BAB II PEMBAHASAN Dalam pemrosesan bahan sering diperlukan untuk menentukan uap air dalam aliran gas. Operasi ini dikenal sebagai proses humidifikasi. Dalam humidifikasi, kadar dapat ditingkatkan 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. Arah aliran proses humidifikasi tergantung dari cara mengatur valve yang ada. Gas yang masuk mengalir pada pipa orifice mempunyai beda tekanan tertentu. 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 adalah suhu gas masuk (Td in dan Tw in), suhu gas keluar ( Td out dan Tw out), dan beda tekanan di dalam labu. 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 kontinue.
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.
Ada beberapa jenis pelembab udara yaitu: 1.
Vaporizer (uap humidifier) Salah
satu
jenis
evaporative
humidifier
memanfaatkan
hanya reservoir dan sumbu. Kadang-kadang disebut humidifier alami, ini biasanya nonkomersial, perangkatnya yang dapat dirakit atau tanpa biaya. Salah satu versi dari humidifier alami menggunakan mangkuk stainless steel, sebagian diisi dengan air, ditutupi oleh handuk. Berat A digunakan untuk wastafel handuk di tengah mangkuk. Tidak perlu untuk kipas angin sebagai air menyebar melalui handuk dengan aksi kapiler dan luas permukaan handuk cukup besar untuk menyediakan penguapan cepat. Mangkuk stainless steel jauh lebih mudah dan bersih dari tangki air humidifier. Hal ini, kombinasi untuk setiap hari penggantian handuk, dapat menghilangkan masalah dengan jamur dan bakteri. Sebuah humidifier untuk melembabkan sel bahan bakar terdiri dari humidifier sisi anoda dan katoda sisi humidifier masing-masing memiliki sejumlah modul membran serat berongga untuk migrasi kelembaban antara pasokan gas yang dipasok ke sel bahan bakar, dan gas buang, yang kelelahan dari sel bahan bakar untuk melembabkan sehingga pasokan gas, yang humidifier terdiri dari sepasang kepala yang
memegang kedua ujung modul membran serat berongga, anggota menghubungkan yang menghubungkan masing-masing kepala, dan perangkat untuk pemanasan pasokan gas terdiri dari saluran melalui mana media pendinginan kelelahan dari sel bahan bakar dilewatkan. Perangkat untuk pemanasan gas pasokan dikonfigurasi sehingga menghangatkan humidifier pada sisi outlet dari pasokan gas, dan kemudian menghangatkan humidifier pada sisi inlet dari pasokan gas. Sebuah perangkat CPAP meliputi humidifier termasuk bak humidifier memiliki panas melakukan plat dasar, dan cradle untuk mendukung bak humidifier dalam posisi operasi. Cradle juga dapat mendukung generator aliran dalam kaitannya operasi ke bak humidifier. Cradle termasuk piring pemanas dalam komunikasi dengan panas melakukan base plate dari bak humidifier digunakan. Cradle selanjutnya meliputi mekanisme penahan untuk mempertahankan bak humidifier dalam buaian, mekanisme mempertahankan yang terstruktur untuk memaksa pelat dasar menjadi keterlibatan dengan pelat pemanas. Generator humidifier dan / atau aliran dapat mencakup berbagai fitur untuk mengelola kembali spill air dari humidifier ke generator mengalir. 2.
Impeller humidifier Sebuah disk berputar air pada diffuser, yang memecah air menjadi tetesan halus
yang melayang ke udara. 3.
Ultrasonic humidifier Sebuah diafragma logam yang bergetar pada frekuensi ultrasonik menciptakan
tetesan
air
yang
perlahan-lahan
keluar
humidifier
dalam
bentuk
kabut
dingin. Humidifier ultrasonik menggunakan transduser piezo-listrik untuk menciptakan mekanik osilasi frekuensi tinggi dalam air. Air tersebut mencoba untuk mengikuti osilasi frekuensi tinggi tetapi tidak bisa karena berat komparatif dan inersia massa. Dengan demikian, kekosongan sesaat dibuat pada osilasi negatif, menyebabkan air untuk menjadi uap. Transduser mengikuti kekosongan sesaat dengan osilasi positif yang menciptakan gelombang tekanan kompresi yang tinggi di permukaan air, melepaskan molekul-molekul uap kecil air ke udara. Ini adalah kabut sangat halus,
sekitar satu mikrometer diameternya, yang dengan cepat diserap ke dalam aliran udara. Berbeda dengan humidifier bahwa air mendidih, air tetesan ini mengandung kotoran yang berada di reservoir, termasuk mineral dari air keras (yang kemudian sulit untuk menghilangkan debu putih pada benda-benda terdekat dan furnitur), dan patogen tumbuh di tangki stagnan. Humidifier ultrasonik harus dibersihkan secara teratur untuk menghindari kontaminasi bakteri yang dapat diproyeksikan ke udara. Impeller dan ultrasonik humidifier tidak selektif menaruh air di udara, mereka juga menambahkan materi tersuspensi dalam air ke udara seperti mikroorganisme dan mineral. Jumlah mineral dan bahan lainnya dapat sangat dikurangi dengan menggunakan air suling, meskipun tidak ada air yang benar-benar murni. 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. Contoh aplikasi humidifier pada industri kimia adalah pengeringan gas dan menara pendingin (cooling tower). 1.
Proses Pengeringan Gas Cairan dan uap yang di kandung oleh gas alam yang di produksikan dari
reservoir harus di pisahkan agar memenuhi syarat lebih kecil dari 2 – 4 lb/MMSCF. Jika produksi gas kandungan airnya lebih besar dari syarat maka harus di lakukan proses lebih dahulu sebelum di jual, di bakar sebagai bahan bakar dan di kirim ke konsumen, tujuan proses ini adalah : 1. Mencegah terjadinya hydrate dalam pipa transmisi. 2. Menyesuaikan syarat kontrak yang telah di tetapkan.
3. Mencegah korosi dan 4. Mencegah terjadinya pembekuan pada proses pendinginan. Dehydration adalah adalah proses pengolahan gas alam untuk mengurangi dan mengeluarkan kandungan air. Teknik dehydration tediri dari : 1. Absortion menggunakan liquid desiccant (desikan cair) 2. Adsorption menggunakan solid desiccant (desikan padat) 3. Dehydration dengan menggunakan pendingin. 2.
Cooling Tower Cooling tower adalah suatu alat yang dipergunakan untuk memindahkan
sejumlah panas dari suatu fluida ke fluida yang lain. Cooling tower ini beroperasi menurut prinsip difusi, dimana adanya perubahan temperatur dapat mengakibatkan perbedaan besarnya laju perpindahan massa yang terjadi. Besarnya laju perpindahan massa dipengaruhi oleh luas daerah kontak antara fluida panas dan fluida dingin. Didalam industri kimia, cooling tower banyak sekali digunakan untuk mendinginkan air, air digunakan sebagai fluida dingin pada proses dengan udara, sehingga air tersebut dapat dipergunakan kembali pada proses berikutnya. Pada operasi cooling tower tersebut bukan hanya panas laten saja diperhatikan , tetapi juga panas sensibel. Bial terjadi kontak antara air panas dan air dingin, maka udara akan mendinginkan air sehingga temperatur udara meningkat, hal demikian menyebabkan timbulnya panas sensibel dari air sekitar 15% dari panas sensibel yang berpindah ke menara. Selama operasi tersebut ada air yang hilang. Uap air melalui cooling tower dan keluar atmosfer. Untuk operasi normal yang hilang mendekati 0,2 % dari jumlah volume air yang disirkulasikan pada setiap range pendingin 10. Kurang lebih 1 % setiap perbedaan temperatur 12 dalam 1000 btu/lb air yang diuapkan. Macam – Macam Cooling Tower Cooling tower terbagi beberapa macam antara lain: 1. Berdasarkan arah aliran udara masuk a.
Cross flow
b.
Counter current flow
2. Berdasarkan cara pemakaian alat bantu seperti fan atau blower a.
Induced draft, yaitu alat bantu berada dibagian puncak tower
b.
Force draft, yaitu alat bantu berada dibagian bawah tower
3. Berdasarkan kondisi aliran udara bebas tanpa alat pembantu a.
Atmosphere (udara pada kondisi atmosphereric mengalir bebas tanpa memakai penutup tower)
b.
Natural draft (udara mengalir dalam udara pendinginan dari tower namun kondisi udara belum tentu atmospheric)
c.
Mechanical Draft (menggunakan fan untuk sirkulasi udara)
Tipe – Tipe Dasar Cooling Tower Tipe-tipe dasar cooling tower secara garis besar dapat dibagi menjadi 2 bagian besar yaitu : 1. Evaporasi Cooling Tower atau Wet Cooling Tower
Transfer panas dari hot water menjadi cool water menggunakan proses transfer panas lewat evaporasi. Tiga perbedaan mendasar pada desain evaporasi cooling tower yaitu: a.
Atmospherics Cooling Tower
b.
Natural Draft Cooling Tower
c.
Mechanical Draft Cooling Tower
Pada evaporasi cooling tower (ECT) panas yang dibuang berada pada keadaan atmosfer dibawa oleh sirkulasi cooling water dan terjadi kontak dengan udara. Pendinginan lebih baik dari pada evaporasi karena sedikit porsi atau persediaan air yang dapat menyebabkan perpindahan panas (PP) dari air keudara, air dipanaskan dalam kondensor steam kemudian dipompa untuk didistribusikan ketower bagian atas. Dan air yang dijatuhkan dengan grafitasi dengan aliran fill tower sebagai aliran udara pada seksi fill. Kesimpulannya dalam cooling dari air pada ambient wet bulb, temperature dan perpindahan panas latent ke udara, yang terjadi pada keadaan saturasi.
Proses pendinginan pada proses evaporasi, air panas dibawa masuk dan langsung kontak dengan air pendingin. Ketika air masuk cooling tower, yamg mengandung kelembaban yang biasanya dibawah saturasi yang muncul tiba-tiba pada temperature tinggi dan dengan kandungan kelembaban atau mendekati saturasi. Pendinginan secara evaporasi terjadi ketika air masuk berupa saturated karena seperti temperature air
yang meningkat dalam proses panas sensible absorbsi air, juga
peningkatan kapasitas air yang dibawa dan evaporasi dilanjutkan. Perhitungan proses evaporasi antara 65%-75% dari total transfer panas, sisanya ditransfer proses transfer panas sensible. Dari ketiga tipe dari cooling tower sebagai tempat panas mempunyai termal efisien yang paling besar tapi konsumsi airnya paling banyak dan mempunyai visible vapor volume yang besar ketika modul mechanical draft cooling tower disusun dalam sebuah jajaran, dapat terjadi ground fogging. Ini bisa diperkecil dengan menggunakan natural draft tower dan dapat direduksi dengan modularized mechanical draft tower ketika disusun dalam circular fashion. 2. Non evaporative Cooling Tower atau Dry Cooling Tower
Transfer panas dari hot water menjadi cold water menggunakan transfer panas sensible. Terdapat 3 jenis dessain untuk tipe non evaporative cooling tower : a.
Air Cooled Tower Cndenser
Air cooled condensers digunakan sebagai air cooled steam surface condensers untuk mentransfer panas yang ditolak dari cycle ke atmospherics cooling air. b.
Air Cooled Heat Exchanger Cooling Air Flow.
Air Cooled Heat Exchanger digunakn sebagi air cooled heat exchanger dimana panas ditrasfer dari air cooled condenser atau air cooled heat exchanger dengan konveksi sebagai panas sensible. c.
Wet-Dry Cooling Tower
Cooling Air flow dibagi dua tipe, yaitu; 1.
Tipe direct condencing
2.
Tipe Heat Exchanger
Pada proses nonevaporasi air panas dipisahkan dari udara dingin dengan means of thin metals walls, biasanya tubenya circular cross section tapi kadang elliptical cross section. Karena laju transfer panas yang rendah dari permungkaan pada udara pada tekanan atm, dibuat sisi udara dengan permungkaan yang panjang dengan fin dalam beragam geometri. Perpindahan panas pada permungkaan biasanya melewati dua atau lebih dalam sisi air dan single pass, cross flow dalam sisi udara. Perpindahan panas sensible melewati tube dan dari permukaan yang panjang dan responsible untuk semua panas yang diberikan oleh air dan akan diabsorbsi oleh udara pendingin. Temperatur air akan turun dan temperature udara akan meningkat. Nonevaporative cooling tower dapat digunakan sebagai air cooled vapor condenser dan biasanya dikerjakan sebagai condensing steam. Steam dikondensat didalam tube pada temperature konstan, memberikan panas vaporasi laten untuk udara pendingin yang kemudian akan menaikkan temperature. Limit teoritis untuk pendinginan adalah temperature udara masuk. Dry cooling tower (nonevaporasi) menggunakan heat exchanger dengan permungkaan yang panjang untuk panas yang ditolak keatmosfer dengan fluida sirkulasi juga aliran udara ambient diatas tube luar dan permungkaan yang panjang meningkatkan transfer panas konveksi sebagai hasil dari peningkatan kontak area. Gabungan dari dua tipe dasar diatas dengan dua proses pendinginan yang digunakan secara paralel atau terpisah. Jika udara kering pada temperatur konstan dijenuhkan dengan air pada temperatur yang sama dalam suatu peralatan kontak langsung. Uap air akan masuk keudara dengan membawa panas latentnya. Humiditas campuran udara-uap air akan meningkat selama penjenuhan, karena tekanan uap dari air yang berpindah dari lingkungan air lebih besar dari tekanan uapnya dalam udara tak jenuh sehingga penguapan dapat terjadi. Dan bila tekanan uap dari air diudara sama dengan cairannya, maka penguapan akan terhenti.perpindahan material dan perbedaan teklanan uap (beda konsentrasi) disebut difusi. 2.1. Fungsi Cooling Tower
Cooling tower sangat dibutuhkan oleh industri sebab cooling tower merupakan bagian dari utilitas yang banyak digunakan. Dimana cooling tower memproses air yang panas menjadi air yang dingin yang digunakan kembali yang bisa dirotasikan. Cooling tower salah satu alat yang juga mengolah air untuk mengatasi masalah polusi lingkungan. 2.2. Persyaratan Proses Cooling Tower Umumnya batasan operasi cooling tower adalah pada suhu 120 oF. Temperatur air keluar biasanya lebih rendah dari 120 oF. Pada saat temperatur air proses melebihi 120 oF perlu dilakukan tahapan evaporasi dengan menggunakan cooler sehingga tidak terjadi kontak langsung antar air panas dan udara. Temperatur air terendah yang mungkin didinginkan didalam cooling tower tergantung pada wet bulb temperatur udara, tetapi ini bukanlah batasan mutlak karena tekanan uap keluar dan wet bulb temperatur dalam cooling tower disebut Approach. 2.3. Packing Cooling Tower Jenis bahan isian atau packing pada cooling tower biasanya khusus, seperti kayu sipres yang mempunyai daya tahan aksi gabungan air dan angin. Pengisian packing pada cooling tower harus memenuhi karakteristik sebagai berikut: 1. Permukaan interfacial antara fuida yang akan didinginkan dengan fluida yang mendinginkan besar. 2.
Memiliki karakteristik aliran fluida yang didinginkan pada packing harus terjadi pertukaran volume fluida yang besar melalui cross section tower yang kecil tanpa loading/ fleeding dan presure drop yang rendah untuk gas.
3. Zat inert fluida dapat diproses secara kimia. 4. Mempunyai kekuatan struktural sehingga mudah dalam penangan dan instalasi. 5. Biayanya murah.
2.4. Operasi Cooling Tower Sistem operasi cooling tower berdasarkan pada penguapan dan perubahan panas sensibel, dimana campuran dua fluida pada temperatur yang berbeda (air dan udara) akan melepaskan panas latent penguapan yang menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam dalam kasusu ini adalah air. Efek pendinginan ini dicapai dengan merubah sebagian cairan ke dalam uap dengan melepaskan panas latent penguapan. Selain itu, panas sensibel juga berperan ketika air panas yang dilewatkan kontak dengan aliran udara dingin yang masuk, sehingga udara kan mendinginkan air dan temperaturnya akan meningkat sesuai dengan jumlah panas sensibel air yang diperolehnya. Selama proses terjadi penghilangan air, dimana uap air yang lewat cooling tower akan dilepaskan ke atmosfer. Untuk kondisi normal, air yang hilang kira-kira 0,2% dari volume total air yang disirkulasikan untuk setiap 10o range pendinginan dan 1,0 % untuk 12o beda temperatur dalam area 1000 btu/lb air yang menguap. Prinsip perpindahan panas yang terlibat dalam yaitu evaporasi/penguapan dan konveksi. Laju peprpindahan panas dari keduanya akan meningkat sebanding dengan peningkatan luas permukaan kontak udara-air, kecepatan relatif, waktu kontak dan temperatur differensial. Sebelum cooling tower diaktifkan, beberapa hal yang harus diperhatikan : Sistem distribusinya harus bersih dan lubang-lubangnya harus sudah terpasang Valve untuk basin tempat penambahan air beroperasi secara bebas Penerapan yang nyata dari operasi ini adalah dengan cooling tower. Biasanya cooling tower ini menyerupai kotak kayu, dimana alat ini mengontakkan air panas sisa dari proses pendingin ke udara sehingga terjadi proses pendinginan air. Fungsi kayu yang ada pada bagian cooling tower adalah untuk memperluas wilayah pertemuan antara air dan udara. Suatu cooling tower biasanya dapat menekan kebutuhan akan cooling water sebanyak 98 % walau ada juga resiko terkontaminasi yang disebabkan oleh penjenuhan air oleh uap air.
Pada cooling tower udara dingin dari atmosfer dilewatkan ke bagian bawah cooling tower dan terjadi panas antara air panas dengan udara dingin. Bila zat cair panas dikontakkan kepada gas tak jenuh, sebagian dari zat cair tersebut akan menguap dan suhu zat cair menjadi turun. Pendinginan air dalam jumlah besar dilakukan dalam kolam-kolam semprot (Spray Pond). Kita telah tahu bahwa tujuan dari dibuatnya cooling tower atau menara pendingin adalah untuk mensirkulasikan air pendingin dengan cara mendinginkan air itu dan menggunakannya kembali secara berulang-ulang. Air panas yang biasanya berasal dari kondensor atau unit perpindahan panas lainnya dimasukkan melalui puncak menara (top tower) dan di distribusikan ke dalam plat-plat melalui metode cascade kebawah dilengkapi dengan Slat Grating untuk memberikan luas permukaan yang besar untuk kontak udara dan air. Pada prinsipnya cooling tower atau menara pendingin adalah jenis bahan isian yang khusus yaitu kayu sipres yang mempunyai daya tahan aksi gabungan air dan angin. Dalam menara itu sebian air menguap ke udara dan kalor sensibel berpindah dari air panas ke udara yang lebih dingin. Kedua proses itulah yang mengakibatkan turunnya air dingin dan untuk menjaga keseimbangan air dingin kita hanya perlu menambahkan air untuk menggantikan air yang hilang karena penguapan atau angin. Air panas dialirkan berlawanan arah dengan media pendingin yaitu udara. Udara di alirkan dari bawah cooling tower, sedangkan air di alirkan dari atas cooling tower. Perpindahan panas yang terjadi adalah panas sensibel dari air yang panas ke udara yang lebih dingin yang mengakibatkan turunnya temperatur air. Proses perpindahan panas yang terjadi antara panas yang dibawa oleh air dan panas yang dibawa udara agar dapat menguapkan kandungan uap air dari fasa air. Semakin banyaknya kontak antara air dengan udara maka akan semakin besar nilai humidity. Bila semakin besar kontaknya maka akan semakin banyak terjadinya perpindahan panas maupun massa. Cara memperbesar kontak antara air dengan udara yaitu dengan menambah sekat-sekat pada cooling tower. Sedangkan untuk perpindahan massa terjadi karena adanya
perbedaan konsentrasi. Di mana saat pertama kali udara yang masuk bersifat tidak jenuh dan saat keluar dari atas cooling tower, udara akan jenuh yang memiliki cukup banyak kandungan uap air.
BAB III KESIMPULAN 1.
Udara yang masuk pertama pada cooling tower bersifat tidak jenuh dan saat keluar dari atas cooling tower udara akan jenuh yang memiliki cukup banyak kandungan uap air.
2.
Pada proses pengeringan gas, cairan dan uap yang di kandung oleh gas alam yang di produksikan dari reservoir harus di pisahkan agar memenuhi syarat lebih kecil dari 2 – 4 lb/MMSCF.
3.
Ada beberapa jenis pelembab udara yaitu: 1. Vaporizer (uap humidifier) 2. Impeller humidifier 3. Ultrasonic humidifier
ADSORPSI, PENGERINGAN DAN HUMIDIFIKASI PENERAPAN ALAT HUMIDIFIER PADA INDUSTRI
DISUSUN Oleh: PHATALINA NAOMI
03081003038
DWI HANI PAELA
03081003028
MARIA THERESIA M
03081003050
YULIANA
03081003056
ANNA MARIA L G
03081003080
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA INDERALAYA 2011
DAFTAR PUSTAKA Seeadelinhere.blogspot.com/2006/06/humidifikasi.html Duniachem.blogspot.com Mahardika-duniaku.blogspot.com/2011/01/humidifitas.html www.otakku.com/tag/humidifier
