.HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASII. 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 ;

Mencari selisih entalpi sebelum dan sesudah masuk kolom dehumidifikasi.

II. Alat dan Bahan

2.1 Alat alat yang digunakan : Alat humidifikasi dan dehumidifikasi

: 1 unit

Temperatur bola basah

: 1 buah

Temperatur bola kering

: 1 buah

2.2 Bahan yang digunakan :

Air dalam labu

III. Dasar TeoriDalam 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 ( ) campuran udara uap air didefinisikan sebagai massa uap air dalam satu kilo udara kering. Humidity tergantung pada tekanan parsial uap air ( (A ) dalam udara dan tekanan total P (101,3 kpa). Jika berat molekul air = 18 dan udara = 29 maka humidity dalam kg/ H2O udara kering :

Humidity jenuh, udara jenuh adalah udara dalam uap air yang setimbang dengan air pada tekanan dan temperatur tertentu. Humidity jenuh adalah :

Persen humidity didefinisikan sebagai 100 / o nilai jenuh dihitung pada temperatur bola kering campuran. Persen humidity didefinisikan sebagai 100 / o yaitu jika udara menjadi jenuh pada tekanan dan temperatur yang sama.

= 100 / o......... (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 10C.

Volume humid adalah volume dalam m3 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 ft3 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 Pwo) ] (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

= humidity gas jenuh

T= temperatur absolute

Dari persamaan 1 dan 2 maka diperoleh :

Humidity dalam persen :

= [ (P - Po / (P Pw) ] (100 Pw / Pwo)

= [ (P - Pwo / (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. Gambar Alat (terlampir)

V. Langkah Kerja Percobaan humidifikasi tanpa pemanasan1. 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 V89. Menunggu 10 menit kemudian mengambil data.

Percobaan dengan pemanasan 1. Mengatur katup katup berikut :V1 = tertutup

V2 = terbukaV3 = tertutupV4 = terbukaV5 = terbukaV6 = tertutup2. 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 Pengamatan6.1 Humidifikasi

a) Proses humidifikasi tanpa sirkulasi dan tanpa pemanasan

NoP. Udara (mmHg)Waktu (menit)Udara masukUdara keluar

Tw(oC)Td(oC)HTw(oC)Tw(oC)H

1

2

50

600

10

20

3027

26

26

2736

37

40

420,0174

0,015

0,014

0,014527

26

26

2728

2935400,0234

0,0189

0,0116

0,0155

b) Dengan sirkulasi air

NoP. Udara

(mmHg)Waktu

(menit)Udara masukUdara keluar

Tw(oC)Td(oC)HTw(oC)Td(oC)H

1401026420,01326290,0189

6.2 Dehumidifikasi tanpa pemanasanNoP. Udara

(mmHg)Waktu

(menit)Udara masukUdara keluar

Tw(oC)Td(oC)HTw(oC)TdoC)H

1

2

40

500

10

20

3026

26

27

2632

36

38

400,0174

0,015

0,0165

0,01425

26

26,5

2830

32

33

340,0165

0,0174

0,016

0,022

6.3 Tabel hasil perhitungan

a) Proses humidifikasi tanpa sirkulasi dan tanpa pemanasan

P. Udara

(mmHg)Waktu

(menit)Udara masukUdara keluarPerubahan kandungan H2O

HKandungan H2OHKandungan H2O

40

600

10

20

300,0174

0,015

0,014

0,0145-

0,001090,002462

0,0037980,02340,0189

0,016

0,0155-0,00397

0,002813

0,00406-0,000288

0,000352

0,00262

b).Dengan sirkulasi airP. Udara

(mmHg)Waktu

(menit)Udara masukUdara keluarPerubahan kandungan H2O

HKandungan H2OHKandungan H2O

40100,0130,0007540,01890,00109620,3422

c).Dehumidifikasi P. Udara

(mmHg)Waktu

(menit)Udara masukUdara keluarPerubahan kandungan H2O

HKandungan H2OHKandungan H2O

40

500

10

20

300,0174

0,015

0,016

0,014-

0,00089

0,002355

0,0030770,0165

0,0174

0,016

0,022-

0,00032

0,002502

0,004835-

0,000142

0,000147

0,001758

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 = 3100K

Massa udara basah masuk ke kolom humidifikasi dapat ditentukan dengan persamaan gas ideal

P.V = n R T

P.V = m/BM.R.T

mJadi, 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 H2O masuk kolom

= massa udara kering x humid masuk= 0,074 kg udara kering x 0,015 kgH2O/kg udara kering= 0,001109 kg H2O Kandungan H2O keluar kolom= massa udara kering x humid keluar

= 0,074 kg udara kering x 0,0189 kgH2O/kg udara kering

= 0,001397 kg H2O Jumlah H2O yang diserap = 0,001397 kg H2O - 0,001109 kg H2O= 0,000289 kg H2O= 0,288 gr H2O 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 = 3150K

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

mJadi, 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 H2O masuk kolom

= massa udara kering x humid masuk

= 0,058 kg udara kering x 0,013 kgH2O/kg udara kering= 0,000754 kg H2O Kandungan H2O keluar kolom

= massa udara kering x humid keluar

= 0,058 kg udara kering x 0,0189 kgH2O/kg udara kering

= 0,0010962 kg H2O Jumlah H2O yang diserap = 0,0010962 kg H2O - 0,000754 kg H2O

= 3,422 x 10-4 kg H2O

= 0,3422 gr H2O DehumidifikasiKandungan H2O yang diserap = 0,00082 kg H2O - 0,00032 kg H2O

= 0,000142 kg H2O

### Dengan cara yang sama didapatkan kandungan H2O terserap pada udara untuk variabel lainnya seperti pada tabel diatas VIII. Analisa PercobaanPada 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 H2O oleh silica gel.

e) Penyerapan H2O dalam humidifikasi yaitu 0.000288, 0.000352, 0.00262, kg H2O sedangkan dehumidifikasi yaitu 0.000142, 0.000147, dan 0.001758 kg H2O.

DAFTAR PUSTAKA

Kasi lab.2011. petunjuk praktikum pilot plant. Palembang ; POLSRI