JENIS-JENIS HUMIDIFIKATOR dan CONTOH SOAL HUMIDIFIKASI

BAHAN KULIAH

HUMIDIFIKASI

DOSEN PENGAMPU :

Ir. LAILA FAIZAH M.KesPROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

PROGRAM DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2012 BAB I

PENDAHULUANHUMIDIFIKASI

Humidifikasi merupakan proses perpindahan air dari fase cair masuk ke dalam campuran gas (udara dan uap air).

Hal ini dapat digambarkan sebagai berikut:

A = Cairan

B = Gas yang tidak melarut

Operasi humidifikasi lebih sederhana dari absorpsi dan stripping karena bila zat tersebut terdiri dari satu komponen saja maka tidak ada gradient konsentrasi dan tahanan terhadap perpindahan pada phase cair tersebut.dalam operasi yang dimaksud dengan operasi humidifikasi meliputi :

Humidifikasi

Dehumidifikasi

Pendinginan gas

Pendinginan cairan

Pengukuran kandungan uap.

Humidifikasi dan dehumidifikasi udara menggunakan prinsip kerja proses kontak udara cair. Di dalam humidifikasi air disemprotkan ke dalam aliran udara kering yang hangat sehingga terjadi perpindahan massa dan panas sensibel. Udara mengalami humidifikasi dan pendinginan secara adiabatis. Pada proses ini tidak perlu dicapae suatu keseimbangan akhir dan udara boleh saja meninggalkan spray chamber pada hondisi yang belum jenuh. Pada proses dehumidifikasi udara hangat dengan humidity tertentu dikontakkan dengan air dingin. PERBEDAAN HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASIHumidifikasi merupakan suatu proses pelembaban. Humidifikasi terjadi melalui proses kontak antara udara dan air, yang pada prinsipnya merupakan suatu proses absorpsi dan stripping. Proses kontak udara-air terjadi dengan berpindahnya air dari fase liquid menuju fase uap-udara. Mekanisme humidifikasi yaitu mulanya terjadi kontak antara liquid dan uap air-udara, lalu terjadi perpindahan massa antara liquid dan uap air udara dimana uap air-udara tidak larut pada liquid tersebut. Humidifikasi adalah dasar dari proses drying.

Dehumidifikasi merupakan kebalikan dari humidifikasi dimana terjadi proses penurunan / penghilangan kelembaban . Prinsipnya yaitu terjadinya kontak antara uap air-udara dengan fase liquid dingin sehingga uap air-udara terdifusi ke arah liquid.

Proses kontak udara air dalam proses humidifikasi dan dehumidifikasi :

Pada humidifikasi air masuk ke dalam aliran udara kering dan panas sehingga terjadi perpindahan massa dan hangat sensible seperti pada proses saturasi adiabatic. Lalu udara akan mengalami humidifikasi dan pendinginan secara adiabatic. Proses ini tidak perlu tercapai kesetimbangan akhir dan udara bisa saja keluar dalam kondisi beum jenuh.

Pada dehumidifikasi udara hangat masuk ke dalam air dingin sehingga temperature udara turun sampai udara tersebut tidak dapat membawa uap air. Pada keadaan ini air akan mengembun sehingga kandungan air dalam udara turun.

JENIS JENIS HUMIDIFIKATOR1. HUMIDIFIER

Ciri dari humidifier udara terdiri dari ruangan berbentuk empat persegi panjang dengan ukuran 6 x 8 ft, udara mengalir dengan kecepatan 8 sampai 12 ft/detik. Di dalam ruangan (chamber) dilengkapi dengan spray nozzle yang fungsinya menyemprotkan air menjadi bagian yang kecil semacam kabut, sehingga hampir semua air menguap ke dalam aliran udara . Baffle yang dipasang pada sisi pemasukan berfungsi untuk mendistribusikan udara, sedang baffle lain yang dipasang pada sisi pengeluaran chamber berfungsi menahan air yang tidak teruapkan.

1. DEHUMIDIFIER

Pada peralatan ini menggunakan semprotan langsung air dingin kedalam udara. Semprotan pada dehumidifier ini adalah sama dengan pada peralatan humidifier tetapi pada dehumidifier semprotannya besar atau kasar dengan kecepatan udara adalah 7 sampai 9 feet per detik.

Ciri dari dehumidifier jenis coil adalah udara mula-mula dilewatkan melalui saringan kering (dry filter) kemudian melewati metal dingin yang berbentuk coil dan akhirnya dipanaskan dalam suatu pemanas coil apabila diinginkan udara kering yang panas.

1. COOLING TOWER

Dalam suatu industri yang besar, kegunaan proses kontak udara dan air adalah untuk mendinginkan sejumlah besar air. Air didinginkan dalam suatu cooling tower dengan media pendingin udara. Pada cooling tower sebagai driving force untuk penguapan adalah perbedaan antara tekanan uap dari air dengan tekanan uap udara pada temperature wet bulbnya. Perbedaan ini tidak begitu besar. Jelas bahwa air tidak dapat didinginkan di bawah temperature wet buklb udara.

Di dalam praktek temperature air keluar menara harus berbeda dari temperatur wet bulb udara masuk sekurang-kurangnya 4-5F. Perbedaan temperature ini disebut hampiran (approach), sedang beda temperature air masuk dan temperatur air keluar menara disebut selang (range). Sebagai contoh : Jika air didinginkan dari 110F sampai 80F,dengan menggunakan udara yang mempunyai temperature wet bulb 70F, maka Range = 30F sedang approach = 10F.

Sampai seberapa penurunan temperature air yang didinginkan sepanjang tahun tidak tergantung pada temperature dry bulb tetapi tergantung pada temperature wet bulb maksimum. Kehilangan air karena penguapan selama pendinginan adalah kecil biasanya sekitar 1%. Di samping itu ada juga kehilangan karena mekanis misalnya kehilangan karena semprotan air, percikan, kebocoran dan lain-lain. Kalau rancangan menara baik , kehilangan mekanis ini bisa ditekan sekitar 0,2 %.

Apabila jumlah air yang didinginkan relative kecil maka digunakan spray pond. Untuk jumlah air yang besar sampai dengan 100.000 gallon/menit dipakai cooling tower.

Sebagian cooling tower dibuat dari red wood, yaitu sejenis kayu yang sangat tahan (awet) apabila secara terus menerus kontak dengan air. Bahan isian (internal packing) biasanya merupakan susunan kayu yang dipasang secara horizontal.Ruang kosong menara sangat besar, biasanya lebih besar dari 90% supaya penurunan tekanan (pressure drop) dari udara serendah mungkin. Luas permukaan kontak antara udara dengan air tidak hanya pada film cairan pada permukaan packing, tetapi juga pada permukaan tetesan air yang jatuh dan menyerupai hujan. Aliran udara dan air di dalam cooling tower bisa secara silang atau lawan arah (counter current) atau kombinasi dari keduanya.

KLASIFIKASI COOLING TOWER

Klasifikasi cooling tower didasarkan pada bagaiman pemasukan udara ke dalam menara. Secara garis besar menara pendingin atau cooling tower diklasifikasikan sebagai berikut:

Natural circulation tower terdiri dari dari 2 jenis, yaitu : Atmospheric tower dan Natural draft.

1. Atmospheric Tower

Prinsip kerja

Pada atmospheric tower udara sirkulasi tergantung pada kecepatan angin yang bertiup.

Tujuan

Pada atmospheric tower ini digunakan adalah biaya operasi untuk fan yang dapat ditiadakan walaupun biaya investasi untuk menara sangat besar Gambar Atmospheric Tower

Cara kerja

Udara mengalir melalui jendela-jendela pada samping menara dengan arah silang terhadap aliran air. Kecepatan udara minimal 2,5 sampai 3 m/jam dan pendinginan air akan ekonomis apabila kecepatan udara rata-rata bisa mencapai 5-6 m/jam. Supaya aliran udara atmosfer dapat menembus atau mencapai semua kedalaman menara, maka atmospheric tower ini kontruksinya dibuat sempit tetapi tinggi sehingga kapasitas pendinginan dipenuhi dan menghasilkan hampiran (approach) temperature wet bulb2. Natrural Draft

Prinsip kerja

Cara kerja natural draft cooling tower prinsipnya sama seperti pada cerobong (furnace chimney). Udara dipanaskan dalam menara oleh air panas yang kontak dengan udara tersebut sehingga densitasnya turun. Tujuan

Untuk memanaskan udara yang ada dalam menara sehingga densitasnya turun.

Gambar Natural Draft

Cara kerja

Cara kerja natural draft cooling tower prinsipnya sama seperti pada cerobong (furnace chimney). Udara dipanaskan dalam menara oleh air panas yang kontak dengan udara tersebut sehingga densitasnya turun. Perbedaan antara densitas udara di dalam menara dan di luar menara menyebabkan aliran dengan sendirinya dari udara dingin pada bagian yang mendorong udara hangat yang kerapatannya relative lebih kecil ke atas menara. Penampang llintang menara jenis ini biasanya besar supaya pressure dropnya kecil sehingga aliran udara akan lancer. Natural draft cooling tower cocok digunakan pada daerah dimana temperature dan humidity udara rendah.

MECHANICAL DRAFT TOWERSMechanical draft dimaksudkan bahwa pemasukan udara dalam menara secara mekanis yaitu dengan bantuan fan atau blower.

Pemasukan udara pada mechanical draft towers ada 2 cara yaitu :

1. Force Draft Tower Prinsip kerja

Udara dimasukkan kedalam menara oleh fan yang berada pada bagian bawah menara, sedang udara keluar melalui bagian atas menara,

Tujuan

Untuk keluar masuknya udara melaui manara oleh fan. Gambar Force Darft Tower

Cara kerja

Pada jenis force draft tower yaitu pada bagian bawah terdapat ruangan yang cukup besar tempat pemasukan udara. Ruangan yang kosong ini kurang efektif untuk kontak antara udara dan air. Distribusi udara kurang sempurna karena udara yang masuk harus membelok 90o sementara kecepatannya masih besar. Udara keluar pada bagian atas menara yang lebar dengan kecepatan rendah dan cenderung turun atau terhisap kedalam arus udara .

2. Induced Draft Tower Prinsip kerja

Udara melalui kisi atau jendela pada bagian bawah menara dihisap kedalam menara oleh fan yang berada pada bagian atas menara Tujuan

Tujuan pada induced draft tower sama dengan force draft tower yaitui untuk keluar masuknya udara melalui menara oleh fan.

Gambar Induced Draft Tower

Cara kerja

Pada induced draft tower ini cara kerjanya hamper sama dengan force draft tower tatapi pada draft tower udara masuk melaui kisi-kisi atau jendela pada bagian bawah menara yang kemudian dihisap kedalam menara oleh fan yang berada di atas menara.

SPRAY TOWER

Spray tower adalah jenis cooling tower tanpa internal packing, bisa berupa force draft maupun induced Draft. Permukaan kontak udara dengan air tergantung sepenuhnya pada semprotan air pada puncak menara. Spray tower dipilih apabila benar-benar dibutuhkan pressure drop yang rendah dari gas. Spray tower yang bentuknya horizontal dikenal dengan Spray Chamber Prinsip kerja

Pada spray cahamber prinsip kerjanya yaitu dengan tetesan cairan yang besar maka laju alir gas dapat mencapai 600-900 lb/jam ft2 Tujuan

Untuk operasi humidifikasi adiabatic dan pendinginan.

Skema proses humidifikasi adiabatic dengan pendinginan

Cara kerja

Tetesan cairan yang besar, laju alir gas dapat mencapai 600-900 lb/jam ft2, tetapi dalam hal ini diperlukan entrainment eliminator. Pada spray chamber dilengkapi dengan preheater dan afterheater yang digunakan sebagai media pemanas adalah steam.

SPRAY PONDSSpray ponds digunakan untuk pendinginan air dimana approach atau hampiran terhadap temperatur wet bulb tidak dipentingkan. Pada alat ini prinsipnya merupakan pancaran air yang disemprotkan keudara, kemudian jatuh kembali pada bak penampung.CARA MENYELESAIKA SOAL ADA 2 CARA :

1. DENGAN MENGGUNAKAN RUMUS

2. DENGAN MENGGUNAKAN GRAFIK PSYKHROMETRIK ATAU PSYCHROMETRIC CHART

Contoh soal :Suatu campuran udara (B) dan uap air (A) pada P total = 1 atm yang mempunyai absolute humidity = 0,0022 lb H2O/lb udara kering dan dry bulb temperature = 85 oF. Tentukan sifat-sifat dari campuran tersebut:

a) Dew Point

b) Humid Volume

c) Enthalpy

d) Wet Bulb Temp

e) Humid Heat

Lengkapi dengan langkah langkahnya.Jawab :

a) Dew Point (TDP)

Langkah : Dengan menggunakan grafik 23.3

Potongkan antara dry bulb temperature dengan Absolute humidity, kemudian titik perpotongannya ditarik garis horizontal kurva 100% kemudian tarik garis vertikal memotong suhu sehingga diperoleh TDP (0F)

Diperoleh TDP = 78 0F

b) Humid Volume (VH)

Langkah dan menggunakan rumus :

(VH) (HD) = VHD + (VHS - VHD) (HP)

VHD dan VHS dicari dengan grafik 5

VHD = Suhu udara kering ditarik keatas memotong garis spesifik volume udara kering kemudian tarik ke kiri memotong garis humid volume udara kering.

Diperoleh VHD = 13,8

VHS = Suhu udara kering ditarik keatas memotong garis humid volume kemudian tarik ke kiri memtong garis humid volume udara jenuh.

Diperoleh VHS = 14,3

HP diperoleh dari rumus:

y' = 0,022

y's = Dry bulb temperature tarik garis ke atas hinggga memotong kurva 100% kemudian tarik garis horizontal ke kanan memotong absolute humidity.

(VH) (0,846) = (13,8) + (14,3 13,8) (0,846)

(VH) (0,846) = 14,223

(VH) = 16,812

c) Enthalpy (H')

Langkah langkah :

1. Dicari dengan rumus :

CS = CB + y'. CA

= 0,24 + 0,022 (0,45)

= 0,2499

H'= CS (T - TO) + y'. o

= 0,2499 (85 - 32) + 0,022 (1075,2)

= 36,8991

2. Dengan grafik 5 :

Mencari H'd :

Dry bulb temp ditarik garis ke atas memotong kurva enthalpy udara kering kemudian ditarik garis ke kiri memotong enthalpy

Diperoleh H'd = 10,3

Mencari H'S :

Dry bulb temp ditarik garis ke atas memotong garis enthalpy vol.jenuh kemudian ditarik garis ke kiri memotong enthalpy.

Diperoleh H'S = 41

Mencari H' :

Perpotongan antara dry bulb temp dengan absolute humidity ditarik garis yag sejajar dengan kurva saturasi adiabatic hingga memotong garis 100% humidity kemudian tarik ke atas sampai memotong kurva enthalpy vol.jenuh dan tarik ke kiri sehingga didapat H'Diperoleh H'= 36,5 d) Wet Bulb Temp (TW)

Titik yang dihasilkan dari perpanjangan dengan kurva adiabatis yang terdapat pada garis 100% humidity ditarik garis lurus untuk mendapat Wet Bulb Temp (TW).

Diperoleh TW = 80,5 0F

e) Humid Heat (CS)

1) Dengan rumus :

CS = CB + y'. CA

= 0,24 + 0,022 (0,45)

= 0,2499

2) Dengan grafik 23.3 :

y' dipotongkan denga kurva humid heat VS humidity sehingga diperoleh CSDiperoleh CS = 0,2499

DAFTAR PUSTAKA

Badger. W. Land J. T. Banchero. 1955. Introduction to Chemical Engineering Asian Student . Ed Kogakusha Company, Ltd : Tokyo. Handayani, Dwi, MT. 1998. Diktat Kuliah Peralatan Industri Kimia . PSD III Teknik Kimia Universitas Diponegoro. http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"/indo/Chapter%2520%2520Cooling%2520Towers%2520(

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"Bahasa

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"%2520Indonesia).

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"pdf+menara+pendingin&hl

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"=

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"id&ct

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"=

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"clnk&cd

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"=1&gl=

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"id&client

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"=

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"firefox

HYPERLINK "http://72.14.235.104/search?q=cache:WISNq7nHB4kJ:www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%2520-%2520Cooling%2520Towers%2520(Bahasa%2520Indonesia).pdf+menara+pendingin&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id&client=firefox-a"-a Mc. Cabe, Warren L, Julian C, Smith and Peter Harriot. 1999. Operasi Teknik Kimia terjemahan. Ir. E. Jassifi, M.Sc. jilid 2. Erlangga : jakarta.

Natural Circulation Towers

Mechanical Draft Towers

Atmospheric Tower

Natural Draft

Force draft c.t

Induced draft c.t

Spray Tower

Spray Chamber

Cooling Tower

Campuran A, B (fase uap)

Campuran A, B (fase uap)

Dehumidifikasi

Humidifikasi