HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASI

Tujuan

· Untuk Humidifikasi : membandingkan s/l dari psy. Chart dengan s/l dari percobaan dan menghitung harga L

· Untuk Dehumidifikasi : mencari harga kelembaban (Y), Entalphi (H), dan jumlah harga air yang menguap (L).

Ringkasan

Proses Humidifikasi dengan proses Dehumidifikasi mempunyi perbedaan dalam arah alirannya. Semua itu tergantung dari cara mengatur valve yang ada. Gas yang masuk mengalir pada pipa orifice mempunyai beda tekan tertentu. Adapun perbedaan antara proses humidifikasi dengan dehumidifikasi sbb :

Proses humidifikasi, merupakan suatu proses yang dapat menambah kadar air dalam gas. Dalam prosesnya ada dua cara yaitu dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. Arah aliran kedua proses tersebut berbeda tergantung bagaimana kita dapat mengatur buka tutupnya valve. Pada proses ini, gas dikontakan dengan air yang berada di dalam labu secara counter current dimana air mengalir dari atas dan gas/udara menngalir ke atas dari bawah, dengan laju alir sirkulasi air tertentu. Data yang diambil dari percobaan ini seperti, suhu air di dalam labu, suhu gas masuk (T_dindan T_win), suhu gas keluar ( T_dout dan T_wout), dan beda tekanan di dalam labu.

Proses Dehumidifikasi, yang merupakan proses pengurangan kadar air dalam gas, sama dengan proses humidifikasi mempunyai dua cara proses, yaitu dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. Kesemuanya itu tergantuk cara mengatur valve yang ada. Pada proses ini, gas dilewatkan pada sebuah kolom yang yang didalamnya terdapat zat penyerap (absorbent) dan juga dengan memperbesar tekanan. Data yang diambil pada percobaan ini seperti, suhu gas masuk (T_din dan T_win), suhu gas keluar (T_dout dan T_wout), beda tekanan pada kolom (DP), dan suhu keluaran kolom bagian (A, B, C, dan D) yang menempel pada kolom.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan

1. Seperangkat alat humidifikasi dan dehumidifikasi

2. Termometer ayunan

3. Termometer biasa

4. Kain basah

5. Kompressor

6. Stopwatch

Bahan yang digunakan

Air dan udara tekan

Cara Kerja

Percobaan humidifikasi tanpa pemanasan

1. Putar switch utama searah jarum jam pada posisi ON

2. Putar juga switch air pressure pada posisi ON

3. Atur katup-katup berikut :

V1	Buka	V4	Buka
V2	Tutup	V5	Tutup
V3	Tutup	V6	Tutup

4. Tekan tombol P2 (kompressor) ON

5. Atur katup utama (V9) sehingga didapat perbedaan tekanan orifice 50 mBar

6. Lakukan pencatatan data pertama (laju alir sirkulasi air = 0 setelah 10 menit)

7. Tekan tombol P1 (centrifugal pump) ON

8. Atur kecepatan alir sirkulasi air mulai dari 70 L/menit dan lakukan pengambilan data setelah 10 menit.

9. Naikkan kecepatan air menjadi 80, 90, 100, 110 L/menit

Percobaan humidifikasi dengan pemanasan

1. Atur katup-katup berikut :

V1	Tutup	V4	Buka
V2	Buka	V5	Buka
V3	Tutup	V6	Tutup

2. Atur katup utama (V9) sehingga perbedaan tekanan orifice 50 mBar

3. Atur pemanasan

4. Lakukan seperti pada percobaan sebelumnya (tanpa pemanasan)

Percobaan dehumidifikasi tanpa pemanasan

1. Atur katup-katup berikut :

V1	Tutup	V4	Buka
V2	Buka	V5	Tutup
V3	Tutup	V6	Buka

2. Tekan tombol P2 (kompressor) dan atur perbedaan tekanan orifice sebesar 40 mBar

3. Tunggu 10 menit kemudian lakukan pengambilan data

4. Ubah perbedaan tekanan orifice pada 60 mBar

Percobaan dehumidifikasi dengan pemanasan

Dilakukan seperti langkah-langkah percobaan sebelumnya (tanpa pemanasan) dengan tambahan pemanasan (heaternya ON pada posisi 3)

Dasar Teori

Dalam pemrosesan bahan sering diperlukan untuk menentukan uap air dalam aliran gas. Operasi ini dikenal sebagai proses humidifikasi. Sebaliknya, untuk mengurangi uap air dalam aliran gas sering disebut proses dehumidifikasi. Dalam humidifikasi, kadar dapat ditngkatkan dengan melewatkan aliran gas di atas cairan yang kemudian akan menguap ke dalam aliran gas.

Perpindahan ke aliran utama berlangsung dengan cara difusi dan pada perbatasan (interface) perpindahan panas dan massa yang berlangsung terus menerus, sedangkan dalam dehumidifikasi dilakukan pengembunan (kondensasi) parsial dan uap yang terkondensasi dibuang.

Penggunaan yang paling luas dari proses humidifikasi dan dehumidifikasi menyangkut system udara air. Contoh paling sederhana adalah pengeringan padatan basah dengan pengurangan jumlah kandungan air sebagai tujuan utama dan dehumidifikasi 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 klor basah, sehingga gas ini bias digunakan pada peralatan baja untuk menghindari korosi. Demikian juga pada proses pembuatan asam sulfat, gas yang digunakan dikeringkan sebelum masuk ke konventor bertekanan yaitu dengan jalan melewati pada bahan yang menyerap air (dehydrating agent) seperti silica gel, asam sulfat pekat, dan lain-lain.

Contoh proses humidifikasi adalah pada menara pendingin, air panas dialirkan berlawanan arah dengan media pendingin yaitu udara.

Istilah dalam proses humidifikasi

1. Kelembaban yaitu massa uap yang dibawa oleh satu satuan massa gas bebas uap, karena itu humidity hanya bergantung pada tekanan bagian uap di dalam campuran bila tekanan total tetap.

2. Suhu bola basah yaitu suhu pada keadaan tunak dan tidak berkesetimbangan yang dicapai bila suatu massa kecil dari zat cair dikontakkan dalam keadaan adiatik di dalam arus gas yang kontinu.

3. Kelembaban jenuh yaitu udara dalam uap air yang berkesetimbangan dengan air pada suhu dan tekanan tertentu. Dalam campuran ini, tekanan parsial uap air dalam campuran udara-air adalah sama tekanan uap air murni pada temperatur terntentu.

4. Kelembaban relatif yaitu ratio antara tekanan bagian dan tekanan uap zat cair pada suhu gas. Besaran ini dinyatakan dalam persen (%) sehingga kelembaban 100% berarti gas jenuh sedang kelembaban 0% berarti gas bebas uap.

5. Kalor lembab yaitu energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu satuan massa beserta uap yang dikandungnya sebesar satu derajat satuan suhu.

6. Entalpi lembab adalah entalpi satu satuan massa gas ditambah uap yang terkandung di dalamnya.

7. Volume lembab adalah volume total stu satuan massa bebas uap beserta uap yang dikandungnya pada tekanan 1 atm.

8. Titik embun campuran udara-uap air adalah temperatur pada saat gas telah jenuh oleh uap air.

Hasil Yang Diperoleh

Humidifikasi

a. Tanpa pemanasan

Pembahasan

Pada percobaan kali ini untuk mengamati proses penambahan dan pengeluaran kandungan air yang ada dalam udara. Pada proses humidifikasi yaitu proses penambahan kandungan air dalam udara dilakukan dalam dua proses yaitu dengan dan tanpa pemanasan. Dengan bertambahnya jumlah aliran air yang dikontakkan dengan udara proses maka akan meningkatkan kandungan air dalam udara sampai mencapai kondisi jenuh. Pada proses humidifikasi dengan pemanasan jumlah kandungan air yang diserap oleh udara makin besar. Ini disebabkan karena dengan pemanasan maka temperatur udara akan naik sementara kelembaban relatifnya menjadi turun sehingga kemampuan udara di dalam menangkap air lebih besar bila dibandingkan dengan yang tanpa pemanasan.

Sedangkan pada proses dehumidifikasi terjadi penurunan kandungan air dalam udara proses. Penurunan kandungan air dalam kolom dehumidifikasi menunjukkan penurunan yang cukup signifikan dimana penurunan dipengaruhi sekali oleh kemampuan media penangkap air ( silika gel ). Pemanasan yang dilakukan pada proses dehumidifikasi bertujuan agar sejumlah kandungan air yang dibawa udara dapat teruapkan sehingga akan membantu aktivitas media penangkap air dan sekaligus dapat mengeluarkan air dari dalam udara.

Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

1. Humidifikasi adalah proses penambahan kandungan air dalam udara .

2. Proses humidifikasi yang dibantu dengan pemanasan akan menghasilkan udara dengan kandungan air yang lebih besar daripada tanpa pemanasan

3. Dehumidifikasi adalah proses pengurangan kandungan air dalam udara. Pemanasan dalam dehumidifikasi bertujuan untuk menguapkan sejumlah air dalam udara proses.

4. Temperatur udara yang keluar dari proses humidifikasi dan dehumidifikasi akan bergantung pada besarnya kalor yang diberikan serta jumlah kandungan air yang ditangkap atau dikeluarkan dari udara.

Daftar Pustaka

Treybal,Robert E.Mass-Transfer Operations.McGraw-Hill International Edition. Third Edition

Job Sheet Praktikum Pilot Plant “Humidifikasi dan Dehumidifikasi”Laboratorium Pilot Plant Politeknik Negeri Bandung

Lampiran 1

Data Percobaan

Laju alir air dalam L/jam

Td adalah suhu bola kering (°C )

Tw adalah suhu bola basah (°C )

Tl adalah suhu labu ( °C )

DP adalah perbedaan tekanan dalam mBar

Humidifikasi Tanpa Pemanasan

Air	Laju alir	0	70	80	90	100	110
Gas masuk	Td	27	26	30	29	29	31
Gas masuk	Tw	24	26	25	25	26	25
Gas keluar	Td	26	28	29	28	29	29
Gas keluar	Tw	24	25	25	25	26	26
Labu	Tl	24	24	25	25	25	25
Labu	dP	0	4	4	4	4	4
Orifice	dP	40	40	40	40	40	40

Humidifikasi Dengan Pemanasan

Air	Laju alir	0	70	80	90	100	110
Gas masuk	Td	53	62	58	57	56	47
Gas masuk	Tw	32	30	30	32	31	31
Gas keluar	Td	29	33	35	33	34	33
Gas keluar	Tw	27	30	30	33	31	31
Labu	Tl	27	31	34	35	37	38
Labu	dP	4	4	6	6	6	6
Orifice	dP	40	40	40	40	40	40

Lampiran 2

Humidifikasi

Tanpa Sirkulasi Air

Tanpa Pemanasan

Y₂’-Y₁’ = 0,017 – 0,0145 = 0,0025 kg air/ kg UK

Contoh Perhitungan Mencari G

Diketahui : Cd = 0,603

A₀ = ¼ p d² = ¼ p (0,0328)² = 8,45 m²

A₁ = ¼ p d² = ¼ p (0,0825)² = 5,35 m²

A₂ = C_c x A_o ; C_c = 1

A₂ = A_o

U = 0,88 m³/kg

P₁-P₂ = DP = N/m²

1 mbar = 101,3 N/m² = 101,3 Kg/m.s²

maka :

Untuk DP = 40 mbar =40 x 101.3 N/m², maka :

= 4,95 x 10^-2 kg/s

Contoh Perhitungan untuk mencari L

L = (Y₂ - Y₁) . G

= 0,0025 kg air/kg UK x 4,95. 10^-2 kg/s

= 1,238.10^-4 kg air/s

Menghitung H

H₂ – H₁ = (28,977-28,903).2,326 = 0,172 KJ/kg

T = T₁ = 30 ^oC

Tw = Tw₂ = 23 ^oC

T – Tw = 30 – 23 ^oC = 7

Neraca Energi

H₁G + Q = H₂ .G

Q = (H₂ – H₁).G

= 0,172.0,0495 = 0,0085 kJ/s

l_{292 K} = 2457,44 kJ/kg

Q = h.A (Q – Qw) ; A = 0.1888 m²

= 0,0085/(0,1888.7)

= 0,00644 kJ/m2sC

Perhitungan Q

Q = h_o x A x r(Y₂ – Y₁) l

= (4,72.0,0085)/(0,0025.2457,44)

= 0,00653 m/s

LAPORAN PRAKTIKUM PILOT PLANT

HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASI

OLEH :

Nama/NIM : 1. Agus Asda/99401004

2. Priyo Prianggoro/99401013

Kelas : 3A

Dosen Pembimbing : Ir. Agus Djauhari

LABORATORIUM PILOT PLANT

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

BANDUNG

2001

Lampiran 4

Jawaban Pertanyaan

1. Proses humidifikasi adalah proses peningkatan jumlah kadar air dalam aliran gas dengan melewatkan aliran gas di atas cairan yang kemudian akan menguap ke dalam gas. Contohnya : pada menara pendingin/cooling tower.

Proses dehumidifikasi adalah proses penurunan jumlah kadar air dalam aliran gas dilakukan kondensasi parsial dan uap yang terkondensasi dibuang. Contohnya pada proses pembuatan H₂SO₄, proses pengeringan dari padatan yang mengandung kadar air, dan lain-lain.

2. Proses adiabatik adalah proses dimana jika suatu gas dialirkan dan dikontakkan dengan air pada laju yang tertentu pula dimana pada saat terjadinya atau mencapai kesetimbangan gas akan menjadi jenuh yang mempunyai temperatur yang sama pada sistem (dimana Q = 0).

3. Pengaruh pemanasan (heater) terhadap kelembaban udara bertujuan untuk mengurangi kadar air dari udara sehingga udara menjadi tidak jenuh oleh air dan dapat melakukan penyerapan air yang lebih besar lagi. Sebagai bukti dapat ditunjukkan dari data hasil percobaan baik untuk humidifikasi maupun dehumidifikasi, terlihat perbedaanya (dari suhu bola basah dan suhu bola kering), untuk proses yang menggunakan sirkulasi air antara tanpa pemanasan berbeda dengan yang menggunakan pemanasan. Heater ini akan memberikan temperatur pemanasan tertentu dan akan mengeluarkan udara/gas dengan temperatur baru menuju ke unit proses.

4. Untuk mendapatkan laju humidifikasi yang tinggi, kontak antar permukaan dari udara dan air dibuat sebesar mungkin. Modifikasi yang dapat dilakukan adalah memakai jenis packing yang dapat mendukung perluasan kontak antar permukaan(intalox sadle, butiran silika, dan sebagainya) dan laju alir sirkulasi air diatur optimum sehingga dapat mendukung terbentuknya laju film pada permukaan packing kolom

Pengolahan Data

Perhitungan massa jenis udara

· Udara masuk

T	r
50	0,0778
80	X
100	0.0710

Perhitungan laju alir udara

Penentuan Kelembaban

Laju Air	0	70	80	90	100	110
Yin	0.0145	0.0145	0.0143	0.0172	0.0168	0.0175
Yout	0.017	0.0182	0.0182	0.0175	0.0195	0.0195

Laju alir air dalam L/jam

Yin adalah kelembaban udara masuk dalam lb air/ lb udara kering

Yout adalah kelembaban udara keluar dalam lb air/ lb udara kering

Menghitung besarnya entalpi dan volume lembab

· Untuk laju alir air 0 (nol)

Udara masuk	Udara keluar
Td = 86°F	Td = 75,2°F
Tw = 74°F	Tw = 73,4°F
Yin = 0,0145 lb air / lb udara kering	Yout = 0,017 lb air / lb udara kering

Udara masuk

Udara keluar

Menghitung selisih entalpi dan jumlah air yang ditambahkan

Skema proses humidifikasi

Hin Hout

Yin Yout

M air yang ditambahkan

Hair

Menentukan besarnya laju alir udara kering

Menentukan jumlah air yang ditambahkan dan entalpi air

Perhitungan Cs/ls pada penjenuhan adiabatis

· Data udara pada saat jenuh

Udara masuk	Udara keluar
Td = 98,6°F	Td = 98,8°F
Tw = 82,4°F	Tw = 82,4°F
Yin = 0,0175 lb air / lb udara kering	Yout = 0,0195 lb air / lb udara kering

Ys adalah kelembaban jenuh udara (lb air/lb udara kering)

Y adalah kelembaban (lb air / lb udara kering)

Cs adalah kalor lembab (Btu/lb udara kering)

ls adalah kalor laten (Btu/lb)

Tg adalah suhu udara °F

Ts adalah suhu gas kalor °F

Humidifikasi tanpa pemanasan

Laju Air	Yin	Yout	Hin	Hout	Vin	F	M air	H air
0	0.0145	0.017	28.903	28.977	14.08	0.6502	0.0016	0.0482
70	0.0145	0.0182	26.684	34.758	13.848	0.6611	0.0024	5.3379
80	0.0143	0.0182	26.465	35.205	13.843	0.6613	0.0026	5.7799
90	0.0172	0.0175	30.534	34.878	14	0.654	0.0002	2.8413
100	0.0168	0.0195	29.649	37.535	13.944	0.6566	0.0018	5.1774
110	0.0175	0.0195	30.417	37.535	13.96	0.6558	0.0013	4.6684

Humidifikasi dengan pemanasan

Skema humidifikasi dengan pemanasan

Hin Hout

Yin Yout

M air

H Air

Menghitung besarnya Qo dan Q

Yin	Yout	Hin	Hout	Vin	F	M air	H air	Qo	Q
0.0172	0.0176	30.98	34.54	14.05	0.652	0.0003	0.01	3.5529	0.165
0.034	0.048	52.64	74.74	14.75	0.621	0.0087	0.5	21.594	0.909
0.027	0.0435	44.92	74.13	14.59	0.627	0.0104	1	28.215	1.213
0.0215	0.024	36.15	57.86	14.19	0.645	0.0016	0.14	21.567	0.981
0.027	0.0335	43.1	70.45	14.4	0.636	0.0041	0.3	27.054	1.194
0.032	0.045	49.52	84.92	14.61	0.627	0.0081	0.8	34.605	1.484

H air dihitung dengan menghubungkan antara selisih kelembaban (satuan Grains) dengan temperatur labu (air) pada psicrometry chart

Q adalah jumlah panas yang disuplai ke sistem dalam Btu/s

Dehumidifikasi tanpa pemanasan

DP orifice = 40 mBar

Y	H	DY	V	F	M Air	H Air
0.018	32.3	0	14.111	0.5799	0	0
0.017	31.1	0.0015	14.124	0.5793	0.00087	0.69677
0.015	29.57	0.0018	14.131	0.5791	0.00104	0.889
0.012	27.37	0.0024	14.124	0.5794	0.00139	1.27389
0.011	25.38	0.001	14.009	0.5841	0.00058	1.15853
0.01	25.18	0.0013	14.108	0.58	0.00075	0.11997

DP orifice = 60 mBar

Y	H	Y	V	F	M Air	H Air
0.021	36.95	0	14.32	0.7	0	0
0.0185	33.3	0.0025	14.17	0.707	0.0018	2.58
0.0173	32.87	0.0012	14.23	0.704	0.0008	0.301
0.0167	32.66	0.0006	14.27	0.702	0.0004	0.151
0.0145	29.79	0.0022	14.17	0.707	0.0016	2.028
0.0125	29.65	0.002	14.34	0.699	0.0014	0.097

Y adalah kelembaban dalam lb air / lb udara kering

H adalah entalpi udara dalam Btu / lb udara kering

DY adalah selisih entalpi

V adalah volume lembab dalam ft³/ lb udara kering

F adalah laju alir udara kering dalam lb udara kering / s

M Air adalah jumlah air yang dikeluarkan dari udara dalam lb/s

H Air adalah entalpi air yang direject dalam Btu/s

Menentukan kecepatan alir udara

Skema dehumidifikasi tanpa pemanasan

Hin Hout

Yin Yout

M Air

H Air

Menentukan Jumlah air yang direject dan entalpi air

Dehumidifikasi dengan pemanasan

DP orifice = 40 mBar

Y	H	Y	V	F	M Air	H Air	Qo	Q
0.0185	31.31	0	13.96	0.586	0	0	0.3373	0.0142
0.017	31.65	0.0015	14.14	0.579	0.0009	0.1	0.4373	0.0179
0.0165	32.09	0.0005	14.23	0.575	0.0003	0.01	0.4499	0.0182
0.0154	32.86	0.0011	14.41	0.568	0.0006	0.1	0.864	0.034
0.0148	34.17	0.0006	14.6	0.56	0.0003	0.1	1.4103	0.0541
0.0142	34.49	0.0006	14.69	0.557	0.0003	0.01	0.3305	0.0125

Q adalah kalor yang masuk ke sistem dalam Btu / s

H Air dihitung pada psicrometri chart dengan menghubungkan antara selisih kelembaban dengan suhu air

DP orifice = 60 mBar

Y	H	DY	V	F	M Air	H Air	Qo	Q
0.0192	32.08	0	13.98	0.717	0	0	0.12	0.0062
0.0175	32.2	0.0017	14.15	0.708	0.0012	0.1	0.8259	0.0414
0.0169	33.03	0.0006	14.29	0.701	0.0004	0.05	0.0752	0.0037
0.0145	31.86	0.0024	14.39	0.697	0.0017	0.15	0.642	0.0311
0.0133	32.5	0.0012	14.57	0.688	0.0008	0.001	0.0482	0.0023
0.0129	32.55	0.0004	14.61	0.686	0.0003	0.05	0.0356	0.0017

Skema dehumidifikasi dengan pemanasan

Hin Hout

Yin Yout

H Air

M Air

Menghitung besarnya Q dan Qo dan jumlah air yang direject