HUMIDIFIKASI DEHUMIDIFIKASI

14/11/2016

HUMIDITY (SPECIFIC HUMIDITY)

HUMIDIFIKASI DEHUMIDIFIKASI

Humidity (specific humidity) : perbandingan antara massa uap air (lb atau kg) dengan massa udara kering (lb atau kg) 𝑚𝐻2 𝑂 18𝑝𝐻2 𝑂 18𝑛𝐻2 𝑂 = = = 𝑚𝑑𝑟𝑦 𝑎𝑖𝑟 29 𝑝𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑝𝐻2 𝑂 29 𝑛𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑛𝐻2 𝑂 

Humidity dikenal juga sbg fraksi massa atau humidity basah

Lukhi Mulia S

VOLUME LEMBAB  



𝑣𝐻 =

1 𝑀𝐵

+𝑀

𝑣𝐻 = 0,73 𝑣𝐻 =

1 𝑀𝐵

+

𝐴

1 𝑀𝐵

𝑀𝐴

359

+

PANAS LEMBAB 𝑇℉ +460 1 492 𝑝𝑡



𝑇℉ +460 𝑀𝐴 𝑝𝑡

22,41

𝑇℃ +273 1,013×105 273

𝑝𝑡

CS = Cp,udara +

Cp,uap air

Panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu dari massa udara kering (WB) adalah

= 8315

1 𝑀𝐵

+

𝑇℃ +273 𝑀𝐴

𝑝𝑡

𝑄 = 𝑊𝐵 𝐶𝑆 ∆𝑇

1

14/11/2016

ADIABATIC COOLING (HUMIDIFICATION)

ADIABATIC COOLING (HUMIDIFICATION)

A

psychrometric process that invovles no net heat loss or gain during the mixing of two air streams.

Figure 29.5 Adiabatic humidification with recycle of water.

Enthalpy



∆𝐻 = 𝐻𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 + ∆𝐻𝑢𝑎𝑝 𝑎𝑖𝑟 (

)

𝐻𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = Cp,udr (T – Tref)  ∆𝐻𝑢𝑎𝑝 𝑎𝑖𝑟 = [Cp,uap air(T- TS) + Hvap at Ts + Cp, air(TS – Tref )] 

jika Tref H2O = TS (32°F or 0°C), H = Cp,udr (T – Tref) + [Cp,uap air(T- TS) + Hvap at Ts ] Jika Tref udara = 0°C, maka persamaan menjadi H = Cp,udr (T – 0) + [Cp,uap air(T- 0) + Hvap at Ts ] H = (Cp,udr + Cp,uap air ]T + Hvap at Ts H = Cs + Hvap at Ts  H = (0,24 + 0,45 )T°F + 1075,2 (Btu/lb)  H’ = (1,00 + 1,88 )T°C + 2501 (kJ/kg)

CONTOH 1 Udara sebanyak 100 m3 dengan suhu bola kering 55°C dan kelembaban absolut 0,03 lb air/lb udara kering dipanaskan hingga 100°C pada tekanan 1 atm. Berapakah total entalpi dan banyaknya panas yang diperlukan?  Penyelesaian : - Menentukan panas lembab CS = 1,00 + 1,88 (0,03) = 1,0564 kJ = 1056,4 J/kg udara kering.K 

2

14/11/2016

CONTOH 2 Menentukan entalpi H’ = (1,0564 x 55)+ (2501 x 0,03) = 133,1 kJ/kg dry air o Mentukan volume lembab 

𝑣𝐻 = 8315 ×

1 0,03 55 + 273 + = 0,973 𝑚3 𝑘𝑔 𝑑𝑟𝑦 𝑎𝑖𝑟 29 18 1,01325 × 105

o

Menentukan massa udara kering

o

𝑊𝐵 =

o

Panas yang dibutuhkan

o

𝑄 = 102,7 × 1,0564 × 100 − 55 = 4,88 × 103 𝑘𝐽











100 𝑣𝐻

=

100 0,973

Udara dengan suhu 38°C dan kelembaban relatif 49% dipanaskan didalam furnace hingga suhunya 86°C. Berapa panas yang ditambahkan per meter kubik dan berapa suhu dew point akhir udara?

= 102,7 𝑘𝑔

Mencari volume udara v =0,91 m3/kg udara kering Suhu dew point : 24,8°C

CONTOH 3

Point

Hsat

δH

Hactual = Hsat - δH

(38 C, %RH 49)

90

0,5

89,5

(86 C, %RH 49)

143,3

3,3

140

Panas yang ditambahkan = 140 – 89,5 = 50,5 kJ/kg udara kering 50,5 𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔



×

1 𝑘𝑔 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 0,91 𝑚3

= 55,5 𝑘𝐽/𝑚3



Penambahan uap air ke udara dilakukan melalui water spray. Proses berlangsung secara adiabatis dan steady state. Suhu jenuh adiabatis sama dengan suhu wet-bulb. Udara yang melewati water spray didinginkan. Jika waktu kontak antara udara dan air berlangsung cukup lama, maka suhu udara akan sama dengan suhu wet bulb. Tentukan berapa uap air yang ditambahkan ke humidifier dalam kg per kg udara kering jika udara yang masuk humidifier memiliki suhu dry bulb 40°C, suhu wet bulb 22°C.

Suhu dew point akhir = suhu dew point awal (suhu dew point tidak berubah karena kelembaban tidak berubah)

3

14/11/2016

PENYELESAIAN

TDB (°C)

TWB (°C)

Udara masuk

40

22

Udara keluar

27

CONTOH 4 

Sebuah cooling tower memiliki blower dengan kapasitas 8,30 x 106 ft3/jam. Suhu udara masuk 80°F dengan suhu wet-bulb 65°F. Suhu udara keluar 95°F dan suhu wet bulb 90°F. Berapa banyaknya air yang dapat didinginkan (lb/jam) jika suhu air yang masuk ke cooling tower 120°F, suhu keluar cooling tower 90°F dan air tidak direcycle?



Mencari rasio kelembaban

-

Rasio kelembaban (TDB = 40°C, TWB = 22°C) = 0,0093 kg H2O/kg udara kering

-

Rasio kelembaban (TDB = 27°C, TWB = 22°C) = 0,0145 kg H2O/kg udara kering

-

H2O yang ditambahkan = 0,0145 – 0,0093 = 0,0052 kg H2O/kg udara kering

PENYELESAIAN 

Psychrometric chart

4

14/11/2016

PENYELESAIAN Mencari rasio kelembaban Rasio kelembaban (TDB = 80°F, TWB = 65°F) = 0,0098 lb H2O/lb udara kering = 69 grains H2O/lb udara kering - Rasio kelembaban (TDB = 95°F, TWB = 90°F)=0,0297 lb H2O/lb udara kering = 208 grains H2O/lb udara kering. o Mencari entalpi - Entalpi pada TDB = 80 F, TWB = 60F - Hsaturation = 30,05 Btu/lb udara kering - δH (enthalpy deviation) = 0,12 Hactual = 30,05 – 0,12 = 29,93 Btu/lb udra kering

Entalpi pada TDB = 95 F, TWB = 90F - Hsaturation = 55,93 Btu/lb udara kering - δH (enthalpy deviation) = 0,10 Hactual = 55,93 – 0,10 = 55,83 Btu/lb udra kering  Mencari volume lembab (humid volume) - VH (TDB 95 F, TWB 90 F) = 13,82 ft3/lb udara kering - VH (TDB 80 F, TWB 65 F) = 14,65 ft3/lb udr kering

 -

Mencari lb udara yang masuk = Basis : 8,3 x 106 ft3/jam udara 1 𝑙𝑏 𝑢𝑑𝑟 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 8,3 × 106 𝑓𝑡 3 = 6,01 × 105 𝑙𝑏 𝑢𝑑𝑟 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 13,82𝑓𝑡 3 

Mencari entalpi aliran air yang masuk per lb dengan Tref = 32 F, 1 atm H = Cp, H2O T = 1 x (120 – 32) = 88 Btu/lb H2O  Entalpi untuk aliran air yang keluar H = Cp, H2O T = 1 x (90 – 32) = 58 Btu/lb H2O  Transfer air ke udara adalah 0,0297 – 0,0098 = 0,0199 lb H2O/lb udra kering 



Neraca massa aliran air

W = aliran lb H2O per lb udara kering yang masuk ke cooling tower Win – 0,0199 = lb H2O yang keluar 

Neraca massa udara kering

6,01 x 105 lb udara masuk = 6,01 x 105 lb udara keluar 

Neraca panas total (seluruh proses)

Hudara, masuk

+

Hair,masuk = Hudara,keluar

+

Hair,keluar

29,93 x 6,01.105 + 88W x 6,01.105 = 55,83 x 6,03.105 + 58.(W-0,0195) x 6,03.105

W = 0,825 lb H2O/lb udara kering W – 0,0199 = 0,825 – 0,0199 = 0,805 lb H2O/lb udara kering 

Air yang keluar dari cooling tower

0,805 x 6,03.105 = 4,85 x 105 lb/jam

5

14/11/2016

TUGAS 1.

2.

Berapakah suhu dry bulb, suhu wet bulb, kelembaban relatif, volume lembab, dan entalpi udara yang memiliki rasio kelembaban 0,02 kg/kg udara kering dan entalpi pada kondisi jenuh 85,1 kJ/kg udara kering. Udara dengan tekanan 1 atm, suhu dry bulb 180°F dan suhu wet bulb 120°F. Udara didinginkan pada 1 atm hingga suhu dry bulbnya 115°F. Hitunglah perubahan entalpi per lb udara kering?

6