PENGERINGAN - Spada UNS

PENGERINGAN

• Terminologi untuk penghilangan kadar cair (moisture content) yang relatif sedikit dari suatu zat

• Secara umum hasil berupa ‘solid product’

• Proses dilakukan pada kondisi di bawah titik didih air

• Bukan proses yang melibatkan mekanik, seperti pengurangan kadar air menggunakan centrifuge

• Pengeringan biasanya merupakan tahap akhir dari

suatu proses

Pemisahan Air dari Padatan ? Ada3cara:

•Cara Mekanik (padatan diperas hingga airnya keluar)

•Pemisah Sentrifugal

•Penguapan termal

Pemisahan air secara mekanik biasanya lebih murah biayanya, sehingga biasanya kandungan zat cair itu

diturunkan terlebih dahulu sebanyak-banyaknya dengan

cara mekanik sebelum diumpankan kedalam pengering

termal.

Bentuk/wujud Hasil Pengeringan

•serpih (flake),

•bijian (granule),

•kristal(crystal),

•serbuk(powder),

•lempeng(slab), atau

•lembaran sinambung (continous sheet)

Sifat masing-masing bentuk berbeda satu sama lain

Definisi-definisi

Dalam operasi pengeringan pada sistem udara-air perhitungan teknis biasanya didasarkan pada satuan massa gas bebas uap.

•Uap: bentuk gas dari komponen yang juga terdapat dalam fasa cair

•Gas: komponen yang hanya terdapat dalam bentuk gas saja Campuran gas-uap mengikuti Hukum Gas Ideal

Kelembaban udara menggambarkan kandungan uap air di udara

Kelembaban - massa uap yang dibawa oleh satu unit massa gas bebas

uap

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 :

�=�_�

�_�=�´_�

�´_� = �´_�

�_� −�´_�

�^′= �_��_�

�_��_�= �´_�

�_�−�´_�

�_�

�_�

mol A/mol B

massa A/massa B

B) dan A (campuran tal

tekanan to :

p

B material parsial

tekanan :

p

A material parsial

tekanan :

p

t B A

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.

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.

2. Temperatur Bola Basah

Temperatur bola kering adalah temperatur campuran uap-gas yang terukur dengan memasukkan termometer ke campuran

ISTILAH-ISTILAH

1. Temperatur Bola Kering

Temperatur bola basah atau wet bulb tempera-ture (t^w) adalah temperatur kesetimbangan yang dicapai apabila sejumlah kecil cairan (A) diuapkan ke dalam jumlah besar campuran uap-gas (A+B) yang tidak jenuh.

Kelembaban relatif didefinisikan sebagai :

Dimana :

p_As adalah tekanan uap murni dan p_A adalah tekanan parsial pada temperatur yang sama.

3. Kelembaban Relatif (H

_R

)

�

_�

= �

_�

�

_��

� 100 %

4. Persentase

Kelembaban/Saturasi

Persentase kelembaban didefinisikan sebagai :

Dimana nilai-nilainya terukur pada temperatur yang sama

Hubungan H_R dan H_P

�

_�

= � − �

_��

� − �

_�

�

_�

% ' 100

H ' atau

%

100

^P

 





S S

P

Y

Y Y

H Y

5. 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

).

Grafik Kelembaban (Kurva/Grafik Psikhrometrik)

Contoh soal:

Diketahui:

• T bola kering (T) = 25 oC

• T bola basah (Tw) = 20 oC Tentukan:

1. Relative Humidity (RH)

2. Temperatur dew point (Tdp)

3. Kelembaban

Karakteristik pengeringan : equilibrium moisture content

• Bahan yang higroskopis akan mempunyai kandungan air

tertentu apabila dikontakkan dengan udara yang mempunyai temperatur dan suhu tertentu

• Disebut sebagai ‘ equilibrium moisture content ’

Karakteristik pengeringan : equilibrium moisture content

 Variation of relative humidity with equilibrium moisture content for different materials

• Selalu terdapat : hysterisis

Karakteristik pengeringan : equilibrium moisture content

Kurva setimbang yang

berbeda saat diperoleh dari

proses yang berbeda : dengan

absorpsi atau desorpsi

DEFINISI :

1. Moisture content, basis basah = Kg moisture x 100 %

Kg padatan basah

Kg moisture x 100%

Kg padatan kering + kg moisture

2. Moisture content, basis kering =

Kg moisture x 100 %

Kg padatan kering

3. Equilibrium moisture (X*) :

moisture content padatan ketika pada kondisi kesetimbangan dengan tekanan parsial uap tertentu.

4. Bound moisture :

moisture content padatan yang memberikan tekanan uap kesetimbangan kurang daripada tekanan uap cairan murni pada temperatur tertentu.

5. Unbound moisture :

moisture content padatan yang memberikan tekanan uap

kesetimbangan sama dengan tekanan uap cairan murni pada temperatur tertentu.

6. Free moisture :

moisture content padatan yang berlebih dibanding dengan equilibrium moisture content sebesar X - X*.

Hanya free moisture yang bisa diuapkan.

OPERASI PENGERINGAN

 Operasi pengeringan bisa diklasifikasikan batch atau kontinyu.

 Klasifikasi didasarkan pada bahan yang dikeringkan.

 Pengeringan batch (dalam kenyataannya semi batch): sebanyak bahan tertentu dikeringkan pada aliran udara yang mengalir.

 Pengeringan kontinyu : baik bahan maupun udara pengering dialirkan secara kontinyu.

Klasifikasi peralatan pengeringan :

1. Metode operasi : batch atau kontinyu.

2. Metode pemberian panas :

- Direct drier : gas panas dikontakkan langsung dengan bahan.

- Indirect drier : misalnya melalui konduksi lewat dinding logam 3. Sifat bahan yang dikeringkan : padatan, butiran.

Kecepatan pengeringan

• Untuk tujuan pengeringan tertentu :

• Estimasi ukuran dryer

• Kondisi udara pengering (kelembaban dan suhu)

• Waktu yang diperlukan

• Percobaan pengukuran laju pengeringan

• Sampel diletakkan dalam tray

• Tray diletakkan dalam kabinet atau duct dimana udara dengan kondisi tertentu mengalir

• Pengurangan berat diukur dalam selang waktu tertentu

• Laju pengeringan R adalah

• R = kg H2O/m².jam

• Ls= kg padatan kering

• A= luas permukaan pengeringan, m²

• Atau menggunakan persamaan

• Misal

• Nilai ini diplot pada rerata konsentrasi

• Kurva laju pengeringan diplot sebagai X vs R

Kurva laju pengeringan untuk kondisi pengeringan konstan

• Data :

Berat total pada berbagai waktu

Data diubah menjadi data laju pengeringan

Pada kondisi pengeringan tertentu maka diperoleh X*

Sehingga diperoleh free moisture content, X

•

Slope dari suatu garis singgung pada t tertentu adalah

Laju pengeringan

atau

Nilai R ini diplot pada rerata kadar air

KURVA PENGERINGAN

Point A’ : hot solid

Point B-C: constant-rate drying period in which surface of the solid remains saturated with liquid because the

movement of water vapour to the surface equals the

evaporation rate. Thus the drying rate depends on the rate of heat transfer to the drying surface and temperature

remains constant. Surface temperature  T_W

Point AB :

Warming up (unsteady) period where the solid surface conditions come into equilibrium with the drying air.

Before drying can begin, a wet material must be heated to such a

temperature that the vapor pressure of the liquid content exceeds the partial pressure of the corresponding vapor in the surrounding

atmosphere.

Point C : critical free moisture content, X_C , where the drying rate starts falling and surface temperature

rises. Insufficient water on surface

Point C-D : first falling-rate drying period which surface is drying out. Rate of water to surface is less that rate of evaporation from surface

Point D : surface completely dry

Point D-E : second falling-rate period in which evaporation is from inside of solid.

Point E : equilibrium moisture content, X*, where no further drying occur

Perhitungan constant rate periode

t1 =?

t2 =?

Rc = 1,51

Perhitungan falling rate periode

Falling rate periode : special case

Falling rate periode : special case

b) Rate is a linear function thru’ origin (a straight line from C to E at the origin)

Rc

Xc