.HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASI
I.
Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat :
Mengukur temperatur humidity baik temperatur bola basah maupun temperatur bola kering ;
Mencari selisih humidity sebelum dan sesudah masuk kolom humidifikasi dan massa air yang terserap ;
II.
Mencari selisih entalpi sebelum dan sesudah masuk kolom dehumidifikasi.
Alat dan Bahan II.1 Alat – alat alat yang digunakan digunakan :
Alat humidifikasi dan dehumidifikasi
: 1 unit
Temperatur bola basah
: 1 buah
Temperatur bola kering
: 1 buah
II.2 Bahan Bahan yang digunakan digunakan :
III.
Air dalam labu
Dasar Teori
Dalam pemprosesan bahan sering diperlukan untuk menentukan uap air dalam aliran gas, operasi sebagai proses dehumidifikasi. Sebaiknya, untuk mengurangi uap air dalam aliran gas sering disebut proses dehumidifikasi. Dalam humidifikasi, kadar
uap air dapat ditingkatkan dengan melewatkan aliran gas diatas cairan yang kemudian akan menguap ke dalam aliran gas. Contoh paling sederhana adalah pengeringan padatan basah dengan pengurangan jumlah kandungan air sebagai tujuan utama dan dehumidifikasi aliran gas sebagai efek samping. Contoh proses dehumidifikasi adalah pada menara pendingin, air panas dialirkan berlawanan arah dengan media pendingin yaitu udara.
Istilah dalam proses humidifikasi :
Istilah yang penting digunakan dan berhubungan dengan humidifikasi adalah sebagai berikut : Humidity (ᴂ ) campuran udara – uap air didefinisikan sebagai massa uap air dalam
satu kilo udara kering. Humidity tergantung pada tekanan parsial uap air ( ρA ) dalam udara dan tekanan total P (101,3 kpa). Jika berat molekul air = 18 dan udara = 29 maka humidity dalam kg/ H 2O udara kering :
ᴂ
Humidity jenuh, udara jenuh adalah udara dalam uap air yang setimbang dengan
air pada tekanan dan temperatur tertentu. Humidity jenuh adalah :
ᴂ
Persen humidity didefinisikan sebagai 100
/
ᴂ
ᴂo
nilai jenuh dihitung pada
temperatur bola kering campuran. Persen humidity didefinisikan sebagai 100 ᴂo
ᴂ
/
ᴂ
yaitu jika udara menjadi jenuh pada tekanan dan temperatur yang sama.
= 100 ᴂ/ ᴂo......... (3)
Panas humid (Cs) adalah panas dalam J (kJ) yang dibutuhkan untuk menaikkan
temperatur 1 kg udara kering + uap air yang dibawahnya sebesar 1 K atau 1 0C.
3 Volume humid adalah volume dalam m 1 kg udara kering + uap yang dibawahnya
dihitung pada temperatur dan tekanan gas 1 atm. Volume jenuh adalah volume humid dan gas jenuh. Menurut Banchero volume jenuh adalah volume dalam ft 3 1 lb kering + uap air yang diperlukan untuk menjenuhkannya. Titik embun campuran udara – uap air adalah temperatur pada saat gas telah jenuh
oleh uap. Jika gas didinginkan, titik embun adalah temperatur pada saat kondensasi pertama terjadi. Entalpi total 1 kg udara + uap air adalah J/kg atau kJ/kg udara kering. Hubungan
antara tekanan parsial uap air + panas laten dalam J/kg atau kJ/kg gas = uap air pada To. Hubungan antara tekanan parsial uap dan humidity gas dapat diturunkan sebagai berikut : Massa uap = Pw . Mw / R.T dan massa gas = (P – Pw) M.A / R.T
Jadi humidity gas dapat dirumuskan sbb : [ Pw / (P – Pw) ] (Mw / MA) . . . . . . (3) Dan humidity dapat gas jenuh adalah : [ Pw / (P – Pw o) ] (Mw / MA) . . . . . . (4) Pw = tekanan parsial uap dalam gas Pwo = tekanan parsial gas jenuh pada temperatur / suhu sama MA = massa / berat rata – rata dari gas P
= tekanan total
R
= konstanta gas 8,314 kJ/kmol. K
ᴂ
= humidity gas jenuh
T
= temperatur absolute
Dari persamaan 1 dan 2 maka diperoleh : Humidity dalam persen :
= [ (P - P o / (P – Pw) ] (100 Pw / Pw o) = [ (P - Pw o / (P – Pw) ] (humidity relatif dalam persen). . . . . . . . (5) Temperatur jenuh adiabatic , suatu gas berupa campuran uap air – udara
dikontakkan dengan air dingin. Gas yang meninggalkan sistem mempunyai humidity dan temperatur air dingin, yang berbeda dan proses ini adalah proses adiabatic yaitu tidak ada panas yang ditambahkan atau di hilangkan ke atau dari sistem. Temperatur air yang disirkulasi akan mencapai temperatur keadaan lunak dan temperatur ini disebut temperatur jenuh adiabatic (Ts). Udara yang meninggalkan sistem aan jenuh pada Ts dan mempunyai humidity jenuh juga. Temperatur udara basah
Humidity gas / udara akan naik bila gas dialirkan diatas / melalui cairan karena penguapkan cairan. Temperatur cairan akan turun ke bawah temperatur gas dan panas akan berpindah dari gas ke cairan. Pada kesetimbangan laju perpindahan panas dari gas akan menyeimbangkan panas yang dibutuhkan untuk menguapkan cairan dan cairan dikatakan pada temperatur bola basah.
IV.
V.
Gambar Alat (terlampir)
Langkah Kerja
Percobaan humidifikasi tanpa pemanasan 1. Memutar switch (merah) searah jarum jam pada posisi ON 2. Memutar switch control air pressure (hitam) pada posisi ON 3. Mengatur katup – katup berikut : V1 = terbuka V2 = tertutup V3 = tertutup
V4 = terbuka V5 = tertutup 4. Menekan tombol P2 (kompresor) ON 5. Mengatur katup utama (V9) sehingga didapat perbedaan tekanan orifice 40 mbar 6. Melakukan pencatatan 7. Menekan tombol P1 (centrifugal pump) ON 8. Mengatur kecepatan sirkulasi air 70 L/ menit dengan katup V7 dan V8 9. Menunggu 10 menit kemudian mengambil data.
Percobaan dengan pemanasan
1. Mengatur katup – katup berikut : V1 = tertutup V2 = terbuka V3 = tertutup V4 = terbuka V5 = terbuka V6 = tertutup 2. Mengatur katup utama (V9) sehingga perbedaan tekanan orifice 50 mbar 3. Mencatat data temperatur
Percobaan dehumidifikasi tanpa pemanasan
1. Mengatur katup – katup seperti diatas
2. Menekan tombol P2 (kompresor) dan alur perbedaan tekanan 40 mbar 3. Menunggu 10 menit, melakukan pengambilan data.
VI.
Data Pengamatan VI.1
Humidifikasi
a) Proses humidifikasi tanpa sirkulasi dan tanpa pemanasan
No 1
2
P. Udara
Waktu
Udara masuk Tw( C) Td(oC) H o
(mmHg) 50
60
(menit) 0
Udara keluar Tw( C) Tw(oC) H o
27
36
0,017
27
28
0,0234
10
26
37
4
26
29
0,0189
20
26
40
0,015
26
35
0,0116
30
27
42
0,014
27
40
0,0155
0,014 5
b) Dengan sirkulasi air
No 1
VI.2
No
P. Udara
Waktu
(mmHg) 40
(menit) 10
Udara masuk
Udara keluar
Tw(oC)
Td(oC)
H
Tw(oC)
Td(oC)
H
26
42
0,013
26
29
0,0189
Dehumidifikasi tanpa pemanasan
P. Udara
Waktu
Udara masuk Tw(oC) Td(oC) H
Udara keluar Tw(oC) TdoC) H
(mmHg) 40
1
2
(menit) 0
26
32
0,017
25
30
0,0165
10
26
36
4
26
32
0,0174
20
27
38
0,015
26,5
33
0,016
30
26
40
0,016
28
34
0,022
50
5 0,014
VI.3
Tabel hasil perhitungan
a) Proses humidifikasi tanpa sirkulasi dan tanpa pemanasan P. Udara
Waktu
(mmHg)
(menit)
40
0
60
Udara masuk Kandungan H H2O 0,017 -
Udara keluar Kandungan H H 2O 0,0234 -
Perubahan kandungan H2O -
10
4
0,00109
0,0189
0,00397
0,000288
20
0,015
0,002462
0,016
0,002813
0,000352
30
0,014
0,003798
0,0155
0,00406
0,00262
0,014 5
b).
Dengan sirkulasi air
P. Udara
Waktu
Udara masuk
(mmHg)
(menit)
H
40
10
0,013
c).
Kandungan H 2O 0,000754
Udara keluar H 0,0189
Perubahan
Kandungan
kandungan
H2O
H2O 0,3422
0,0010962
Dehumidifikasi P. Udara
Waktu
(mmHg)
(menit)
Udara masuk Kandungan H H2O
Udara keluar Kandungan H H 2O
Perubahan kandungan H2O
40
50
0
0,017
-
0,0165
-
-
10
4
0,00089
0,0174
0,00032
0,000142
20
0,015
0,002355
0,016
0,002502
0,000147
30
0,016
0,003077
0,022
0,004835
0,001758
0,014
VII.
Perhitungan
Humidifikasi tanpa sirkulasi air dan pemanasan Basis 100 L/menit udara tekanan keluaran kompresor Untuk t = 10 menit
P = 50 mmHg x
= 0,0658 atm
T = Td = 37 0C + 273 = 310 0K
Massa udara basah masuk ke kolom humidifikasi dapat ditentukan dengan persamaan gas ideal P.V = n R T P.V = m/BM.R.T
m
Jadi, massa udara basah
=
= 75 gr = 0,075 kg
Massa udara kering masuk kolom
Massa udara kering
= massa udara basah x
= 0,075 kg x
= 0,074 kg udara kering
Kandungan H 2O masuk kolom = massa udara kering x humid masuk = 0,074 kg udara kering x 0,015 kgH 2O/kg udara kering = 0,001109 kg H 2O
Kandungan H 2O keluar kolom = massa udara kering x humid keluar = 0,074 kg udara kering x 0,0189 kgH 2O/kg udara kering = 0,001397 kg H 2O
Jumlah H2O yang diserap = 0,001397 kg H 2O - 0,001109 kg H 2O = 0,000289 kg H 2O = 0,288 gr H 2O
Humidifikasi dengan sirkulasi air Basis 100 L/menit udara tekanan keluaran kompresor Untuk t = 10 menit
P = 40 mmHg x
= 0,0526 atm
T = Td = 42 0C + 273 = 315 0K V= 1000 L/menit x 10 menit = 1000 liter
Massa udara basah masuk ke kolom humidifikasi dapat ditentukan dengan persamaan gas ideal P.V = n R T P.V = m/BM.R.T
m
Jadi, massa udara basah
=
= 59,02 gr = 0,05902 kg
Massa udara kering masuk kolom
Massa udara kering
= massa udara basah x
= 0,05902 kg x
= 0,058 kg udara kering
Kandungan H 2O masuk kolom = massa udara kering x humid masuk = 0,058 kg udara kering x 0,013 kgH 2O/kg udara kering
= 0,000754 kg H 2O
Kandungan H 2O keluar kolom = massa udara kering x humid keluar = 0,058 kg udara kering x 0,0189 kgH 2O/kg udara kering = 0,0010962 kg H 2O
Jumlah H2O yang diserap = 0,0010962 kg H 2O - 0,000754 kg H 2O = 3,422 x 10 -4 kg H2O = 0,3422 gr H 2O
Dehumidifikasi Kandungan H 2O yang diserap
= 0,00082 kg H 2O - 0,00032 kg H 2O = 0,000142 kg H 2O
###
Dengan cara yang sama didapatkan kandungan H 2O terserap pada udara untuk variabel lainnya seperti pada tabel diatas
VIII.
Analisa Percobaan
Pada percobaan diatas dapat dianalisa bahwa humidifikasi adalah suatu proses penambahan kandungan air dalam udara. Proses yang dilakukan yaitu dengan melewatkan aliran gas dari kompresor diatas cairan yang kemudian akan menguap ke dalam aliran gas. Dalam praktek dilakukan humidifikasi tanpa sirkulasi air dan pemanasan serta dengna sirkulasi air. Untuk tanpa sirkulasi air dan pemanasan, tekanan yang digunakan yaitu 50 mmHg dan 60 mmHg. Selanjutnya temperatur basah dan kering diukur setiap 10 menit. Dari data yang didapat terdapat perbedaan temperatur kering dan basah antara
masuk dan keluar. Ini disebabkan karena kandungan air bertambah dalam udara. Sedangkan proses dengan sirkulasi air yaitu dengan tekanan 40 mmHg. Dari data yang didapat temperatur masuk dan kering keluar mingkat, dikarenakan kandungan air yang diserap oleh udara. Humidity atau kelembaban udara yaitu sebesar 0,02 kgH2O/ kg udara kering. Proses dehumidifikasi adalah suatu proses pengurangan kandungan air di dalam udara. Proses dehumidifikasi ini dilakukan tanpa pemanasan. Dalam prosesnya sejumlah udara dengan tekanan 40 dan 50 mmHg masuk dari atas, selanjutnya masuk dan akan melewati silica gel yang terdapat di dalam alat tersebut. Silica gel ini berfungsi untuk menyerap air yang terkandung dalam udara. Dari data yang didapat, temperatur basah dan kering udara masuk dan keluar terdapat perbedaan. Udara keluar lebih kecil dari udara masuk, karena air (H2O) telah terserap oleh silica gel. Begitu juga dengan kelembaban udaranya. IX.
Kesimpulan
Dari percobaan diatas dapat disimpulkan : a)
Humidifikasi adalah proses penambahan kandungan air dalam udara sedangkan dehumidifikasi adalah pengurangan / penghilangan kandungan air dalam udara.
b)
Humidifitas dari udara tersebut didapat dari grafik pysycometric dengan memplotkan temperatur basah dan kering
c)
Untuk humidifikasi temperatur masuk lebih besar dibandingkan temperatur keluar karena terjadi proses penyerapan H2O.
d)
Untuk dehumidifikasi, temperatur masuk lebih kecil dibandingkan temperatur keluar karena terdapat penyerapan H 2O oleh silica gel.
e)
Penyerapan H2O dalam humidifikasi yaitu 0.000288, 0.000352, 0.00262, kg H 2O sedangkan dehumidifikasi yaitu 0.000142, 0.000147, dan 0.001758 kg H 2O.
DAFTAR PUSTAKA
Kasi lab.2011. petunjuk praktikum pilot plant . Palembang ; POLSRI
