humidifikasi (eko)
Post on 24-Oct-2015
206 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
A. TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan ini, praktikan diharapkan dapat :
Dapat mengoperasikan alat
humidifikasi
Mengetahui pengaruh pada proses
humidifikasi yaitu tanpa pemanasan dan dengan pemanasan.
Mengetahui pengaruh penambahan
laju alir (Q) dan tekanan (P) pada proses humidifikasi
Menghitung dan menentukan in, out,
R, VH, G, dan M, dari grafik kelembaban Udara-air 1 atm
B. ALAT dan BAHAN
ALAT :
− Perangkat alat humidifikasi
− Gelas kimia 50 ml 1 Buah
− Thermometer 2 Buah
− Kapas dan Karet
BAHAN :
− Aquadest
C. DASAR TEORI
1. Pendahuluan
Dalam pemrosesan bahan yang sering diperlukan baik
meningkatkan atau menurunkan kadar air dalam aliran gas yang
dipakai yang umum disebut humidifikasi dan dehumidifikasi.
Dalam humidifikasi, kadar air bisa ditingkatkan dengan
melewatkan aliran gas diatas cairan yang kemudian akan
menguap ke dalam aliran gas. Pemindahan ke aliran utama
berlangsung dengan cara difusi dan pada perbatasan (interface)
pemindahan panas dan massa yang berlangsung terus-menerus.
Sedang dalam dehumidifikasi dilakukan kondensasi parsial yang
terkondesasi dibuang.
Penggunaan yang paling luas dari humidifikasi dan
dehumidifikasi menyangkut sisitem udara–air. Contoh paling
sederhana pengeringan padatan basah dengan pengurangan
jumlah kandungan air sebagai tujuan utama dan humidifikasi
aliran gas sebagai efek sampingan. Pemakaian AC dan
pengeringan gas juga menggunakan proses humidifikasi dan
dehumidifikasi. Sebagai contoh kandungan uap air harus
dihilangkan dari gas klorin basah sehingga gas ini bisa
digunakan pada peralatan dari baja untuk menghindari korosi.
Demikian juga pembuatan asam sulfat, gas yang digunakan
harus dikeringkan (dehumidifikasi) sebelum masuk konverter
bertekanan yaitu dengan jalan melewatkan pada bahan yang
menyerap air (dehydrating agent) seperti silica gel, larutan
asam sulfat pekat dan sebagainya. Contoh proses humidifikasi
adalah pada menara pendingin dimana air panas dialirkan
berlawanan arah dengan media pendingin yaitu aliran udara.
Disini tabel dan grafik humidifikasi udara–air akan sering
dipakai.
2. Terminologi
Nama-nama yang sering digunakan dalam proses ini adalah sbb
:
Uap = Zat yang terkandung
Gas = Zar pembawa (udara)
Kelembaban = Massa uap terhadap massa gas
kering
Kelelmbaban dari gas jenuh = Kelembaban dari gas ketika jenuh oleh uap pada temperatur tertentu.
Kelembaban dalam persen = 100 ϰ / ϰo
Panas kelembaban =Panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari gas dan uapnya pada satuan
unit temperatur yaitu s = Ca + Cw
“ Dimana Ca adalah kapasitas panas spesifik dari gas dan Cw adalah kapasitas panas spesifik dari uap. ”
Contoh untuk sistem udara-air panas kelembaban (s) seperti
berikut:
S = 1.00 + 1,9 ϰ kj / kgK
Volume kelembaban = Volume yang ditempati oleh unit dari massa dari campuran gas kering dan uap.
Volume jenuh = Volume kelembaban dari gas dari gas jenuh
Titik embun = Temperatur dimana gas telah penuh oleh uap. Jika gas didinginkan titik embun adalah temperatur dimana kondensasi pertama terjadi.
Kelembaban relatif
= 100 x
Hubungan antara tekanan parsial dari uap dan kelembaban gas
dalam unit volume gas sbb:
Massa uap = Pw Mw / RT
Dan massa dari gas = (P-Pw) MA / RT
Jadi kelembaban dapat dirumuskan sbb :
ϰo = [Pw/(P-Pw)] (Mw /MA) ...........................................
(1)
Dan kelembaban gas jenuh adalah :
ϰo = [Pwo/(P-Pwo)] (Mw /MA) .......................................
(2)
Dimana Pw adalah tekanan parsial dari uap dalam gas, Pwo
adalah tekanan parsial gas jenuh pada suhu sama, MA adalah
berat molekul rata-rata dari gas, Mw berat molekul dari uap, P
tekanan total, R konstanta gas (8,134 kj/kmol K) dan T
temperatur absolut.
Untuk sistem udara–air Pw biasanya jauh lebih kecil dari P
jadi dengan mengganti berat molekul didapat :
ϰo = 18 Pw/29P
Kelembaban dalam prosen = 100 ϰ/ ϰo
Dari persamaan 1 dan 2
Kelembaban dalam prosen
= [(P-Pwo)/(P-Pw)] (100Pw/Pwo)
= [P-Pwo)/(P-Pw)] (kelembaban relatif dalam
persen) ...........................................................................
(3)
Ketika (P-Pwo)/(P-Pw) ≈ 1, kelembaban relatif dan kelembaban
dalam prosen adalah sama. Keadaan ini dapat dicapai ketika
tekanan parsial dari uap hanya bagian yang sangat kecil dari
tekanan total atau ketika gas hampir jenuh, yaitu Pw ≤ Pwo.
a. Penentuan kelembaban
Metode-metode yang paling umum dipakai adalah :
1. Secara kimiawi
Sejumlah gas yang diketahui volumenya dialirkan di atas
bahan penyerap (absorbent) yang ditempatkan dalam
beberapa wadah dan disusun secara seri dan diketahui
beratnya kemudian setelah proses ditimbang lagi dengan
syarat pada wadah susunan terakhir terjadi perubahan
berat yang sangat sedikit. Absorben yang sangat
memuaskan contohnya adalah pentoksida phosphor yang
dicelup dalam pumice dan asam sulfat pekat.
2. Pengukuran perubahan
panjang dari bulu atau serat
Panjang serat ini dipengaruhi oleh kelembaban pada
lingkungan sekitar. Kekurangan diperlukan pengkalibrasian
berulang-ulang dan titik cocok untuk pengukuran yang
bervariasi.
3. Pengukuran konduktivitas
dari serat
Jika serat dilapisi dengan elektrolit seperti lithium chlorid,
hambatan listriknya akan diatur oleh kandungan uap air
yang dimana terkandung pada kelembaban lingkungan
atmosfer dimana serat berada. Dalam sel lithium chlorid
serat yang halus digulungkan ke frame plastik yang
mempunyai elektroda dan arus listrik mengalir pada
tegangan konstan akan memberi pengukuran langsung
dari kelembaban relatif .
4. Pengukuran titik embun
Titik embun ditentukan dengan mendinginkan gas didalam
ruang yang t erlapis dengan sangat baik dan mengawasi
temperatur tertinggi dimana terjadi kondensasi.
Kelembaban dari gas sama dengan kelembaban dari gas
yang jenuh pada titik embun.
b. Metode peningkatan kelembaban (Humidifikasi)
Untuk memperbesar kandungan uap sesuai dengan yang
dibutuhkan dalam proses tertentu bisa dipakai beberapa cara
dengan bermacam persyaratan dalam pemrosesan.
1. Uap air panas
ditambahkan langsung. Cara ini kuran disukai karena
kemungkinan besar adanya pengotoran.
2. Air disiramkan
berlawanan arah pada kecepatan tertentu. Disini terjadi
penguapan dari air dmana temperatur gas akan turun
demikian juga air panasnya digunakan untuk penguapan
panas laten dan panas sensible.
3. Pencampuran dengan gas
yang mempunyai kelembaban lebih tinggi. Cara ini sering
digunakan untuk pekerjaan laboratorium.
4. Gas dialirkan diatas air
sehinga hanya bagian permukaan air yang mengalami
penguapan. Untuk mendapatkan kecpatan pelembaban yang
tinggi, permukaan harus diperluas.
c. Temperatur bulb basah (wet bulb temperature)
Kelembaban gas/udara akan naik bila gas dialirkan diatas
melalui cairan karena penguapan cairan. Temperatur cairan
akan turun di bawah temperatur gas dan panas akan pindah dari
gas ke cairan. Pada kesetimbangan laju perpindahan panas dari
gas akan menyeimbangkan panas yang dibutuhkan untuk
menguapkan cairan dan cairan dikatakan pada temperatur bulb
basah. Laju dimana temperatur ini dicapai tergantung
temperatur awal dan laju aliran darai gas yang melalui air.
Proses dengan laju alir gas yang besar dan permukaan air yang
kecil hampir tidak merubah kelembaban.
Laju dari perpindahan dari gas ke cairan :
Q = hA(θ - θw) ...............................................................
(4)
Dimana Q adalah laju panas, h koefisien perpindahan panas, A
luas permukaan, dan θ temperatur gas, θw temperatur cairan.
Cairan yang menguap ke dalam gas dipindahkan dengan cara
difusi penyebaran dari batas permukaan ke aliran gas karena
perbedaan konsentrasi (co-c). dimana co adalah konsentrasi uap
permukaan dan c adalah konsentrasi uap dialiran gas. Laju
penguapan ditulis :
W = hDA(co-c) = (hDA )(Mw/RT)(Pwo-Pw) ...................
(5)
Dimana hD adalah koefisien perpindahan panas. Tekanan parsial Pw dan Pwo dapat diganti dengan ϰ dan ϰw pada
pers.1 dan 2
Jika Pw dan Pwo relatif kecil dibanding P, (P-Pw) dan (P-Pwo)
dapat diganti dengan tekanan parsial rata-rata dari gas PA dan
didapatkan :
W = [hDA(ϰw – ϰ) Mw/RT] PAMA/Mw= hDA A(ϰw – ϰ) ................................................
(6)
dimana A adalah berat jenis (density) pada tekanan parsial PA.
Perpindahan panas yang dibutuhkan untuk memelihara laju
penguapan adalah :
Q = hD AA (ϰ w – ϰ) ..........................................................
(7)
Dimana Q adalah panas laten dari penguapan cairan.
Jadi dari persamaan 4 dan 7 :
(ϰ – ϰw) = - (h/hDA )( θ – θw) ......................................
(8)
h dan hD keduanya tergantung ketebalan film dari
kesamaan gas, karena pengurangan pada tekanan sebagai hasil
kenaikan kecepatan gas, contohnya akan meningkatkan h dan
hD. Pada temperatur normal, (h/hD) tidak tergantung pada
kecepatan gas selama ini lebih dari 5 ml/detik. Pada keadaan ini
perpindahan panas secara konveksi lebih besar dari radiasi dan
konduksi.
Temperatur bulb basah θw tergantung hanya pada
temperatur dan kelembaban dari gas dan nilainya dari buku
ditentukan untuk keceptan gas relatif tinggi. Rasio (h/hD) adalah
konstan. Untuk sistem udara–air rasio (h/hDA) adalah sekitar 1,0
kj/kg K, sebagai tambahan untuk zat-zat organik bervariasi
antara 1,5–2,0 kj/kg K. Temperatur bulb basah ini dapat dicari
dari grafik temperatur kelembaban.
d. Grafik Phsikometrik
Grafik ini digunakan pada pokoknya untuk mengetahui
hubungan Temperatur–Kelembaban dan Entalpi–Kelembaban.
Grafik temperatur – kelembaban
Kelembaban untuk bermacam-
macam harga dari kelembaban relatif dalam prosen.
Untuk gas jenuh ϰ = [Pwo/(P-Pwo)](Mw/MA) dari
persamaan 1 dan 3 kelembaban relatif dalam prosen Z
adalah :
ϰ = ..............................................
(9)
Volume spesifik dari gas
kering sebagai fungsi linear dari temperatur.
Volume dalam keadaan jenuh.
Ini naik sangat cepat karena jumlah kandungan uap dan
volume spesifik gas kering naik sesuai kenaikan
temperatur. Pada temperatur tertentu volume
kelembaban berubah secara linear terhadap kelembaban
sehingga volume dari gas tak jenuh dapat ditentukan
dengan pemanjangan.
Panas laten dari penguapan
Dalam grafik panas kelembaban digambar sebagai absis
dan kelembaban sebagai ordinat.
Grafik Entalpi – Kelembaban
Dalam perhitungan, entalpi perlu untuk menentukan
keadaan standar referensi dimana entalpi dianggap nol.
Keadaan yang terbaik untuk mengambil titik leleh dari bahan
yang mempunyai uap sebagai temperatur referensi dan
keadaan cair sebagai kondisi standar.
Jika H adalah entalpi dar gas yang lembab per unit
massa dari gas kering, Ha entalpi gas kering, Hw entalpi dari
uap, Cw panas spesifik dari uap, Ca panas spesifik dari gas
pada tekanan konstan, θ temperatur dari gas yang lembab,
θo temperatur referensi, panas laten penguapan dari cairan
pada θo untuk gas tak jenuh :
H = Ha + Hw . ϰ ........................................................
(10)
Ha = Ca(θ - θo) .............................................................
(11)
Hw = Cw(θ - θo) .............................................................
(12)
Jadi H = (Ca + Cw(θ - θo) + ϰ = (θ - θo)s + ϰ .........................................................
(13)
e. Pencampuran dua aliran gas yang mempunyai kelembaban berbeda
Jika dua gas dengan kelembaban ϰ1 dan ϰ2, temperatur θ1
dan θ2 entalpi H1 dan H2 dan massa gas kerng m1 dan m2 yang
akan menghasilkan kondisi untuk gas campuran yaitu ϰ, θ, H
dan m.
Kesetimbangan untuk gas kering, uap dan entalpi.
m1 + m2 = m .................................................................
(14)
m1x1 + m2x2 = m.x .......................................................
(15)
m1H1 + m2H2 = m.H .....................................................
(16)
dengan menghilangkan m didapat m1(ϰ – ϰ1) = m (ϰ2 – ϰ)
m1(H – H1) = m2(H2 –H) ...............................................
(17)
dengan pembagian masing-masing sisi (ϰ- ϰ1)/(H-H1) = (ϰ – ϰ2) / (H – H2) ..............................
(18)
Pada kondisi akhir campuran digambarkan dalam grafik sebagai garis lurus yang menggabungkan titik (ϰ1, H1) dan (ϰ2, H2) dan persamaan 18 didapatkan :
(ϰ – ϰ1)/( ϰ2 – ϰ) = m2/m1 ..............................................................................
(19)
Gas campuran mungkin tak jenuh, jenuh, lewat jenuh.
Kemungkinan dihasilkannya gas lewat jenuh karena garis
kelembaban relatif 100% pada grafik kelembaban entalpi
condong (concave) kearah sumbu kelembaban.
f. Temperatur Jenuh Adiabatik
Jika gas dialirkan dan dipertemukan dengan air pada laju
tertentu pada waktu yang cukup untuk mencapai
kesetimbangan, gas akan menjadi jenuh dan gas jenuh yang
keluar akan mempunyai temperatur yang sama jika ini dilakukan
pada system yang terisolasi secara thermal.
Ini bisa dilakukan dengan menggunakan kolom humidifikasi
yang terisolasi dengan laju alir yang disirkulasi berlawanan arah
seperti gambar dibawah.
Faktor utama (ϰs - ϰs ) = 0 dan
(driving force) . ( – s) = 0
Faktor utama (ϰs - ϰs )
Didapatkan neraca energi
( – s)s = (ϰs - ϰ) α
(ϰ - ϰs ) = -(s/ α )( – s )
Dimana adalah temperatur gas masuk , s temperatur gas
keluar yang sama dengan temperatur air, ϰ adalah kelembaban
gas masuk, ϰs kelembaban gas keluar, s adalah panas lembab
dari gas pada P dan α adalah panas laten penguapan dari air.
Dengan membandingkan persamaan ini dengan persamaan 8
didapatkan
S = h/hD A
Dimana h adalah koefisien perpindahan panas dalam
W/m2K
HD adalah koefisien perpindahan massa dalam m/det
A adalah berat jenis gas pada tekanan rata-rata
Dari hubungan lewis didapat
hD = h/Cp A
Dimana Cp adalah panas spesifik dalam J/kgK yang bisa
diketahui dari grafik dan perhitungan.
Jika gas tak jenuh dipertemukan dengan cairan yang
dalam kondisi adiabatik perpindahan panas dan massa akan
berjalan sinambung. Temperatur turun dan kelembaban naik
seperti yang ditunjukkan oleh diagram. Temperatur dari
cairan akan cenderung mendekati temperatur bola basah
sedang untuk sistem lain (bukan air) tempetatur jenuh
adiabatik akan lebih rendah dari temperatur bola basah.
Dengan meningkatnya kelembaban temperatur akan turun
sehingga temperatur air (cairan) akan juga turun selama
penguapan masih berjalan.
Di peralatan Humidifikasi–Dehumudifikasi terdapat orifice
yang mempunyai diameter besar. D = 82,2 mm, diameter
kecil, d = 32,88 mm. Jadi harga d/D = 0,3985 dan
koefisien laju aliran, C = 0,6032.
dari persamaan Bernoulli.
Dimana : V = Kecepatan laju alir udara (m/detik)
Z = Ketinggian aliran (m)
P = Tekanan (N/m2)
α = Konstanta untuk energi kinetik dari fluida
µ = Volume jenis gas maasuk diketahui = 0,88 m3/Kg
g = Gravitasi, diketahui = 9,8 m/detik
W = Kerja dari fluida (Kj/Kg)
F = Kalor yang terpakai (Kj/Kg)
Dalam hal ini fluida tidak melakukan kerja sama sekali atau W = F dan V1A1 = V2A2, dimana A adalah luas area π D2/4 didapatkan V2 = V1A1/A2.
Dari persamaan diatas didapatkan laju fluida (gas) yang keluar dari orifice (yang dipakai)
V2 =
Laju alir gas,G = V A/µ (Kg/s)
G = A/µ .
Gambar orifice di bawah
A1 = luas pipa diketahui D = 0,0825 m
Ao = luas orifice diketahui d = 0,0328 m
A2 luas fluida yag mengalir karena Cc = A2/Ao dari d
atau Ao
A2 = CcAo
Dimana Cc adalah koefisien kontraksi, dalam hal ini orifice Cc
= 1 dari persamaan diatas :
G = Cc Ao/
Dengan menggunakan koefisien buang yang diketahui
dari pabrik, Cd dengan nilai = 0,603 yang menggantikan
parameter Cc, 2 dan 1 didapat persamaan lebih sederhana.
G = G = Cc Ao/
Perubahan volume jenis dapat dicari dari grafik
Psikometrik dengan mengetahui temperatur, kelembaban
relatif dan kelembaban gas masuk.
D. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Tanpa pemanasan
Switch utama (merah) diputar searah jarum jam keposisi ON.
Switch kontrol (hitam) diputar keposisi ON.
Katup diatur sebagai berikut :
V1 – BUKA
V2 – TUTUP
V3 – TUTUP
V4 – BUKA
V5 – TUTUP
V6 – TUTUP
Tombol P2 (compressor) ditekan ON.
Katup utama diatur sehingga didapat perbedaan tekanan 40
mbar.
Tombol P1 (centrifugal pump) ditekan ON.
Kecepatan sirkulasi diatur 0 liter/jam.
Data diambil setelah 3 menit.
Kecepatan air dinaikkan 0, 80, 100, 120, dan 140 liter/jam.
Pengambilan data dilakukan.
2. Dengan Pemanasan
Katup-katup diatur sebagai berikut :
V1 - TUTUP V2 - BUKA V3 – TUTUPV4 – BUKA V5 – BUKA V6 – TUTUP
Katup utama diatur sehingga perbedaan tekanan 40 mbar.
Temperatur diset pada temperatur 80 oC.
Percobaan diulangi pada kecepatan air dinaikkan 0, 80, 100,
120, dan 140 liter/jam.
Pengambilan data dilakukan.
E. DATA PENGAMATAN
Tanpa Pemanasan
Pada ΔP udara = 40 mBar
Q air
(L/jam)
Udara
Masuk
(oC)
Udara
Keluar(oC)
T.air
masuk
(oC)
T.air
keluar
(oC)
Udara Masuk Udara Keluar
Twet Tdry Twet Tdry
(kg air/kg
udara
kering)
% R Te
(oC)
(kg air/kg
udara
kering)
% R Te
(oC
)
0 29 35 28 30 - - 0,019 40 24 0,0124 78,8 27
80 29 37 29 30 30 30 0,0194 44 24,5 0,0124 78,8 27
100 28,5 40 29,5 30 30,2 30,2 0,0176 39 23 0,0124 78,8 27
120 27 41 29 30 30,2 30,2 0,0172 36 22,5 0,0124 78,8 27
140 27,3 41 28,5 30 30 30 0,0164 32 21,8 0,0124 78,8 27
Dengan Pemanasan
Pada ΔP udara = 40 mBar dan (Tset = 80 oC)
Q air
(L/jam)
Udara
Masuk
(oC)
Udara
Keluar(oC)
T.air
masuk
(oC)
T.air
keluar
(oC)
Udara Masuk Udara Keluar
Twet Tdry Twet Tdry
(kg air/kg
udara
kering)
% R Te
(oC)
(kg air/kg
udara
kering)
% R Te
(oC
)
0 30,5 58 30 31 - - 0,019 40 24 0,0124 78,8 27
80 31 60 31 32 31 32 0,0194 44 24,5 0,0124 78,8 27
100 31,5 62 31,1 33 32 33,5 0,0176 39 23 0,0124 78,8 27
120 31,9 62,2 32 34 32,8 34,2 0,0172 36 22,5 0,0124 78,8 27
140 31,9 64 32 34 33,3 35 0,0164 32 21,8 0,0124 78,8 27
F. PERHITUNGAN
Perhitungan untuk penetapan tanpa pemanasan
1. Penentuan fraksi mol rata-rata dan tekanan total dari
udara jenuh pada suhu lapisan (interface)
Dik : Suhu air masuk = 29C (PAS)1 =
30,043 mmHg
Suhu air keluar = 31C (PAS)2 = 33,695 mmHg
Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg
Dit : Fraksi Mol air – udara pada kondisi jenuh (y1) = ............. ?
Penyelesaian :
Tekanan Uap Jenuh rata-rata :
( PAS) rata-rata =
=
= 31,869 mmHg
Fraksi mol rata-rata :
Yi =
Yi =
= 0,042
Dimana : PAS = tekanan uap jenuh air
P = tekanan ruang
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
2. Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara
Masuk ( y1 )
Dik : % R udara masuk = 44%
PAS udara masuk = 30,043 mmHg
Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg
Dit : y1 = ............. ?
Penyelesaian :
Menghitung Tekanan Parsial :
% R = x 100%
44 =
PA = 13,219 mmHg
Menghitung Kelembaban Mutlak ( ):
=
=
= 0,01114 Kg air/Kg udara kering
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Masuk :
Y1n =
1
=
= 0,01763
Dimana : R = kelembaban relatif
= kelembaban mutlak
P A = tekanan uap
M A = berat molekul air
M B = berat molekul udara
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
3. Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara
Keluar ( y2)
Dik : % R udara keluar = 78,8%
PAS udara keluar = 33,695 mmHg
Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg
Dit : y2 = ............. ?
Menghitung Tekanan Parsial :
% R =
78,8% =
PA = 26,553 mmHg
Menghitung Kelembaban Mutlak ( ) :
=
=
= 0,02278 Kg air/Kg udara kering
Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Keluar :
2
Yout =
=
= 0,0354
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
4. Menghitung Volume Lembab (V H)
Dik : T udara masuk = 39C + 273K = 312K
Kelembaban udara masuk = 0,01114 Kg air/Kg udara
kering
Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg
Dit : Volume lembab (VH) = ............. ?
Penyelesaian :
Untuk udara masuk, T = 39oC (312 K)
VH =
=
= 8,986 x 10-4 m3/g udara kering
= 0,899 m3/Kg udara kering
Untuk udara keluar, T = 30oC (303 K)
VH =
=
= 8,8876 x 10-4 m3/g udara kering
= 0,889 m3/Kg udara kering
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
5. Penentuan Densitas Udara
Untuk udara masuk
in =
=
= 1,125 kg/m3
Untuk udara keluar
out =
=
= 1,152 kg /m3
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
6. Penentuan laju udara masuk
Diketahui : d1 = 0,0825 m
d2 = 0,0328 m
Cd = 0,603
A1 = π.d1 2
= π.(0,0825 m)2
= 5,343 x 10-3 m2
A2 = π.d2 2
= π.(0,0328 m)2
= 8,445 x 10-4 m2
Volume spesifik udara
VH =
=
= 0,889 m3/Kg
ΔP = P2 - P1 = 40 mBar (4 x 10-2 Bar)
=
= 4000 Kg/m.sec2
G = Cd .
= 0,603 x
= 0,0489 kg udara kering/sec
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
7. Penentuan massa uap air yang berpindah
M = G ( 2 - 1 )
= 0,0489 kg udara kering/s (0,02278 – 0,01114)
kg uap
air/kg udara kering
= 5,69196x10-4 kg uap air/sec
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
Perhitungan untuk penetapan dengan pemanasan
2. Penentuan fraksi mol rata-rata dan tekanan total dari
udara jenuh pada suhu lapisan (interface)
Dik : Suhu air masuk = 29C (PAS)1 =
30,043 mmHg
Suhu air keluar = 30C (PAS)2 = 31,824 mmHg
Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg
Dit : Fraksi Mol air – udara pada kondisi jenuh (y1) = ............. ?
Penyelesaian :
Tekanan Uap Jenuh rata-rata :
( PAS) rata-rata =
=
= 30,934 mmHg
Fraksi mol rata-rata :
Yi =
Yi =
= 0,0412
Dimana : PAS = tekanan uap jenuh air
P = tekanan ruang
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
1. Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Masuk
( y1 )
Dik : % R udara masuk = 10%
PAS udara masuk = 30,043 mmHg
Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg
Dit : y1 = ............. ?
Penyelesaian :
Menghitung Tekanan Parsial :
% R = x 100%
10 =
PA = 3,0043 mmHg
Menghitung Kelembaban Mutlak ( ):
=
=
= 0,0025 Kg air/Kg udara kering
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Masuk :
Y1n =
=
= 0,004
Dimana : R = kelembaban relatif
= kelembaban mutlak
P A = tekanan uap
M A = berat molekul air
M B = berat molekul udara
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
2. Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Keluar
( y2)
Dik : % R udara keluar = 84%
PAS udara keluar = 31,824 mmHg
Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg
Dit : y2 = ............. ?
Menghitung Tekanan Parsial :
1
% R =
84% =
PA = 26,732 mmHg
Menghitung Kelembaban Mutlak ( ) :
=
=
= 0,0229 Kg air/Kg udara kering
Menghitung Fraksi Mol Uap Air dalam Udara Keluar :
Yout =
=
= 0,0356
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
3. Menghitung Volume Lembab (V H)
Dik : T udara masuk = 58C + 273K = 331K
Kelembaban udara masuk = 0,0025 Kg air/Kg udara
kering
Tekanan ruang (PT) = 750 mmHg
2
Dit : Volume lembab (VH) = ............. ?
Penyelesaian :
Untuk udara masuk, T = 58oC (331 K)
VH =
=
= 9,403 x 10-4 m3/g udara kering
= 0,940 m3/Kg udara kering
Untuk udara keluar, T = 32oC (305 K)
VH =
=
= 8,948 x 10-4 m3/g udara kering
= 0,895 m3/Kg udara kering
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
4. Penentuan Densitas Udara
Untuk udara masuk
in =
=
= 1,066 kg/m3
Untuk udara keluar
out =
=
= 1,143 kg /m3
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
5. Penentuan laju udara masuk
a. Diketahui : d1 = 0,0825 m
d2 = 0,0328 m
Cd = 0,603
A1 = π.d1 2
= π.(0,0825 m)2
= 5,343 x 10-3 m2
A2 = π.d2 2
= π.(0,0328 m)2
= 8,445 x 10-4 m2
b. Volume spesifik udara
VH =
=
= 0,9381 m3/Kg
c. ΔP = P2 - P1 = 40 mBar (4 x 10-2 Bar)
=
= 4000 Kg/m.sec2
d. G = Cd .
= 0,603 x
= 0,0476 kg udara kering/sec
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
B. Penentuan massa uap air yang berpindah
a. M = G ( 2 - 1 )
= 0,0476 kg udara kering/s (0,0229 – 0,0025) kg
uap
air/kg udara kering
= 9,7104x10-4 kg uap air/sec
{Hasil analisa untuk data yang lain dapat dilihat pada
lampiran 1}
G. PEMBAHASAN PERORANGAN
HASIL PERCOBAAN
Abd.Salam
Berdasarkan perhitungan dari hasil percobaan, diperoleh
fraksi mol uap air dalam udara masuk tanpa pemanasan lebih besar
dibandingkan dengan pemanasan. Sedangkan fraksi mol uap air
pada udara keluar tanpa pemanasan lebih kecil dibandingkan
denagn pemenasan. Hal ini disebabkan setelah pemenasan, udara
masuk mengalami kenaikan suhu dan bercampur dengan air panas
sehingga air menguap dan keluar kembali bersama udara, oleh
karena itu fraksi mol uap dalam udara masuk semakin besar.
Volume lembab dengan pemanasan lebih besar dari pada
tanpa pemanasan, berarti kandungan uap airnya lebih banyak
dibandingkan tanpa pemanasan, sama halnya dengan laju alir
udara.
Phobby Syarifuddin
Pada percobaan humidifikasi ini, yang artinya penambahan air
kedalam aliran udara. Pada percobaan ini dilakukan variasi pemanasan yaitu
dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. Pada variasi pemanasan dengan
pemanasan dengan tekanan 40 mBar. Dan masing – masing tekanan
divariasikan laju alir yaitu laju alir 0 L/jam, 70 L/jam, 90L/jam, 110L/jam,
dan 130 L/jam. Begitu juga tanpa pemanasan dengan ΔP 40 mBar dan laju
alirnya sama dengan pemanasan.
Pada percobaan variasi tanpa pemanasan dengan ΔP 40 mBar, nilai
kelembaban dan persen kelembaban relatif udara masuk lebih kecil
dibandingkan dengan kelembaban dan persen kelembaban relatif udara
keluar, hal ini disebabkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada udara
masuk lebih besar dibandingkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada
udara keluar. Sebaliknya volume udara kering untuk udara masuk lebih
besar dari pada volume udara kering untuk udara keluar. Hal itu dipengaruhi
oleh suhu bola kering. Karena suhu bola kering pada udara masuk lebih
besar dibandingkan suhu bola kering pada udara keluar. Sehingga semakin
besar suhu bola kering maka semakin besar pula nilai volume udara kering
Pada percobaan variasi dengan pemanasan dengan tekanan 40mBar
nilai kelembaban dan persen kelembaban relatif udara masuk lebih kecil
dibandingkan dengan kelembaban dan persen kelembaban relatif udara
keluar, hal ini disebabkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada udara
masuk lebih besar dibandingkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada
udara keluar. Sebaliknya volume udara kering untuk udara masuk lebih
besar dari pada volume udara kering untuk udara keluar. Hal itu dipengaruhi
oleh suhu bola kering. Karena suhu bola kering pada udara masuk lebih
besar dibandingkan suhu bola kering pada udara keluar. Sehingga semakin
besar suhu bola kering maka semakin besar pula nilai volume udara kering.
Pada percobaan variasi, tanpa pemanasan dan dengan pemanasan
untuk masing – masing, nilai density untuk udara masuk lebih kecil
dibandingkan dengan density udara keluar yang lebih besar. Hal itu
disebabkan karena udara yang keluar sudah mengandung air dan zat – zat
pengotor sehingga densitasnya semakin besar.
Kenaikan suhu terjadi pada udara masuk begitu pula dengan udara
keluar, tetapi suhu udara masuk lebih tinggi di bandingkan dengan suhu
udara keluar. Hal ini disebabkan karena udara yang masuk telah melalui
kolom humidifikasi dan mengalami penambahan kadar uap air, sehingga
kelembaban udara keluar lebih tinggi daripada udara masuk.
Eka Yuliza
Pada percobaan humidifikasi diatas, dimana tangki
tersebut diisi dengan air sampai setengah dari tangki tersebut
kemudian masing-masing katup diatur setelah itu dinyalakanlah
kompresor dan diatur juga tekanan yang akan digunakan. Setelah
itu air dan udara akan berkontak langsung didalam packing atau
kolom yang berisi cincin-cicin yang berwarna putih, dan
kecepatan sirkulasi diatur atau divariasikan, maka akan didapat
data-data seperti Twet dan Tdry udara masuk, serta Twet dan Tdry
udara keluar. Dan akan didapat pula suhu air masuk dan keluar ini
untuk tanpa pemanasan sedangkan dengan pemanasan(T set
800C) sama halnya diatas tapi masing-masing katupnya diatur
berbeda, setelah itu akan didapat dari grafik untuk udara masuk
, % R, dan Te sama halnya juga dengan udara keluar.
Dari data-data tersebut diatas akan digunakan dalam perhitungan
dan akan didapat fraksi mol, fraksi mol uap air dalam udara
masuk dan keluar,volume lembab udara masuk dan keluar,
densitas udara masuk dan keluar, laju alir udara dan massa uap
air yang berpindah.
Filemon Salurante
Pada percobaan variasi dengan pemanasan dengan tekanan 40 mBar
nilai kelembaban dan persen kelembaban relatif udara masuk lebih kecil
dibandingkan dengan kelembaban dan persen kelembaban relatif udara
keluar, hal ini disebabkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada udara
masuk lebih besar dibandingkan suhu bola basah dan suhu bola kering pada
udara keluar. Sebaliknya volume udara kering untuk udara masuk lebih
besar dari pada volume udara kering untuk udara keluar. Hal itu dipengaruhi
oleh suhu bola kering. Karena suhu bola kering pada udara masuk lebih
besar dibandingkan suhu bola kering pada udara keluar. Sehingga semakin
besar suhu bola kering maka semakin besar pula nilai volume udara kering.
H. KESIMPULAN
Setelah melakukan percobaan ini, praktikan dapat menarik
kesimpulan :
Jumlah massa air yang berpindah dipengaruhi oleh
faktor pemanasan dan laju alir air.
Semakin tinggi laju alir, massa air yang menguap
semakin besar.
Fraksi mol uap air dalam udara, kelembaban, dan
volume lembab dengan pemanasan lebih besar dibandingkan
tanpa pemanasan.
I. DAFTAR PUSTAKA
S. Ferry, “Chemical Engineering Hand Book”.
Mc. Cabe. W. L, terjemahan E. Jasifi, Msc. “Operasi
Teknik Kimia”, jilid 2. 1989, Erlangga.
_______ Petunjuk Praktikum Pilot Plant. Jurusan
Teknik Kimia Politeknik Negeri Ujung Pandang
LAMPIRAN 1
Tabel Hasil Perhitungan Untuk Humidifikasi Tanpa
Pemanasan
Laju alir
(Q)
( L/jam)
Fraksi
mol
Yi
Fraksi mol uap
air dalam udara
Masuk Keluar
(Y1) (Y2)
Volume Lembab
(kg udara
kering/m3)
Masuk Keluar
(VH1) (VH2)
Densitas Udara
(kg/m3)
Masuk Keluar
( in) ( out)
0 - - - - - - -
70 0,042 0,01763
0,0354
0,899 0,889 1,125
1,152
90 0,041 0,01560
0,0424
0,897 0,895 1,126
1,148
110 0,040 0,0144
0,0315
0,898 0,885 1,124
1,153
130 0,0400 0,0128
0,0400
0,9028 0,893 1,117
1,149
Laju alir udara
(kg udara kering/s)
Massa uap air yang
berpindah
(kg uap air/s)
- -
0,0489 5,69196x10-4
0,0489 8,631x10-4
0,0489 5,452x10-4
0,04876 8,699x10-4
Tabel Hasil Perhitungan Untuk Humidifikasi Dengan
Pemanasan
Laju alir
(Q)
( L/jam)
Fraksi
mol
Yi
Fraksi mol uap
air dalam udara
Masuk Keluar
(Y1) (Y2)
Volume Lembab
(kg udara
kering/m3)
Masuk Keluar
(VH1) (VH2)
Densitas Udara
(kg/m3)
Masuk Keluar
( in) ( out)
0 - - - - - - -
70 0,0412 0,004
0,0356
0,940 0,895 1,066 1,143
90 0,0424 0,0042
0,0356
0,952 0,895 1,105 1,143
110 0,0476 0,0043
0,0402
0,952 0,905 1,053 1,134
130 0,0476 0,0043
0,0463
0,952 0,905 1,053 1,138
Laju alir udara
(kg udara kering/s)
Massa uap air yang
berpindah
(kg uap air/s)
- -
0,0476 9,7104x10-4
0,04849 9,843x10-4
0,04733 1,1021x-3
0,0473 1,296x10-3
LAMPIRAN 2
Siklus Alat Humidifikasi
Bypass
Ke Lingkungan
Orifice
top related