Modul 6 Humidifikasi

Fenomena transfer massa pada interface antara gas dan cair dimana gas sama sekali tidak larut dalam cairan Sistem : gas-cair Yang khusus : udara-air  psychrometric chart

Setiap cairan memberikan tekanan kesetimbangan dengan fasa uapnya disebut sebagai tekanan uap, yang besarnya tergantung pada temperatur. Tekanan uap sebagai fungsi temperatur tergambar sebagai kurva TBDC (di Gambar 7.1) Gambar 7.1 Tekanan uap cairan murni Tekanan Uap Komponen Murni Kurva memisahkan dua daerah, yaitu kondisi dimana materi dalam keadaan uap. Cairan dan uap yang ditunjukkan oleh kondisi pada kurva tekanan uap dinamakan cairan jenuh dan uap jenuh. Uap diatas temperatur jenis dinamakan uap pada keadaan “superheated”. Titik T adalah “triple point” dimana ketiga fasa ada bersamaan

Campuran Uap-Gas Uap : kondisi uap relatif dekat dengan temperatur kondensasi Gas : kondisi uap sangat superheated Kelembaban Absolut Kelembaban absolut, Y’ adalah rasio massa uap/massa gas Kelembaban absolut molal, Y adalah rasio mol uap/mol gas Untuk kondisi yang memenuhi gas ideal Dimana : (7.8)

Contoh perhitungan Campuran benzene(A) dan nitrogen (B) pada tekanan total 800mmHg suhu 60oC. Tekanan parsial benzene 100 mmHg. Berapa konesntrasi benzene? Mole fraksi benzene yA = pA’/Pt = 0,125 Mole fraksi nitrogen = 1 – 0125 = 700/800 = 0,875 Molal Absolute humidity (Y) = yA/YB = 0,143 mol benzene/ mol N2 Absolute humidity (Y’) = 0,398 kg benzene/kg nitrogen

Campuran Uap-Gas Jenuh Kalau gas kering tak terlarut B dikontakkan dengan cairan A dan membiarkan A menguap hingga tercapai kesetimbangan maka tekanan parsial A mencapai tekanan uapnya (p A ) pada temperatur campuran. Harga kelembaban absolut jenuh (Y S ’) dan kelembaban absolut molal jenuh (Y S ) menjadi tak terhingga pada titik didih cairan pada tekanan total yang ada. Pelajari contoh perhitungan 7.5 Campuran Uap-Gas Tak Jenuh Kalau tekanan parsial uap dalam campuran uap-gas kurang dari tekanan uap cairan pada temperatur yang sama, campuran dalam keadaan tak jenuh. Temperatur Bola Kering Temperatur bola kering adalah temperatur campuran uap-gas yang terukur dengan memasukkan termometer ke campuran

Kelembaban relatif didefinisikan sebagai : Dimana : p A adalah tekanan uap dan adalah tekanan parsial pada temperatur yang sama. Kelembaban Relatif

Persentase Kelembaban Persentase kelembaban didefinisikan sebagai : Dimana nilai-nilainya terukur pada temperatur yang sama

Titik embun (dew point) Titik embun adalah temperatur dimana campuran uap-gas menjadi jenuh ketika didinginkan pada tekanan total konstan tanpa kontak dengan cairan. Sebagai contoh, kalau campuran tak jenuh di titik F didinginkan pada tekanan total konstan, lintasan proses pendinginan mengikuti garis FG. Campuran menjadi lebih jenuh ketika temperatur diturunkan dan benar- benar jenuh pada t DP. Kalau temperatur dikurangi di bawah t DP, uap akan mengkondensasi menjadi cairan (misalnya hingga t 2 ). Garis F 1 -G-H adalah garis pendinginan udara lingkungan oleh AC

Humid Volume Humid volume v H suatu campuran uap-gas adalah campuran per unit massa gas kering. Untuk campuran dengan kelembaban absolut Y’ pada tG dan Pt, humid volume adalah: (7.9) Dimana : v H dalam m 3 /kg gas kering t G dalam o C P t dalam N/m 2 Pada keadaan jenuh, Y’ = Ys’ ; Pada keadaan kering, Y’ = 0 Untuk campuran tidak jenuh, v H bisa diinterpolasi antara nilai % penjenuhan 0 hingga 100%

Humid Heat Humid heat Cs adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur campuran uap-gas per unit massa gas kering sebesar satu dderajat pada tekanan total konstan. Untuk campuran dengan kelembaban absolut Y’, adalah : C S = C B + Y’ C A (7.10) Dimana C S, C B dan C A dalam Joule/kg K

Untuk Sistem Udara-Air Dipakai Tabel Psychrometric untuk sistem udara (B) – air (A) pada 1 atm (1,0133 x 10 5 Pa) Dan data berikut ini :

Contoh Soal 1 (7.6) Udara (B) - Uap air (A) mempunyai temperatur bola kering 55 o Cdan kelembaban absolut 0,030 kg uap air/kg udara kering pada tekanan 1 atm. Berikan karakteristiknya Jawaban : Titik dengan koordinat t G =55 o C dan Y’=0,030 terdapat di titik D. a.Dengan interpolasi vertikal antara kurva-kurva yang berdekatan, sampel mempunyai % kelembaban = 26,1 %. Alternatif lain, kelembaban jenuh pada 55 o C adalah Y S ’ = 0,115 dan % kelembaban di titik D = 0,030/0,115 x 100% = 26,1 % b.Kelembaban absolut molal = Y = Y’ ( M B / M A ) = 0,030 (28,97/18,02) = 0,0482 kmol uap air/kmol udara kering c.Tekanan parsial uap air, melalui pers. (7.8) adalah :

d.Tekanan uap pada 55 o C = 118 mmHg = 118 x 133,3 N/m 2 = N/m 2 = p A Kelembaban relatif = e.Titik embun. Dari titik D tarik garis ke kurva penjenuhan pada titik E dimana temperatur titik embun adalah 31,5 o C f.Humid Volume. Pada 55 o C, VH pada udara kering adalah 0,93 m 3 /kg ; dan vH pada udara jenuh adalah 1,10 m 3 /kg. Interpolasi untuk kelembaban 26,1 % g.Humid Heat, pers. (7.10) C S = C B + Y’ C A = ,030 (1884) = 1061,5 J udara basah/ kg udara kering

h.Entalpi. Pada 55 o C entalpi udara kering adalah J/kg udara kering; entalpi udara basah adalah J/kg udara kering. Interpolasi untuk % kelembaban 26,1 % H’ = ( – 56000)x 0,261 = J/kg udara kering Alternatif lain, pers (7.13) H’ = C S (t G – t O ) + Y’ O = ( Y’) t G Y’ = [ (0,030)] x 0,03 = 133,4 kJ/kg udara kering Alternatif lain, tarik garis DF yang paralel dengan kurva penjenuhan adiabatis. Pada F, entalpi adalah 134 kJ/kg udara kering, atau hampir sama dengan pada titik D

Kurva Penjenuhan Adiabatis & temperatur bola basah PELAJARI : Operasi humidifikasi :

Operasi Adiabatis dan Non Adiabatis Pelajari !!!!!