Humidification

AZAS TEKNIK KIMIA HUMIDIFIKASI

Pendahuluan Raw material preparation (misal pabrik semen) Bahan baku limestone: Kadar air 15% Particle size : 15 cm

Spec masuk rotary kiln: Kadar air 5% Particle size : 2 cm

Drying process (in simple : Water Evaporation)

Pendahuluan

Reuse of cooling water (air pendingin)

Pendahuluan Proses yang sering digunakan untuk mengatasi hal tersebut antara lain : Humidifikasi ( Stripping ) : Cairan akan ditransfer dari badan cairan ke udara ( secara sederhana : penguapan ) Dehumidifikasi ( Absopsi ) : Cairan akan ditransfer dari udara ke badan cairan ( secara sederhana : pengembunan ) •

Proses pengeringan dan cooling tower mempunyai kemiripan prinsip: keduanya menyangkut penguapan cairan/air ke udara

Terjadi transfer massa air (penguapan) dari padatan basah atau air pendingin ke udara

•

Pada suhu yang ditinjau: Uap bisa mengembun condensable Tidak mengembun non-condensable

•

Tekanan uap: pers Antoine

B ln( p*)  A  T  C

Ptotal = pA + pB

Berbagai Istilah 

Kelembaban dan Kejenuhan ( Humidity and Saturation ) Dalam absolute humidity, kadar dinyatakan dalam perbandingan antara mol uap/mol gas pembawa atau rasio berat. Hal ini karena mol gas pembawa dianggap tetap ( key komponen ). Dalam kasus ini berlaku persamaan gas ideal :

Sehingga absolute humidity :

Y

PA Pt  PA

Y '  Y.

MrA MrB



PA  mol A 

  PB  mol B 



PA MrA  mass A    . PB MrB  mass B 

Ada juga pengertian relative saturation, yaitu : Humidity yang dinyatakan dengan rasio antar tekanan parsial uap dan tekanan parsial uap saturated

Yr 

PA PAS

.100%

Untuk campuran udara – uap air, disebut relative humidity (RH) 

Percentage Saturation Merupakan rasio antara humidity sebenarnya dengan humidity saat kondisi saturated, sehingga dirumuskan :

Yp 

Y Ys

x100% Y  absolute humidity.



PA

P  PA 

YS  absolute humidity saat saturated PAS

 P  PAS 



Percentage Saturation( lanjutan )

Apabila persamaan ini disubtitusikan pada persamaan diatas didapat :

PAS .RH  YP 

P  PAS .RH 

PAS

P  PAS 

Harga dari percentage humidity terletak antara 0 – 100, dan akan lebih rendah daripada relative humidity

Contoh: Campuran uap aseton dan nitrogen mengandung 14,8 % aseton(vol) pada kondisi T : 20 C dan P : 745 mmHg. Hitunglah Yr dan Yp? Data : Tekanan jenuh uap aseton pada kondisi diatas 184,8 mmHg



Humid heat Panas yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu gas (persatuan massa) sehingga uap yang terkandung naik suhunya sebesar 1 oF atau 1 0C sehingga dirumuskan :

CS  CB  Y .C A

Dimana CB dan CA adalah specific heat dari gas dan uap Sehingga total panas yang digunakan :

Q  WB .CS .T dimana WB adalah massa gas kering yang dipanaskan



Humid Volume Humid volume dari campuran gas uap adalah volume gabungan dari gas dan uap yang dibawanya persatuan massa udara kering pada tekanan dan suhu gas. Persamaan yang digunakan : H

 1 Y  tG  273   8315  M M  P

dimana : H





rB

rA



t

Humid volume, m3/kg

tG  Suhu dari gas, C

M rB  Massa molekul dari gas ( selain vapor )

M rA  Massa molekul dari vapor Y  Absolute humidity Pt  Tekanan total, N/m2



Dew point temperature Apabila udara lembab didinginkan, uap air yang terkandung dalam campuran akan mengembung, Suhu dimana uap mulai mengembun disebut dengan dew point. Atau dengan kata lain dew point temperature adalah suhu dimana campuran gas-uap menjadi jenuh apabila didinginkan pada tekanan total yang tetap. Suhu ini merupakan suhu jenuh udara lembab tersebut, sehingga dalam humidity charts akan jatuh pada RH : 100%.





Bubble point temperature Suhu dimana cairan mulai menguap untuk pertama kalianya pada tekanan tertentu Dry Bulb Temperature Suhu yang ditunjukan oleh termometer yang diletakkan dalam campuran gas dan uap. Suhu inilah yang biasa kita baca saat kita mengukur suhu lingkungan kita.



Wet Bulb temperature Jika bola termometer diselubungi kapas basah dan dibiarkan dalam aliran udara lembab maka air akan menguap. Suhu dimana air mulai menguap tersebut dinamakan wet bulb temperature. Atau dengan kata lain wet bulb temperature adalah suhu kesetimbangan yang dicapai oleh sejumlah cairan yang menguap dalam sistem campuran gas-uap. Pada kondisi kesetimbangan tercapai maka panas penguapan hanya diambil dari udara :

 TU  .m k y . A. YW  Y . Q  hG . ATW   W   k y. YW  Y . hG .TU  T YW  Y 

hG

 . TU  TW

k y .



hG k y .

.TW  TU 

Garis wet bulb untuk sistem uap air – udara sama dengan adiabatic cooling lines, tetapi hal ini tidak berlaku untuk sistem yang lain.



Enthalpy Enthalpy ( relative ) campuran gas-uap adalah jumlah relative dari enthalpy gas – uap yang dikandungnya. Jika penguapan terjadi pada suhu dew pointnya :

H '  CB tG  t0   Y ' C A tG  t DP DP  C A,L t DP  t0 Jika penguapan terjadi pada suhu dry bulb :

H '  CB tG  t0  Y ' C A tG  t0  0 

 CS tG  t0   Y '0 dimana : H '  Enthalpy campuran, J/kg udara kering

tG  Suhu dry bulb dari gas, C t0

t DP

Suhu referensi, C





 CA L ,

Suhu dew point campuran , C Laten heat

 Enthalpy vapor A saat sudah dalam fase liquid



Application Direct contact heat / mass transfer equipment •

•

Cooling tower

•

Drier Humidifier / Dehumidifier

•

Etc.

How to determine Humidity ? 1). Dew point 2). Hygrometer: material property depends on water content 3). Measured parameters: •

Dry-bulb temperature

•

Wet-bulb temperature

Use your humidity/psychrometric chart!

Hygrometer