BAB II

WETTED WALL COLUMN

2.1. Tujuan Percobaan

- Menentukan koefisien perpindahan massa dan koefisien perpindahan panas

pada fase gas.

- Mempelajari pengaruh variabel-variabel operasi seperti laju alir terhadap

koefisien perpindahan massa dan koefisien perpindahan panas dalam Wetted

Wall Column.

2.2. Tinjauan Pustaka

Wetted wall column (WWC) atau kolom dinding terbasahi merupakan suatu alat

dimana di dalamnya terjadi perpindahan massa dari fase cair ke fase gas. Pada dasarnya

susunan Wetted wall column tersebut terdiri dari tiga bagian utama yaitu kolom

perpindahan masa sistem aliran dan pengukuran fase gas serta sistem aliran dan

pengukuran fase cair. (Aguin,dwi,R, 2009)

Wetted wall dapat digunakan untuk menentukan koefesien perpindahan masa gas

atau cairan dan perhitungan desain menara penyerapan, menentukan kondisi kontak

cairan ke fase gas, dan perilaku cairan dan gas pada kondisi yang berbeda. Data yang

diperoleh akan digunakan oleh simulasi perangkat lunak untuk mengetahui kondisi

operasi dari peralatan perpindahan masa seperti distilasi dan penyerapan. Contohnya

proses penyerapan amonia di udara dengan air yang diperoleh dari laburaturium. Dalam

skala pabrik, operasi harus menangani jumlah yang lebih besar sesuai dengan waktu dan

tingkat produksi industri. Oleh karena itu, data kimia saja tidak dapat membantu

perancangan peralatan. Perilaku fisik juga merupakan faktor penting mempengaruhi

operasi yang diinginkan. Berdasarkan konsep ini kolom dalam bentuk silinder

digunakan untuk mendukung pembentukan film cair daerah itu sendiri memberikan area

cairan yang akan dikontakkan dengan udara atau uap yang dibiarkan mengalir dari

dalam silinder. (hamdan,shd, 2014)

Perpindahan masa merupakan perpindahan suatu unsur dari konsentrasi yang

lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah. Misalnya kita masukan gula ke dalam

secangkir kopi, dimana gula akan larut dan kemudian berdifusi secara seragam ke dalam

kopi tersebut. Perpindahan masa merupakan proses terpenting dalam industri, misalnya

25

26

dalam penghilangan polutan dari suatu aliran keluaran pabrik dengan absorpsi,

pemisahan gas dari air limbah, difusi neutron dalam reaktor nuklir. (rika,admayanti,

2014)

Absorbsi adalah kontak antara gas dengan cairan dan transfer massa terjadi dari

gas ke cairan. Perpindahan massa solut A dari gas ke cairan akan terjadi bila terdapat

cukup kekuatan gerak (driving force) dari satu fasa ke fasa yang lain yang dikenal

dengan nama koefisien perpindahan massa (mass transfer coefficient). Laju perpindahan

massa ini juga bergantung pada luas permukaan kontak antar fasa.

Absorpsi dapat dilakukan pada fluida yang relatif berkonsentrasi rendah maupun

yang bersifat konsentrat. Prinsip operasi ini adalah memanfaatkan besarnya difusivitas

molekul-molekul gas pada larutan tertentu. Peristiwa absorpsi adalah salah satu

peristiwa perpindahan massa yang besar peranannya dalam proses industri. Selain itu,

peristiwa absorpsi memiliki peranan penting pada beberapa masalah lingkungan seperti

tingginya kandungan gas pencemar sebagai dampak dari kegiatan industri dan

sebagainya. (Sumarni, dkk, 2009)

Pada proses humidifikasi dan dehumidifikasi, terjadi perpindahan materi antara

liquida murni dan gas yang tidak larut dalam liquida. Perpindahan H2O dari fasa cair ke

udara atau air menguap ke udara disebut dengan proses humidifikasi. Sedangkan

perpindahan uap H2O yang ada di udara ke dalam air atau uap air mengembun disebut

sebagai proses dehumidifikasi.

1. Devinisi Kelembaban (humidity)

Devinisi Humidity (H) dari campuran udara-uap air dalam kg uap air yang

terkandung dalam 1 kg udara kering. H merupakan fungsi tekanan parsial uap air

dalam udara (PA) dan tekanan udara total P, dimana P diasumsi=101,325 kPa= 1

atm= 760 mmHg. Jika Bm air =18,02 udara=28,97 maka H dalam kg H2O/kg udara

kering (SI) atau Ib H2O/Ib udara kering (british) adalah:

H =

18,0228,97

P A

( P−P A) ……………………………………………………………….

(2.1)

Dimana : PA = tekanan partial uap

P = tekanan total

27

2. Udara jenuh

Adalah udara dengan uap air yang berkesetimbangan dengan air pada kondisi P dan

T tertentu. Dalam campuran ini tekanan parsial dari uap air dalam campuran udara

air adalah sama dengan tekanan uap air (PAS) murni pada suhu tertentu. Sehingga

humidity jenuh (Hs) adalah:

HS =

18,0228,97

PAS

( P−PAS) ……………………………………………………………..(2.2)

Dimana : PAS = tekanan uap air

HS = kelembaban jenuh(Geankoplis, C. 1997)

Humidity volume (VH) ialah volume total satu satuan massa gas bebas uap beserta

segala uap yang dikandungnya, pada tekanan 1 atm dan suhu gas. Sesuai dengan

hukum gas maka diperoleh persamaan :

VH =

0,0224×T273 ( 1

M B

+H

M A)……………………………………………….….(2.3)

Dimana :VH = volume total

T = suhu

H = humidity (Cabe, Mc. 1991)

Persentage Humidity (Hp)

Percentage humidity adalah rasio Actual Humidity (H)/Saturation Humidity (Hs)

pada suhu dan tekanan yang sama dikali 100, sehingga:

HP = 100

HHS ………………………………………………………………......(2.4)

Dimana: H = Actual Humidity

Hs = Saturation Humidity

3. Percentage Relative Humidity (HR)

HR adalah rasio tekanan parsial uap air dalam udara (PA) dan tekanan uap murni (PAS)

dikali 100, sehingga:

28

HR = 100

P A

PAS'

…………………………………………………………………….(2.5)

(Geankoplis, C. 1997)

laju perpindahan panas dapat dinyatakan dengan menggunakan luas permukaan

zat cair, penurunan suhu, dan koefisien perpindahan panas, yang dapat dinyatakan

dengan persamaan :

q = hy (T – Ti)A..............................................................................................(2.6)

Dimana : q = laju perpindahan panas sensibel zat cair

hy = koefeisen perpindahan panas antara gas dan permukaan zat cair

Ti = suhu pada antar muka

A = luas permukaan zat cair

Sedangkan Laju perpindahan massa dapat dinyatakan dengan koefisien

perpindahan massa, luas, dan gaya dorong fraksi mol uap.

NA =

k y

(1− y )L (yi – y) A.................................................................................

(2.7)

Dimana : NA = laju perpindahan molal uap

yi = fraksi mol uap pada antar muka

ky = koefesien perpindahan massa, mol/satuan luas.satuan fraksi mol

(1 – y)L = faktor difusi satu arah(Cabe, Mc. 1991)

2.3. Variabel Percobaan

A. Tekanan sebagai variabel tetap

- Variabel tetap

Tekanan udara: 1; 1,5; 2; 2,5; 3 kg/cm2

Suhu heater: 50C

- Variabel berubah

Bukaan valve: 1; 1,5; 2; 2,5; 3 putaran

B. Bukaan valve sebagai variabel tetap

- Variabel tetap

Bukaan valve: 1; 1,5; 2; 2,5; 3 putaran

Suhu heater: 50C

- Variabel berubah

29

Tekanan udara: 1; 1,5; 2; 2,5; 3 kg/cm2

2.4. Alat dan Bahan

A. Alat-alat yang digunakan :

- Beakerglass

- Heater

- Kompressor

- Stopwatch

- Termometer

- Watted Wall coloum instrumen

B. Bahan-bahan yang digunakan :

- Udara

- Air

2.5. Prosedur Percobaan

1. Kalibrasi bukaan valve air

- Menyalakan pompa untuk mengisi tangki overflow kemudian mengatur

bukaan valve sesuai run, yaitu: 1; 1,5; 2; 2,5; 3 putaran

- Mengalirkan air dari tangki overflow kemudian setelah aliran yang keluar

konstan, menampung air tersebut hingga volumenya 500 mL dalam

beakerglass. Mencatat waktu yang dibutuhkan untuk mengisi air hingga 500

mL

- Melakukan 3 kali kalibrasi pada setiap bukaan valve

2. Kalibrasi tekanan udara

- Menyalakan kompresor sampai mencapai tekanan yang ditentukan, yaitu: 1;

1,5; 2; 2,5; 3 kg/cm2

- Mematikan kompresor setelah tekanan yang ditentukan tercapai, kemudina

membuka valve pada kompresor dan heater untuk mengalirkan udara kedalam

kolom bersamaan dengan menyalakn stopwatch

- Pada saat udara mengalir, membaca beda ketinggian air raksa pada

manometerpipa U

- Jika tekanan sudah kembali seperti semula, mematikan stopwatch, menutup

valve pada kompresor dan heater

30

- Melakukan 3 kali kalibrasi pada setiap variabel tekanan

3. Prosedur percobaan

A. Tekanan sebaagai variabel tetap

- Memanaskan heater sampai suhu 50C

- Mengisi tangki overflow sampai overflow

- Menyalakan kompresor hingga mencapai tekana yang ditentukan 1 kg/cm2

dan mengatur bukaan valve sesuai dengan run yng ditentukan yairu: 1; 1,5;

2; 2,5; 3 putaran

- Mengontakan udara dan air pada kolom dengan membuka valve untuk gas

dan valve untuk air bersamaan dengan itu menyalakan stopwatch

- Melakukan pencatatan wet bulb temperature dan dry bulb temperature saat

terjadi kontak antara udara dengan air untuk aliran masuk sebagai

temperatur awal, kemudian membaca beda ketinggian air raksa pada

manometerpipa U

- Jika tekanan telah kembali seperti semula, menutup valve kompresor, valve

heater dan valve air secara bersamaan kemudian membaca wet bulb

temperature dan dry bulb temperature untuk aliran keluar sebagai

temperatur akhir, Mencatat waktu yang diperlukan

- Melakukan percobaan untuk tekanan udara yaitu: 1; 1,5; 2; 2,5; 3 kg/cm2

B. Bukaan valve sebagai variabel tetap

- Memanaskan heater sampai suhu 50C

- Mengisi tangki overflow sampai overflow

- Mengatur bukaan valve sesuai dengan run yang ditentukan yaitu 1 putaran

dan menyalakan kompresor hingga mencapai tekanan yang ditentukan yaitu:

1; 1,5; 2; 2,5; 3 kg/cm2

- Mengontakkan udara dan air pada kolom dengan membuka valve untuk gas

dan valve untuk air bersamaan dengan itu menyalakan stopwatch

- Melakukan pencatatan wet bulb temperature dan dry bulb temperature saat

terjadi kontak antara udara dengan air untuk aliran masuk sebagai

temperatur awal, kemudian membaca beda ketinggian air raksa pada

manometerpipa U

31

- Jika tekanan telah kembali seperti semula, menutup valve kompresor, valve

heater dan valve air secara bersamaan kemudian membaca wet bulb

temperature dan dry bulb temperature untuk aliran keluar sebagai

temperatur akhir, Mencatat waktu yang diperlukan

- Melakukan percobaan untuk tekanan udara yaitu: 1; 1,5; 2; 2,5; 3 putaran

2.6. Data pengamatan

Tabel 2.6.1. Kalibrasi bukaan valve untuk air

Bukaan (putaran)

Volume air (ml)

Waktu (detik)

t1 t2 t3 trata-rata

1 500 5,28 6,01 5,52 5,60

1,5 500 5,12 4,45 4,22 4,60

2 500 3,97 3,87 4,09 3,98

2,5 500 3,35 3,44 3,53 3,44

3 500 3,21 3,41 3,06 3,23

Tabel 2.6.2. Kalibrasi tekanan udara

Tekanan Udara

(kg/cm2)

Tinggi Manometer (cm) Waktu (detik)

H1 H2 H3 Hrata-rata t1 t2 t3 trata-rata

1 1 0,8 0,8 0,87 19,09 22,11 21,35 20,85

1,5 1,1 0,9 1 1,00 28,91 32,28 31,63 30,94

2 1,1 1,1 1,2 1,13 38,25 37,91 39,46 38,54

2,5 1,3 1,2 1,3 1,27 41,68 43,73 43,21 42,87

3 1,3 1,4 1,2 1,30 44,03 46,32 45,66 45,34

32

Tabel 2.6.3. Data pengamatan dengan tekanan sebagai variabel tetap

P (kg/cm2)

Bukaan (putaran)

Suhu Awal (°C) H(cm)

Waktu(detik)Td1 Td2 Tw1 Tw2

1

1 32 25 30 26 0,5 26,68

1,5 33 25 29 26 0,8 25,01

2 33,5 25 29,5 26 0,8 24,1

2,5 34 25 30 25 0,6 23,5

3 33,5 25 29 25 0,8 22,41

1,5

1 38 25 30 25 0,8 41,79

1,5 39 25 32 25 0,6 33,66

2 45 25 33 25 0,6 32,28

2,5 40 25 33 25 0,8 31,25

3 40 25 33 25 0,9 29,69

2

1 41 24,5 31 25 1,6 46,72

1,5 40 24,5 32 25 0,8 45,44

2 44,5 24,5 34 25 1 41,44

2,5 40 24,5 33 25 0,9 40,56

3 42 24,5 33 25 0,8 39,22

2,5

1 42 24,5 32 25 1,8 55,38

1,5 43 24,5 33 25 1,4 52,85

2 44 24,5 34 25 1,6 49,81

2,5 39 24,5 32,5 25 1,5 47,75

3 41 24,5 34 25 1,9 43,23

33

3

1 42,5 24,5 32,5 24,5 2 60,1

1,5 47 24,5 34 24,5 1,8 58,82

2 41 24,5 33 24,5 2,1 57,56

2,5 40 24,5 33 24,5 1,9 56,66

3 40 24,5 34 24,5 2 53,76

Tabel 2.6.4. Data pengamatan dengan bukaan valve sebagai variabel tetap

Bukaan

(putaran)

P

(kg/cm2)

Suhu Awal (°C) H

(cm)

Waktu

(detik)Td1 Td2 Tw1 Tw2

1

1 39 24 32 24,5 0,2 28,01

1,5 38 24 31,5 24,5 0,8 34,21

2 36 24 31 24,5 1,5 40,19

2,5 37 24 31 24,5 1,6 43,83

3 38,5 24 31 24,5 1,7 50,18

1,5

1 38 24 31,5 24,5 0,2 24,96

1,5 37,5 24 31,5 24,5 0,4 30,24

2 36 24 31 24,5 0,5 42,81

2,5 37 24 31 24,5 0,8 49,52

3 38 24 31 24,5 1,1 57,81

2

1 36 23,5 31 24,5 0,2 34,1

1,5 36 23,5 31 24,5 0,5 32,71

2 36 23,5 31 24,5 0,9 38,19

2,5 40 23,5 31 24,5 0,7 40,28

3 41 23,5 32 24,5 1,8 56,06

2,5

1 41 23,5 32 24,5 0,4 26,03

1,5 42 23,5 32 24,5 0,6 29,85

2 44 23,5 33 24,5 1,3 38,37

2,5 45 23,5 33 24,5 1,5 40,5

34

3 47 23,5 34 24,5 2,3 56,38

3

1 45 23,5 34 24,5 0,4 21,32

1,5 45 23,5 34 24,5 1,5 35,17

2 45 23,5 34 24,5 2,7 43,85

2,5 45 23,5 35 24,5 3,2 48,19

3 45 23,5 35 24,5 3,8 50,34

2.7. Tabel Perhitungan

Tabel 2.7.1. Hasil perhitungan kalibrasi bukaan valve untuk air

Bukaan (putaran) Volume air (mL) Waktu (detik)Laju Alir Air

(mL/detik)

1 500 5,60 89,2326

1,5 500 4,60 108,7745

2 500 3,98 125,7334

2,5 500 3,44 145,3488

3 500 3,23 154,9587

Tabel 2.7.2. Hasil perhitungan kalibrasi tekanan udara

Tekanan

Udara

(kg/cm2)

Tinggi

Manometer

(cm)

Waktu

(detik)

Laju alir mol

uap air

(cm/detik)

Luas

(cm2)

Laju alir

udara

(cm3/detik)

1 0,87 20,85 0,0416 8674,2857 360,5618

1,5 1,00 30,94 0,0323 8674,2857 280,3583

2 1,13 38,54 0,0294 8674,2857 255,0819

2,5 1,27 42,87 0,0295 8674,2857 256,2765

3 1,30 45,34 0,0287 8674,2857 248,7296

35 Tabel 2.7.3. Hasil perhitungan fraksi mol untuk tekanan udara sebagai variabel tetap

Tekanan udara

(kg/cm2)

Bukaan Valve

(putaran)

Td1

(oC)

Td2

(oC)

H1 H2 P1

(mmHg)

P2

(mmHg)

YA1 YA2 YA11 YA21

1 1 32 25 0,0331 0,0210 36,5200 23,7600 0,0506 0,0327 0,0496 0,0323

1,5 33 25 0,0335 0,0210 38,8700 23,7600 0,0512 0,0327 0,0528 0,0323

2 33,5 25 0,0340 0,0210 40,0450 23,7600 0,0519 0,0327 0,0544 0,0323

2,5 34 25 0,0349 0,0210 41,2200 23,7600 0,0532 0,0327 0,0560 0,0323

3 33,5 25 0,0410 0,0210 40,0450 23,7600 0,0619 0,0327 0,0544 0,0323

1,5 1 38 25 0,0433 0,0210 50,6200 23,7600 0,0651 0,0327 0,0688 0,0323

1,5 39 25 0,0440 0,0210 52,9700 23,7600 0,0661 0,0327 0,0720 0,0323

2 45 25 0,0650 0,0210 73,9150 23,7600 0,0947 0,0327 0,1005 0,0323

2,5 40 25 0,0510 0,0210 55,3200 23,7600 0,0759 0,0327 0,0752 0,0323

3 40 25 0,0510 0,0210 55,3200 23,7600 0,0759 0,0327 0,0752 0,0323

2 1 41 24,5 0,0519 0,0199 59,0390 23,1380 0,0771 0,0310 0,0803 0,0315

1,5 40 24,5 0,0510 0,0199 55,3200 23,1380 0,0759 0,0310 0,0752 0,0315

2 44,5 24,5 0,0648 0,0199 72,0555 23,1380 0,0944 0,0310 0,0980 0,0315

2,5 40 24,5 0,0510 0,0199 55,3200 23,1380 0,0759 0,0310 0,0752 0,0315

3 42 24,5 0,0521 0,0199 62,7580 23,1380 0,0774 0,0310 0,0853 0,0315

2,5 1 42 24,5 0,0521 0,0199 62,7580 23,1380 0,0774 0,0310 0,0853 0,0315

36

1,5 43 24,5 0,0540 0,0199 66,4770 23,1380 0,0800 0,0310 0,0904 0,0315

2 44 24,5 0,0549 0,0199 70,1960 23,1380 0,0812 0,0310 0,0954 0,0315

2,5 39 24,5 0,0499 0,0199 52,9700 23,1380 0,0743 0,0310 0,0720 0,0315

3 41 24,5 0,0519 0,0199 59,0390 23,1380 0,0771 0,0310 0,0803 0,0315

3 1 42,5 24,5 0,0529 0,0199 64,6175 23,1380 0,0785 0,0310 0,0878 0,0315

1,5 47 24,5 0,0749 0,0199 81,3530 23,1380 0,1076 0,0310 0,1106 0,0315

2 41 24,5 0,0519 0,0199 59,0390 23,1380 0,0771 0,0310 0,0803 0,0315

2,5 40 24,5 0,0510 0,0199 55,3200 23,1380 0,0759 0,0310 0,0752 0,0315

3 40 24,5 0,0510 0,0199 55,3200 23,1380 0,0759 0,0310 0,0752 0,0315

Tabel 2.7.4. Hasil perhitungan fraksi mol untuk bukaan valve liquid sebagai variabel tetap

37 Bukaan Valve

(putaran)

Tekanan udara

(km/cm2)

Td1

(oC)

Td2

(oC)H1 H2

P1

(mmHg)

P2

(mmHg)YA1 YA2 YA11 YA21

1

1 39 24 0,0477 0,0188 52,9700 22,5160 0,0713 0,0294 0,0720 0,0306

1,5 38 24 0,0464 0,0188 50,6200 22,5160 0,0695 0,0294 0,0688 0,0306

2 36 24 0,0430 0,0188 45,9200 22,5160 0,0647 0,0294 0,0624 0,0306

2,5 37 24 0,0450 0,0188 48,2700 22,5160 0,0675 0,0294 0,0656 0,0306

3 38,5 24 0,0469 0,0188 51,7950 22,5160 0,0702 0,0294 0,0704 0,0306

1,5

1 38 24 0,0464 0,0188 50,6200 22,5160 0,0695 0,0294 0,0688 0,0306

1,5 37,5 24 0,0459 0,0188 49,4450 22,5160 0,0688 0,0294 0,0672 0,0306

2 36 24 0,0430 0,0188 45,9200 22,5160 0,0647 0,0294 0,0624 0,0306

2,5 37 24 0,0450 0,0188 48,2700 22,5160 0,0675 0,0294 0,0656 0,0306

3 38 24 0,0464 0,0188 50,6200 22,5160 0,0695 0,0294 0,0688 0,0306

2

1 36 23,5 0,0430 0,0175 45,9200 21,8940 0,0647 0,0274 0,0624 0,0298

1,5 36 23,5 0,0430 0,0175 45,9200 21,8940 0,0647 0,0274 0,0624 0,0298

2 36 23,5 0,0430 0,0175 45,9200 21,8940 0,0647 0,0274 0,0624 0,0298

2,5 40 23,5 0,0499 0,0175 55,3200 21,8940 0,0743 0,0274 0,0752 0,0298

3 41 23,5 0,0543 0,0175 59,0390 21,8940 0,0804 0,0274 0,0803 0,0298

1 41 23,5 0,0543 0,0175 59,0390 21,8940 0,0804 0,0274 0,0803 0,0298

1,5 42 23,5 0,0557 0,0175 62,7580 21,8940 0,0823 0,0274 0,0853 0,0298

38

2,5

2 44 23,5 0,0641 0,0175 70,1960 21,8940 0,0935 0,0274 0,0954 0,0298

2,5 45 23,5 0,0650 0,0175 73,9150 21,8940 0,0947 0,0274 0,1005 0,0298

3 47 23,5 0,0710 0,0175 81,3530 21,8940 0,1026 0,0274 0,1106 0,0298

3

1 45 23,5 0,0650 0,0175 73,9150 21,8940 0,0947 0,0274 0,1005 0,0298

1,5 45 23,5 0,0650 0,0175 73,9150 21,8940 0,0947 0,0274 0,1005 0,0298

2 45 23,5 0,0650 0,0175 73,9150 21,8940 0,0947 0,0274 0,1005 0,0298

2,5 45 23,5 0,0650 0,0175 73,9150 21,8940 0,0947 0,0274 0,1005 0,0298

3 45 23,5 0,0650 0,0175 73,9150 21,8940 0,0947 0,0274 0,1005 0,0298

Tabel 2.7.5. Hasil perhitungan fluks massa untuk tekanan sebagai variabel tetap

39Tekanan udara

(kg/cm2)

Bukaan Valve

(putaran)

Td 1

(K)

H

(cm)

T

(detik)

V

(cm/detik)

A

(cm2)

Q

(cm3/detik)

Q rata-rata

(cm3/detik)(1-YA1) (1-YA2)

(gram/cm3)

V

(mol/detik)

NA

(mol/detik)

1

1 305,15 0,5 26,68 0,0187 8674,2857 162,5616

251,8199

0,9494 0,9673 0,001120 0,0063 0,000122

1,5 306,15 0,8 25,01 0,0320 8674,2857 277,4662 0,9488 0,9673 0,001116 0,0107 0,000215

2 306,65 0,8 24,1 0,0332 8674,2857 287,9431 0,9481 0,9673 0,001114 0,0111 0,000231

2,5 307,15 0,6 23,5 0,0255 8674,2857 221,4711 0,9468 0,9673 0,001112 0,0085 0,000190

3 306,65 0,8 22,41 0,0357 8674,2857 309,6577 0,9381 0,9673 0,001114 0,0119 0,000383

1,5

1 311,15 0,8 41,79 0,0191 8674,2857 166,0548

193,3832

0,9349 0,9673 0,001098 0,0063 0,000225

1,5 312,15 0,6 33,66 0,0178 8674,2857 154,6218 0,9339 0,9673 0,001095 0,0058 0,000216

2 318,15 0,6 32,28 0,0186 8674,2857 161,2321 0,9053 0,9673 0,001074 0,0060 0,000423

2,5 313,15 0,8 31,25 0,0256 8674,2857 222,0617 0,9241 0,9673 0,001091 0,0084 0,000403

3 313,15 0,9 29,69 0,0303 8674,2857 262,9457 0,9241 0,9673 0,001091 0,0099 0,000478

2

1 314,15 1,6 46,72 0,0342 8674,2857 297,0646

205,7030

0,9229 0,9690 0,001088 0,0112 0,000574

1,5 313,15 0,8 45,44 0,0176 8674,2857 152,7163 0,9241 0,9690 0,001091 0,0058 0,000287

2 317,65 1 41,44 0,0241 8674,2857 209,3216 0,9056 0,9690 0,001076 0,0078 0,000561

2,5 313,15 0,9 40,56 0,0222 8674,2857 192,4768 0,9241 0,9690 0,001091 0,0072 0,000362

3 315,15 0,8 39,22 0,0204 8674,2857 176,9360 0,9226 0,9690 0,001084 0,0066 0,000343

2,5 1 315,15 1,8 55,38 0,0325 8674,2857 281,9378 288,818 0,9226 0,9690 0,001084 0,0106 0,000546

1,5 316,15 1,4 52,85 0,0265 8674,2857 229,7824 0,9200 0,9690 0,001081 0,0086 0,000470

40

2 317,15 1,6 49,81 0,0321 8674,2857 278,6360 0,9188 0,9690 0,001077 0,0104 0,000583

2,5 312,15 1,5 47,75 0,0314 8674,2857 272,4907 0,9257 0,9690 0,001095 0,0103 0,000497

3 314,15 1,9 43,23 0,0440 8674,2857 381,2432 0,9229 0,9690 0,001088 0,0143 0,000737

3

1 315,65 2 60,1 0,0333 8674,2857 288,6618

296,8325

0,9215 0,9690 0,001082 0,0108 0,000572

1,5 320,15 1,8 58,82 0,0306 8674,2857 265,4491 0,8924 0,9690 0,001067 0,0098 0,000865

2 314,15 2,1 57,56 0,0365 8674,2857 316,4698 0,9229 0,9690 0,001088 0,0119 0,000611

2,5 313,15 1,9 56,66 0,0335 8674,2857 290,8779 0,9241 0,9690 0,001091 0,0110 0,000548

3 313,15 2 53,76 0,0372 8674,2857 322,7041 0,9241 0,9690 0,001091 0,0122 0,000608

Tabel 2.7.6. Hasil perhitungan fluks massa untuk bukaan valve liquid sebagai variabel tetap

41Bukaan Valve

(putaran)

Tekanan udara

(km/cm2)

Td1

(K)

H

(cm)

T

(detik)

V

(cm/detik)

A

(cm2)

Q

(cm3/detik)

Q rata-rata

(cm3/detik)(1-YA1) (1-YA2)

(gram/cm3)

V

(mol/detik)

NA

(mol/detik)

1

1 312,15 0,2 28,01 0,0071 8674,2857 61,9371

239,8105

0,9287 0,9706 0,001095 0,0023 0,0001

1,5 311,15 0,8 34,21 0,0234 8674,2857 202,8479 0,9305 0,9706 0,001098 0,0077 0,0003

2 309,15 1,5 40,19 0,0373 8674,2857 323,7479 0,9353 0,9706 0,001105 0,0124 0,0005

2,5 310,15 1,6 43,83 0,0365 8674,2857 316,6519 0,9325 0,9706 0,001102 0,0120 0,0005

3 311,65 1,7 50,18 0,0339 8674,2857 293,8677 0,9298 0,9706 0,001096 0,0111 0,0005

1,5

1 311,15 0,2 24,96 0,0080 8674,2857 69,5054

118,1486

0,9305 0,9706 0,001098 0,0026 0,0001

1,5 310,65 0,4 30,24 0,0132 8674,2857 114,7392 0,9312 0,9706 0,001100 0,0044 0,0002

2 309,15 0,5 42,81 0,0117 8674,2857 101,3114 0,9353 0,9706 0,001105 0,0039 0,0002

2,5 310,15 0,8 49,52 0,0162 8674,2857 140,1338 0,9325 0,9706 0,001102 0,0053 0,0002

3 311,15 1,1 57,81 0,0190 8674,2857 165,0530 0,9305 0,9706 0,001098 0,0063 0,0003

2

1 309,15 0,2 34,1 0,0059 8674,2857 50,8755

163,4307

0,9353 0,9726 0,001105 0,0019 0,0001

1,5 309,15 0,5 32,71 0,0153 8674,2857 132,5937 0,9353 0,9726 0,001105 0,0051 0,0002

2 309,15 0,9 38,19 0,0236 8674,2857 204,4215 0,9353 0,9726 0,001105 0,0078 0,0003

2,5 313,15 0,7 40,28 0,0174 8674,2857 150,7447 0,9257 0,9726 0,001091 0,0057 0,0003

3 314,15 1,8 56,06 0,0321 8674,2857 278,5179 0,9196 0,9726 0,001088 0,0105 0,0006

1 314,15 0,4 26,03 0,0154 8674,2857 133,2967 255,3357 0,9196 0,9726 0,001088 0,0050 0,0003

1,5 315,15 0,6 29,85 0,0201 8674,2857 174,3575 0,9177 0,9726 0,001084 0,0065 0,0004

42

2,5

2 317,15 1,3 38,37 0,0339 8674,2857 293,8903 0,9065 0,9726 0,001077 0,0109 0,0008

2,5 318,15 1,5 40,5 0,0370 8674,2857 321,2698 0,9053 0,9726 0,001074 0,0119 0,0009

3 320,15 2,3 56,38 0,0408 8674,2857 353,8640 0,8974 0,9726 0,001067 0,0130 0,0011

3

1 318,15 0,4 21,32 0,0188 8674,2857 162,7445

459,5216

0,9053 0,9726 0,001074 0,0060 0,0005

1,5 318,15 1,5 35,17 0,0426 8674,2857 369,9581 0,9053 0,9726 0,001074 0,0137 0,0010

2 318,15 2,7 43,85 0,0616 8674,2857 534,1065 0,9053 0,9726 0,001074 0,0198 0,0015

2,5 318,15 3,2 48,19 0,0664 8674,2857 576,0056 0,9053 0,9726 0,001074 0,0214 0,0016

3 318,15 3,8 50,34 0,0755 8674,2857 654,7931 0,9053 0,9726 0,001074 0,0243 0,0019

Tabel 2.7.7. Hasil perhitungan koefisien perpindahan massa untuk tekanan sebagai variabel tetap

43 Tekanan udara (kg/cm2)

Bukaan Valve (putaran)

Q rata-rata

(cm3/detik)NA

(mol/detik)(YA1-YA)LM ky

Pudara

(atm)kG kG rata-rata

1

1

251,8199

0,0001224 0,00062 0,1968 0,0481 0,2033

0,15951,5 0,0002150 0,00142 0,1512 0,0511 0,1562

2 0,0002317 0,00157 0,1475 0,0527 0,1524

2,5 0,0001903 0,00163 0,1164 0,0542 0,1203

3 0,0003834 0,00240 0,1599 0,0527 0,1652

1,5

1

193,3832157

0,0002259 0,00181 0,1245 0,0666 0,1286

0,44151,5 0,0002163 0,00231 0,0934 0,0697 0,0965

2 0,0004233 0,00229 0,1846 0,0973 0,1908

2,5 0,0004038 0,00051 0,7939 0,0728 0,8203

3 0,0004782 0,00051 0,9401 0,0728 0,9714

1,75

1

205,7030323

0,0005744 0,00136 0,4211 0,0777 0,4351

0,24781,5 0,0002879 0,00251 0,1149 0,0728 0,1187

2 0,0005616 0,00146 0,3846 0,0948 0,3974

2,5 0,0003629 0,00251 0,1448 0,0728 0,1496

3 0,0003432 0,00257 0,1337 0,0826 0,1382

2

1 288,8179951

0,0005468 0,00257 0,2131 0,0826 0,2202 0,2814

1,5 0,0004705 0,00312 0,1509 0,0875 0,1559

2 0,0005837 0,00393 0,1486 0,0924 0,1535

44

2,5 0,0004971 0,00161 0,3085 0,0697 0,3188

3 0,0007372 0,00136 0,5404 0,0777 0,5584

2,5

1

296,8325185

0,0005729 0,00289 0,1981 0,0850 0,20470,3645

1,5 0,0008656 0,00132 0,6554 0,1070 0,6772

2 0,0006119 0,00136 0,4486 0,0777 0,4635

2,5 0,0005484 0,00251 0,2188 0,0728 0,2261

3 0,0006084 0,00251 0,2428 0,0728 0,2509

Tabel 2.7.8. Hasil perhitungan koefisien perpindahan massa untuk bukaan valve liquid sebagai variabel tetap

Bukaan Valve Tekanan udara Q rata-rata NA (YA1-YA)LM ky Pudara kG kG rata-rata

45 (putaran) (km/cm2) (cm3/detik) (mol/detik) (atm)

1

1

239,8105

0,00011 0,0030 0,0366 0,0697 0,0378

0,21231,5 0,00034 0,0013 0,2540 0,0666 0,2625

2 0,00048 0,0043 0,1115 0,0604 0,1152

2,5 0,00051 0,0048 0,1059 0,0635 0,1095

3 0,00050 0,0010 0,5194 0,0682 0,5367

1,5

1

118,1486

0,00012 0,0013 0,0870 0,0666 0,0899

0,08331,5 0,00019 0,0069 0,0277 0,0651 0,0286

2 0,00015 0,0043 0,0349 0,0604 0,0360

2,5 0,00022 0,0048 0,0469 0,0635 0,0484

3 0,00028 0,0013 0,2067 0,0666 0,2136

2

1

163,4307

0,00008 0,0731 0,0011 0,0604 0,0011

0,21591,5 0,00021 0,0731 0,0028 0,0604 0,0029

2 0,00032 0,0731 0,0044 0,0604 0,0045

2,5 0,00030 0,0032 0,0918 0,0728 0,0949

3 0,00062 0,0007 0,9444 0,0777 0,9758

2,5

1

255,3357

0,00030 0,0007 0,4520 0,0777 0,4670

0,21771,5 0,00040 0,0064 0,0629 0,0826 0,0650

2 0,00082 0,0130 0,0631 0,0924 0,0652

2,5 0,00091 0,0031 0,2917 0,0973 0,3014

46

3 0,00112 0,0061 0,1838 0,1070 0,1899

3

1

459,5216

0,00046 0,0031 0,1478 0,0973 0,1527

0,4311

1,5 0,00105 0,0031 0,3359 0,0973 0,3471

2 0,00151 0,0031 0,4850 0,0973 0,5011

2,5 0,00163 0,0031 0,5230 0,0973 0,5404

3 0,00186 0,0031 0,5946 0,0973 0,6143

Tabel 2.7.9. Hasil perhitungan koefisien perpindahan panas untuk tekanan sebagai variabel tetap

Tekanan udara

(kg/cm2)

Bukaan Valve (putaran)

Q rata-rata

(cm3/detik)P

(atm)P1

(atm)

H(kg H2O/kg

udara kering)ky cs hy hy rata-rata

47

1

1

251,8199

0,9678 36,52 0,0325 0,1968 36,52 0,0481

4,78661,5 0,9678 38,87 0,0347 0,1512 38,87 0,0511

2 0,9678 40,045 0,0358 0,1475 40,045 0,0527

2,5 0,9678 41,22 0,0369 0,1164 41,22 0,0542

3 0,9678 40,045 0,0358 0,1599 40,045 0,0527

1,5

1

193,3832

0,9678 50,62 0,0459 0,1245 50,62 0,0666

13,64671,5 0,9678 52,97 0,0482 0,0934 52,97 0,0697

2 0,9678 73,915 0,0694 0,1846 73,915 0,0973

2,5 0,9678 55,32 0,0505 0,7939 55,32 0,0728

3 0,9678 55,32 0,0505 0,9401 55,32 0,0728

2

1

205,7030

0,9678 59,039 0,0542 0,4211 59,039 0,0777

7,74131,5 0,9678 55,32 0,0505 0,1149 55,32 0,0728

2 0,9678 72,0555 0,0675 0,3846 72,0555 0,0948

2,5 0,9678 55,32 0,0505 0,1448 55,32 0,0728

3 0,9678 62,758 0,0580 0,1337 62,758 0,0826

2,5 1 288,8180 0,9678 62,758 0,0580 0,2131 62,758 0,0826 8,7512

48

1,5 0,9678 66,477 0,0617 0,1509 66,477 0,0875

2 0,9678 70,196 0,0656 0,1486 70,196 0,0924

2,5 0,9678 52,97 0,0482 0,3085 52,97 0,0697

3 0,9678 59,039 0,0542 0,5404 59,039 0,0777

3

1

296,8325

0,9678 64,6175 0,0598 0,1981 64,6175 0,0850

11,4700

1,5 0,9678 81,353 0,0773 0,6554 81,353 0,1070

2 0,9678 59,039 0,0542 0,4486 59,039 0,0777

2,5 0,9678 55,32 0,0505 0,2188 55,32 0,0728

3 0,9678 55,32 0,0505 0,2428 55,32 0,0728

Tabel 2.7.10. Hasil perhitungan koefisien perpindahan panas untuk bukaan valve sebagai variabel tetap

Bukaan Valve

(putaran)

Tekanan udara

(km/cm2)

Q rata-rata

(cm3/detik)P

(atm)P1

(atm)

H(kg H2O/kg

udara kering)ky cs hy hy rata-rata

1 239,8105 0,9678 0,0697 0,0482 0,0366 1,0957 1,1622 6,4960

49

1

1,5 0,9678 0,0666 0,0459 0,2540 1,0913 8,0316

1,75 0,9678 0,0604 0,0414 0,1115 1,0828 3,4966

2 0,9678 0,0635 0,0436 0,1059 1,0870 3,3358

2,5 0,9678 0,0682 0,0471 0,5194 1,0935 16,4538

1,5

1

118,1486

0,9678 0,0666 0,0459 0,0870 1,0913 2,7520

2,5464

1,5 0,9678 0,0651 0,0448 0,0277 1,0892 0,8744

1,75 0,9678 0,0604 0,0414 0,0349 1,0828 1,0942

2 0,9678 0,0635 0,0436 0,0469 1,0870 1,4762

2,5 0,9678 0,0666 0,0459 0,2067 1,0913 6,5351

2

1

163,4307

0,9678 0,0604 0,0414 0,0011 1,0828 0,0342

6,6944

1,5 0,9678 0,0604 0,0414 0,0028 1,0828 0,0891

1,75 0,9678 0,0604 0,0414 0,0044 1,0828 0,1374

2 0,9678 0,0728 0,0505 0,0918 1,1000 2,9258

2,5 0,9678 0,0777 0,0542 0,9444 1,1069 30,2855

1255,3357 0,9678 0,0777 0,0542 0,4520 1,1069 14,4944 6,8610

1,5 0,9678 0,0826 0,0580 0,0629 1,1140 2,0287

50

2,5

1,75 0,9678 0,0924 0,0656 0,0631 1,1282 2,0615

2 0,9678 0,0973 0,0694 0,2917 1,1355 9,5961

2,5 0,9678 0,1070 0,0773 0,1838 1,1503 6,1242

3

1

459,5216

0,9678 0,0973 0,0694 0,1478 1,1355 4,8611

13,7256

1,5 0,9678 0,0973 0,0694 0,3359 1,1355 11,0504

1,75 0,9678 0,0973 0,0694 0,4850 1,1355 15,9534

2 0,9678 0,0973 0,0694 0,5230 1,1355 17,2049

2,5 0,9678 0,0973 0,0694 0,5946 1,1355 19,5583

51

2.8. Grafik Hasil Percobaan

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

f(x) = − 1.182 x + 6.53266666666666R² = 0.944861874401108

Bukaan valve (putaran)

t rat

a-ra

ta (

detik

)

Grafik 2.8.1. Hubungan Bukaan Valve dengan waktu (t) pada kalibrasi bukaan

valve

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40f(x) = 0.226666666666667 x + 0.659999999999999R² = 0.96979865771812

Tekanan udara (kg/cm2)

H (

cm)

Grafik 2.8.2. Hubungan Tekanan Udara dengan tinggi manometer (H) pada

kalibrasi tekanan udara

52

150.0 170.0 190.0 210.0 230.0 250.0 270.0 290.0 310.00.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50

f(x) = − 0.00041598513988579 x + 0.401807657607976R² = 0.0325242407169896

Q udara (cm3/detik)

Koe

fisi

en P

erpi

ndah

an M

assa

(kG

)

Grafik 2.8.3. Hubungan antara laju alir volumetrik (Q) dengan koefisien

perpindahan massa (kG) untuk tekanan sebagai variabel tetap

100.0

0

150.0

0

200.0

0

250.0

0

300.0

0

350.0

0

400.0

0

450.0

0

500.0

00.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50

f(x) = 0.000912522108503069 x + 0.00644683079077429R² = 0.915990766603959

Q air (mL/detik)

Koe

fisi

en P

erpi

ndah

an M

assa

(kG

)

Grafik 2.8.4. Hubungan antara laju alir volumetrik (Q) dengan koefisien

perpindahan massa (kG) untuk bukaan valve variabel tetap

53

150.0

0

170.0

0

190.0

0

210.0

0

230.0

0

250.0

0

270.0

0

290.0

0

310.0

00.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

f(x) = − 0.0119098813870795 x + 12.2246109205397R² = 0.0268336380927488

Q udara (cm3/detik)

Koe

fisi

en P

erpi

ndah

an P

anas

(hy)

Grafik 2.8.5. Hubungan antara laju alir volumetrik (Q) dengan koefisien

perpindahan panas (hy) untuk tekanan sebagai variabel tetap

100.0

0

150.0

0

200.0

0

250.0

0

300.0

0

350.0

0

400.0

0

450.0

0

500.0

00.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00f(x) = NaN x + NaNR² = 0

Q udara (cm3/detik)

Koe

fisi

en P

erpi

ndah

an P

anas

(hy)

Grafik 2.8.6. Hubungan antara laju alir volumetrik (Q) dengan koefisien

perpindahan panas (hy) untuk bukaan valve sebagai variabel tetap

54

2.9. Pembahasan

1. Pada grafik 2.8.1. hubungan bukaan valve dengan waktu (t) berbanding terbalik.

Semakin besar putaran bukaan valve, maka waktu yang diperlukan akan semakin

kecil, begitu pula sebaliknya.

2. Pada grafik 2.8.2 hubungan antara tekanan udara dengan tinggi manometer

berbanding lurus, ditunjukkan dari semakin besar tekanan udara yang digunakan,

maka tinggi manometer juga semakin besar.

3. Pada grafik 2.8.3 ditunjukkan hubungan antara laju alir udara (Qudara) dengan

koefisien perpindahan massa (kG). Pada grafik 2.8.3. hubungan antara Qudara

dengan kG adalah berbanding terbalik dan tidak sesuai dengan teori dikarenakan

pada saat udara dari kompresor menuju ke heater, laju alir udaranya tidak stabil

yang berakibat langsung terhadap laju alir sehingga mempengaruhi koefisien

perpindahan panas dan menyebabkan perubahan ketinggian manometer yang tidak

stabil yang mempengaruhi koefisien perpindahan massa. Hubungan Qudara dan kG

berbanding lurus dibuktikan dengan persamaan:

V u=Q×ρudara

M B ....................................................................persamaan (a)

NA =

V u| [ Y A2

1−Y A2

−Y A

1

1−Y A1]|

........................................persamaan (b)

ky =

N A

(Y A1− Y A )LM ...................................................persamaan (c)

kG =

kyP

..............................................................................persamaan (d)

Laju alir dipakai untuk menentukan rumus Vu, dimana Vu akan digunakan untuk

nilai mendapat kG. Dapat dilihat, bahwa semakin besar Q maka Vu juga akan

semakin besar, jika Vu semakin besar maka NA juga akan semakin besar. Hal ini

juga berpengaruh terhadap ky, yakni semakin besar NA maka ky juga akan semakin

besar, dan nilai ky semakin besar maka nilai kG juga akan meningkat.

4. Pada grafik 2.8.4. ditunjukkan hubungan antara laju laju alir air (Qair) dengan

koefisien perpindahan massa (kG) berbanding lurus dan sesuai dengan teori.

Hubungan Qair dan kG berbanding lurus dibuktikan dengan persamaan:

55

V u=Q×ρudara

M B ....................................................................persamaan (a)

NA =

V u| [ Y A2

1−Y A2

−Y A

1

1−Y A1]|

........................................persamaan (b)

ky =

N A

(Y A1− Y A )LM ..................................................persamaan (c)

kG =

kyP

..............................................................................persamaan (d)

Laju alir dipakai untuk menentukan rumus Vu, dimana Vu akan digunakan untuk

nilai mendapat kG. Dapat dilihat, bahwa semakin besar Q maka Vu juga akan

semakin besar, jika Vu semakin besar maka NA juga akan semakin besar. Hal ini

juga berpengaruh terhadap ky, yakni semakin besar NA maka ky juga akan semakin

besar, dan nilai ky semakin besar maka nilai kG juga akan meningkat.

5. Grafik 2.8.5 menunjukkan hubungan antara laju alir udara (Qudara) dengan

koefisien perpindahan panas (hy) beranding terbalik dan tidak sesuai dengan teori.

Dimana teori menyatakan bahwa laju alir akan berbanding lurus dengan hy. Grafik

2.8.5 tidak sesuai dengan teori dikarenakan pada saat udara dari kompresor

menuju ke heater, laju alir udaranya tidak stabil yang berakibat langsung terhadap

laju alir sehingga mempengaruhi koefisien perpindahan panas dan menyebabkan

perubahan ketinggian manometer yang tidak stabil yang mempengaruhi koefisien

perpindahan panas. Hal ini ditunjukkan dengan persamaan:

V u=Q×ρudara

M B .................................................................persamaan (a)

NA =

V u| [ Y A2

1−Y A2

−Y A

1

1−Y A1]|

.....................................persamaan (b)

ky =

N A

(Y A1− Y A )LM .................................................persamaan (c)

hy = cs×M B×ky............................................................persamaan (d)

56

Laju alir dipakai untuk menentukan rumus Vu, dimana Vu akan digunakan untuk

nilai mendapat hy. Dapat dilihat, bahwa semakin besar Q maka Vu juga akan

semakin besar, jika Vu semakin besar maka NA juga akan semakin besar.

6. Pada grafik 2.8.6. menunjukkan hubungan antara Qair dan hy berbanding lurus. Hal

ini sesuai dengan teori. Dimana teori menyatakan bahwa laju alir akan berbanding

lurus dengan hy. Hal ini ditunjukkan dengan persamaan:

V u=Q×ρudara

M B ...................................................................persamaan (a)

NA =

V u| [ Y A2

1−Y A2

−Y A

1

1−Y A1]|

........................................persamaan (b)

ky =

N A

(Y A1− Y A )LM ...................................................persamaan (c)

hy = cs×M B×ky...............................................................persamaan (d)

Laju alir dipakai untuk menentukan rumus Vu, dimana Vu akan digunakan untuk

nilai mendapat hy. Dapat dilihat, bahwa semakin besar Q maka Vu juga akan

semakin besar, jika Vu semakin besar maka NA juga akan semakin besar.

2.10. Kesimpulan

- Koefisien perpindahan massa (kG)

a. kG (tekanan sebagai variabel tetap) = 0,1595

b. kG (bukaan valve sebagai variabel tetap) = 0,2123

- Koefisien perpindahan panas (hy)

a. hy (tekanan sebagai variabel tetap) =4,7866

b. hy (bukaan valve sebagai variabel tetap) = 6,4960

- Hubungan antara laju alir air (Qair) dengan koefisien perpindahan massa (kG)

adalah berbanding lurus.

- Hubungan antara laju alir air (Qair) dengan koefisien perpindahan panas (hy)

adalah berbanding lurus.