HUMIDIFIKASI
Proses humidifikasi
merupakan proses yang dapat menambah kadar air di dalam gas. Dalam prosesnya
ada dua cara yaitu dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. Sebaliknya untuk
mengurangi uap air di dalam gas disebut dengan dehumidifikasi. Proses keduanya
memiliki perbedaan dalam arah alirannya. Semuanya itu tergantung adari cara
mengatur valve yang ada. Gas yang masuk mengalir pada pipa orifice
yang mempunyai beda tekanan tertentu. Adapun perbedaannya yaitu, pada proses
humidifikasi, gas dikontakkan dengan air yang berada di dalam labu secara counter
current yaitu di mana air mengalir dari atas sedangkan gas atau udara
mengalir dari bawah ke atas dengan laju sirkulasi air tertentu. Data yang
diambil dari percobaan ini seperti temperatur air di dalam labu, temperatur gas
masuk yaitu Tdin dan Twin dan temperatur gas keluar yaitu
Tdout dan Twout. Sedangkan pada proses dehumidifikasi,
gas yang dilewatkan pada sebuah kolom yang di dalamnya terdapat zat penyerap
atau absorben dan juga dengan memperbesar tekanannya.
Pada percobaan ini,
operasi humidifikasi dilakukan dengan cooling tower atau menara dingin. Cooling
tower merupakan alat yang prinsip kerjanya sesuai dengan pengertian
humidifikasi. Cooling
tower yang digunakan
memiliki sekat-sekat pada dinding cooling tower yang dipasang secara
horizontal dan berselang-seling, sekat-sekat tersebut dimaksudkan agar bidang
pertemuan atau kontak antara air dan udara semakin besar, sehingga akan
didapatkan humidity yang besar pula. Pada cooling tower terjadi
transfer massa dari zat cair ke udara dan terjadinya tranfer panas dari air ke
udara karena temperatur air lebih tinggi dari pada temperatur di cooling
tower sehingga efek yang timbul saat terjadinya operasi humidifikasi,
temperatur air menurun saat meninggalkan cooling tower.
Percobaan dilakukan dengan mengubah temperatur air dari lembar penugasan
yang diberikan yaitu 32oC, 35oC dan 38oC
menjadi 38oC, 41oC dan 44oC. Hal ini dilakukan
karena temperatur udara saat percobaan akan dilakukan lebih tinggi dari
temperatur air yang diinginkan atau ditugaskan. Temperatur udara saat akan
dilakukan percobaan adalah 34oC. Pada percobaan ini, digunakan
variasi temperatur air yang masuk, seperti yang ditugaskan, dengan laju alir
air tetap yaitu 2.5 L/min dan laju alir udara konstan. Secara teori, apabila
temperatur air yang masuk, lama kelamaan temperatur udara naik, maka nilai humidity
yang akan didapat akan semakin besar. Jadi antara kenaikan temperatur air yang
masuk dan nilai humidity berbanding lurus.
Mekanisme
percobaan pertama kali dilakukan dengan mengukur temperatur dry dan wet
bulb , maka didapat Td awal 32oC dan Tw awal 28oC.
Kemudian air pada waterbatch dipanaskan hingga mencapai temperatur yang
diinginkan. Setelah temperatur yang diinginkan tercapai, pompa dinyalakan dan
laju alir air diatur dan dibuat konstan sesuai dengan yang ditugaskan, serta
laju alir udara dibuat konstan. Lalu mengukur temperatur dry dan wet
bulb dalam cooling tower. Jika temperatur dry dan wet-nya
sudah didapat, maka dapat dihitung nilai humidity-nya dengan menggunakan
psychrometric chart.
Berdasarkan percobaan, air dialirkan dari waterbatch dengan mengatur
temperatur air yang diinginkan. Mula-mula memanaskan air hingga 38oC.
Setelah tercapai temperatur air yang diinginkan dan pompa dinyalakan maka
didapat temperatur dry (Td) dan wet bulb (Tw) yang konstan atau
tidak ada lagi perubahan temperatur pada cooling tower yaitu Td = 32.5oC
dan Tw = 29.5oC serta diperoleh nilai humidity sebesar0.0245
kg uap air/ kg udara. Selanjutnya dengan merubah temperatur air menjadi 41oC,
didapat pula Td = 33oC, Tw = 30oC dan nilai humidity
sebesar 0.026 kg air/ kg udara. Pada percobaan terakhir, temperatur air
dinaikkan menjadi 44oC, diperoleh nilai Td = 34oc dan Tw
= 31oC. Lalu didapatlah nilai humidity yaitu 0.027 kg air/ kg
udara.
Dari nilai humidity yang didapat, terbukti bahwa semakin tinggi
temperatur air yang masuk, maka semakin tinggi nilai humidity yang
didapatkan, berdasarkan nilai temperatur dry dan temperatur wet bulb
yang didapat. Hal ini terjadi karena adanya perpindahan panas yang di ikuti
oleh perpindahan massa. Pada percobaan ini, aliran air dan aliran udara
dialirkan secara berlawanan atau counter current, hal ini dimaksudkan
agar keduanya dapat menciptakan kontak transfer panas dan transfer massa yang
baik, bila dibandingkan dengan cara di alirkan searah. Udara di alirkan dari
bawah cooling tower, sedangkan air di alirkan dari atas cooling tower.
Perpindahan panas yang terjadi adalah panas sensibel dari air yang panas ke
udara yang lebih dingin yang mengakibatkan turunnya temperatur air. Proses
perpindahan panas yang terjadi antara panas yang dibawa oleh air dan panas yang
dibawa udara agar dapat menguapkan kandungan uap air dari fasa air. Semakin
banyaknya kontak antara air dengan udara maka akan semakin besar nilai humidity.
Bila semakin besar kontaknya maka akan semakin banyak terjadinya perpindahan
panas maupun massa. Cara memperbesar kontak antara air dengan udara yaitu
dengan menambah sekat-sekat pada cooling tower. Sedangkan untuk
perpindahan massa terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi. Di mana saat
pertama kali udara yang masuk bersifat tidak jenuh dan saat keluar dari atas cooling
tower, udara akan jenuh yang memiliki cukup banyak kandungan uap air.
Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi temperatur maka nilai humidity
juga akan semakin besar. Dimana grafik tersebut membentuk garis linier yang
lurus atau naik ke atas (miring). Hal-hal kenapa semakin besar suhu air masuk,
semakin nilai humidity, sudah dijelaskan sebelumnya.
Tujuan
·
Untuk Humidifikasi : membandingkan s/l dari psy. Chart dengan s/l dari percobaan dan menghitung harga L
·
Untuk Dehumidifikasi : mencari harga
kelembaban (Y), Entalphi (H), dan jumlah harga air yang menguap (L).
Ringkasan
Proses Humidifikasi dengan proses Dehumidifikasi
mempunyi perbedaan dalam arah alirannya. Semua itu tergantung dari cara
mengatur valve yang ada. Gas yang masuk mengalir pada pipa orifice mempunyai
beda tekan tertentu. Adapun perbedaan antara proses humidifikasi dengan
dehumidifikasi sbb :
Proses humidifikasi, merupakan suatu proses yang dapat menambah kadar air
dalam gas. Dalam prosesnya ada dua cara
yaitu dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. Arah aliran kedua proses tersebut
berbeda tergantung bagaimana kita dapat mengatur buka tutupnya valve. Pada
proses ini, gas dikontakan dengan air yang berada di dalam labu secara counter
current dimana air mengalir dari atas dan gas/udara menngalir ke atas dari
bawah, dengan laju alir sirkulasi air tertentu. Data yang diambil dari
percobaan ini seperti, suhu air di dalam labu, suhu gas masuk (Tdin dan
Twin), suhu gas keluar ( Tdout
dan Twout), dan beda tekanan di dalam labu.
Proses Dehumidifikasi, yang merupakan proses pengurangan kadar air dalam
gas, sama dengan proses humidifikasi mempunyai dua cara proses, yaitu dengan
pemanasan dan tanpa pemanasan. Kesemuanya itu tergantuk cara mengatur valve
yang ada. Pada proses ini, gas dilewatkan pada sebuah kolom yang yang
didalamnya terdapat zat penyerap (absorbent) dan juga dengan memperbesar
tekanan. Data yang diambil pada percobaan ini seperti, suhu gas masuk (Tdin
dan Twin), suhu gas keluar (Tdout dan Twout),
beda tekanan pada kolom (DP), dan suhu keluaran
kolom bagian (A, B, C, dan D) yang menempel pada kolom.
Alat
dan Bahan
Alat yang digunakan
1.
Seperangkat alat humidifikasi dan dehumidifikasi
2.
Termometer ayunan
3.
Termometer biasa
4.
Kain basah
5.
Kompressor
6.
Stopwatch
Bahan yang digunakan
Air dan udara tekan
Cara
Kerja
Percobaan humidifikasi tanpa pemanasan
1.
Putar switch utama searah jarum jam pada posisi ON
2.
Putar juga switch
air pressure pada posisi ON
3.
Atur katup-katup berikut :
V1
|
Buka
|
V4
|
Buka
|
V2
|
Tutup
|
V5
|
Tutup
|
V3
|
Tutup
|
V6
|
Tutup
|
4.
Tekan tombol P2 (kompressor) ON
5.
Atur katup utama (V9) sehingga didapat perbedaan
tekanan orifice 50 mBar
6.
Lakukan pencatatan data pertama (laju alir sirkulasi
air = 0 setelah 10 menit)
7.
Tekan tombol P1 (centrifugal pump) ON
8.
Atur kecepatan alir sirkulasi air mulai dari 70 L/menit
dan lakukan pengambilan data setelah 10 menit.
9.
Naikkan kecepatan air menjadi 80, 90, 100, 110 L/menit
Percobaan humidifikasi dengan pemanasan
1.
Atur katup-katup berikut :
V1
|
Tutup
|
V4
|
Buka
|
V2
|
Buka
|
V5
|
Buka
|
V3
|
Tutup
|
V6
|
Tutup
|
2.
Atur katup utama (V9) sehingga perbedaan tekanan
orifice 50 mBar
3.
Atur pemanasan
4.
Lakukan seperti pada percobaan sebelumnya (tanpa
pemanasan)
Percobaan dehumidifikasi tanpa pemanasan
1.
Atur katup-katup berikut :
V1
|
Tutup
|
V4
|
Buka
|
V2
|
Buka
|
V5
|
Tutup
|
V3
|
Tutup
|
V6
|
Buka
|
2.
Tekan tombol P2 (kompressor) dan atur perbedaan tekanan
orifice sebesar 40 mBar
3.
Tunggu 10 menit kemudian lakukan pengambilan data
4.
Ubah perbedaan tekanan orifice pada 60 mBar
Percobaan dehumidifikasi dengan pemanasan
Dilakukan seperti langkah-langkah
percobaan sebelumnya (tanpa pemanasan) dengan tambahan pemanasan (heaternya ON
pada posisi 3)
Dasar
Teori
Dalam
pemrosesan bahan sering diperlukan untuk menentukan uap air dalam aliran gas.
Operasi ini dikenal sebagai proses humidifikasi. Sebaliknya, untuk mengurangi
uap air dalam aliran gas sering disebut proses dehumidifikasi. Dalam
humidifikasi, kadar dapat ditngkatkan dengan melewatkan aliran gas di atas cairan
yang kemudian akan menguap ke dalam aliran gas.
Perpindahan ke
aliran utama berlangsung dengan cara difusi dan pada perbatasan (interface)
perpindahan panas dan massa yang berlangsung terus menerus, sedangkan dalam
dehumidifikasi dilakukan pengembunan (kondensasi) parsial dan uap yang
terkondensasi dibuang.
Penggunaan
yang paling luas dari proses humidifikasi dan dehumidifikasi menyangkut system
udara air. Contoh paling sederhana adalah pengeringan padatan basah dengan
pengurangan jumlah kandungan air sebagai tujuan utama dan dehumidifikasi aliran
gas sebagai efek sampingan.
Pemakaian AC
dan pengeringan gas juga menggunakan proses humidifikasi dan dehumidifikasi.
Sebagai contoh kandungan uap air harus dihilangkan dari gas klor basah,
sehingga gas ini bias digunakan pada peralatan baja untuk menghindari korosi.
Demikian juga pada proses pembuatan asam sulfat, gas yang digunakan dikeringkan
sebelum masuk ke konventor bertekanan yaitu dengan jalan melewati pada bahan
yang menyerap air (dehydrating agent) seperti silica gel, asam sulfat pekat,
dan lain-lain.
Contoh proses
humidifikasi adalah pada menara pendingin, air panas dialirkan berlawanan arah
dengan media pendingin yaitu udara.
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 suatu massa kecil dari zat cair dikontakkan
dalam keadaan adiatik di dalam arus gas yang kontinu.
3.
Kelembaban jenuh yaitu udara dalam uap air yang
berkesetimbangan dengan air pada suhu dan tekanan tertentu. Dalam campuran ini,
tekanan parsial uap air dalam campuran udara-air adalah sama tekanan uap air
murni pada temperatur terntentu.
4.
Kelembaban relatif yaitu ratio antara tekanan 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 sebesar satu
derajat satuan suhu.
6.
Entalpi lembab adalah entalpi satu satuan massa gas
ditambah uap yang terkandung di dalamnya.
7.
Volume lembab adalah volume total stu satuan massa
bebas uap beserta uap yang dikandungnya pada tekanan 1 atm.
8.
Titik embun campuran udara-uap air adalah temperatur
pada saat gas telah jenuh oleh uap air.
Hasil Yang Diperoleh
Humidifikasi
a.
Tanpa pemanasan
Pembahasan
Pada percobaan
kali ini untuk mengamati proses penambahan dan pengeluaran kandungan air yang
ada dalam udara. Pada proses humidifikasi yaitu proses penambahan kandungan air
dalam udara dilakukan dalam dua proses yaitu dengan dan tanpa pemanasan. Dengan
bertambahnya jumlah aliran air yang dikontakkan dengan udara proses maka akan
meningkatkan kandungan air dalam udara sampai mencapai kondisi jenuh. Pada proses
humidifikasi dengan pemanasan jumlah kandungan air yang diserap oleh udara
makin besar. Ini disebabkan karena dengan pemanasan maka temperatur udara akan
naik sementara kelembaban relatifnya menjadi turun sehingga kemampuan udara di
dalam menangkap air lebih besar bila dibandingkan dengan yang tanpa pemanasan.
Sedangkan pada
proses dehumidifikasi terjadi penurunan kandungan air dalam udara proses.
Penurunan kandungan air dalam kolom dehumidifikasi menunjukkan penurunan yang
cukup signifikan dimana penurunan dipengaruhi sekali oleh kemampuan media
penangkap air ( silika gel ). 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.
Kesimpulan
Dari percobaan
yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1.
Humidifikasi adalah proses penambahan kandungan air
dalam udara .
2.
Proses humidifikasi yang 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 dari proses humidifikasi
dan dehumidifikasi akan bergantung pada besarnya kalor yang diberikan serta
jumlah kandungan air yang ditangkap atau dikeluarkan dari udara.
Daftar
Pustaka
Treybal,Robert E.Mass-Transfer
Operations.McGraw-Hill International Edition. Third Edition
Job Sheet Praktikum Pilot Plant “Humidifikasi
dan Dehumidifikasi”Laboratorium Pilot Plant Politeknik Negeri Bandung
No comments:
Post a Comment