OPERASI

HUMIDIFIKASI

Operasi Humidifikasi

Operasi humidifikasi melibatkan perpindahan interfasa masa dan energi

apabila terjadi kontak antara gas dan liquid yang saling tidak melarutkan.

Senyawa/zat yang melangsungkan perpindahan inerfasa adalah material yang

berupa fasa liquid yang terdifusi dalam bentuk uap (vapor).

Kurva Tekanan – Uap

Apabila cairan (liquid) diberikan panas, uap yang terbentuk akan

mempunyai tekanan yang disebut dengan tekanan uap. Tekanan uap dari suatu

cairan tergantung pada temperatur. Plot tekanan uap versus temperatur

menghasilkan kurva tekanan uap sebagaiana ditampilkan pada Gambar 1

Gambar 1. Tekanan Uap Liquid Murni

Keterangan Gambar:

Kurva TBDC : kurva tekanan uap (saturated liquid dan saturated vapor). Pada

saturated liquid, jika temperature diturunkan akan terjadi kondensasi dan terbentuk

cairan dan pada saturated vapor, jika temperature dinaikkan akan terbentuk uap.

Titik A = Liquid murni

Titik F = Vapor

Titik T = Triple point (solid, liquid dan vapor berada bersama-sama)

Titik C = Titik kritis (critical point)

Pcrit = tekanan kritis

Tcrit = temperatur kritis

Superheated = uap atau gas pada temperatur diatas saturasi.

Pada titik kritis, tidak ada perbedaan antara liquid dan uap, dan density

liquid, liquid, viskositas liquid µL, refractive index liqud = density liquid, liquid,

viskositas liquid µL, refractive index liqud. Zat diatas titik kritis disebut gas yang

tidak bisa dicairkan lagi walaupun tekanan dinaikkan. Titik didih adalah temperatur

yang berhubungan dengan tekanan pada vapor – pressure curve.

Normal boiling point, tnbp adalah titik didih cairan pada P = 1 atm.

ADE = Isobaric proces (P konstan) terjadi perubahan dari liquid ke uap.

ABF = Isothermal proces (T konstan) terjadi perubahan dari liquid ke uap.

Pada kondensasi, terjadi pelepasan panas laten penguapan.

Pada Penguapan, terjadi absopsi/ penyerapan panas laten penguapan.

Kurva tekanan uap temperatur pada umumnya bukan garis lurus sehingga perlu di

linearisasi untuk interpolasi data tekanan uap dan temperatur.

Persamaan Clausius – Clapeyron : menghubungkan slope kurva tekanan uap

terhadap panas latent penguapan :

dpdT

= λ 'T (υG−υL ) (1)

Dimana :

υG−υL = molal specific volume saturated vapor dan liquid.

λ ' = molal latent heat

υL = 0 dibandingkan dengan υG

υG=RTP, υG=0

dPdT

= λ 'TυG

= λT ( PRT )

dPdT

= λ ' PRT 2

∫ d In p=∫ dpp

=∫ λ ' dTRT 2 (2)

ln p=− λ'RT

+const(3)

Reference – Substance Plot

d In pr=λr' dT

RT 2 (4)

d In pd In pr

= λ 'λr '

= Mλ 'M r λr (5)

log p= MλM r λr

log pr+const(6)

r = reference Subtance

Humidifikasi dan dehumidifikasi mencakup perpindahan material antara fasa liquid

murni dan gas. Gas tidak larut dalam liquid. Pada humidifikasi, tidak terdapat

gradien konsentrasi dan tahanan perpindahan dalam fasa liquid dikarenakan liquid

hanya mengandung satu komponen.

Definisi :

Untuk sistem terutama udara – air :

Gas adalah komponen yang hanya berbentuk gas. Uap (vapor) adalah komponen

yang berbentuk gas yang juga berada dalam bentuk liquid.

Dalam fasa gas, uap (vapor) sebagai komponen A dan gas sebagai komponen

B.Tekanan ditetapkan, karena sifat campuran gas – uap bervariasi dengan

tekanan. Campuran gas – uap diasumsi mengikuti hukum gas ideal.

Humiditi (Humidity)

Adalah masa uap yang dibawa oleh unit masa gas bebas uap. Humiditi tergantung

pada tekanan uap dalam campuran jika tekanan uap ditetapkan. Humiditi

dinyatakan dengan

H =M A ρA

MB (1−ρA ) (7)

Dimana :

M A = Berat Molekul A

MB = Berat Molekul B

ρA = Tekanan parsil uap A

ρA

(1−ρ A ) = Ratio molekul uap terhadap gas pada 1 atm

Humidifikasi

Untuk menambahkan kelembaban udara (gas)

Air dipanaskan pada temperatur

tertentu menghasilkan uap yang

akan bercampur dengan udara.

Dehumidifikasi

Untuk mengurangi kelembaban udara (Gas)

Udara + uap dikondensasikan

sehingga uap akan menjadi liquid.

Hubungan mol fraksi dalam fasa

gas terhadap humiditi :

y=H /M A

1/MB+H /M A (8)

H /M A kecil dibandingkan 1/MB

y H

Saturated gas (gas Jenuh)

Adalah gas dimana uap berada dalam kesetimbangan dengan liquid pada

temperatur gas, Tekanan parsil uap = tekanan uap liquid pada temperatur gas.

Saturation Humidity :

H =

M A ρ¿A

MB(1−ρ

¿A ) (9)

Dimana :

ρ¿A = Tekanan Uap Liquid

Relative Humidity :

Adalah rasio tekanan parsil uap terhadap tekanan uap liquid pada temperatur gas.

H R

=100ρAρA (10)

H R = 100 Saturated gas

H R = 0 Gas bebas uap

Percentage Humidity :

Adalah rasio Actual Humidity, H terhadap Saturation Humidity, H s pada

temperatur gas.

H A = 100

H HS

H A = 100

ρA / (1−ρA )ρA / (1−ρA )

H A = H R

1−ρ A1−ρ A (11)

Humid Heat :

Adalah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 lb atau 1 g gas +

uap 1oF atau 1oC

CS=CPB+CPA H

Dimana :

CPB ,CPA= specific heat gas dan uap

Humid Volume :

Adalah volume total dari unit massa gas + uap pada 1 atm dan temperatur gas dan

uap.

V H=359 T492 ( 1

M B

+HM A

)(13)

T = temperatur absolute (R)

V H= [fps]

V H=0 ,0224 T273 ( 1

MB

+HM A

)(14)

T=[K ]V H=[m3 /g ]

Jika gas bebas uap,

H = 0 V H=Volume spesific gas

Saturated gas

H = H S V H=Saturated volume

Dew point :

Adalah temperatur dimana campuran uap dibandingkan untuk menjadi saturated

pada humidity konstan. Dew – point saturated gas phase = temperatur gas.

Total Enthalpy

Adalah enthalpy unit masa gas + uap

H y=GB (T−TO )+H λO+CPA H (T−TO ) (15)

Dimana :

H y = total enthalphy gas + uap

GB (T−TO ) = Sensible heat gas bebas uap

H λO = latent heat liquid pada TO

CPAH (T−TO )= Sensible heat uap

Substitusi Persamaan (12) ke (15) :

H y=CS (T−TO )+H λO (16)

Kesetimbangan Fasa:

Pada operasi humidifikasi dan dehumidifikasi terjadi kesetimbangan antara uap

dan liquid jika tercapai saturated gas.

Equilibrium Mole Fraction :

ye=HS /M A

1/M B+H S /M A (17)

Dimana :

ye = equilibrium mole fraction A (H2O)

H S = saturation humidity

Gambar 2. Kesetimbangan sistem udara – Air pada 1 atm