BAHAN KULIAH HUMIDIFIKASI
DOSEN PENGAMPU
:
Ir. LAILA FAIZAH M.Kes
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA PROGRAM DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2012
BAB I PENDAHULUAN
HUMIDIFIKASI
Humidi Humidifk fkasi asi merupak merupakan an prose proses s perpinda perpindahan han air dari dari ase cair masuk ke dalam campuran gas (udara dan uap air). Hal ini dapat digambarkan sebagai berikut: Campuran A, B (fase uap)
Campuran A, B (fase uap)
Humidifikasi
Dehumidifikasi
A = Cairan B = Gas ang tidak melarut !per !peras asii humi humidi difk fkas asii lebi lebih h seder sederha hana na dari dari absor absorps psii dan dan stripping karena bila "at tersebut terdiri dari satu komponen sa# sa#a mak aka a tida tidak k ada ada grad gradie ient nt konse onsent ntra rasi si dan dan taha tahana nan n ter terhada hadap p
per perpind pindah ahan an
pad pada
phas phase e
cai cair
ters terseb ebut ut.d .dal alam am
operasi ang dimaksud dengan operasi humidifkasi meliputi : •
Humidifkasi
•
$ehumidifkasi
•
%endinginan gas
•
%endinginan cairan
•
%engukuran %engukuran kandungan uap. Humidifkasi dan dehumidifkasi udara menggunakan
prinsip ker#a proses kontak udara cair. $i dalam humidifkasi air disempro disemprotka tkan n ke dalam aliran aliran udara kering kering ang hangat sehin sehingga gga ter# ter#ad adii perpi perpinda ndaha han n mass massa a dan dan panas panas sens sensib ibel el.. &dar &dara a
meng mengal alam amii
humi humidi difk fkas asii
dan dan
pend pendin ingi gina nan n
seca secara ra
adiabatis.
%ada
proses
ini
tidak
perlu
dicapae
suatu
keseimbangan akhir dan udara boleh sa#a meninggalkan spra chamber pada hondisi ang belum #enuh. %ada proses dehumidifkasi
udara
hangat
dengan
humidit
tertentu
dikontakkan dengan air dingin. PERBEDAAN HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASI Hum!"#$s
merupakan suatu proses pelembaban.
Humidifkasi ter#adi melalui proses kontak antara udara dan air' ang pada prinsipna merupakan suatu proses absorpsi dan
stripping.
%roses
kontak
udaraair
ter#adi
dengan
berpindahna air dari ase liuid menu#u ase uapudara. *ekanisme humidifkasi aitu mulana ter#adi kontak antara liuid dan uap airudara' lalu ter#adi perpindahan massa antara liuid dan uap air +udara dimana uap airudara tidak larut pada liuid tersebut. Humidifkasi adalah dasar dari proses dring. De%um!"#$s merupakan kebalikan dari humidifkasi
dimana
ter#adi
proses
penurunan
,
penghilangan
kelembaban . %rinsipna aitu ter#adina kontak antara uap airudara dengan ase liuid dingin sehingga uap airudara terdiusi ke arah liuid. %roses kontak udara air dalam proses humidifkasi dan dehumidifkasi :
%ada humidifkasi air masuk ke dalam aliran udara kering dan panas sehingga ter#adi perpindahan massa dan hangat sensible seperti pada proses saturasi adiabatic. -alu udara akan mengalami humidifkasi dan
pendinginan secara adiabatic. %roses ini tidak perlu tercapai kesetimbangan akhir dan udara bisa sa#a keluar dalam kondisi beum #enuh.
%ada dehumidifkasi udara hangat masuk ke dalam air dingin sehingga temperature udara turun sampai udara tersebut tidak dapat membaa uap air. %ada keadaan ini air akan mengembun sehingga kandungan air dalam udara turun.
&ENIS ' &ENIS HUMIDIFIKATOR 1. HUMIDIFIER
Ciri dari humidifer udara terdiri dari ruangan berbentuk empat persegi pan#ang dengan ukuran / 0 1 t' udara mengalir dengan kecepatan 1 sampai 23 t,detik. $i dalam ruangan (chamber) dilengkapi dengan spra no""le ang ungsina menemprotkan air men#adi bagian ang kecil semacam kabut' sehingga hampir semua air menguap ke dalam
aliran
udara
.
Ba4e
ang
dipasang
pada
sisi
pemasukan berungsi untuk mendistribusikan udara' sedang ba4e lain ang dipasang pada sisi pengeluaran chamber berungsi menahan air ang tidak teruapkan. 2. DEHUMIDIFIER
%ada peralatan ini menggunakan semprotan langsung air dingin kedalam udara. 5emprotan pada dehumidifer ini adalah sama dengan pada peralatan humidifer tetapi pada dehumidifer
semprotanna
besar
atau
kasar
kecepatan udara adalah 6 sampai 7 eet per detik.
dengan
Ciri dari dehumidifer #enis coil adalah udara mulamula dileatkan melalui saringan kering (dr flter) kemudian meleati metal dingin ang berbentuk coil dan akhirna dipanaskan dalam suatu pemanas coil apabila diinginkan udara kering ang panas. (. )OOLING TO*ER
$alam suatu industri ang besar' kegunaan proses kontak udara dan air adalah untuk mendinginkan se#umlah besar air. Air didinginkan dalam suatu cooling toer dengan media pendingin udara. %ada cooling toer sebagai dri8ing orce untuk penguapan adalah perbedaan antara tekanan uap dari air dengan tekanan uap udara pada temperature et bulbna. %erbedaan ini tidak begitu besar. 9elas baha air tidak dapat didinginkan di baah temperature et buklb udara. $i dalam praktek temperature air keluar menara harus berbeda dari temperatur et bulb udara masuk sekurang kurangna
;<.
%erbedaan
temperature
ini
disebut
>hampiran? (approach)' sedang beda temperature air masuk dan temperatur air keluar menara disebut >selang? (range). 5ebagai contoh : 9ika air didinginkan dari 22@< sampai 1@<'dengan
menggunakan
udara
ang
mempunai
temperature et bulb 6@<' maka ange = @< sedang approach = 2@<. 5ampai didinginkan
seberapa sepan#ang
penurunan tahun
temperature
tidak
air
ang
tergantung
pada
temperature dr bulb tetapi tergantung pada temperature
et bulb maksimum. ehilangan air karena penguapan selama pendinginan adalah kecil biasana sekitar 2D. $i samping itu ada #uga kehilangan karena mekanis misalna kehilangan karena semprotan air' percikan' kebocoran dan lainlain. alau rancangan menara baik ' kehilangan mekanis ini bisa ditekan sekitar @'3 D. Apabila #umlah air ang didinginkan relati8e kecil maka digunakan spra pond. &ntuk #umlah air ang besar sampai dengan 2@@.@@@ gallon,menit dipakai cooling toer. 5ebagian cooling toer dibuat dari red ood' aitu se#enis kau ang sangat tahan (aet) apabila secara terus menerus kontak dengan air. Bahan isian (internal packing) biasana merupakan
susunan
kau
ang
dipasang
secara
hori"ontal.uang kosong menara sangat besar' biasana lebih besar dari 7@D supaa penurunan tekanan (pressure drop) dari udara serendah mungkin. -uas permukaan kontak antara udara dengan air tidak hana pada flm cairan pada permukaan packing' tetapi #uga pada permukaan tetesan air ang #atuh dan menerupai hu#an. Aliran udara dan air di dalam cooling toer bisa secara silang atau laan arah (counter current) atau kombinasi dari keduana. KLASIFIKASI )OOLING TO*ER
lasifkasi
cooling
toer
didasarkan
pada
bagaiman
pemasukan udara ke dalam menara. 5ecara garis besar menara pendingin atau cooling toer diklasifkasikan sebagai berikut:
Atmospheric Tower Natural Circulation Towers Natural Draft Cooling Tower
Force draft c.t Mechanical Draft Towers
Induced draft c.t Spray Tower Spray Chamber
Eatural circulation toer terdiri dari dari 3 #enis' aitu : Atmospheric toer dan Eatural drat. 1. A+m,s-%er T,/er •
%rinsip ker#a %ada atmospheric toer udara sirkulasi tergantung pada kecepatan angin ang bertiup.
•
Fu#uan %ada atmospheric toer ini digunakan adalah biaa operasi untuk an ang dapat ditiadakan alaupun biaa in8estasi untuk menara sangat besar
•
Gambar Atmospheric Foer
•
Cara ker#a
&dara
mengalir
melalui
#endela#endela
pada
samping menara dengan arah silang terhadap aliran air. ecepatan udara minimal 3'; sampai m,#am dan pendinginan air akan ekonomis apabila kecepatan udara m,#am.
5upaa
menembus
atau
ratarata aliran
bisa
udara
mencapai
mencapai ;/
atmoser
semua
dapat
kedalaman
menara' maka atmospheric toer ini kontruksina dibuat sempit tetapi tinggi sehingga kapasitas pendinginan dipenuhi dan menghasilkan hampiran (approach) temperature et bulb 2. N$+rur$ Dr$+ •
%rinsip ker#a Cara ker#a natural drat cooling toer prinsipna sama seperti pada cerobong (urnace chimne). &dara dipanaskan dalam menara oleh air panas ang kontak dengan udara tersebut sehingga densitasna turun.
•
Fu#uan &ntuk memanaskan udara ang ada dalam menara sehingga densitasna turun.
•
Gambar Eatural $rat
•
Cara ker#a Cara ker#a natural drat cooling toer prinsipna sama seperti pada cerobong (urnace chimne). &dara dipanaskan dalam menara oleh air panas ang kontak dengan udara tersebut sehingga densitasna
turun.
%erbedaan
antara
densitas
udara di dalam menara dan di luar menara menebabkan aliran dengan sendirina dari udara
dingin pada bagian ang mendorong udara hangat ang kerapatanna relati8e lebih kecil ke atas menara.
%enampang
llintang
menara #enis ini
biasana besar supaa pressure dropna kecil sehingga aliran udara akan lancer. Eatural drat cooling
toer
cocok
digunakan
pada
daerah
dimana temperature dan humidit udara rendah.
ME)HANI)AL DRAFT TO*ERS
*echanical drat dimaksudkan baha pemasukan udara dalam menara secara mekanis aitu dengan bantuan an atau bloer. %emasukan udara pada mechanical drat toers ada 3 cara aitu : 1. F,re Dr$+ T,/er
%rinsip ker#a &dara dimasukkan kedalam menara oleh an ang berada pada bagian baah menara' sedang udara keluar melalui bagian atas menara'
Fu#uan &ntuk keluar masukna udara melaui manara oleh an.
Gambar orce $art Foer
Cara ker#a
%ada #enis orce drat toer aitu pada bagian baah terdapat ruangan ang cukup besar tempat pemasukan udara. uangan ang kosong ini kurang eekti untuk kontak antara udara dan air. $istribusi udara kurang sempurna karena udara ang masuk harus
membelok 7@o
masih
besar.
&dara
sementara kecepatanna keluar pada
bagian
atas
menara ang lebar dengan kecepatan rendah dan cenderung
turun
atau
terhisap
kedalam
arus
udara . 2. I!ue! Dr$+ T,/er
%rinsip ker#a &dara melalui kisi atau #endela pada bagian baah menara dihisap kedalam menara oleh an ang berada pada bagian atas menara
Fu#uan
Fu#uan pada induced drat toer sama dengan orce drat toer aitui untuk keluar masukna udara melalui menara oleh an.
Gambar nduced $rat Foer
Cara ker#a %ada induced drat toer ini cara ker#ana hamper sama dengan orce drat toer tatapi pada drat toer udara masuk melaui kisikisi atau #endela pada bagian baah menara ang kemudian dihisap kedalam menara oleh an ang berada di atas menara.
SPRA3 TO*ER
5pra toer adalah #enis cooling toer tanpa internal packing' bisa berupa orce drat maupun induced
$rat.
%ermukaan kontak udara dengan air tergantung sepenuhna pada semprotan air pada puncak menara. 5pra toer dipilih apabila benarbenar dibutuhkan pressure drop ang rendah dari gas. 5pra toer ang bentukna hori"ontal dikenal dengan Spray Chamber
%rinsip ker#a %ada spra cahamber prinsip ker#ana aitu dengan tetesan cairan ang besar maka la#u alir gas dapat mencapai /@@7@@ lb,#am t 3
Fu#uan &ntuk operasi humidifkasi adiabatic dan pendinginan.
5kema proses humidifkasi adiabatic dengan pendinginan
Cara ker#a Fetesan cairan ang besar' la#u alir gas dapat mencapai /@@7@@ lb,#am t 3' tetapi dalam hal ini diperlukan entrainment eliminator. %ada spra chamber dilengkapi dengan preheater dan aterheater ang digunakan sebagai media pemanas adalah steam.
SPRA3 PONDS
5pra ponds digunakan untuk pendinginan air dimana approach atau hampiran terhadap temperatur et bulb tidak dipentingkan. %ada alat ini prinsipna merupakan pancaran air ang disemprotkan keudara' kemudian #atuh kembali pada bak penampung. CAA *EI-5AA 5!A- A$A 3 CAA : 2. $EGAE *EGG&EAAE &*&5 3. $EGAE *EGG&EAAE GA %5IH!*F AFA& %5ICH!*FC CHAF ),+,% s,$ :
5uatu campuran udara (B) dan uap air (A) pada % total = 2 atm ang mempunai absolute humidit = @'@@33 lb H 3!,lb udara kering dan dr bulb temperature = 1; o. Fentukan siat siat dari campuran tersebut: a) $e %oint b) Humid Jolume c) nthalp d) Ket Bulb Femp e) Humid Heat -engkapi dengan langkah + langkahna. &$/$4 :
a) $e %oint (F$%) -angkah : $engan menggunakan grafk 3. %otongkan antara dr bulb temperature dengan Absolute
humidit'
kemudian
titik
perpotonganna
ditarik garis hori"ontal kur8a 2@@D kemudian tarik garis 8ertikal memotong suhu sehingga diperoleh F $% (@) $iperoleh F$% = 61 @ b) Humid Jolume (JH) -angkah dan menggunakan rumus : (JH) (H$) = JH$ L (JH5 JH$) (H%) JH$ dan JH5 dicari dengan grafk ; JH$ = 5uhu udara kering ditarik keatas memotong garis spesifk 8olume udara kering kemudian tarik ke kiri memotong garis humid 8olume udara kering. $iperoleh JH$ = 2'1
JH5 = 5uhu udara kering ditarik keatas memotong garis humid 8olume kemudian tarik ke kiri memtong garis humid 8olume udara #enuh. $iperoleh JH5 = 2' H% diperoleh dari rumus: M = @'@33 Ms = $r bulb temperature tarik garis ke atas hinggga memotong
kur8a
2@@D
kemudian
tarik
garis
hori"ontal ke kanan memotong absolute humidit. (JH) (@'1/) = (2'1) L (2' + 2'1) (@'1/) (JH) (@'1/) = 2'33 (JH) = 2/'123 c) nthalp (HM) -angkah + langkah : 2. $icari dengan rumus : C5
= CB L M. CA = @'3 L @'@33 (@';) = @'377
HM= C5 (F F !) L M. No = @'377 (1; 3) L @'@33 (2@6;'3) = /'1772 3. $engan grafk ; :
*encari HMd : $r bulb temp ditarik garis ke atas memotong kur8a enthalp udara kering kemudian ditarik garis ke kiri memotong enthalp $iperoleh HMd = 2@'
*encari HM5 : $r bulb temp ditarik garis ke atas memotong garis enthalp
8ol.#enuh kemudian ditarik garis ke kiri
memotong enthalp. $iperoleh HM5 = 2
*encari HM : %erpotongan antara dr bulb temp dengan absolute humidit ditarik garis ag se#a#ar dengan kur8a saturasi adiabatic hingga memotong garis 2@@D humidit kemudian tarik ke atas sampai memotong kur8a enthalp 8ol.#enuh dan tarik ke kiri sehingga didapat HM $iperoleh HM= /';
d) Ket Bulb Femp (FK) Fitik ang dihasilkan dari perpan#angan dengan kur8a adiabatis ang terdapat pada garis 2@@D humidit ditarik garis lurus untuk mendapat Ket Bulb Femp (F K). $iperoleh FK = 1@'; @ e) Humid Heat (C5) 2)
$engan rumus : C5
= CB L M. CA = @'3 L @'@33 (@';) = @'377
3)
$engan grafk 3. : M dipotongkan denga kur8a humid heat J 5 humidit sehingga diperoleh C5
$iperoleh C5 = @'377
DAFTAR PUSTAKA
Badger. K. -and 9. F. Banchero. 27;;. “ Introduction to Chemical Engineering Asian Student “ . d ogakusha Compan' -td : Foko. Handaani' $i' *F. 2771. “ Diktat Kuliah Peralatan Industri Kimia “ . %5$ Feknik imia &ni8ersitas $iponegoro. http:,,63.2.3;.2@,searchO =cache:K5E6nHBk9:.energePciencasia.org, docs,eeQmodules,indo,ChapterD3;3@D3;3@Cooling D3;3@FoersD3;3@(Bahasa D3;3@ndonesia). pdLmenaraLpendinginRhl =idRct=cl nkRcd=2Rgl=idRclient=freo0 a *c. Cabe' Karren -' 9ulian C' 5mith and %eter Harriot. 2777. Operasi Teknik Kimia ter#emahan. r. . 9assif' *.5c. #ilid 3. rlangga : #akarta.