ABSTRAKHumidifikasiOlehElisa Agustina, Fahmi Alzie Putra, Yolanda Sefriantina, Yuliana

Pada proses teknik kimia terdapat berbagai macam proses yang sering ditemui yang dikategorikan menjadi tiga jenis yaitu perpindahan massa, perpindahan panas dan perpindahan momentum. Dimana pada perpindahan panas massa digunakan untuk proses fisika yang melibatkan difusi molekuler dan transport konveksi. Perpindhan massa dapat terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi zat larut dalam ilmu keteknik kimiaan dimana pada proses tersebut terjadi fenomena penambahan kandungan uap air pada aliran gas atau udara dimana proses ini diakibatkan oleh adanya perbedaan konsentrasi antara permukaan zat cair dengan udara yang berada disekitarnya. Pada humidifikasi, kandungan uap air dalam udara dapat dinaikan dengan cara melewatkan udara tersebut diatas permukaan zat cair sehingga zat cair tersebut teruapkankedalam aliran udara. Fungsi dari proses humidifikasi pada aplikasi di industri yang bertujuan untuk mentransfer panas dari uap air ke udara atau bisa disebut dengan nama steam. Proses humidifikasi mengakibatkan terjadinya kontak langsung antara zat cair murni dan aliran udara dimana akan menyebabkan udara menjadi lebih jenuh dengan uap air dan berakibat pada perubahan temperatur

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Pada industri terdapat banyak operasi-operasi yang terjadi, terutama pada industri kimia, dan salah satunya yaitu humidifikasi. Humidifikasi merupakan penambahan kandungan uap air dalam udara, sedangkan jika pengurangan kandungan uap air dalam udara disebut dehumidifikasi.Proses humidifikasi dilakukan dengan cara melewatkan udara tersebut keatas pemukaan air, dimana air akan teruapkan ke dalam aliran udara. Sehingga temperatur air lebih tinggi dibandingkan dengan udara lalu air akan menguap dan ditransfer sebagian massa ke udara. Akibatnya temperatur udara yang mengandung uap air tersebut lebih tinggi dari suhu awal udara.Dalam industri kimia pasti memiliki banyak proses pada humidifikasi yang tidak hanya pada uap air dan udara saja, namun terdapat juga zat dan gas lain yang digunaka. Oleh karena itu dalam praktikum ini dilakukan percobaan humidifikasi yang melibatkan sistem air dan udara.

1.2 Tujuan PercobaanBerdasarkan latar belakang yang sudah dijelaskan diatas maka tujuan yang ingin diperoleh dari praktikum ini adalah:a. Memahami konsep humidifikasi.b. Menentukan kelembapan udara keluar menara setelah dikontakkan dengan air hangat secara berlawanan arah

BAB 2TINJUAN PUSTAKA2.1 Pengertian HumidifikasiSecara harfiah, pengertian humidifikasi adalah suatu proses pelembapan. Dan secara umum, pengertian dari humidifikasi adalah suatu proses penambahan atau peningkatan kandungan uap air dalam udara. Proses humidifikasi tidak hanya terbatas pada proses penambahan kandungan uap air, tetapi juga berkaian dengan proses dehumidifikasi, yakni proses pengurangan kandungan uap air di dalam udara atau proses penurunan kelembapan udara. Udara dan air adalah dua bahan yang sering dikaitkan dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Tetapi di industri terdapat bahan-bahan lain yang akan diproses dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi.dalam suatu proses humidifikasi terjadi suatu transfer berupa transfer massa dan panas diantara dua fluida yang saling berkontak, sehingga udara yang keluar akan membawa kandungan air hingga tingkat kelembapan udara atau humidity tertentu. Humidity adalah suatu massa uap yang dimiliki oleh satu satuan massa gas bebas uap atau bisa dikatakan juga bahwa humidity (H) adalah sejumlah massa kilogram (kg) uap air yang dibawa oleh 1 kg udara kering.2.2 Mekanisme Terjadinya Humidifikasi.Proses humidifikasi akan terjadi ketika terdapat dua fluida, misalkan air dan udara yng sering dikontakkan. Dalam berlangsungnya proses ini air memiliki temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur udara. Sejumlah air yang masuk ke dalam menara pendingin atau cooling tower akan menguap ke udara. Lalu sejumlah uap tersebut akan memindahkan massanya ke udara. Perpindahaaan massa uap tersebut akan meningkatkan jumlah uap air di dalam udara. Selama proses perpindahan massa uap air yang mengalami difusi didalam udara , terjadi juga perpindahan panas dari air yang memiliki temperatur yang lebih tinggi ke udara. Hal tersebut terjadi kareena temperatur air yang tinggi ditransfer ke udara akan melalui bagian atas menara pendingin dengan tingkat humiditas dan temperatur yang lebih tinggi oleh udara saat masuk menara pendigin, sementara air yang keluar dari menara pendingin akan memiliki temperatur yang lebih rendah dibandingkan dengan temperatur saat air masuk ke menara pendingin.

2.3 Istilah-istilah dalam proses humidifikasia) KelembapanKelembapan adalah massa uap yang dibawa oleh satu satuan massa bebas uap, karena itulah humiditynya bergantung pada tekanan bagian uap di dalam campuran bila tekann total tetapb) Suhu bola basah ( wet bulb temperatur)Suhu bola basah merupakan suhu dimana kesetimbangan terjadi antara campuran udara dengan uap air. Suhu bola basah akan dicapai jika udara secara adiabatis telah jenuh oleh penguapan uap air(Zain dkk, 2005)Suhu bola basah adalah suhu yang dicapai termometer dengan bola basah yang ditempatkan pada suatu aliran campuran udara dan uap air. Setelah keadaan steady state tercapai. Termometer dengan bola basah berarti bola (labu yang berisi air raksa untuk termometer air raksa) termometer selama proses ada dalam keadaan basah dengan air.(Tjipto Utomo Parikesit, 1984)

c) Suhu bola kering (Dry bulb temperature) Suhu bola kering adalah suhu campuran uap air dan udara yang ditunjukan sebuah termometer yang ditempatkan pada campuran tersebut.(Tjipto Utomo Parikesit, 1984)Suhu bola keering tidak dipengaruhi oleh jumlah uap air yang terkandung dalam udara.(Zain dkk, 2005)

d) Kelembaban jenuhKelembaban jenuh 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 tertentu

e) Kelembapan RelatifKelembapan relatif adalah ratio antara tekanan uap zat cair pada suhu gas. Besaran ini dinyatakan dalam persen sehingga kelembaban 100% berarti gas jenuh sedangkan kelembaban 0% berarti gas bebas uap.

f) Kalor lembabKalor lembab adalah energi kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu satu satuan massa beserta uap yang dikandungnya sebesar satu derajat satuan suhu.

g) Entalpi lembabEntalpi lembab adalah entalpi satu satuan massa gas ditambah uap yang terkandung di dalamnya.

h) Volume lembabVolume lembab adalah volume total satu satuan massa bebas uap beserta uap yang dikandungnya pada tekanan 1 atm

i) Titik embun campuran udara-air airTitik embun campuran udara-air air adalah temperatur pada saat gas telah jenuh oleh uap air

2.4 Aplikasi Humidifikasi dalam industri Proses Humidifikasi adalah proses yang akan kita jumpai di operasi teknik kimia. Banyak alat-alat di industri yang memang terdapat proses humidifikasi. Pada skala industri proses humidifikasi biasanya terjadi pada pengeringan suatu bahan atau pengurangan kadar air dari suatu bahan dengan mengkontakan dengan steam sehingga kadar air bahan tersebut berkurang. Contoh penerapan dari humidifikasi salah satunya adalah pada cooling tower, mekanisme dari cooling tower adalah aliran air dan aliran udara dikontakkan secara counter current atau secara berlawanan arah, hal ini bertujuan agar terjadi transfer massa dan panas yang lebih baik bila dibandingkan dengan aliran searah. Aliran udara dialirkan dari bawah sedangkan dari atas dialirkan fluida , proses terjadinya transfer panas terjadi dari fluida yang temperatur nya lebih tinggi ke udara yang temperaturnya lebih rendah. Proses humidifikasi dapat dimaksimalkan dengan cara memperluas area kontaknya sehinnga pada cooling tower dapat ditambahkan sekat-sekat untuk memperluas area kontak fluida dengan udara. Pada saat udara masuk udara bersifat tidak jenuh dan pada saat udara keluar dari tower udara mengandung uap air yang ditransfer dari fluida di dalam tower. Semakin panas fluida yang dikontakan dengan udara maka semakin baik humiditasnya. (Direct contact transfer : cooling tower D.Q.Kern)Selain cooling tower alat lain yang memiliki proses humidifikasi adalah dryer, dalam proses drying bahan yang memiliki kandungan air dikontakkan dengan udara pengering sampai terjadi kesetimbangan antara udara dan air yang terkandung dalam bahan. Apabila sudah terjadi kesetimbangan antara udara pengering dengan air di bahan maka tidak terjadi lagi humidifikasi.

BAB 3PERALATAN DAN PROSEDUR PERCOBAAN

3.1 Alat dan BahanDalam percobaan humidifikasi ini , alat-alat yang kami gunakan adalah :a. Menara pendinginb. Termometer, digunakan untuk mengukur Td dan Twc. Anemometer, digunakan untuk mengukur kecepatan angind. Blowere. Pompaf. Kapasg. Penampung air + heaterh. Rotarimeter, digunakan untuk mengukur Q air

Bahan-bahan yang digunakan adalah:a. Air (dengan variasi suhu 35C, 40C, 45C )b. Udara

3.2 Prosedur PercobaanLangkah-langkah percobaan humidifikasi yang kami lakukan, antara lain :a) Menyiapkan alat dan bahan, sebelum melakukan percobaan terlebih dahulu kami membuat termometer bola basah dengan cara mengikatkan kapas basah di bagian bawah termometer, namun saat kapas basah dikaitkan ke termometer harus ada ruang kosong antara ujung bawah termometer dengan kapas basah tersebut (kapas basah tidak boleh menempel dengan ujung bawah termometer.

b) Panaskan air menggunakan heater sampai suhu yang ditentukan, yaitu 35C untuk percobaaan pertama.

c) Ukur Td dan Tw awal dibagian atas menara tersebut

d) Hidupkan blower dan ukur kecepatan anginnya (laju alirnya) meenggunakan anemometer.e) Apabila air yang dipanaskan sudah sesuai temperaturnya hidupkan pompa untuk mengalirkan air tersebut menuju menara pendinginf) Sebelum sampai ke menara pendingin, ukur dan sesuaikan debit air tersebut yaitu 2 liter/menitg) Sirkulasikan air hangat tersebut ke menara pendingin , amati fenomena-fenomenanya dan ukur Td dan Tw yang keluar dari menara pendingin bagian atas.h) Hentikan percobaan dan matikan pompa saat Td dan Tw yang terukur sudah konstani) Lakukan hal yang sama seperti langkah-langkah diatas, dengan menggunakan air bersuhu 40C dan 45C

BAB 4HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada hari Jumat, 3 Oktober 2014, kami melakukan percobaan humidifikasi dengan tujuan supaya lebih memahami konsep humidifikasidan menentukan kelembapan udara keluar menara yang sudah dikontakkan dengan air hangat secara berlawanan arah. Dalam percobaan inikami memvariasikan Tair 35, 40 dan 45C, dengan Q udara tetap dan Q air tetap 2 liter/menit. Variasi suhu tersebut dimaksudkan supaya didapat hubungan Tair dengan humidity (H).Dari percobaan ini, kami memperoleh data sebagai berikut :Tw in : 25 CTd in : 31CQ air : 2 liter/menitV udara : 2,3 m/sA : p x l = 28,8 cm x 19 cm = 547,2 cm2

Percobaan ke-Tair(C)Tw out(C)Td out (C) ( kg uap air/ kg udara)

13526290,02

2402629,80,022

34528310,024

Tabel 4.1 Hasil Percobaan

Nilai humidity (H) kg uap air/ kg udara kering yang ada di tabel tersebut diperoleh dengan cara memplotkan nilai Td dan Tw out ke grafik Humidity chart (lampiran 2).Dari hasil percobaan tersebut dapat diketahui bahwa nilai Td out dan Tw out mengalami kenaikan seiring dengan meningkatnya suhu air yang dikontakkan ke udara. Hal ini disebabkanKarena saat Tair yang dikontakkan deengan udara memiliki suhu yang lebih tinggi maka uap air dari air tersebut juga secara otomatis akan memiliki temperatur yang tinggi pula, dan jika uap air tersebut berkesitimbangan dengan udara maka dapat dipastikan bahwa temperatur bola basah (Tw out) dan temperatur bola kering (Td out) akan memiliki suhu yang lebih tinggi.Selain itu, humidity (H) juga akan meningkat dengan peningkatan Tair. Secara jelasnya, hubungan Tair dengan Humidity (H) dapat digambarkan dari grafik dibawah ini.

Grafik diatas menunjukan hubungan Tair dengan humidity. Terlihat bahwa Tair dengan Humidity (H) selalu berbanding lurus, yaitu saat Tair dan Humidity-nya tinggi, begitupun sebaliknya. Hal ini dikarenakan untuk satu fluida, perbedaan temperatur mempengaruhi kemampuan zat cair tersebut untuk menguap. Pada suhu tinggi, ikatan antar molekul air lebih mudah lepas, viskositasnya akan semakin kecil dan rapat massa nya menjadi lebih kecil, hal ini mengakibatkan zat cair dengan suhu yang lebih tinggi akan lebih cepat menguap dan lebih banyak mentransfer uap air tersebut ke udara shingga kadar uap air di udara jadi meningkat ( H meningkat ). Begitupun sebaliknya untuk air pada suhu yang lebih rendah.Pada saat Tair = 40C, H= 0,02 kg uap air/ kg udara kering , pada saat Tair = 45C, H = 0,024 kg uap air/ kg udara kering. Dari data tersebut dapat terlihat bahwa peningkatan nilai humidity (H) yang terjadi sangat kecil. Hal ini dikarenakan perbedaan temperatur air pada percobaan pertama dengan selanjutnya sangat kecil ( hanya 5C ) sehingga nilai H tidak terlalu berubah. Selain itu karena Q udara dan Q air dibuat konstan sehingga laju perpindahan massa dari air berupa uap air ke udara relatif konstan.Tujuan akhir dari proses humidifikasi adalah adanya kenaikan kelembaban udara atau adanya transfer massa uap air ke udara. Hal ini dapat terjadi apabila adanya kontak langsung antara air dan udara. Semakin lama waktu kontak udara dengan air maka kelembaban udara akan semakin tinggi. Selain waktu kontak air dengan udara, luas antara kontak air dengan udara, luas area kontak dengan air juga berpengaruh terhadap tingkat kelembaban udara .Dalam menara pendingin yang kami gunakan terdapat plate-plate kaca yang terletak berselang-seling dalam menara tersebut. Pemasangan plate tersebut bertujuan untuk menambah luas area kontak antara air dengan udara sehingga penambahan kadar uap air dalam udara bisa menjadi lebih tinggi.

BAB 5KESIMPULAN

Dari hasil percobaan humidifikasi yang kami lakukan, dapat diambil kesimpulan antara lain :a. Humidity (kelembaban) udara akan meningkat dengan meningkatnya suhu air yang dikontakan dengannya. Dengan kata lain, hubungan antara H (kelembaban) udara dengan suhu air adalah berbanding lurus.b. Temperatur bola basah (Tw) dan temperatur bola kering (Td) yang terukur dibagian atas menara pendingin setelah pengontakkan air dengan udara selalu meningkat dengan adanya peningkatan suhu udarac. Perbedaan tingkat kelembaban (H) udara dari percobaan ke-1, ke-2 dan ke-3 tidak terlalu signifikan, hal ini dikarenakan perbedaan suhu air yang digunakan relatif kecil ( beda suhu air dari satu percobaan ke percobaan selanjutnya hanya 5C). Selain itu perbedaan nilai Hyang sedikit tersebut dikarenakan laju alir air dibuat konstand. Dalam praktikum ini, kelembaban udara tertinggi diperoleh saat Tair = 45C yaitu H = 0,024 kg uap air/ kg udara kering

LAMPIRAN

LAMPIRAN 2CARA MEMPEROLEH NILAI HUMIDITY

Ada beberapa langkah yang harus dilakukann untuk memperoleh nilai humidity (kelembaban) udara, yaitu:1. Hitung temperatur bola basah (Tw) dan temperatur bola kering (Td) dari akiran udara yang keluar dari menara pendingin.2. Setelah memeroleh nilai Tw dan Td out, plotkan nilai tersebut ke grafik humidity chart.Cara memperoleh data/nilai H dari Humidity chat:1. Dibagian sumbu x (temperatur C) tandai titik Tw dan Td. Dari titik Tw garik tarik vertikal keatas sampai menyentuh garis percentage humidity 100%. Begitupun titik Td sampai garis percentage humidity 100%.2. Dari titik perpotongan Tw dengan garis percentage humidity 100% tersebut tarik garis miring kearah kanan bawah disejajarkan dengan garis adiabatik sampai bertemu dengan garis vertikal Td.3. Dari titik perpotongan tersebut, selanjutnya tarik garis lurus horizontal kearah kanan hingga diketahui berapa nilai kelembabanya.

Cara mengukur kelembaban jenuh (Hs) pada humidity chart:1. Dari titik Td, tarik garis lurus vertikal sampai menyentuh garis percentage humidity 100%2. Dari perpotongan antara Td dengan garis percentage humidity 100% tersebut, tarik garis lurus horizontal kearah kanan hingga diketahui berapa nilai kelembaban jenuhnya.