Menghitung Efisiensi Alat Pengering Udara Tipe Desiccant Dryer Berdasarkan Kandungan Air Dalam Udara Yang Diproses
Data Spesifikasi Alat:
Flow -40oC PDP: 1295 cfm atau 2220 m3/jam
Heater: 24 kW
Blower: 9 kW
In/Out Connection: 3 BSP
Width: 1994 mm
Depth: 1219 mm
Height: 2032 mm
Weight: 1857 kg
Power: 230 V/50 Hz
Data Pengamatan Alat:
Tekanan masukan udara: 7 bar
Tekanan keluaran udara: 6.5 bar
Laju aliran udara masukan: 105 m3/jam
Laju aliran udara keluaran: 92 m3/jam
Suhu udara masukan: 45 oC
Suhu udara keluaran: 32 oC
Kandungan air dalam udara masukan: 12 g/m3
Kandungan air dalam udara keluaran: 0,4 g/m3
Berikut adalah beberapa perhitungan yang dapat dilakukan untuk mencari efisiensi dari alat pengering udara tipe desiccant dryer:
A. Metode I
1. Kandungan air yang dihilangkan:
Kandungan air yang dihilangkan = Kandungan air udara masukan - Kandungan air udara keluaran
= 12 g/m3 - 0,4 g/m3 = 11,6 g/m3
2. Efisiensi pengeringan udara:
Efisiensi pengeringan udara = (Kandungan air udara masukan - Kandungan air udara keluaran) / (Kandungan air udara masukan) x 100%
= (12 - 0.4) / (12) x 100%
= 96.7%
B. Metode II
1. Menghitung kandungan air dalam udara pada kondisi suhu dan tekanan tertentu, dapat digunakan persamaan:
H2O = (kg air / kg udara kering) x 1000 Dimana:
- kg air = massa air dalam kg
- kg udara kering = massa udara dalam kg (tanpa memperhitungkan massa air di dalamnya)
- 1000 adalah faktor pengali untuk mengubah hasil dalam kg/m3 menjadi g/m3
Untuk kasus ini, dapat dihitung:
- Kandungan air dalam udara masukan:
H2O masukan = (12 / (1 + 0,62198 x 0,02654 x exp(17,67 x 45 / (45 + 243,5))) x 1000
H2O masukan = 14,25 g/m3
- Kandungan air dalam udara keluaran:
H2O keluaran = (0,4 / (1 + 0,62198 x 0,02654 x exp(17,67 x 32 / (32 + 243,5))) x 1000
H2O keluaran = 0,5 g/m3
2. Selanjutnya, dapat digunakan rumus ideal gas law untuk menghitung volume udara pada kondisi suhu dan tekanan tertentu:
P1 x V1 / (R x T1) = P2 x V2 / (R x T2) Dimana:
- P1 dan P2 adalah tekanan pada kondisi awal dan akhir (dalam Pa)
- V1 dan V2 adalah volume udara pada kondisi awal dan akhir (dalam m3) - T1 dan T2 adalah suhu pada kondisi awal dan akhir (dalam K)
- R adalah konstanta gas umum (8,314 J/K/mol)
Untuk kasus ini, dapat dihitung:
- Volume udara masukan:
V1 = 105 m3/jam = 0,0292 m3/s P1 = 7 bar x 105 Pa/bar = 735000 Pa T1 = 45 + 273,15 = 318,15 K
V1 = (P2 x V2 x T1) / (P1 x T2 x R) V2 = V1 x P1 x T2 / (P2 x T1 x R)
V2 = 0,0292 x 735000 x 305,15 / (6,5 x 318,15 x 8,314) V2 = 0,0257 m3/s = 92,5 m3/jam
- Volume udara keluaran:
V2 = 92 m3/jam = 0,0256 m3/s
P2 = 6,5 bar x 105 Pa/bar = 682500 Pa T2 = 32 + 273,15 = 305,15 K
Dengan nilai H2O masukan dan H2O keluaran serta volume udara masukan dan keluaran yang telah dihitung sebelumnya, maka efisiensi alat desiccant air dryer dapat dihitung sebagai berikut:
Efisiensi = (H2O masukan - H2O keluaran) / (H2O masukan) x 100%
Efisiensi = (14,25 - 0,5) / (14,25) x 100%
Efisiensi = 96,49%
Jadi, efisiensi alat desiccant air dryer pada kasus ini sekitar 96,49%.
C. Metode III
1. Menghitung tekanan absolut udara masukan dan keluaran:
(tekanan atmosfer sekitar 1 bar)
- Tekanan absolut udara masukan = tekanan masukan udara + tekanan atmosfer = 7 bar + 1 bar = 8 bar
- Tekanan absolut udara keluaran = tekanan keluaran udara + tekanan atmosfer = 6,5 bar + 1 bar = 7,5 bar
2. Menghitung suhu absolut udara masukan dan keluaran:
- Suhu absolut udara masukan = suhu udara masukan + 273,15 = 45 oC + 273,15 = 318,15 K
- Suhu absolut udara keluaran = suhu udara keluaran + 273,15 = 32 oC + 273,15 = 305,15 K
3. Menghitung tekanan uap jenuh udara pada suhu absolut udara masukan dan keluaran:
- Tekanan uap jenuh udara pada suhu absolut udara masukan = 0,04759 bar (dilihat pada tabel termodinamika)
- Tekanan uap jenuh udara pada suhu absolut udara keluaran = 0,09593 bar (dilihat pada tabel termodinamika)
4. Menghitung jumlah uap air dalam udara masukan dan keluaran:
Dimana 0,622 adalah konstanta R untuk gas campuran
- Jumlah uap air dalam udara masukan = (tekanan absolut udara masukan x kandungan air dalam udara masukan) / (0,622 x tekanan uap jenuh udara pada suhu absolut udara masukan + (tekanan absolut udara masukan - tekanan uap jenuh udara pada suhu absolut udara masukan))
= (8 bar x 12 g/m3) / (0,622 x 0,04759 bar + (8 bar - 0,04759 bar)) = 12,019 g/m3
- Jumlah uap air dalam udara keluaran = (tekanan absolut udara keluaran x kandungan air dalam udara keluaran) / (0,622 x tekanan uap jenuh udara pada suhu absolut udara keluaran + (tekanan absolut udara keluaran - tekanan uap jenuh udara pada suhu absolut udara keluaran))
= (7,5 bar x 0,4 g/m3) / (0,622 x 0,09593 bar + (7,5 bar - 0,09593 bar)) = 0,402 g/m3
5. Menghitung efisiensi:
- Efisiensi = ((jumlah uap air dalam udara masukan - jumlah uap air dalam udara keluaran) / (jumlah uap air dalam udara masukan)) x 100%
= ((12,019 g/m3- 0,402 g/m3) / (12,019 g/m3)) x 100%
= 96,67 %
Jadi, untuk efisiensi alat pengering udara tipe desiccant dryer berkisar 96 %. Bisa dikatakan bahwa alat desiccant air dryer tersebut dapat mengurangi kandungan air dalam udara dengan baik.
