TUGAS MATA KULIAH

OPERASI PERPINDAHAN MASSA DAN PANAS (OTK 2)

JUDUL :

“ HUMIDIFIKASI DAN PERALATANNYA “

Oleh :

Akhmad Kautsar 2009430003 (P2K / SMA)

Riva Maulina 20094370333 (P2K / D3)

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

2010

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, Tuhan pencipta alam

semesta karena atas rahmat dan hidayah - Nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan

Makalah ini dengan judul “ Humidifikasi dan Peralatannya “.

Penyusunan Makalah ini merupakan salah satu tugas dari mata kuliah Operasi

Perpindahan Massa dan Panas ( OTK 2 ) pada program Strata- I Fakultas Teknik Kimia,

Universitas Muhammadiyah Jakarta.

Dalam penyusunan Makalah ini, penulis banyak mendapat bantuan dan peran serta dari

berbagai pihak, maka pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan

terimakasih kapada :

1. Kedua Orang tua dan Kakak yang telah memberikan dukungan dan bantuannya selama

penyusunan Laporan Penelitian ini.

2. Ibu DR. Ir. Hj, Ismiyati, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas

Muhammadiyah Jakarta

3. Ibu Alvika Meta Sari, ST. MT, selaku dosen Operasi Perpindahan Massa dan Panas atas

segala bimbingan serta saran yang telah diberikan selama penyusunan Makalah ini.

4. Teman – teman yang telah membantu demi kelancaran Persentasi.

Penulis menyadari bahwa Makalah ini dalam penyusunannya masih jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak yang

bersifat membangun.

Semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan karunia – Nya sehingga Makalah ini dapat

memberikan manfaat bagi semua pihak.

Jakarta, 13 Febuari 2011

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

Teknologi kimia adalah teknologi pengolahan bahan baku menjadi bahan hasil yang bermanfaat

dan dapat mendatangkan keuntungan. Bahan-bahan hasil itu akan yang akan dipakai langsung

oleh konsumen dan ada pula yang berupa bahan antara yang baru menjadi bahan konsumsi

setelah dimodifikasi secara kimia atau fisika.

Di Industri para insinyur teknik kimia bertanggung jawab merancang sistem-sistem yang

memproduksi dalam jumlah besar bahan-bahan yang biasanya dibuat dalam jumlah kecil di

laboratorium oleh para kimiawan. Para insinyur kimia memilih proses-proses yang sesuai dan

kemudian merancangnya sedemikian rupa sehingga menghasilkan produk yang diinginkan.

Proses-proses tersebut diantaranya adalah :

1. Proses perpindahan kalor

2. Proses perpindahan massa misal: absorbsi, humidifikasi, dan drying (pengeringan)

3. Proses yang melibatkan kerja mekanik misal: pencampuran, pengecilan ukuran,

penyaringan.

4. Proses yang melibatkan reaksi kimia misal : klorinasi, polimerisasi, oksidasi.

Dalam proses humidifikasi biasanya dicapai dengan membuat kontak udara dengan air dalam

kondisi tertentu yang membuat kelembaban yang diinginkan tercapai. Jika kondisi dalam

humidifier sedemikian rupa hingga udara mencapai titik kejenuhan, maka kelembabannya tetap.

Namun jika peralatan tersebut ( ini berlaku untuk peralatan komersial pada umumnya ) dimana

udara keluar tidak cukup jenuh, menyebabkan kondisi yang tidak menentu muncul. Kelembaban

udara yang keluar bisa ditetapkan dengan memvariasikan suhu air sesuai suhu yang dinginkan,

udara dengan persentase kelembaban dan suhu yang diinginkan dengan demikian dapat

diperoleh.

Dalam pertimbangannya diketahui bahwa peralatan pelembab udara harus memiliki perangkat

utama yang terdiri perangkat untuk pemanasan udara, baik sebelum atau setelah pelembaban,

atau keduanya. dan beberapa metode untuk membuat udara didalam kontak dengan air.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Humidifikasi

2.1.1 Pengertian Humidifikasi

Humidifikasi adalah proses penigkatan jumlah kadar air dalam aliran gas dengan

melewatkan aliran gas di atas cairan yang kemudian akan menguap ke dalam gas. Dalam proses

ini gas dikontakkan dengan air yang berada di dalam labu secara counter current dimana air

mengalir dari atas dan gas / udara mengalir keatas dari bawah, dengan laju alir sirkulasi air

tertentu.

Pada proses humidifikasi yaitu proses penambahan kandungan air dalam udara dilakukan

dalam dua proses yaitu proses pemanasan dan tanpa pemanasan. Dengan bertambahnya jumlah

aliran air yang dikontakkan dengan udara proses maka akan menigkatkan kendungan air dalam

udara sampai mencapai kondisi jenuh. Pada prose humidifikasi dengan pemanasan jumlah

kandungan air yang diserap oleh udara makin besar. Ini disebabkan karena dengan pemanasan

maka temperratur udara akan naik sementara kelembabanr elatifnya menjadi turun sehingga

kemampuan udara di dalam menangkap air lebih besar bila dibandingkan dengan yang tanpa

pemanasan.

Untuk mendapatkan laju humidifikasi yang tinggi, kontak antar permukaan dari udara

dan air dibuat sebesar mungkin. Modifikasi yang dapat dilakukan adalah memakai jenis packing

yang dapat mendukung perluasan kontakantar permukaan dan laju air sirkullasi air diatur

optimum sehingga dapat mendukung terbentuknya laji film pada permukaan packing kolom.

Sedangakn proses dehumidifikasi terjadi penurunan kandungan air di dalam udara proses.

Penurunan kandungan air dalam kolom dehumidifikasi menunjukkan penurunan yang cukup

signifikan dimana penurunan dipengaruhi oleh kemampuan media menangkap air. Pemanasan

yang dilakukan pada proses dehumidifikasi bertujuan agar sejumlah kandungan air yang dibawa

udara dapat teruapkan sehingga akan membantu aktivitas media penangkap air dan sekaligus

dapat mengeluarkan air dari dalam udara.

Temperaatur udara yang keluar dari proses humidifikasi dan dehumidifikasi akan

bergantung pada besarnya kalor yang yang diberikan serta jumlah kandungan air yang ditangkap

atau dikeluarkan dari udara.

Dibawah ini adalah skema proses humidifikasi dan dehumidifikasi.

2.1.2 Istilah – istilah dalam proses humidifikasi

1. Kelembaban yaitu massa uap yang dibawa oleh satu satuan massa gas bebas uap,

karena itu humidity hanya bergantung pada tekanan bagian uap di dalam campuran

bila tekanan total tetap.

2. Suhu bola basah yaitu suhu pada keadaan tunak dan tidak berkesetimbangan yang

dicapai bila sutu massa kecil dari zat cair dikontakkan dalam keadaan adiabatik di

dalam arus gas yang kontinu.

3. Kelembaban jenuh yaitu udara dalam proses yang berkesetimbangan denganair pada

suhu dan tekanan tertentu. Dalam campuran ini, tekanan parsial uap air dalam

campuran udara - air adalah sama tekanan uap murni pada temperatur tertentu.

4. Kelembaban relative yaitu ratio antara takanan bagian dan tekanan uap zat cair pada

suhu gas. Besaran ini dinyatakan dalam persen ( % ) sehingga kelembaban 100 %

berarti gas jenuh sedang kelembaban 0 % berarti gas bebas uap.

5. Kalor lembab yaitu energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu satuan

massa beserta uap yang dikandungnya.

6. Entalpi lembab yaitu entalpi satu satuan massa gas ditambah uap yang terkandung di

dalamnya.

7. Volume lembab yaitu volume total satu satuan massa bebas uap beserta uap yang

dikandungnya pada tekanan 1 atm.

8. Titik embun campuran udarra – uap air yaitu temperature pada saat gas telah jenuh

oleh uap air.

2.2 Peralatan dengan Prinsip Proses Humidifikasi

Peralatan dengan prinsip humidifikasi di bagi menjadi 3 bagian yaitu :

1. Humidifier ( Peningkat kelembaban )

2. Dehumidifier ( Pengering Udara )

3. Cooling Tower ( Menara Pendingin )

2.2.1 Humidifier ( Peningkat Kelembaban )

Peralatan pelembab udara harus memiliki perangkat utama yang terdiri perangkat untuk

pemanasan udara, baik sebelum atau sesudah pelembaban atau keduanya, dan beberapa metode

untuk membuat udara di dalam kontak dengan air. Perangkat pemanas biasanya berupa elemen

atau susunan dari tabung bersirip. Udara dapat dibuat kontak dengan air dalam berbagai

perangkat.

2.2.1.1 Jenis – jenis Pelembab Udara

Jenis – jenis pelembab udara meliputi :

1. Vaporizer( Uap Humidifier )

Air mendidih membentuk uap yang menambah kelembaban udara.

2. Impeller humidifier

Sebuah cakram/ lempengan berputar pada diffuser, yang memecah air menjadi butiran halus

(aerosol) yang melayang ke udara.

3. Ultrasonic humidifier

Sebuah difragma logam bergetar pada frekuensi ultrasonic menciptakan butiran-butiran air

yang secara perlahan keluar dari humidifier dalam bentuk kabut dingin.

2.2.1.2 Kekurangan dan Resiko Humidifier

Jika kelembaban relative lebih besar dari 60 %, maka penggunaan humidifier bisa

memnungkinkan reproduksi tengu debu atau pertumbuhan jamur. Kelembaban relative harus

dijaga antara 40 % dan 60 %. Beberapa pelembab udara sekarang menggunakan anti microba

untuk mengurangi pertumbuhan bakteri dalam humidifier tersebut.

2.2.2 Dehumidifier ( Pengering Udara )

Alat dipakai untuk menguranagi tingkat kelembaban di udara dalam bangunan

perumahan atau perkantoran. Biasanya karena alasan kesehatan. Karena tingkat kelembaban

yang tinggi menigkatkan pertumbuhan jamur juga tidak menyenangkan bagi manusia. Dapat juga

menyebabkan kondensasi dan dapat membuat sulit tidur.

Sedangkan dalam dunia industri ( contohnya : Percetakan ) dipakai untuk menjaga tingkat

kelembaban yang diinginkan karena berpengaruh pada kualitas hasil cetak.

2.2.2.1 Proses Dehumidifier

Proses dehumidifier dibagi menjadi 4 yaitu :

1. Teknik / Refrigerative

Biasanya bekerja dengan menarik udara lembab melewati kumparan pendingin dengan kipas

kecil. Karena tekanan uap jenuh air menurun dengan penurunan suhu, air di udara

mengembun, dan menetes ke dalam penampung. Udara lalu dipanaskan oleh sisi hangat dari

kumparan pendinginan. Proses ini paling efektif dengan suhu sekitar yang lebih tinggi

dengan suhu titik embun udara. Dalam cuaca dingin proses ini kurang efektif.

2. Elektronik

Elektronik dehumidifiers menggunakan pompa pemanas pelher untuk menghasilkan

permukaan yang dingin untuk kondensasi uap air dan udara. Jenis dehumidifiers ini

memiliki keuntungan karena yang sangat tenang (tidak bising) ketika digunakan karena

tidak ada kompresor mekanis.

3. Air Conditoner

Secara otomatis bertindak sebagai penurun kelembaban, ketika udara dingin sehingga perlu

menangani akumulasi air juga. Proses ini biasanya dengan melewatkan udara kedalam

kontak dengan semprotan air dimana suhunya lebih rendah dari titik embun udara yang

masuk. Seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

4. Dehumidifiers Darurat

Proses penghilangan kelembaban udara dapat dilakukan dengan melewati cairan dingin

melalui bagian dalam tabung yang disusun ( kondensoor ) kemudian udara lembab ditiupkan

melaluinya. Suhu permukaan luar tabung logam harus di bawah titik embun udara sehingga

air akan mengembun dari udara. Seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

2.2.3 Cooling Tower ( Menara Pendingin )

2.2.3.1 Pengertian Menara Pendingin

Menara pendingin merupakan suatu peralatan yang didigunakan untuk menurunkan suhu

aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air dan mengemisikannnya ke atmosfir. Menara

pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak

dan kemudian dibuang keatmosfir. Sebagai akibatnya air yang tersisa didinginkan secara

signifikan. Menara pendingin mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan – peralatan yang

hanya menggunakan udara untuk membuang panas, sperti radiator dalam mobil, dan olej karena

itu biayanya lebih efektif dan efisien energinya. Seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

2.2.3.2 Cooling Tower system

Air dipompa dari cekungan menara pendingin, kemudian air disalurkan melalui proses

kondensasi dengan kondensor. Air dingin menyerap panas dari proses aliran panas yang perlu

didinginkan, dan panas yang diserap menghangatkan air yang beredar ( C ), kemudian air hangat

kembali ke puncak menara pendingin dan menetes ke bawah melalui material pengisi di dalam

menara. Setiap air yang menetes ke bawah akan terjadi kontak udara melalui menara baik oleh

draft alami atau dengan forced draft menggunakan kipas besar di menara. Selain itu sejumlah air

akan hilang sebagai windage ( W ) dan beberapa air ( E ) akan menguap. Panas yang diperlukan

untuk menguapkan air berasal dari air itu sendiri, yang mendinginkan air baskom ali dan air ini

kemudian siap untuk recirculate. Air yang meguap melarutkan garam yang tertinggal dalam

sebagian besar air yang belum diuapkan, sehingga menigkatkan konsentrasi garam dalam air

pendingin beredar. Untuk mencegah konsentrasi garam air menjadi terlalu tinggi, sebagian dari

air digambar off ( D ) untuk pembuangan. Air tawar makeup ( M ) diberikan untuk cekungan

menara untuk mengkompensasi hilangnya air disekitar diseluruh system. Seperti yang

ditunjukkan pada gambar di bawah :

2.2.3.3 Komponen Menara Pendingin

Komponen menara pendingin meliputu :

1. Rangka dan wadah

Hampir semua menara pendingin memiliki rangka berstruktur yang menunjang tuutp luar,

motor, fan dan komponen lainya.

2. Bahan pengisi

Hampir semua menara pendingin menggunakan bahan pengisi ( terbuat dari plastic atau

kayu ) untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan memaksimalkan kontak udara dan air.

3. Kolam air pendingin

Kolam air pendingin terletak atau dekat bagian bawah menara, dan menerima air dingin

yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi.

4. Drift eliminators

Alat ini menagkap tetes – tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya tidak hilang ke

atmosfir.

5. Saluran udara masuk

Ini merupakan titik bagi udara menuju menara. Saluran masuk bias berada pada seluruh

menara ( design aliran melintang ) atau berada dibagian bawah menara ( design aliran

berlawanan arah.

6. Louvers

Pada umumnya, menara dengan aliran silang memilki saluran masuk louvers. Kegunaan

louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam

menara.

7. Nosel

Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. Distribusi air yang seragam

pada puncak bahan pengisi adalah penting untuk mendapatkan pembasahan yang benar dair

seluruh permukaan bahan pengisi.

8. Fan

Fan aksial ( jenis baling – baling ) dan sentrifugal keduanya digunakan dalam menara.

Umumnya fan dengan baling – baling digunakan pada menara induced draft dan fan

sentrifugal ditemukan dalam menara dorced draft.

2.2.3.4 Jenis – Jenis Menara Pendingin

Menurut jenisnya menara pendingin dibagi menjadi :

1. Menara pendingin jenis natural draft

Menara pendingin natural draft menggunakan perbedaan suhu antara udara ambient dan

udara yang lebih panas dibagian dalam menara. Begitu udara panas mengalir ke atas melalui

menara, udara segar yang dingin disalurkan ke menara melalui saluran udara masuk di

bagian bawah. Kebanyakan hanya digunakan untuk jumlah panas yang besar sebab struktur

beton yang besar cukup mahal.

Menara natural draft terdapat dua jenis yaitu :

1. Menara aliran melintang

Udara melintasi air yang jatuh dan bahan pengisi berada diluar menara.

2. Menara dengan aliran yang berlawanan arah

Udara dihisap melalui air yang jatuh dan oleh karena itu bahan pengisi dibagian dalam

menara, walaupun desain tergantung pada kondisi trmpat yang spesifik.

2. Menara pendingin draft mekanik

Menara draft mekanik memilki fanyanag besar untuk mendorong atau mengalirkan udara

melalui air yang disirkulaaasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan pengisi, yang

membantu untuk menigkatkan waktu kontak antara sir dan udara. Hal ini membantu dalam

memaksimalkan perpindahan panas diantara keduanya. Laju pendinginannya tergantung

pada banyak parameter seperti diameter fan dan kecepatan operasi, bahan pengisi untuk

tahanan sitim dll.

Menara pendinmgin draft mekanik terbagi menjadi 3, seperti dijelaskan dalam tabel :

Tabel Ciri – ciri berbagai jenis menara pendingin draft mekanik

Jenis Menara Pendingin Keuntungan Kerugian

1. Menara pendingin forced draft :

Udara dihembuskan ke menara oleh

sebuah fan yang terletak pada

saluran udara masuk.

Cocok untuk resistensi

udara yang tinggi

karena adanya fan

dengan blower

sentrifugal.

Fan relative tidak

berisik.

Resirkulasi karena

kecepatan udara

masuk yang tinggi

dan udara keluar

yang rendah, yang

dapat diselesaikan

dengan

menempatkan di

ruangan pabrik

digabung dengan

saluran pembuangan.

2. Menara pendingin aliran melintang

( induced draft ) :

Air masuk pada puncak dan

melewati bahan pengisi.

Udara masuk dari salah satu sisi

( menara alran tunggal ) natau pada

sisi yang berlawanan ( menara aliran

Lebih sedikit resirkulasi

daripada menara forced

draft sebab kecepatan

keluarnya 3 hingga 4

kali lebih tinggi

daripada udara masuk.

Fan dan mekanisme

penggerak motor

dibutuhkan yang

tahan cuaca terhadap

embun dan korosi

sebabmereka berada

pada jalur udara

ganda ).

Fan induced draft mengalirkan udara

melintasi bahan pengisi menuju

saluran keluar pada puncak menara.

keluar yang lembab.

3. Menara pendingin aliran berlawanan

( induced draft ) :

Air panas masuk pada puncak.

Udara masuk dari bawah dan keluar

pada puncak.

Menggunakan fan forced dan

induced draft

Berikut adalah gambar jenis – jenis menara pendingin :

Gambar Menara Pendingin Forced Draft

2.2.3.5 Pemilihan Menara Pendingin yang Benar

1. Kapistas

Pemborosan panas (dalam kkcal/ jam) dan laju alir tersirkulasi (m3/jam) merupakan indikasi

kapasitas menara pendingin.

2. Range

Range ditentukan bukan oleh menara pendingin, namun proses yang melayaninya. Range

pada penukar panas ditentukan seluruhnya oleh beban panas dan laju sirkulasi air yang

melalui penukar panas dan menuju ke air pendingin. Range merupakan fungsi dari beban

panas dan aliran yang disirkulasikan melalui sistim :

Range OC = Beban panas ( dalam kkal/jam ) / Laju sirkulasi air ( l/jam )

Menara pendingin biasanya dikhususkan untuk mendinginkan laju aliran tertentu dari satu

suhu ke suhu lainnya pada wet bulb tertentu.

3. Approach

Semakin dekat approach terhadap wet bulb, akan semaki mahal menara pendinginya karena

meningkatnya ukuran. Biasanya approach 2,8 OC terhadap wet bulb merupakan suhu air

terdingin yang digaransi pembuat menara pendingin.

Approach ( 5,5OC ) = Suhu air dingin 32,2 OC – Suhu wet bulb ( 26,7 OC )

4. Beban Panas

Beban panas yang diberikan pada menara pendingin ditentukan oleh proses yang

dilayaninya. Tingkat pendinginan yang diperlukan dikontrol oleh operasi proses yang

dikehendaki. Ukuran dan harga menara pendingin meningkat dengan menigkatnya beban

panas. Pembelian peralatan dengan ukuran terlalu kecil ( jika beban panas yang dihitung

terlalu rendah ) dan peralatan dengan ukuran berlebih / terlalu besar ( jika beban panas yamg

dihitung terlalu tinggi ) adalah sesuatu yang harus diperhatikan.

Beban panas proses dapat bervariasi tergantung pada proses yang terlibat didalamnya dan

oleh karena itu untuk sukar menentukan secara tepat. Dengan kata lain, beban panas

penyejuk udara dan refrigerasi dapat ditentukan dengan ketepatan yang lebih tinggi.

5. Suhu wet bulb

Suhu wet bulb merupakan factor penting dalam kinerja peralatan pendingin air yang

teruapkan, sebab merupakan suhu terendah dimana air akan didinginkan. Oleh karena itu,

suhu wet bulb udarayang masuk ke menara pendingin menentukan tingkat suhu operasi

minimum seluruh pabrik, proses, atau sistim.

6. Hubungan antara range, aliran dan beban panas

Range meningkat bial jumlah air yang disirkulasi dan beban panas meningkat. Hal ini berarti

bahwa kenaikan range hasil dari beban panas yang ditambahkan memerlukan menara yang

lebih besar.

7. Hubungan antara approach dan suhu wet bulb

Design suhu wet bulb ditentukan oleh lokasi geografis. Untuk niali approach tertentu ( pada

range konstan dan range aliran), semakin tinggi suhu wet bulb, makin kecil menara yang

diperlukan. Alasannya adalah bahwa udara pada suhu wet bulb yang lebih tinggi mampu

mengambil lebih banyak panas.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa :

1. Humidifikasi adalah proses penambahan kandungan air dalam udara.

2. Proses humidifikasi dibantu dengan pemanasan akan menghasilkan udara dengan kandungan

air yang lebih besar daripada tanpa pemanasan.

3. Dehumidifikasi adalah proses pengurangan kandungan air dalam udara. Pemanasan dalam

dehumidifikasi bertujuan untuk menguapkan sejumlah air dalam udara proses.

4. Temperatur udara yang keluar dair proses humidifikasi dan dehumidifikasi akan bergantung

pada besarnya kalor yang diberikan seta jumlah kandungan air yang ditangkap atau

dikeluarkan dari udara.

5. Pada prinsipnya peralatan humidifikasi dibagi menjadi 3 yaitu :

a. Humidifier ( Peningkat kelembaban )

b. Dehumidifier ( Pengering udara )

c. Cooling Tower ( Menara Pendingin )

DAFTAR PUSTAKA

www.google.com

www.wikipedia.com

Materi Kuliah Operasi Perpindahan Massa dan Panas (OTK 2)