perhitungan

dan akan didapat fraksi mol, fraksi mol uap air dalam udara

masuk dan keluar,volume lembab udara masuk dan keluar,

Page 31: Humidifikasi (Eko)

densitas udara masuk dan keluar, laju alir udara dan massa uap

air yang berpindah.

Filemon Salurante

Pada percobaan variasi dengan pemanasan dengan tekanan 40 mBar

nilai kelembaban dan persen kelembaban relatif udara masuk lebih kecil

dibandingkan dengan kelembaban dan persen kelembaban relatif udara

keluar, hal ini disebabkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada udara

masuk lebih besar dibandingkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada

udara keluar. Sebaliknya volume udara kering untuk udara masuk lebih

besar dari pada volume udara kering untuk udara keluar. Hal itu dipengaruhi

oleh suhu bola kering. Karena suhu bola kering pada udara masuk lebih

besar dibandingkan suhu bola kering pada udara keluar. Sehingga semakin

besar suhu bola kering maka semakin besar pula nilai volume udara kering.

H. KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan ini, praktikan dapat menarik

kesimpulan :

Jumlah massa air yang berpindah dipengaruhi oleh

faktor pemanasan dan laju alir air.

Semakin tinggi laju alir, massa air yang menguap

semakin besar.

Page 32: Humidifikasi (Eko)

Fraksi mol uap air dalam udara, kelembaban, dan

volume lembab dengan pemanasan lebih besar dibandingkan

tanpa pemanasan.

I. DAFTAR PUSTAKA

S. Ferry, “Chemical Engineering Hand Book”.

Mc. Cabe. W. L, terjemahan E. Jasifi, Msc. “Operasi

Teknik Kimia”, jilid 2. 1989, Erlangga.

_______ Petunjuk Praktikum Pilot Plant. Jurusan

Teknik Kimia Politeknik Negeri Ujung Pandang

LAMPIRAN 1

Tabel Hasil Perhitungan Untuk Humidifikasi Tanpa

Pemanasan

Page 33: Humidifikasi (Eko)

Laju alir

(Q)

( L/jam)

Fraksi

mol

Yi

Fraksi mol uap

air dalam udara

Masuk Keluar

(Y1) (Y2)

Volume Lembab

(kg udara

kering/m3)

Masuk Keluar

(VH1) (VH2)

Densitas Udara

(kg/m3)

Masuk Keluar

( in) ( out)

0 - - - - - - -

70 0,042 0,01763

0,0354

0,899 0,889 1,125

1,152

90 0,041 0,01560

0,0424

0,897 0,895 1,126

1,148

110 0,040 0,0144

0,0315

0,898 0,885 1,124

1,153

130 0,0400 0,0128

0,0400

0,9028 0,893 1,117

1,149

Laju alir udara

(kg udara kering/s)

Massa uap air yang

berpindah

(kg uap air/s)

- -

0,0489 5,69196x10-4

0,0489 8,631x10-4

0,0489 5,452x10-4

0,04876 8,699x10-4

Page 34: Humidifikasi (Eko)

Tabel Hasil Perhitungan Untuk Humidifikasi Dengan

Pemanasan

Laju alir

(Q)

( L/jam)

Fraksi

mol

Yi

Fraksi mol uap

air dalam udara

Masuk Keluar

(Y1) (Y2)

Volume Lembab

(kg udara

kering/m3)

Masuk Keluar

(VH1) (VH2)

Densitas Udara

(kg/m3)

Masuk Keluar

( in) ( out)

0 - - - - - - -

70 0,0412 0,004

0,0356

0,940 0,895 1,066 1,143

90 0,0424 0,0042

0,0356

0,952 0,895 1,105 1,143

110 0,0476 0,0043

0,0402

0,952 0,905 1,053 1,134

130 0,0476 0,0043

0,0463

0,952 0,905 1,053 1,138

Laju alir udara

(kg udara kering/s)

Massa uap air yang

berpindah

(kg uap air/s)

- -

0,0476 9,7104x10-4

0,04849 9,843x10-4

0,04733 1,1021x-3

0,0473 1,296x10-3

Page 35: Humidifikasi (Eko)

LAMPIRAN 2

Siklus Alat Humidifikasi

Bypass

Ke Lingkungan

Orifice

Page 36: Humidifikasi (Eko)