wetted wall column

Upload: rita-yulianda

Post on 21-Feb-2018

261 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    1/45

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1. Tujuan Percobaan

    1. Menentukan besarnya koefisien perpindahan massa rata-rata dari lapisan

    tipis air ke dalam aliran udara, serta mengamati karakteristik perpindahan massa air-

    udara pada suatu dinding kolom yang terbasahi.

    2. Mengamati dan memahami hubungan antara kelembaban udara relative(HR) dan absolute (H) terhadap laju alir fluida di kolom dinding terbasahi (Wetted

    Wall Column).

    3. Mengamati dan memahami laju alir fluida terhadap koefisien perpindahan

    massa (kG) dari lapisan tipis air ke dalam aliran udara.

    . Memahami hubungan antara bilangan !her"ood terhadap koefisien

    perpindahan massa (kG) air ke udara dalam ##$.

    1.2. Dasar Teori

    %perasi perpindahan massa digunakan untuk memisahkan komponen-komponen

    dalam suatu larutan dengan jalan mengkontakkan larutan tersebut dengan larutan lain

    yang tak dapat larut. &e'epatan larutan setiap komponen dari suatu fasa ke fasa lain

    bergantung pada koefisien perpindahan massa serta gradient konsentrasi

    kesetimbangannya. erpindahan akan berhenti bila keseimbangan telah ter'apai.

    ilai koefisien pindah massa bergantung pada komponen fasa yang ditinjau,

    ke'epatan aliran kedua fasa serta keadaan sistem itu sendiri. &arakteristik perpindahan

    massa pada keadaan laminer akan berbeda dengan perpindahan massa pada keadaan

    turbulen. *ika suatu larutan mengandung komponen-komponen dengan konsentrasi yang

    merata di semua tempat maka tidak akan terjadi perubahan konsentrasi, tetapi jika

    1

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    2/45

    konsentrasi tersebut tidak merata maka larutan tersebut se'ara spontan akan menjadi

    merata melalui mekanisme yang disebut difusi. &omponen akan bergerak dari konsentrasi

    tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah.

    !e'ara teoritis proses difusi dapat terjadi melalui dua mekanisme, yaitu+

    1. Mekanisme difusi molekular (molecular diffussion)+ roses ini sering terjadi pada

    fluida yang tidak mengalir. al di sekitar kita melibatkan mekanisme difusi jenis ini,

    diantaranya adalah gula pasir yang dimasukkan ke dalam air akan melarut dan

    berdifusi ke dalam larutan air, begitu juga dengan kasus pakaian basah yang dijemur

    akan menjadi kering se'ara perlahan akibat adanya difusi dari air ke udara.

    2. Mekanisme perpindahan massa konveksi (mass transfer convection) adalah

    mekanisme perpindahan yang melibatkan adanya konveksi paksaan untuk

    meningkatkan laju perpindahan. $ontoh + at pe"arna yang diteteskan ke dalam

    segelas air akan berdifusi se'ara perlahan-lahan melalui mekanisme difusi molekular,

    apabila se'ara mekanik larutan tersebut diaduk maka akan terjadi mekanisme

    perpindahan massa konveksi.

    arga koefisien perpindahan massa bergantung kepada komponen fasa yang

    ditinjau, ke'epatan aliran kedua fasa, "aktu kontak antar kedua fasa, serta keadaan

    system itu sendiri. &arakteristik perpindahan massa pada keadaan laminar akan berbeda

    dengan perpindahan massa pada keadaan turbulen. Meskipun dalam per'obaan Wetted

    Wall Column ini tidak ditujukan untuk pemisahan komponen, tetapi 'ukup dapat

    digunakan untuk menerangkan mekanisme perpindahan massa serta untuk memahami

    karakteristik perpindahan massa se'ara umum.

    1.2.1 Hukum Fick Pertama dan edua

    ila ditinjau komponen / bergerak di dalam suatu larutan, maka laju pindah

    massa / dalam arah per-satuan luas (flu0 /) didefinisikan sebagai berikut+

    z

    CCD

    z

    CDJ AAB

    A

    ABA

    =

    =

    ersamaan diatas biasa disebut sebagai ukum i'k pertama. ukum i'k

    2

    (1)

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    3/45

    ertama didasarkan adanya pemahaman mengenai gradien konsentrasi antara dua titik

    akibat terjadinya difusi molekular (mole'ular diffusion), yang dapat didefinisikan sebagai

    proses perpindahan atau gerakan molekul-molekul se'ara individual yang terjadi se'ara

    a'ak. /disebut sebagai difusifitas at / melalui at . *ika komponen / dan komponen

    bergerak, maka perpindahan massa harus didefinisikan terhadap suatu posisi yang

    tertentu, berkas aliran komponen / disebut /dan berkas berharga negatif dan disebut

    . !ehingga berkas aliran total menjadi+

    4 /5

    ersamaan ini menunjukkan gerakan berkas molar komponen / yang merupakan

    jumlah resultan berkas molar total (molar total flux) yang memiliki fraksi / sebesar 0/4

    c

    cA

    dan pergerakan komponen / yang dihasilkan dari difusi */. ersamaan 2 dapat ditulis

    ulang sebagai berikut +

    dz

    dxcDNN

    c

    cN AABBA

    A

    A += )(

    ersamaan diatas disebut sebagai hukum i'k kedua. ada persamaan ukum

    i'k kedua mekanisme perpindahan massa konveksi mulai diperhitungkan karena fluida

    mengalami pergerakan sehingga mempengaruhi proses difusi. 6ntuk gas ideal berlaku +

    =

    ==P

    P

    c

    cdanPxP

    TR

    Pc AAcAA ,.,

    .

    maka persamaan (3) dapat diturunkan sebagai berikut +

    dz

    dP

    TR

    DNN

    P

    PN AABBA

    A

    A.

    )( +=

    ada suatu perpindahan massa ##$, laju perpindahan massa pada lokasi tertentu

    dapat dihitung dengan mengintegrasikan persamaan di atas dengan menganggap /47(tidak ada perpindahan massa udara ke air).

    3

    (2)

    (3)

    (4)

    (5)

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    4/45

    1.2.2 Per!inda"an #assa !ada Dindin$ o%om &an$ Terbasa"i 'WWC(

    roses difusi dalam per'obaan ini berlangsung pada daerah antar muka (interfa'e)

    antara aliran udara dan aliran air. /liran air yang menyusuri dinding kolom diusahakan

    membentuk lapisan tipis atau film yang kemudian akan kontak dengan aliran udara yang

    mengalir di tengan kolom.

    )ambar 1.1 iagram erpindahan Massa ##$

    erpindahan massa sangat dipengaruhi dengan "aktu kontak antara aliran air dan

    udara, selain itu banyak dipengaruhi oleh faktor lain seperti keadaan aliran air yang

    laminer atau turbulen. ada per'obaan ini, divariasikan pula aliran udara dengan merubahlaju alirnya. asil perpindahan massa yang terjadi diukur melalui humiditas (kelembaban)

    udara yang telah kontak dengan air.

    Neraca #assa **+

    8aju perpindahan massa pada lokasi tertentu dapat dihitung dengan

    mengintegrasikan dan mengatur ulang persamaan dengan menganggap / 4 7 karena

    diasumsikan tidak ada perpindahan massa dari udara ke air.

    ( )1

    .AAi

    B

    TAB PPPz

    P

    RT

    DNA =

    = P

    P

    dP

    RT

    DdzN

    A

    A

    P

    P

    AB

    z

    z

    A

    Ai

    A 19

    2

    1

    4

    6

    (7)

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    5/45

    )()()(

    .11

    1

    AAiGAAi

    Bi

    AB

    A PPkPPPzzRT

    PDN =

    =

    dengan

    ( )

    =

    =

    Ai

    A!

    AiA!

    Bi

    B!

    B!B

    B

    PPPP

    PP

    P

    P

    PPP

    lnln

    ersamaan : dapat ditulis ulang dengan berdasarkan satuan konstanta

    perpindahan massa, seperti /4 ky(y/i-y/1) 4 k; (/i-/1) 4 k'('/i< '/1). engan ky,k;, k'

    adalah koefisien perpindahan massa lokal dengan satuan yang sesuai. erpindahan massa

    terjadi sepanjang kolom seperti terlihat pada gambar 2 diba"ah, maka berkas molar /

    dapat dituliskan sebagai berikut+

    /4 ky,av(y/i-y/1)M4 k;,av (/i-/1)M

    ky,av dank;,av adalah koefisien perpindahan massa rata-rata, dengan

    ( )( )

    =

    A!A"

    A#Ai

    A!A"A#A"

    AAi

    $$$$

    $$$$$$

    ln

    )()()( 1

    5

    (8)

    (9)

    = beda konsentrasi

    logaritmik

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    6/45

    )ambar 1.2 !kema era'a Massa ##$

    era'a massa berdasarkan ;ambar 2 adalah +

    d (80) 4 d(;y)

    d 8 4 ; dy 5 y d;

    d8 < y d; 4 ; dy

    apabila kondisi tunak maka d84 d;, sehingga

    d8 (1-y) 4 ; dy

    d8 4

    AAiGAGAiAGAA d$$PkPPdkdN$

    d$G)(.)(..

    1

    .===

    =dA

    $$$Pk

    d$G

    iG ))(1(

    .

    6

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    7/45

    diasumsikan

    ,.Pk

    G

    G

    dan yi konstan, maka

    =

    =

    A#

    A!

    A!i

    Ai

    iii

    G

    $

    $

    $$

    $$

    $$$$

    d$

    $G

    Pk

    1

    1ln

    )1(

    1

    ))(1()1(

    1 7.

    1.2., Bi%an$an -"erood/ 0e&no%d/ dan -c"midt

    &onstanta perpindahan massa dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti+ jenis fluida,

    ke'epatan fluida, dan geometri. 6ntuk itu seringkali dalam per'obaan faktor-faktor ini

    dihubungkan dengan menggunakan bilangan tidak berdimensi (dimensionless num%er)sebagai berikut+

    !h 4 &. =ea.!'b

    denganAB

    BG

    DP

    dRTPk&'

    .

    ...=

    =e 4

    ... dv

    ABD&c

    .

    =

    &'er(ood num%er merupakan bilangan tak berdimensi yang menggambarkan

    besarnya kemampuan terjadinya perpindahan massa melalui mekanisme difusi. esar

    ke'ilnya bilangan !her"ood menunjukkan fenomena perpindahan massa yang terjadi

    (dalam hal ini antara air dan udara).

    >erkadang bilangan !her"ood merupakan gabungan dari bilangan tak berdimensi

    lainnya melalui suatu konstanta tertentu sebagai penghubung yaitu gabungan dari

    bilangan =eynold dan bilangan !'hmidt. &orelasinya dapat dilihat pada persamaan (12).

    ilangan !her"ood merupakan bilangan yang paling berperan dalam penentuan

    karakteristik fluida yang diteliti. /pakah suatu fluida alir bersifat turbulen, transisi atau

    7

    (10)

    (11)

    (12)

    (13)

    14

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    8/45

    laminer dapat diketahui dari bilangan =eynold. !edangkan bilangan !'hmidt merupakan

    bilangan yang menghubungkan karakteristik fluida yang mengalir dengan kemampuan

    berdifusinya. !elain bilangan !her"ood, korelasi lain yang menggambarkan terjadinya

    transfer massa dapat digambarkan dalam bilangan ;rashoft, e'let maupun !tanton.

    alam per'obaaan ini bilangan yang dijadikan korelasi transfer massa dalam

    Wetted Wall Columnadalah bilangan !her"ood. ilangan !her"ood sendiri merupakan

    kombinasi dari bilangan !'hmidt dan =eynold dengan kostanta tertentu. alam hal ini

    ternyata laju alir udara dan air yang rendah memperbesar harga bilangan !her"ood. ?ni

    menandakan bah"a bilangan !her"ood merefleksikan fenomena transfer massa yang

    terjadi, untuk laju alir yang rendah menghasilkan transfer massa yang besar dan

    direfleksikan oleh bilangan !her"ood yang besar.

    ilangan =eynold yang terjadi dalam per'obaan sangat bervariasi. Mekanisme

    transfer massa yang terjadi karena bilangan reynold hanya mengidentifikasikan

    karakteristik aliran fluida yang terjadi. 6ntuk aliran fluida yang 'enderung bergolak dan

    bergelombang dan diidentifikasikan oleh bilangan reynold @ 17777 disebut fenomena

    aliran turbulen. an untuk =e A 2177 dikatakan fenomena aliran laminer. 6ntuk nilai

    reynold antara 2177 -17777, aliran dikatan bersifat transisi.

    ilangan !'hmidt dalam per'obaan sangat bergantung pada mekanisme kontak

    dan transfer massa yang terjadi juga pada karakteristik aliran fluida. !ehingga untuk laju

    alir udara dan laju alir yang rendah bilangan !'hmidt 'enderung semakin besar. egitu

    pula sebaliknya. &onstanta penghubung dalam bilangan !her"ood (k,a, dan b dilakukan

    dengan menentukan bilangan !her"ood, =eynold, dan !'hmidt se'ara terpisah untuk

    selanjutnya dapat ditentukan konstantanya dengan persamaan least sBuare).

    1.2. e%embaban Udara Abso%ut 'H(

    !e'ara alamiah air akan selalu berada dalam kesetimbangan antara fasa 'air dan

    gasnya. al ini akan memudahkan dalam menemukan air sebagai uap air dalam udara

    kering atau disebut juga sebagai kelembaban udara absolut, . ubungan antara

    kelembaban udara dengan suhu disajikan pada grafik)s$crometric c'art.

    8

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    9/45

    )ambar 1., ;rafik sikometrik

    1.2. Teori3teori Per"itun$an

    erikut ini adalah kata-kata kun'i dalam perhitungan yang dilakukan atau

    parameter yang mempengaruhi per'obaan+

    1. &elembaban udara absolut (H), ialah+ jumlah massa uap air yang terkandung di

    dalam 1 kg udara kering

    2. &elembaban udara relatif(HR) + presentase kejenuhan 'ampuran udara-uap air

    berdasarkan tekanan parsial

    3. Dr$ %ul% tem)erature(Td) atau suhu bola kering + suhu aliran udara

    . Wet %ul% tem)erature (TW) atau suhu bola basah + suhu ketika jumlah air

    dikontakkan dengan aliran udara pada kondisi abiatik dan tunak tetapi tidak berada

    dalam kesetimbangan

    C. &oefisien perpindahan massa (kG) + fluks molar uap air yang berpindah dari air ke

    udara untuk setiap 1 a udara.

    9

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    10/45

    #en$"itun$ Humidit& Abso%ut

    /kibat adanya transfer massa antara air dan udara melalui mekanisme difusi

    setelah dikontakkan berla"anan arah menyebabkan aliran udara mengandung molekul air

    yang hanya bisa diukur dalam besaran 'umidit$. Humidit$sebagai kandungan air dalam

    udara dipandang sebagai besaran pengganti konsentrasi dalam fenomena difusi. /dapun

    absolut 'umidit$adalah rasio massa uap dan massa gas, dan dalam Wetted Wall Column

    adalah sebagai rasio massa uap air dengan massa udara kering.

    enentuan fraksi mol air dalam udara kering dilakukan dengan membagi 'umidit$

    dengan berat molekul air dan udaranya.

    )D1D(

    )D(1

    BAi

    Ai

    AH

    H*

    +=

    (1.16)

    dimana / 4 air, 4 udara, dan i 4 kelembaban. >erlihat 'umidit$ realtif dari udara

    kering adalah nol. ?ni terjadi karena pada udara kering tidak mengandung udara kering

    sehingga 'umidit$relatifnya adalah 7E.

    Humidit$absolut udara keluar lebih besar karena dengan dikontakkannya udara

    dengan air sebelum udara keluar, otomatis, kandungan air dalam udara setelah

    pengontakkan akan lebih besar. /dapun 'umidit$interfa'e memiliki ke'enderungan lebih

    ke'il dari udara keluar, hal ini karena 'umidit$ interfa'e sangat dipengaruhi temperatur

    udara bula dalam permukaan kontak, sedangkan temperatur bula udara merupakan

    temperatur rata-rata dari udara masuk dan udara keluar.

    8aju alir udara dan air yang berbeda seharusnya mempengaruhi kelembabanabsolut udara, namun dalam per'obaan ini ternyata harga kelembaabn udara relatif sama

    untuk setiap laju alir, hal ini dikarenakan temperatur udara masuk dan keluar pada laja alir

    yang relatif sama. 8aju alir yang rendah memungkinkan terjadinya kontak yang besar

    sehingga tentunya transfer massa antara air ke udara menjadi besar yang ditunjukkan oleh

    besarnya 'umidit$ absolut. amur meski demikian peran laju alir tetap berpengaruh.

    !ehingga 'umidit$ absolut akan bernilai optimum pada saat laja alir udara dan air

    minimum.

    10

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    11/45

    #en$"itun$ Tekanan Parsia%

    >ekanan parsial udara baik udara masuk, udara interfa'e, maupun udara keluar,

    dapat dihitung dari kelembaban absolut dari udara tersebut. ari perhitungan disimpulkan

    bah"a tekanan parsial udara masuk 'enderung lebih ke'il dibanding tekanan parsial udara

    keluar. al ini menunjukkan kandungan air dalam udara ('umidit$ a%solut) sangat

    berperan mempengaruhi besarnya tekanan parsia. !aat udara telah berkontak dengan air

    dan humidty absolutnya naik maka tekanan parsialnya akan naik sebagai akibat pengaruh

    keberadaan air di dalam udara. *adi adanya air dalam ujdara akan mempengaruhi

    besarnya tekanan parsial udara tersebut. &arenanya tekanan parsial seringkali dianggap

    sebagai faktor yang dipengaruhi oleh konstituen air di dalam udara. esarnya laju alir

    sangat mempengaruhi tekanan parsial tergantung humidty absolutnya, artinya laju alir

    udara dan air yang besar akan memperbesar tekanan parsial dari udara tersebut.

    #en$"itun$ Densitas dan Laju A%ir Udara #asuk

    ensitas udara masuk sangat dipengaruhi oleh suhu udaranya. al ini sesuai

    dengan analisa !tokes, dimana suhu dan p sangat mempengaruhi besarnya densitas dari

    suatu fluida. ari per'obaan terlihat bah"a suhu udara yang tinggi menyebabkan

    besarnya densitas dari udara tersebut. 8aju alir udara masuk (baik dalam bentuk laju alir

    massa ; maupun laju alir volume F) masing-masing sangat dipengaruhi oleh beda tinggi

    manometer (Gh) dan tentunya densitas udara tersebut. !e'ara fisiologi Gh yang besar akan

    mengakibatkan besarnya dra+ forceudara yang masuk dan hal tersebut menyebabkan

    besarnya tinggi tekanan udara dan se'ara langsung berpengaruh pada besarnya laju alir

    udara masuk. engaruh beda tinggi manometer memang jauh lebih berpengaruh

    terhaBdap laju alir udara dibandingkan dengan densitas dari udaranya mengingat densitas

    udara 'enderung konstan karena hanya dipengaruhi oleh suhu udara masuk.

    #en$"itun$ oe4isien Per!inda"an #assa

    &oefisien perpindahan massa menggambarkan terjadinya kontak anntara air dan

    udara se'ara 'ounter 'urrent flo" diikuti oleh adanya transfer massa antara air dan udara

    yang diidentifikasi oleh harga koefisien perpindahan massa. &oefisien perpindahan massa

    (k) dapat diidentifikasi tergantung dari faktor yang mempengaruhi perpindahan massa itu

    sendiri. ila perpindahan massa dipandang sebagai akibat pengaruh tekanan (Gp), maka

    11

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    12/45

    koefisen perpindahan massa disimbolkan dengan k;. ila dipandang sebagai akibat

    pengaruh konsentrasi dari fluida yang dikontakkan maka koefisien perpindahan massanya

    disimbolkan dengan k'(untuk gas) dan k8(untuk liBuid). ila transfer massa dipengaruhi

    oleh fraksi mol konstituen yang berkontakkan maka disimbolkan dengan ky(gas) atau k8

    (liBuid).

    alam per'obaan ini koefisien perpindahan massa disimbolkan dengan k;karena

    transfer massa diakibatkan oleh beda tekanan (Gp) antara air dan udara. !eharusnya

    semakin ke'il laju alir air akan memperbesar kontak harga k;.al ini terjadi karena pada

    laju alir yang ke'il akan memperbesar kontak antara air dan udara yang mempermudah

    transfer massa antara keduanya sehingga koefisien transfer massanya pun besar.

    !e'ara eksperimental penentuan dan pengukuran harga koefisien transfer massa

    dapat dilakukan dengan metode +

    a. >ransfer massa eksternal, seperti difusi partikel keluar pipa atau silinder.

    b. engukuran laju dissolution solid pada berbagai laju alir liBuid untuk mengukur

    koefisien transfer massa liBuid dalam aliran turbulen.

    '. #etted #all $olumn.

    d. Hksperimen yang dibuat dalam peralatan mass transfer aktual, seperti)acked column.

    #enentukan NAPercobaan dan NAHitun$an

    luks molar dari / (/) dapat ditentukan baik dari per'obaan maupun dari

    perhitungan. luks molar / (/) tersebut menunjukkan berkas aliran dengan fungsi posisi

    yang menunjukkan terjadinya fenomena pergerakan aliran / untuk selanjutnya berdifusi

    ko konstituen . luks molar yang positif dan negatif menunjukkan berkas aliran dengan

    posisi yang saling berla"anan (counter current).

    1., Pera%atan dan -kema A%at

    /lat yang digunakan seperti gambar 2.1 namun tidak ada alat heater dan

    12

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    13/45

    pengontrolnya. /dapun alat-alat lain yang digunakan ialah+

    &ompresor + berfungsi untuk mengalirkan udara ke dalam sistem yaitu menuju ke

    arah atas melalui sepanjang kolom yang terbasahi

    >ermometer + berfungsi untuk men'atat temperatur udara masukan, temperature udara

    keluaran baik dry maupun "et, temperatur "et didapatkan dengan melapisi pangkal

    termometer dengan kapas yang dibasahi air.

    Relative Humidit$ Dis)la$+ berfungsi sebagai pen'atat nilai 'umidit$

    &olom udara + berfungsi sebagai tempat terjadinya proses kontak antara air dan

    udara, dimana dinding bagian dalam kolom akan dialiri air yang dialirkan melalui

    selang ke'il, kemudian dari ba"ah akan dialirkan udara ke atas dengan kompresor.

    !umber air + berasal dari lab %> yang dialirkan ke alat melalui selang ke'il

    )ambar 1.. !kema peralatan unit ##$

    /ir masuk /ir masuk

    13

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    14/45

    )ambar 1. !kema sederhana aliran udara dan air pada ##$

    )ambar 1.5 !kema peralatan unit ##$ pada laboratorium >&

    1. Prosedur Percobaan

    1. Menghidupkan kompresor untuk mengisi persediaan udara pasokan.

    2. Mengalirkan udara ke kolom lalu mengatur ke'epatan aliran yang sesuai dengan

    menggunakan katup jarum. Men'atat temperatur, tekanan udara dalam kolom.

    14

    Udara

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    15/45

    3. Mengalirkan air ke dalam kolom sesuai dengan ke'epatan yang diinginkan

    (laminer, transisi, atau turbulen) dan menjaganya supaya seluruh kolom dapat

    terbasahi se'ara merata.

    . Membiarkan keadaan ini berlangsung sampai keadaan steady ter'apai. &emudian

    men'atat temperatur udara masuk, udara keluar, air masuk, air keluar, tekanan

    operasi dan kelembaban relatif udara keluar.

    C. Mengulangi per'obaan dengan mengubah laju alir sebanyak dua kali yaitu untuk

    aliran transisi dan turbulen, masing-masing dengan perubahan laju alir udara

    sebanyak enam kali. 8alu men'atat senua data yang diperlukan seperti pada poin

    empat.

    BAB II

    DATA PE0+6BAAN

    2.1 A%iran Laminer

    I h (mm) >indryudara (o$) >outdry

    udara (o$)

    >"etudara

    (o$)

    >outair

    (o$)

    umidity out

    17 2J,77 2J,77 2K,77 2K :K,77

    15

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    16/45

    27 2J,77 2J,77 2K,77 2K,1 :L,77

    37 2J,77 2K,J7 2:,J7 2K :L,77

    7 2J,77 2K,27 2:,77 2:,C K7,77

    C7 2J,77 2K,17 2:,77 2:,C K1,77

    dengan laju alir air 4 1,17:K mlDs

    2.2 A%iran Transisi

    I h

    (mm)

    >indryudara

    (o$)

    >outdryudara

    (o$)

    >"etudara

    (o$)

    >outair

    (o$)

    umidity out

    17 2J,77 2J,77 2:,77 2K,2 :C,77

    27 2J,77 2J,77 2C,:7 2K ::,7737 2J,77 2K,J7 2C,77 2K :C,77

    7 2J,77 2K,J7 2C,77 2K :L,77

    C7 2J,77 2J,77 2C,77 2K K3,77

    dengan laju alir air 4 L,3J mlDs

    2., A%iran Turbu%en

    I h

    (mm)

    >indryudara

    (o$)

    >outdryudara

    (o$)

    >"etudara

    (o$)

    >outair

    (o$)

    umidity out

    17 2J,C7 2J,C7 2K,77 2L K:,77

    27 2J,C7 2J,J7 2K,J7 2J,C KL,77

    37 2J,C7 2J,L7 2K,J7 2J,C J1,77

    7 2K,77 2J,37 2K,27 2J J7,77

    C7 2K,77 2J,27 2K,77 2J,C J1,77

    dengan laju alir air 4 33,2J2 mlDs

    BAB III

    PEN)6LAHAN DATA

    ,.1 ondisi Pen$o!erasian

    !uhu ruang + 2:o

    $

    16

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    17/45

    fluida pada manometer + 7,K:: gramD'm3

    iameter selang air + 1,CJKC 'm

    iameter kolom + ,K 'm

    Massa jenis air + 1 gramD'm3

    Niskositas air + 7,71 gramD'm.s

    ,.2. Lan$ka"3Lan$ka" Pen$o%a"an Data

    en+'itun+ %ilan+an Re$nold aliran air

    enghitungan ini bertujuan untuk mengetahui jenis aliran air, apakah laminer, transisi atau

    turbulen. 6ntuk menghitung bilangan =eynold, digunakan rumus+

    e =

    d,v,

    en+'itun+ T%ulkdan Tint

    enghitungan ini menggunakan persamaan+

    !bulk42

    outin TT +

    ,

    >int4

    (et

    %ulk

    (et%ulk

    T

    T

    TT

    ln

    en+'itun+ kelem%a%an a%solut aliran udara masuk -HA./0 kelem%a%an a%solut

    aliran udara keluar -HA!/ dan kelem%a%an a%solut aliran udara )ada su'u interface

    -Hint/

    erhitungan ini dilakukan dengan 'ara+

    ada psy'hometri' 'hart, >"et dtarik vertikal ke atas sampai bertemu garis

    kelembaban 177E. &emudian dibuat garis yang sejajar dengan garis adia%atic

    saturation curvedari titik temu tersebut.

    Menarik >in dry se'ara vertikal ke atas sampai berpotongan dengan garis sejajar

    yang telah dibuat di atas. &emudian tarik garis horiontal ke kanan untuk melihat

    17

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    18/45

    kelembaban absolut /7.

    Mengulangi langkah diatas untuk /8dan int menggunakan data >out drydan >int.

    en+'itun+ fraksi mol ua) air -*A.0 *A!0 *Ai/

    Menggunakan persamaanBA

    A

    H

    H

    $1+

    =

    dimana M/4 1J grDmol dan M 4 2L grDmol. *ika yang digunakan adalah /7 maka

    hasilnya adalah y/7. *ika yang digunakan adalah /8maka hasilnya adalah y/8. *ika yang

    digunakan adalah /imaka hasilnya adalah y/i.

    en+'itun+ tekanan )arsial -PA.0 PA!0 PAi/

    Menggunakan persamaan

    BA

    tB

    H

    PHP

    .

    ..

    +=

    dimana tmerupakan total. *ika yang digunakan adalah /7maka hasilnya adalah /7.

    *ika yang digunakan adalah /8maka hasilnya adalah /8. *ika yang digunakan adalah

    /imaka hasilnya adalah /i.

    en+'itun+ densitas udara -udara/

    6ntuk menghitung densitas udara menggunakan persamaan+

    TR

    P B

    .

    .=

    !uhu yang digunakan pada perhitungan densitas adalah >in dry.

    en+'itun+ )er%edaan tekanan -P/

    erbedaan tekanan dihitung dengan menggunakan persamaan+

    4 fg hengan fmerupakan massa jenis fluida pada manometer, yaitu 7.K:: grD'm3

    en+'itun+ la1u alir volume udara -2/

    6ntuk bagian pengolahan data ini, dapat digunakan grafik yang disediakan pada modul

    ##$, yaitu kurva kalibrasi orifi'e meter dengan beda tinggi manometer (mm) sebagai

    sumbu 0 dan flo( rate (8Ds) sebagai sumbu y. ata yang diambil berupa beda tinggi

    manometer dalam 'm, sehingga dengan hanya menkonversi menjadi mm, maka kita akan

    mendapatkan nilai F. /sumsi + grafik tersebut merupakan hasil kalibrasi dari at / dan

    sudah merupakan laju alir udara ketika melalui kolom, bukan laju alir udara ketika

    mele"ati manometer.

    en+'itun+ la1u udara -v/

    6ntuk menghitung laju alir udara, maka persamaan yang digunakan+

    A

    2v=

    en+'itun+ la1u alir massa udara -G/

    18

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    19/45

    ersamaan yang digunakan+B

    2G

    .=

    en+'itun+ koefisien )er)inda'an massa -kG/

    ersamaan yang digunakan+

    = 7

    7

    11ln

    .).1( A

    A!

    A!i

    Ai

    sti

    G$$

    $$$$

    AP$Gk

    en+'itun+ difusifitas air ke udara0 DAB

    ersamaan yang digunakan+

    ( )( )

    C.7

    C.2C.7

    33.2

    .

    int 11....

    17:.3

    +

    =

    BA

    CBCA

    t

    CBCA

    CBCA

    AB

    TTP

    PP

    TT

    TxD

    dimana >$/4 temperatur kritis air 4 :K.3C &

    >$4 temperatur kritis udara 4 132.C &

    $/4 tekanan kritis air 4 21J.2L atm

    $4 tekanan kritis udara 4 3K.2:C atm

    t 4 tekanan total (atm)

    en+'itun+ PB

    ersamaan yang digunakan

    =

    Bi

    B!

    BiB!B

    P

    P

    PPP

    ln

    dimana 84 (t< /8) dan i4 (t- /i)

    en+'itun+ 'ar+a 30 a0 % dalam 'u%un+an antara &'0 Re dan &c0 den+an lan+ka'4

    en+'itun+ %ilan+an &'er(ood -&'/Menghitung bilangan !her"ood dengan menggunakan persamaan+

    ABt

    BG

    DP

    dTRPk&'

    .

    .... int=

    ilangan !her"ood juga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan+%a &c3&' .=e.=

    dimana nilai 30 a0 dan %merupakan konstanta yang akan di'ari dalam pengolahan

    data.

    en+'itun+ %ilan+an Re$nold -Re/ udaraersamaan yang digunakan+

    19

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    20/45

    =e 4

    dv..

    en+'itun+ %ilan+an &c'midt -&c/

    ersamaan yang digunakan+ !' 4ABD.

    dimana + O 4 7.7771JCCC grD'm.s

    4 1.1KK: grD8iter encari nilai konstanta a

    6ntuk nilai & dan !' yang konstan dapat dilakukan dengan 'ara berikut ini+

    *ika dimisalkan, & . !'b4P, maka

    S h=K .a

    . Scb

    S h=(K . Scb )a

    S h=P .a

    logS h=logP+a log

    Y=C+m X

    ersamaan diatas merupakan analogi dari persamaan garis linier, sehingga dapat

    dibuat grafik dengan memploting log &'sebagai sumbu-y dan logResebagai sumbu-

    0. ;radien dari persamaan garis linier grafik ini merupakan konstanta a.

    encari nilai konstanta 3 dan %

    ari langkah sebelumnya telah didapatkan nilai konstanta a, sehingga untuk

    menghitung konstanta3dan %dapat dilakukan dengan+

    S h=K . R ea

    . Scb

    S h

    a=K . Sc

    b

    logS h

    a=logK . b logSc

    20

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    21/45

    Y=C+m X

    ersamaan diatas merupakan analogi dari persamaan garis linier, sehingga dapat

    dibuat grafik dengan memploting log &'5Re

    a

    sebagai sumbu-y dan log &c sebagaisumbu-0. ;radien dari persamaan garis linier grafik ini merupakan konstanta %, serta

    intersepnya merupakan konstanta3.

    ,.,. Pen$o%a"an Data A%iran Laminer

    Data Hasi% Pen$amatan

    I h (mm) >indryudara (o$) >outdry

    udara (o$)

    >"etudara

    (o$)

    >outair

    (o$)

    umidity out

    17 2J,77 2J,77 2K,77 2K :K,77

    27 2J,77 2J,77 2K,77 2K,1 :L,77

    37 2J,77 2K,J7 2:,J7 2K :L,77

    7 2J,77 2K,27 2:,77 2:,C K7,77

    C7 2J,77 2K,17 2:,77 2:,C K1,77

    engan laju alir air 4 1,17:K mlDs

    #en$"itun$ bi%an$an 0e&no%d a%iran air

    e =

    d,v,

    e =

    ( ) ( )( )J1,JJ

    .D71,7

    CJKC,1D17:K,1D1=

    scm+ram

    cmsm!m!+r

    "aka alirann#a $%"&'

    Hasi% !er"itun$an untuk Tbu%k/ Tint/ HAo/ HAL/ Hint/ 7Ao/ 7AL/ 7Ai

    I h >bulk >int /o /8 int P/o P/8 P/i

    17 2J,77 2K,LK7 7,721: 7,721: 7,7223 7,733: 7,733: 7,73K

    27 2J,77 2K,LK7 7,721: 7,721: 7,7223 7,733: 7,733: 7,73K

    37 2K,L7 2K,3:3 7,721 7,721C 7,721K 7,7333 7,733C 7,733J

    7 2K,:7 2:,KL27 7,7277 7,7273 7,727C 7,7312 7,731K 7,7327

    C7 2K,CC 2:,K:KC 7,7277 7,7273 7,727C 7,7312 7,731K 7,7327

    21

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    22/45

    Hasi% !er"itun$an untuk 8P / Pt / PAo/ PAL/ PAi/ 9udara/ :udara/ ; udara/ ) / )

    I t /o /8 /i

    (17-

    C)

    Qudara Fudara vudara ; &;

    KC7:,J 1,7771 7,73 7,7711 3,L 1,1K3K 13C7 :J,KL7 C,:3

    L

    7

    1C713,

    :

    1,7771 7,73 7,7711 3,L 1,1K3J 1J7 L1,L2 K3,72 7

    22C27,

    1,7772 7,733 7,77112 3,J 1,1K3L 22C7 11,:C7 L1,7K

    L

    7,71

    K

    3772K,2

    1,7773 7,731 7,7771 3,2 1,1K7 2CC7 12L,L3: 173,23

    7,7

    3KC3 1,777 7,731 7,7771 3,2 1,1K1 2J77 12,:KC 113,3

    :

    7,7

    J

    Hasi% !er"itun$an untuk DAB/ PB#

    / 8 i M

    JJ3C3L,3

    L

    7,LLJ

    L

    1,7777

    3

    7,LLL

    L

    JJ2L17J,2 7,LLL 1,7771

    1

    7,LLLC

    :

    J3K27::,

    C

    7,LLL

    1

    1,7771

    J

    7,LLL:

    C

    KLJ2KLJC,1

    3

    7,LLL

    3

    1,7772

    :

    7,LLLK

    L

    KL:C1:L7,C

    3

    7,LLL

    1,7773

    7,LLLJ

    :

    Hasi% !er"itun$an untuk -"/ 0e/ -c

    !h (17-L) =e !' (17-12)

    7 27LLC:,3C

    K

    1,J:3

    7 2J7CJK,LJ

    1,J:3

    2,21C 3LLKL2,CC 1,JJKL

    22

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    23/45

    C,J1L 3L::K2C,

    3

    1,LKLJL

    :,3LJ 3CCL2,KL

    2

    1,LJ12

    ari hasil tersebut dapat dilihat besarnya bilangan !'hmidt tidak jauh berbeda, sehingga

    dapat dianggap konstan. !ehingga untuk men'ari nilai konstanta a, %, dan 3 dapat

    menggunakan langkah-langkah seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.

    #encari konstanta a

    log !h (sumbu y) log =e (sumbu 0)

    6rror :,32213

    6rror :,J7:

    -J,:CK :,C7

    -J,23C2 :,CLJ3

    -J,1L :,:3L7J

    &arena terdapat dua nilai yang tidak dapat didefinisikan (6rror), maka hanya tiga titik

    yang digunakan untuk menggambarkan grafik log !h vs log =e.

    6.52 6.54 6.56 6.58 6.6 6.62 6.64 6.66

    8.7

    8.6

    8.58.4

    8.3

    8.2

    8.1

    8

    7.9

    *(+) = 5+ 41.36

    , = 0.88

    Log Sh vs Log Re

    Log Re

    Log Sh

    ari grafik di atas dapat diketahui persamaan garis liniernya adalah$ 7 80..9x : 9;0

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    24/45

    #encari konstanta dan b

    ari langkah sebelumnya didapat nilai konstanta asebesar C,77, sehingga

    S h=K . 5,004 . Scb

    S h

    5,004

    =K . Scb

    log S h

    5,004=logK . b log Sc

    Sh

    5,004 (17-2)

    log Sh

    5,004 (sumbu

    y)

    log &c (sumbu 0)

    7 6rror -11,K3

    7 6rror -11,K3

    H-2 -1,717L::J -11,K2

    C,:H-2 -1,2C3K13C: -11,K73

    3,JH-2 -1,1CLCJ: -11,K72

    &arena terdapat dua nilai yang tidak dapat didefinisikan (6rror), maka hanya tiga titik

    yang digunakan untuk menggambarkan grafiklog

    S h

    5,004 vs log &c.

    11.73 11.72 11.71 11.7

    41.45

    41.4

    41.35

    41.3

    41.25

    41.2

    41.15

    *(+) = 2.87+ 7.77

    , = 0.15

    Log Sh/Re^5,004 vs Log Sc

    Log Sc

    Log Sh/Re^5,004

    24

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    25/45

    ari grafik di atas dapat diketahui persamaan garis liniernya adalah$ 7 >0?=@x @0@@outair

    (o$)

    umidity

    out

    17 2J,77 2J,77 2:,77 2K,2 :C,7727 2J,77 2J,77 2C,:7 2K ::,77

    37 2J,77 2K,J7 2C,77 2K :C,77

    7 2J,77 2K,J7 2C,77 2K :L,77

    C7 2J,77 2J,77 2C,77 2K K3,77

    dengan laju alir air 4 L,3J mlDs

    #en$"itun$ bi%an$an 0e&no%d a%iran air

    e =

    d,v,

    e =

    ( )( )( )3,KCK

    .D71,7

    CJKC,1D3J,LD1=

    scm+ram

    cmsm!m!+r

    "aka alirann#a !%'-&-&

    Hasi% !er"itun$an untuk Tbu%k/ Tint/ HAo/ HAL/ Hint/ 7Ao/ 7AL/ 7Ai

    I h >bulk >int /o /8 int P/o P/8 P/i

    17 2J,77 2:,LJ

    J

    7,727

    7

    7,727

    7

    7,7271 7,7312

    2

    7,7312

    2

    7,7313:

    J

    27 2J,77 2:,KJ

    2

    7,71L

    L

    7,71L

    L

    7,7277 7,7317

    :

    7,7317

    :

    7,73121

    :

    37 2K,L7 2:,2

    3

    7,71L

    K

    7,71L

    J

    7,71LL

    L

    7,737K

    :

    7,737L

    1

    7,73127

    1

    7 2K,L7 2:,23

    7,71LK

    7,71LJ

    7,71LLL

    7,737K:

    7,737L1

    7,731271

    25

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    26/45

    C7 2J,77 2:,K

    2

    7,71L

    K

    7,71L

    K

    7,71LL

    7

    7,737K

    :

    7,737K

    :

    7,7317:

    C

    Hasi% !er"itun$an untuk 8P / Pt / PAo/ PAL/ PAi/ 9udara/ :udara/ ; udara/ ) / )

    I t /o /8 /i

    (17-

    C)

    Qudara Fudar

    a

    vudara ; &g

    KC7:,J 1,7777

    K

    7,73

    1

    7,777LK

    3,7C

    K

    1,1K3K

    3

    13C7 :J,KJLJ C,:3L 7

    1C713,

    :

    1,7771

    C

    7,73

    1

    7,777L:

    C

    3,71

    3

    1,1K3J

    2

    1J7 L1,L23: K3,727 7

    22C27,

    1,7772

    2

    7,73

    1

    7,777LC

    1

    2,L:

    J

    1,1K3L

    7

    22C7 11,:L

    K

    L1,7KL 7,71

    K

    3772K,

    2

    1,7773

    7

    7,73

    1

    7,777LC

    1

    2,L:

    J

    1,1K3L

    L

    2CC7 12L,L3:

    3

    173,23

    7

    7,72

    7

    3KC3 1,7773

    K

    7,73

    1

    7,777L

    K

    2,L

    1

    1,1K7

    J

    2J77 12,:KC

    2

    113,3C

    L

    7

    26

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    27/45

    Hasi% !er"itun$an untuk DAB/ PB#

    / 8 i M

    J1212LLL,

    K

    7,LLL1 1,7777

    7,LLLCK

    1

    KLKK7CK2,

    3

    7,LLL1J

    3

    1,77711

    J

    7,LLL:C

    KK2L1:3,

    L

    7,LLL2K

    1

    1,7771L

    3

    7,LLLK3

    2

    KK2JJ3K,

    7,LLL3

    C

    1,7772:

    K

    7,LLLJ7

    :

    KK:127JJ,

    J

    7,LLL2

    1,7773

    1

    7,LLLJJ

    2

    Hasi% !er"itun$an untuk -"/ 0e/ -c

    !h (17-L) =e !' (17-12)

    7 27LLC:,3C

    K

    1,L:CC

    7 2J7CJK,LJ

    1,LJ1:1

    2,12 3LLKL2,CC 2,7L

    2,K33 3L::K2C,

    3

    2,7L

    7 3CCL2,KL

    2

    2,73:2:

    ari hasil tersebut dapat dilihat besarnya bilangan !'hmidt tidak jauh berbeda,

    sehingga dapat dianggap konstan. !ehingga untuk men'ari nilai konstanta a, %, dan3

    dapat menggunakan langkah-langkah seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.

    #encari konstanta a

    %o$ -" 'sumbu &( %o$ 0e 'sumbu

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    28/45

    -J,:1KK71 :,C723

    -J,C:3311 :,CLJ321

    6rror :,:3L7J21K

    &arena terdapat tiga nilai yang tidak dapat didefinisikan (6rror), maka hanya dua titik

    yang digunakan untuk menggambarkan grafik log &'vs logRe.

    6.54 6.55 6.56 6.57 6.58 6.59 6.6 6.61

    *(+) = 1+ 15.16, = 1

    Log Sh vs Log Re

    Log Re

    Log Sh

    ari grafik di atas dapat diketahui persamaan garis liniernya adalah $ 7 x ;80;= dan

    konstanta a4 slope garis, sehingga konstanta a4 1

    #encari konstanta dan b

    ari langkah sebelumnya didapat nilai konstanta asebesar 1, jadi

    Sh=K .1

    . Scb

    Sh

    1=K . Sc

    b

    log Sh

    1=logK . b logSc

    28

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    29/45

    Sh

    1 '1=3

    2(

    logSh

    1 'sumbu

    &(

    %o$Sc 'sumbu

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    30/45

    I h

    (mm)

    >indryudara

    (o$)

    >outdryudara

    (o$)

    >"etudara

    (o$)

    >outair

    (o$)

    umidity out

    17 2J,C7 2J,C7 2K,77 2L K:,77

    27 2J,C7 2J,J7 2K,J7 2J,C KL,77

    37 2J,C7 2J,L7 2K,J7 2J,C J1,777 2K,77 2J,37 2K,27 2J J7,77

    C7 2K,77 2J,27 2K,77 2J,C J1,77

    dengan laju alir air 4 33,2J2 mlDs

    #en$"itun$ bi%an$an 0e&no%d a%iran air

    e =

    d,v,

    e =

    ( )( )( )K,2:K7

    .D71,7

    CJKC,1D2J2,33D1=

    scm+ram

    cmsm!m!+r

    "aka alirann#a !U/U$'

    Hasi% !er"itun$an untuk Tbu%k/ Tint/ HAo/ HAL/ Hint/ 7Ao/ 7AL/ 7Ai

    I

    h

    >bulk >int /o /8 int P/o P/8 P/i

    17 2J,C

    7

    2K,K3

    2

    7,722

    C

    7,722

    C

    7,722

    :

    7,73LJ

    2

    7,73LJ

    2

    7,73C13

    2

    27 2J,:

    C

    2J,222

    L

    7,72

    C

    7,72C

    7

    7,72

    3

    7,73KLK

    3

    7,73JK1

    J

    7,73K:K

    C

    37 2J,K

    7

    2J,2K

    :

    7,72

    C

    7,72

    J

    7,72

    2

    7,73KLK

    3

    7,73J2

    7

    7,73KC2

    :

    7 2K,:

    C

    2K,2

    7,72

    3

    7,723

    7

    7,722

    J

    7,73K:K

    C

    7,73CK3

    2

    7,73C3

    2

    C7 2K,:

    7

    2K,2LJ

    L

    7,72

    7

    7,723

    C

    7,723

    7

    7,73K22

    K

    7,73:J

    7

    7,73CK3

    2

    Hasi% !er"itun$an untuk 8P / Pt / PAo/ PAL/ PAi/ 9udara/ :udara/ ; udara/ ) / )

    I t /o /8 /i

    (17-C)

    Qudara Fudara vudara ; &g

    KC7:,J 1,7777 7,73C 7,7712 ,2LL 1,1K 13C7 :J,KJL C,CL 7

    30

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    31/45

    K 7 2 2

    1C713,

    :

    1,7771

    3

    7,73J

    7

    7,771

    K

    C,C7 1,1K

    2

    1J7 L1,L2 K2,JLL -

    7,72:

    22C27,

    1,7772

    2

    7,73J

    7

    7,771

    :

    C,K: 1,1K

    2

    22C7 11,:C

    7

    L7,L2J -

    7,72L

    3772K,

    2

    1,7772

    L

    7,73K

    K

    7,7713

    C

    ,KK1 1,1K

    J

    2CC7 12L,L3

    :

    173,CK

    7,7LK7

    3KC3 1,7773

    K

    7,73K

    2

    7,7713

    :

    ,JC 1,1K

    J

    2J77 12,:K

    C

    113,K3

    K

    7,73:K

    Hasi% !er"itun$an untuk DAB/ PB#

    / 8 i M

    J::1L7J,

    C

    7,LLJJC 1,77773

    1

    7,LLL

    1

    L71J21,

    L

    7,LLJ:K

    J

    1,7777L

    3

    7,LLL3J

    C

    L732:7LJ,

    3

    7,LLJK:

    3

    1,7771:

    J

    7,LLL:

    C

    J2LJL1,

    7,LLJLC 1,7772

    L

    7,LLLCL

    L

    J33L1231,

    J

    7,LLL71

    2

    1,77732

    2

    7,LLL::

    K

    Hasi% !er"itun$an untuk -"/ 0e/ -c

    !h (17-L) =e !' (17-12)

    7 27L:7J,

    2

    1,J2J7L

    -C,2K 2J711LK,

    1

    1,KC:

    -3,:3 3L3LL1,

    C

    1,KC2J1

    1,2L 3LKLL1,

    3

    1,J:JK

    31

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    32/45

    ,KJ 3K7CC,

    3

    1,JJJJC

    ari hasil tersebut dapat dilihat besarnya bilangan !'hmidt tidak jauh berbeda, sehingga

    dapat dianggap konstan. !ehingga untuk men'ari nilai konstanta a, %, dan 3 dapat

    menggunakan langkah-langkah seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.

    #encari konstanta a

    log !h (sumbu y) log =e (sumbu 0)

    6rror :,3217L

    6rror :,K3

    6rror :,C3322

    -K,L73C3J :,CLLJKK

    -J,323C233L :,:7C2K

    &arena terdapat tiga nilai yang tidak dapat didefinisikan (6rror), maka hanya dua titik

    yang digunakan untuk menggambarkan grafik log !h vs log =e.

    6.6 6.6 6.61 6.61 6.62 6.62 6.63 6.63 6.64 6.64 6.65

    8.4

    8.3

    8.2

    8.1

    8

    7.9

    7.8

    7.7

    7.6

    *(+) = 10.33+ 60.29

    , = 1

    Log Sh vs Log Re

    Log Re

    Log Sh

    ari grafik di atas dapat diketahui persamaan garis liniernya adalah$ 7 ;.0?

    an konstanta a4 slope garis, sehingga konstanta a4 -17,33

    32

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    33/45

    #encari konstanta dan b

    ari langkah sebelumnya didapat nilai konstanta asebesar -17,33, jadi

    Sh=K .10,33 . Scb

    Sh

    10,33

    =K . Scb

    log Sh

    10,33

    =logK . b log Sc

    Sh

    10,33 (17-:7)

    log Sh

    10,33 (sumbu

    y)

    log &c (sumbu 0)

    7 6rror -11,K3J

    -217,3: 6rror -11,KCC

    -1,21:1 6rror -11,KC:3

    1,JKCJ2 :7,2K31L11 -11,K2JC

    1,JKCC :7,2K311:3 -11,K23J

    &arena terdapat tiga nilai yang tidak dapat didefinisikan (6rror), maka hanya dua titik

    yang digunakan untuk menggambarkan grafiklog

    Sh

    R e10,33 vs log &c.

    33

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    34/45

    11.73 11.73 11.73 11.73 11.73 11.72 11.7260.27

    60.27

    60.27

    60.27

    60.27

    60.27

    60.27

    60.27

    *(+) = 0.02+ 60.08

    , = 1

    Log Sh/Re^-10,33 vs Log Sc

    Log Sc

    Log Sh/Re^-10,33

    ari grafik di atas dapat diketahui persamaan garis liniernya adalah $ 7 .0.;=x : =.0.?0

    konstanta %4 slope garis, sehingga konstanta % 4 - 7,71: dan konstanta 34 intersep,

    sehingga konstanta34 :7,7J,

    BAB I>

    ANALI-I-

    .1. Ana%isis Percobaan

    ada per'obaan ##$ ini tujuan yang ingin di'apai adalah menentukan besarnya

    koefisien perpindahan massa rata-rata dari lapisan tipis air ke dalam aliran udara dan

    mengamati karakteristik perpindahan massa air-udara pada suatu dinding kolom yang

    terbasahi. mengontakkan air dan udara yang saling tidak larut. engontakkan dua larutan

    yang tidak dapat larut merupakan dasar dalam operasi perpindahan massa. alam hal ini,

    perpindahan massa berdasarkan sifat pengontakkan larutannya diklasifikasikan menjadi

    dua.

    1. %perasi perpindahan massa dengan pengontakkan at-at se'ara langsung. %perasi ini

    dilakukan jika ingin menghasilkan pemisahan dua fasa dan larutan fasa tunggal

    34

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    35/45

    dengan adanya penambahan atau perpindahan panas. $ontoh operasi ini meliputi

    distilasi fraksional, kristalisasi fraksional, dan ekstraksi fraksional.

    2. %perasi perpindahan massa dengan pengontakkan at-at se'ara tidak langsung.

    %perasi jenis ini memerlukan at-at lain yang harus ditambahkan sehingga

    pemisahan atnya dapat lebih sempurna dan dihasilkan produk hasil pemisahan yang

    lebih murni. $ontoh operasi ini adalah absorpsi gas, stripping adsorpsi, drying,

    lea'hing, dan liBuid e0tra'tion.

    er'obaan dia"ali dengan mengukur kelembaban ('umidit$) udara kering dengan

    'ara mengalirkan udara melalui kolom. >ujuannya adalah untuk mengetahui kelembaban

    udara yang mengalir pada kolom. !etelah mengukur kelembaban udara kering, air

    dialirkan melalui kolom, dimana dilakukan variasi. /ir yang dialirkan melalui kolomdiatur agar bersifat laminar, yang ditentukan dengan mengukur laju aliran keluar air dan

    kemudian dihitung =eynold numbernya. =

    VD

    8aju alir air dihitung dengan mengukur volume air yang keluar kolom dalam

    selang "aktu tertentu, dengan menggunakan gelas ukur dan stop"at'h. *enis aliran diatur

    menjadi laminar untuk melihat pengaruhnya terhadap perpindahan massa. erdasarkan

    literatur, pada aliran laminar, perpindahan massa hanya terjadi pada interfaceantara air

    dan udara se'ara molekular (difusifitas). !elain memvariasikan laju alir air, tekanan udara

    juga turut divariasikan. >ujuannya adalah untuk melihat pengaruhnya terhadap proses

    perpindahan massa. engaturan tekanan dilakukan dengan mengatur ketinggian 'airan di

    dalam manometer. erdasarkan literatur yang ada, semakin tinggi h maka semakin besar

    laju alir udara yang masuk ke dalam kolom. !emakin besarnya laju alir akan menurunkan

    "aktu kontak dan kelembaban udara sehingga suhu keluaran menjadi lebih besar.

    !aat udara dan air saling berkontak di dalam kolom, molekul-molekul air berdifusi

    ke dalam udara sehingga mengakibatkan kandungan air dalam udara meningkat. !aat dua

    buah at saling berkontak di dalam kolom, sistem akan berusaha men'apai kesetimbangan

    dengan pergerakan difusi antara molekul yang berkontakkan. !elain itu, ketidakmerataan

    konsentrasi dua larutan mengakibatkan pemerataan konsentrasi melalui pergerakan

    molekul konponen dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah yang dikenal sebagai

    difusi molekular.

    35

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    36/45

    ada per'obaan ini, variabel yang diamati adalah suhu udara masuk (> in dry), suhu

    udara keluar (>out dry), >"et, dan kelembaban udara. >in drymerupakan suhu udara kering

    sebelum berinteraksi dengan air (sebelum masuk kolom) sedangkan >out dry merupakan

    suhu udara setelah berinteraksi dengan air (keluaran kolom). >"etmerupakan suhu yang

    dianggap sebagai referensi dimana pada >"et, kelembaban relatifnya diasumsikan bernilai

    177E. roses perpindahan massa yang terjadi diamati dari perubahan kelembaban

    udaranya.

    .2. Ana%isis Data dan )ra4ik

    .2.1 Ana%isis Untuk A%iran Air Laminar

    Hubun$an Laju A%ir Udara ter"ada! Tin dr&/ Tout dr& dan Tet

    er'obaan dimulai dengan menentukan laju alir untuk aliran laminar. 8aju alir air

    dihitung dengan mengukur volume air yang keluar kolom dalam "aktu tertentu. !uhu

    udara masuk ( > in dry ) dan suhu udara keluar ( > out dry) diukur dengan termometer raksa.

    ada aliran keluar juga diukur > "et yang termometernya dengan ujung kapas dibasahi. >

    in dry merupakan suhu udara kering sebelum berinteraksi dengan air, > out dry merupakan

    suhu udara kering setelah berinteraksi dengan air dan > "et merupakan suhu yang

    dianggap me"akili keadaan dengan kelembaban relatif 177E. ada data per'obaan bisa

    dilihat > out dry@ > "et @ > in dry, seperti yang terlihat pada grafik- grafik di ba"ah ini.

    ari hasil per'obaan yang ditunjukkan dengan grafik .1, dapat disimpulkan

    bah"a untuk setiap h tertentu, maka >in dry@ >out dry@ >"et. ilai h merupakan parameter

    yang menunjukkan laju alir udara yang masuk ke dalam kolom. arga h itu sendiri

    adalah nilai beda tekanan pada orifi'e antara kompresor dan kolom, dimana semakin

    tinggi nilai h maka semakin banyak pula udara yang mengalir ke dalam kolom.

    36

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    37/45

    1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000

    25

    25.5

    26

    26.5

    27

    27.5

    28

    28.5

    ! et ! out dr# ! ini dr#

    Laju alir udara

    Temperatur

    )ambar .1. ubungan 8aju /lir 6dara dengan >emperatur pada aliran laminar

    asil dari grafik di atas sesuai dengan teori, yaitu untuk setiap h tertentu, maka

    >in dry@ >out dry@ >"et. al ini terjadi karena pada sesaat sebelum udara masuk (belum ada

    kontak dengan air) kandungan air dalam udara masih sangat sedikit, dengan besar

    kelembabannya sama dengan kelembaban udara lingkungan (yang mengakibatkan suhu

    udara masukkan kolom sama dengan suhu udara lingkungan). !etelah udara masukkan

    mele"ati kolom (kontak dengan air), menyebabkan kandungan air pada udara keluaran

    kolom lebih banyak daripada pada udara saat masuk ke dalam kolom. al ini dikarenakan

    telah terjadinya kontak antara udara dengan air di dalam kolom, yang menyebabkan suhu

    udara air keluaran kolom memiliki suhu yang lebih rendah karena adanya perpindahan

    kalor dari aliran udara kepada aliran air. !edangkan untuk > "et, adalah temperatur yang

    menunjukkan asumsi keadaan pada saat humidity 177E, yang berarti kadar air yang diudara men'apai titik jenuhnya. /sumsi tersebut berarti kandungan air di udara lebih

    banyak, maka semakin banyak kalor yang berpindah dari udara ke air, sehingga terjadi

    kesetimbangan yang lebih ke'il daripada ke air, sehingga terjadi kesetimbangan yang

    lebih ke'il daripada >in drydan >out dry.

    Hubun$an Laju A%ir Udara ':( den$an Di4usi4itas 'DA(

    ubungan laju alir udara dengan difusifitas dapat dilihat dari 2 sisi yaitu dari jenis

    aliran airnya (laminar) dan ke'epatan udaranya. ada grafik .2 dapat terlihat bah"a,

    37

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    38/45

    semakin besar laju alir udaranya maka konstanta difusifitasnya semakin ke'il. al ini

    karena dengan meningkatnya ke'epatan udara maka "aktu kontak antara udara dengan

    air semakin 'epat sehingga menyebabkan semakin sedikitnya air yang akan berdifusi ke

    udara (laju difusi ke'il) yang ditunjukan dengan penurunan nilai konstanta difusifitasnya

    1000 1500 2000 2500 3000

    77000000

    7800000079000000

    80000000

    81000000

    82000000

    83000000

    84000000

    85000000

    86000000

    laju alir udara !"

    di#usi$tas %&"

    )ambar .2 . ubungan 8aju /lir 6dara dengan ifusifitas

    Hubun$an Laju A%ir Udara ter"ada! oe4isien Per!inda"an #assa 'k)(

    10001500200025003000

    0

    0.01

    0.02

    0.03

    0.04

    0.05

    0.06

    laju alir udara

    'oe$sie( perpi(daha( massa

    )ambar ., . ubungan 8aju /lir 6dara dengan &oefisien indah Massa

    Meningkatnya ke'epatan aliran udara menyebabkan "aktu kontak antara udara

    38

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    39/45

    dengan air di dalam kolom menjadi lebih singkat sehingga interaksi antara air-udara di

    dalam kolom pun menjadi lebih singkat. /kibatnya proses kesetimbangan sulit untuk

    ter'apai dan perpindahan massa air dari fasa 'air ke gas menjadi semakin sedikit.

    &eadaan tersebut ditunjukkan dengan semakin menurunnya nilai &;. /kan tetapi, grafik

    di atas tidak sesuai dengan analisis tersebut yang nanti akan dijelaskan faktor

    penyebabnya pada analisis kesalahan.

    Hubun$an Bi%an$an 0e&no%d '0E( ter"ada! Bi%an$an -c"midt '-c(

    ubungan bilangan !her"ood dengan bilangan =eynold dan !'hmidt adalah

    sebagai berikut+

    !h 4 k =ea!'b

    engan k, a, dan b adalah suatu konstanta. !emakin besar laju alir udara maka alirannya

    semakin turbulen sehingga nilai bilangan =eynoldnya semakin besar. !edangkan bilangan

    !'hmidt menunjukkan hubungan karakteristik fluida dengan kemampuannya berdifusi.

    &etika aliran udara semakin 'epat maka "aktu kontak antara air dan udara semakin

    sedikit, sehingga kemampuan berdifusi air ke udara semakin ke'il. /kibatnya, nilai

    bilangan !'hmidt semakin besar sesuai dengan rumus berikut+

    ABD

    &c.

    =

    6.52 6.54 6.56 6.58 6.6 6.62 6.64 6.66

    8.7

    8.6

    8.5

    8.4

    8.3

    8.2

    8.1

    87.9

    *(+) = 5+ 41.36

    , = 0.88

    Log Sh vs Log Re

    Log Re

    Log Sh

    39

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    40/45

    )ambar . . &urva ilangan =eynold vs ilangan !'hmidt pada aliran laminer

    engan kata lain, bilangan !'hmidt berbanding terbalik dengan koefisien

    difusifitas. al ini juga dapat dilihat dari hubungan antara bilangan !'hmidt dengan

    bilangan =eynold (udara) pada grafik yang telah tersedia pada pengolahan data. ari

    grafik tersebut dapat dibuktikan bah"a semakin besar laju alir udara maka bilangan

    !'hmidtnya juga 'enderung untuk mengalami peningkatan. engan meningkatnya

    bilangan =eynold dan !'hmidt maka bilangan !her"oodnya juga akan semakin

    meningkat. !ehingga dapat diketahui dengan meningkatnya laju alir udara, bilangan

    !her"oodnya juga akan 'enderung semakin meningkat.

    .2.2 Ana%isis Untuk A%iran Air Transisi

    ada per'obaan kedua ini, pengolahan data yang dilakukan untuk melihat

    hubungan antara bilangan !'hmidt, bilangan =eynold dan bilangan !her"ood. ilangan

    !'hmidt merupakan bilangan tidak berdimensi yang dapat menyatakan karakteristik dari

    suatu aliran. ari persamaan !'hmidt, terlihat bah"a bilangan !'hmidt berbanding

    terbalik dengan difusivitas. *adi, semakin besar difusi massa yang terjadi, maka bilangan

    !'hmidt-nya semakin ke'il. al ini sejalan dengan hasil per'obaan dimana bilangan

    !'hmidt semakin menurun seiring dengan semakin bertambahnya difusivitas.

    ilangan =eynold merupakan perbandingan antara gaya inersia dan gaya

    viskositas dan biasa dijadikan parameter jenis aliran yang terjadi. ilangan =eynold hasil

    kalkulasi menunjukkan ke'enderungan menaik seiring dengan bertambahnya ketinggian

    minyak, identik dengan bertambahnya laju alir udara.

    40

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    41/45

    6.54 6.55 6.56 6.57 6.58 6.59 6.6 6.61

    8.64

    8.62

    8.6

    8.58

    8.56

    8.54

    8.52

    *(+) = 1+ 15.16

    , = 1

    Log Sh vs Log Re

    Log Re

    Log Sh

    )ambar .5. ur;a Bi%an$an 0e&no%d ;s Bi%an$an -c"midt !ada a%iran transisi

    ada grafik hasil pengolahan data dapat terlihat bah"a saat !' (ilangan !'hmidt)

    konstan, !h (bilangan !her"ood) akan semakin besar seiring dengan kenaikan =e

    (bilangan =eynold). ari hasil pengolahan data dapat terlihat bah"a se'ara umum data

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    42/45

    menunjukkan hubungan karakteristik fluida dengan kemampuan berdifusi. !aat alirannya

    turbulen, maka kemampuan untuk berdifusi semakin ke'il karena laju alirnya membesar

    dan "aktu yang dibutuhkan makin singkat, akibatnya bilangan !'hmidt semakin ke'il.

    !uhu udara pada saat masuk (Tin dry) dan keluar (Tout dry) kolom diukur dengan

    menggunakan termometer dengan fluida yang digunakan tidak diketahui jenisnya namun

    diketahui densitasnya sebesar 7.K:: grD'm3. ada aliran keluaran juga terdapat

    termometer yang ujungnya berkapas basah sehingga T"et dapat diukur. Tin drymerupakan

    suhu udara kering sebelum berinteraksi dengan air (sebelum masuk kolom), sedangkan

    Tout dry merupakan suhu udara setelah berinteraksi dengan air (keluaran kolom). T"et

    merupakan suhu referensi dimana pada suhu T"etini, kelembaban relatifnya diasumsikan

    bernilai 177E. ada data per'obaan 1, 2 dan 3, terlihat bah"a untuk setiap ' tertentu,

    maka Tin dry @ Tout dry @ T"et. al ini disebabkan udara setelah kontak dengan air (Tout dry)

    lebih ke'il dari temperatur udara masuk sebelum kontak dengan air (Tin dry). !edangkan

    T"etyaitu suhu yang diukur pada saat humidity 177E akan memiliki nilai yang lebih ke'il

    bila dibandingkan dengan Tin dry dan Tout dry. !uhu masuk udara (Tin dry) mengalami

    penurunan dan tidak konstan, hal ini dimungkinkan karena adanya kebo'oran pada laju

    alir masuk.

    erdasarkan literatur yang ada, semakin tinggi ', menunjukkan semakin besar

    laju alir udara yang masuk ke dalam kolom. !emakin besarnya laju alir akan menurunkan

    "aktu kontak dan kelembaban udara sehingga suhu keluaran menjadi lebih besar. amun

    dari data yang didapat hal ini tidak terjadi, kemungkinan hal ini disebabkan karena sistem

    ##$ yang digunakan merupakan sistem sederhana dalam skala ke'il. %leh karena itu,

    perubahan yang terjadi dalam per'obaan ini tidak terlalu signifikan.

    ada a"al per'obaan praktikan melakukan pengambilan data kelembaban

    ('umidit$) a"al yang menunjukkan besarnya 'umidit$pada udara kering yang digunakan

    selama per'obaan sehingga diperoleh 'umidit$nya sebesar :KE. &emudian kompressor

    dinyalakan dan udara dialirkan melalui kolom namun tidak ada aliran air (aliran air

    dimatikan). engambilan data 'umidit$dilakukan setelah beberapa saat mesin dinyalakan

    dengan tujuan agar udara yang a"alnya ada di dalam kolom ##$ dengan kelembaban

    tertentu keluar sehingga 'umidit$ yang terukur benar-benar merupakan 'umidit$ udara

    kering yang ada di dalam kompressor. Humidit$yang diperoleh adalah sebesar :KE,

    42

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    43/45

    artinya udara kering yang digunakan mengandung jumlah uap air sebanyak :KE dari

    jumlah uap air maksimum yang bisa terdapat di udara pada suhu yang sama.

    ari pengukuran dengan menggunakan termometer, diperoleh suhu air sebesar 2K

    o$. !uhu air diasumsikan konstan selama per'obaan berlangsung sehingga viskositas air

    dianggap tidak berubah selama per'obaan. erubahan viskositas air akan berpengaruh

    pada sifat turbulen air. !emakin tinggi suhu air, semakin rendah viskositas sehingga aliran

    air makin turbulen hal ini sesuai dengan persamaan

    dvN

    eR

    ..=

    dimana merupakan

    viskositas air.

    ., Ana%isis esa%a"an

    ada praktikum Wetted Wall Column ini, terdapat kesalahan-kesalahan yang

    mempengaruhi hasil akhir yang didapat, diantaranya +

    ?nterval "aktu (jarak) antar pengambilan data yang singkat dan tidak menunggu

    sistem (aliran) men'apai keadaan stead$ state, sehingga data yang diamati setelah

    diolah, akan menunjukkan penyimpangan jika dibandingkan dengan teoritisnya.

    6dara dari kompresor tidak dipastikan apakah kelembabannya sama dan juga

    udaranya terkadang tersendat dan tidak konstan.

    &esalahan sebagian besar terletak pada kesalahan atau ketidakakuratan dari paralaks

    praktikan mulai dari pemba'aan suhu, volume air dalam penentuan jenis aliran dan

    kelembaban. &etidakakuratan dalam pemba'aan ini menyebabkan adanya error

    factorpada hasil pengamatan.

    &esalahan pemba'aan laju alir udara masuk yang menggunakan manometer, karena

    pada prakteknya tinggi kedua permukaan 'airan pada manometer tidak konstan

    melainkan terus berubah (dengan h atau yang makin menge'il)

    43

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    44/45

    BAB >

    E-I#PULAN

    &esimpulan yang didapat dari per'obaan ini yaitu

    1. &oefisien perpindahan massa rata-rata dari lapisan tipis air ke dalam aliran udara

    dapat dihitung dari data umiditas, T in dry, T out dry, T "et dengan menggunakan

    )s$c'ometric c'artdan bilangan tak berdimensiyang mengkarakteristik fenomena ini

    seperti ilangan !her"ood, !'hmidt, dan =eynold.

    2. 6ntuk setiap jenis aliran T in dry @ T out dry @ T "et dan juga berarti 'umidit$ (et @

    'umidit$ out@ 'umidit$ in

    3. !emakin tinggi laju alir udara makan konstanta difusivitas akan semakin ke'il.

    . !emakin meningkat sifat turbulensi air, semakin besar perpindahan massa yang terjadi

    dari air ke udara karena terjadinya arus eddy.

    C. ilangan !her"ood, !'hmidt, dan =eynold saling berhubungan satu sama lain dan

    ditunjukkan melalui persamaan

    44

  • 7/24/2019 Wetted Wall Column

    45/45

    DAFTA0 PU-TAA

    /nonim. 1LLC. Petun1uk Praktikum Proses dan #)erasi Teknik "". epok+ 8aboratorium

    roses dan %perasi >eknik ?? >; >6?.

    olman, *. . 1LJ.Per)inda'an 3alor0 ter1, H. *asfi.6disi 3elima. *akarta+ Hrlangga.

    >reybal, =obert H. 1LJ1.ass Transfer #)eration okyo+ M';ra"-ill