penuntun praktikum operasi teknik kimia i

betul-betul mendalami materi dari setiap judul percobaan yang akan dilakukan. ... Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I. 4. PERCOBAAN I. TANGKI PE...

8 downloads 374 Views 854KB Size
Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

PENUNTUN PRAKTIKUM

OPERASI TEKNIK KIMIA I

NAMA MAHASISWA NOMOR STAMBUK KELAS/KELOMPOK

: : :

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA MAKASSAR 2016 1

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

KATA PENGANTAR

Assalamu ‘alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh... Dengan rahmat Allah SWT, kami mengucapkan puji syukur kehadiratNya atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia ini dapat diselesaikan. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam mengikuti kegiatan praktikum pada laboratorium Operasi Teknik Kimia. Dengan adanya buku penuntun ini bukan berarti mahasiswa tidak perlu lagi mencari dan membaca buku-buku lainnya tetapi juga dibutuhkan informasi dari beberapa referensi demi menambah pengetahuan sehingga mahasiswa dapat betul-betul mendalami materi dari setiap judul percobaan yang akan dilakukan. Penyusunan penuntun ini mengacu dari modul yang disusun oleh perancang alat Laboratorium di Institut Teknologi Bandung (ITB). Kami menyadari dalam penyusunan penuntun ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi menyempurnakan penuntun ini dan penuntun-penuntun selanjutnya. Semoga penuntun praktikum ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Insya Allah. Amin ya Rabbal ‘alamin. Wassalamu ‘alaikum warahmatullahi wabarakatuh...

Makassar,

April 2016

Tim Penyusun

Laboratorium Operasi Teknik Kimia Universitas Muslim Indonesia

2

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

DAFTAR ISI Kata Pengantar Tangki Pengaduk ............................................................................................4 Aliran Fluida ………………….....................................................................13 Heat Exchenger……. ....................................................................................19 Sedimentasi ..................................................................................................25

3

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

PERCOBAAN I TANGKI PENGADUK

1.1 Tujuan Percobaan Mempelajari karakteristik sistem pengadukan cairan dalam tangki. 1.2 Dasar Teori Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan didalam bahan yang diaduk. Tujuan dari pada operasi pengadukan terutama adalah terjadinya pencampuran. Pencampuran merupakan suatu operasi yang bertujuan untuk mengurangi ketidaksamaan komposisi, suhu atau sifat lain yang terdapat dalam suatu bahan. Pencampuran dapat terjadi dengan cara menimbulkan gerak di dalam bahan itu yang menyebabkan bagian-bagian bahan saling bergerak satu terhadap lainnya, sehingga operasi pengadukan hanyalah salah satu cara untuk operasi pencampuran. Pencampuran fasa cair dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu pertama pencampuran antara cairan yang saling tidak bercampur atau tercampur sebagian(immiseible) dan campuran cairan yang tercampur (miseible). 1.1.1

Proses Pencampuran Proses pencampuran dalam fasa cair dilandasi oleh mekanisme perpindahan momentum didalam aliran turbulen, pencampuran terjadi pada tiga skala yang berbeda, yaitu : a. Pencampuran sebagai akibat aliran cairan secara keseluruhan (bulk flow), disebut mekanisme konvektif. b. Pencampuran karena adanya gumpalan-gumpalan fluida yang terbentuk dan tercampakkan didalam median aliran dikenal sebagai “eddies”. c. Pencampuran karena gerak molekul air merupakan mekanisme pencampuran yang dikenal sebagai difusi. Ketiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling menentukan adalah eddy diffution. Mekanisme ini membedakan pencampuran dalam medan aliran laminer.

4

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

1.1.2

Tangki Pengaduk Salah satu sarana untuk pencampuran fase cair adalah tangki pengaduk. Hal yang penting daripada pengadukan didalam penggunaannya adalah : a. Bentuk : pada umumnya digunakan bentuk silindris dan bagian bawahnya cekung. b. Ukuran : yaitu diameter dan tinggi tangki c. Kelengkapannya : - Ada tidaknya bafle, yang berpengaruh pada pola aliran didalam tangki - Jacket atau coil pendingin/pemanas yang berfungsi sebagai pengendali suhu - Letak lubang pemasukan dan pengeluaran untuk proses kontinyu. - Kelengkapan lainnya seperti tutup tangki dan sebagainya d. Pengaduk (impeler)

1.1.3

Pengaduk Pencampuran didalam tangki pengaduk terjadi karena adanya gerak rotasi dari pengaduk didalam fluida. Gerak pengaduk ini memotong fluida tersebut dan dapat memantulkan arus eddy yang bergerak keseluruh sistem fluida tersebut. Oleh sebab itu pengaduk merupakan bagian yang paling penting dalam suatu operasi pencampuran fasa cair dengan tangki pengaduk. Pencampuran yang baik akan diperoleh bila

5

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

dipehatikan bentuk dan dimensi pengaduk yang digunakan, karena akan mempengaruhi keefektifan proses pencampuran, serta daya yang diperlukan. Menurut aliran yang dihasilkan, pengaduk dapat dibagi menjadi tiga golongan : a. Pengaduk aliran aksial, akan menimbulkan aliran yang sejajar dengan sumbu putaran b. Pengaduk dengan aliran radial, akan menimbulkan aliran yang berarah tangensial dan radial terhadap bidang rotasi pengaduk. Komponen aliran tangensial menyebabkan timbulnya vorteks dan terjadinya pusaran, dan dapat dihilangkan dengan pemasangan baffle atau cruciform baffle. c. Pengaduk aliran campuran, merupakan gabungan dari kedua jenis pengaduk diatas. Menurut bentuknya, pengaduk dapat dibagi menjadi tiga golongan yaitu : a. Turbin, yang menimbulkan aliran arah radial dan tangensial sekitar turbin terjadi daerah turbulensi yang kuat antar fluida b. Propeller yang terutama menimbulkan aliran arah aksial, arus aliran meninggalkan pengaduk secara kontinyu melewati fluida ke suatu arah tertentu sampai dibelokkan oleh dinding atau dasar tangki. c. Padel, yang menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan hampir tanpa gerak vertikal sama sekali. Arus yang bergerak ke arah horizontal setelah mencapai dinding akan dibelokkan ke atas atau ke bawah. Bila digunakan pada kecepatan tinggi, akan terjadi agitasi. Disamping itu masih ada bentuk-bentuk pengaduk lain yang biasanya merupakan modifikasi dari ketiga bentuk di atas.

a. Flat Blade b. Curved Blade c. Pitbhed Blade

6

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Gambar 1. Pengaduk Jenis Turbin

a. Standard Three Blade b. Weedless c. Guarded

Gambar 2. Pengaduk Jenis Propeller

a. Basic b. Anchor c. Glassed

Gambar 3. Pengaduk Jenis Padel

Gambar 4. Pola Aliran Pada Pengaduk Jenis Propeller 1.1.4

Pola Aliran Pola aliran yang terjadi dalam aliran yang diaduk tergantung pada jenis pengaduk, karakteristik fluida yang diaduk dan ukuran serta perbandingan ukuran antara tangki, pengaduk dan sekat. Kecepatan partikel fluida di setiap titik dapat diuraikan dalam tiga komponen, yaitu :

7

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

1. Komponen radial, bekerja dalam arah tegak lurus terhadap sumbu pengaduk. 2. Komponen longitudinal, bekerja dalam arah sejajar sumbu. 3. Komponen tangensial atau rotasional, bekerja dalam arah garis singgung lintasan melingkar sekeliling sumbu. Aliran tangensial yang mengikuti lintasan melingkar sekeliling sumbu, menimbulkan vorteks di permukaan cairan. Jika tangki tidak bersekat, maka pengaduk jenis aliran aksial maupun radial akan menghasilkan aliran melingkar. Karena pusaran itu terlalu kuat, pola aliran akan sama saja untuk semua jenis pengaduk, dan vorteks yang terbentuk akan mencapai pengaduk, sehingga gas di atas permukaan akan terhisap. Hal ini umumnya diinginkan. Ada tiga cara untuk mencegah pusaran dan vorteks :

1.1.5

1. Pengaduk dipasang off center atau miring. 2. Pada dinding tangki dipasang sekat vertikal 3. Permukaan diffuser ring pada pengaduk jenis turbin Waktu Pencampuran Waktu pencampuran merupakan lamanya operasi pencampuran sehingga diperoleh keadaan yang serba sama. Pada operasi pencampuran dengan tangki pengaduk, waktu pencampuran ini dipengaruhi oleh beberapa hal : 1. Yang berkaitan dengan alat, yaitu a. Ada tidaknya bafle atau cruciform bafle b. Bentuk dan jenis pengaduk (turbin, propeller, padel) c. Ukuran pengaduk (diameter, tinggi) d. Laju perputaran pengaduk e. Kedudukan pengaduk pada tangki : - Jarak terhadap dasar tangki - Pola pemasangannya :  Center, vertikal  Off center, vertikal  Miring (inclined) dari atas  Horizontal f. Jumlah daun pengaduk g. Jumlah pengaduk yang terpasang pada poros pengaduk. 2. Yang berhubungan dengan cairan yang diaduk a. Perbandingan kerapatan (density) cairan yang diaduk b. Perbandingan viskositas cairan yang diaduk c. Jumlah kedua cairan yang diaduk 8

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

d. Jenis cairan yang diaduk (miscible, immiscible)

a. b. c. d.

Center, vertikal Off center, vertikal Miring (inclined) Horizontal

Gambar 5. Posisi Pengaduk pada Tangki Pengaduk 1.1.6

Kebutuhan Daya Untuk melakukan perhitungan dalam spesifik tangki pengaduk telah dikembangkan beberapa teori dan hubungan empiris. Para peneliti telah mengembangkan beberapa hubungan empiris yang dapat untuk memperkirakan ukuran alat dalam pemakaian yang atas dasar percobaan yang dilakukan pada skala laboratorium. Persyaratan dari pada penggunaan hubungan empiris tersebut adalah adanya : a. Kesamaan geometris, yang menentukan kondisi batas peralatan artinya bentuk kedua alat harus sama dan perbandingan ukuranukuran geometris berikut ini sama untuk keduanya.

b. Kesamaan dinamika dan kesamaan kinetik, yaitu terdapat kesamaan harga perbandingan antara gaya yang bekerja disuatu kedudukan (gaya viskositas terhadap gaya gravitasi, gaya inersi terhadap gasya viskositas). c. Faktor yang mempengaruhi kebutuhan daya (power) P untuk pengadukan adalah diameter pengaduk (D), kekentalan cairan, kecepatan cairan, medan gravitasi (g) dan laju putar pengaduk (N). Maka secara matematis dapat ditulis sebagai berikut : P = f(D,π,ρ,g,N)

9

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Bila dianggap hubungan besaran-besaran tersebut seperti persamaan berikut : P = K(Da,πb,ρc,gf,Ng) Dimana K adalah konstanta dengan analisa dimensi dimana dimensi yang digunakan adalah : M = massa L = panjang T = waktu. Maka : (

)

(

) (

) ( ) ( )

Dengan menyelesaikan persamaan tersebut di atas maka diperoleh : ( ) Dimana : ( (

) )

( *

)

+

(

)

disebut power number = Npo

disebut Reynold Number = NRe

disebut Froude Number = NFr 1.3 Prosedur Percobaan Mengukur diameter dalamtangkidan diameter pengaduk. Kemudian dimasukkanair dengan volume tertentukedalamtangkitanpabufflekemudian di ukurtinggicairan. Pengaduk dimasukkan ke dalam tangki lalu alat dikalibrasi dengan waktu tertentu.Kemudian bahan dimasukkan ke dalam tangki dan di catat daya dan putarannya.Prosedur di atas diulangi dengan menggunakan tangki dengan buffle. 1.4 Pengolahan Data Untuk memperoleh persamaan : Npo = K. Nre-b.NFr-c Dilakukan pengukuran besaran-besaran selama percobaan sebagai berikut : 1. P = (V.I) 2. D 3. 4. N 5. π = (t-θ)k

10

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

6. konstanta-konstanta K, -b, dan –c dihitung dengan cara linearisasi dan regresi polinomial persamaan di atas. Perhitungan regresi berdasarkan metode least square dapat dilakukan dengan bantuan program komputer lotus, atau program-program lain yang dibuat dalam bahasa BASIC.

11

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

TABEL ASISTENSI NAMA STAMBUK KELOMPOK KELAS ASISTEN JUDUL PENETAPAN

NO HARI/TGL

: : : : : :

URAIAN

PARAF

KET

Makassar,

(

20

) ASISTEN

12

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

PERCOBAAN II ALIRAN FLUIDA 1.1 Pengantar Dalam pabrik kimia, transportasi fluida (cairan atau gas) dapat dikatakan selalu terjadi. Transportasi fluida di pabrik umunya dilaksanakan dengan saluran tertutup (closed channel), dengan saluran berupa pipa. Sebagai gambaran pentingnya masalah transportasi fluida, biaya pemipaan bisa mencapai 40% dari harga alat pabrik. Untuk itu, tentunya peralatan transportasi fluida perlu diperhitungkan dengan seksama. Teori aliran fluida menjadi teramat penting dalam teknik kimia. Diantara peralatan transportasi fluida, pompa, kran, alat ukur alir (orificemeter dan floatmeter) teramat penting. Percobaan ini akan mempelajari karakteristik pompa, kran, orificemeter dan floatmeter. 1.2 Landasan Teori Dua konsep dasar yang selalu dipakai dalam perhitungan fluida adalah : 1. Kontinuitas aliran (neraca massa) Berdasar Neraca Massa dapat diperoleh persamaan : minput = moutput dengan m adalah laju alir massa (massa/waktu). Dapat pula ditulis : (A.v.ρ)input = (A.v.ρ)output Dengan A adalah luas penampang aliran pipa, v adalah kecepatan rata-rata aliran dan ρ adalah rapat massa fluida. Jika fluida incompressible maka ρ tetap sehingga bisa dicoret. Jika ukuran pipa sama, maka A bisa dicoret. 2. Neraca energi mekanis (persamaan Bernoulli) Neraca energi mekanis untuk sistem aliran cairan berbentuk :

f = f (Re) (tersedia grafik, misal di buku Brown)

Dalam hal ini : P = tekanan, ρ = rapat massa cairan, g = percepatan gravitasi, z = jarak antar pipa, v = kecepatan, F = friction head, Ws = work head, Re = bilangan Reynold, π = viskositas cairan. Neraca energi mekanis tersebut bisa dikenakan untuk pompa, kran, orificemeter dan dan floatmeter.

13

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Jika tekanan sebelum dan sesudah pompa dapat diukur maka –Ws (head pompa) dapat dihitung. Pompa Untuk titik-titik sebelum dan sesudah pompa, dapat diasumsi z1 = z2, v1 = v2 (jika kran pipa sebelum dan sesudah pompa sama), sehingga diperoleh :

Jika tekanan sebelum dan sesudah pompa dapat diukur maka –Ws (head pompa dapat dihitung). Kran Untuk titik-titik sebelum dan sesudah kran, dapat diasumsi z1 = z2, -Ws = 0, v1 = v2 sehingga diperoleh :

Jika beda tekanan sebelum dan sesudah kran dapat diukur, maka panjang ekivalen kran dapat dihitung (Le). Panjang ekivalen kran adalah panjang pipa lurus yang memberikan gesekan terhadap aliran dengan yang diberikan kran. Nilai panjang ekivalen ini tergantung derajat pembukaan kran. Orificemeter Skema orificemeter (alat ukur debit aliran) adalah seperti gambar berikut :

1

2

Jika pipa dipasang penghalang yang tengahnya berlubang. Dengan adanya penghalang tersebut luas penampang aliran menyempit (A2< A1), sehingga kecepatan aliran 1 berbeda dengan di 2. Akibatnya tekanan di 1 berbeda dengan di 2. Tekanan di 2 tidak dapat diukur tepat ditempatnya, tetapi bisa didekati dengan tekanan sedikit dibelakang penghalang. Persamaan kontinuitas aliran :

14

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Karena ρ1 = ρ2, maka :

Neraca energi mekanis dengan anggapan z1 = z2, F = 0, W = 0 menghasilkan :

(

) (



)

[

( ) ]

Debit aliran bisa dihitung sebagai : Q = A2v2 ( √

)

[

( ) ]

Rumus tersebut perlu dikoreksi (faktor koreksi = coefficient of discharge = Co), karena P2 tidak diukur tepat pada lubang orifice dan pada prakteknya gesekan (F), sehingga diperoleh : ( √

[

) ( ) ]

Maka P1 dan P2 dapat diukur, maka nilai Co bisa dihitung. Floatmeter Floatmeter adalah alat ukur debit aliran dengan sketsa prinsip seperti tergambar. Cairan mengalir ke atas lewat tabung yang luas penampangnya makin ke atas makin besar. Dalam tabung terdapat padatan (float) yang jika tak ada cairan akan tenggelam. Akibat adanya aliran, float akan naik. Jika debit aliran makin besar, luas celah yang dibutuhkan untuk aliran makin besar, sehingga posisi

15

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

float akan makin tinggi (diameter tabung makin ke atas makin besar). Jadi ada hubungan antara debit aliran dan posisi ketinggian float. Hal ini bisa dimanfaatkan untuk alat ukur debit aliran. 1.3 Tujuan Percobaan 1. Membuat grafik hubungan debit dan head pompa 2. Membuat grafik hubungan panjang ekivalen kran (Le) dengan derajat pembukaan kran 3. Membuat grafik hubungan antara Co dengan bilangan Reynold orificemeter 4. Membuat grafik hubungan antara debit aliran dengan tinggi float. 5. 1.4 Percobaan a. Bahan Air dan air raksa untuk pengisi manometer pengukur beda tekanan b. Alat Rangkaian alat percobaan ditunjukkan secara skematis pada gambar berikut : P-8

Venturimeter

Orificemeter

Pipa 4

Pipa 3

Tangki LI

Pipa 2

Pipa 1

Pompa

c.

Jalannya Percobaan Dibuat sistem aliran seperti pada gambar di atas. Debit diatur dengan kran dan kran sirkulasi. Debit air pada tangki diukur dengan mengukur jumlah air yang lewat dengan gelas ukur dan mengukur waktu yang diperlukan. Debit air pada tangki adalah volume dibagi waktu. Beda tinggi kolom air 16

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

pada pompa, kran dan orificemeter dicatat, demikian pula posisi ketinggian float. Percobaan dilakukan berulang-ulang dengan debit aliran yang dibuat berbeda. Diameter dalam pipa dan diameter orifice diamati pula. 1.5 Hasil Pengolahan Data Dibuat grafik-grafik seperti disebutkan dalam tujuan percobaan. Selanjutnya dibandingkan dengan data dari pustaka, dan dilakukan pembahasan serta penyimpulan.

17

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

TABEL ASISTENSI NAMA STAMBUK KELOMPOK KELAS ASISTEN JUDUL PENETAPAN

NO HARI/TGL

: : : : : :

URAIAN

PARAF

KET

Makassar,

(

20

) ASISTEN

18

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

PERCOBAAN III ALAT PENUKAR PANAS (HEAT EXCHANGER) 1.1 Pengantar Dalam pabrik kimia, proses pemanasan dan pendinginan bahan, penguapan maupun pengembunan selalu dilakukan. Prinsip proses-proses tersebut adalah menambahkan atau mengambil panas dari suatu bahan. Medium pemberi panas adalah bahan yang suhunya lebih tinggi (pemanas) sedang medium pengambil panas adalah bahan yang suhunya lebih rendah (pendingin). Dalam hal ini panas berpindah dari tempat yang suhunya lebih tinggi ke tempat yang suhunya lebih rendah. Alat yang umum dipakai untuk penambahan atau pengambilan panas disebut alat penukar panas atau heat exchanger. 1.2 Landasan Teori Panas adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Dalam suatu proses, panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan. Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah. Pada umumnya perpindahan panas dapat berlangsung melalui 3 cara yaitu secara konduksi, konveksi, dan radiasi. a. Konduksi (hantaran) Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik. Daya hantar panas konduksi (k) tiap zat berbeda-beda. Daya hantar tinggi disebut penghantar panas (konduktor panas) dan yang rendah adalah penyekat panas (isolator panas ). Q = k * A * (T1-T2) / X A : luas bidang perpindahan panas X : Panjang jalan perpindahan panas(tebal) q ; panas yang dipindahkan b. Konveksi (aliran/edaran) Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik. Q = h * A * (T2 – T1)

19

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

c.

h = koefisien perpindahan panas suatu lapisan fluida. Q = panas yang dipindahkan A = luas perpindahan panas Radiasi (pancaran) Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda panas ke benda yang dingin) dengan pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.

Gambar 1. Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger

d.

e.

Panas dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Perpindahan seperti ini tidak memerlukan zat antara/media. Q = σ . T4 Q = jumlah panas yang dipancarkan T = suhu mutlak σ = tetapan Stefan – Boltzman, = 4,92 kkal / (jam. m2.K4 ) Isolasi Panas Mencegah kehilangan panas alat –alat, pipa-pipa steam/gas yang bersuhu tinggi ke sekeliling yang suhunya lebih rendah, atau sebaliknya. Untuk alat-alat dengan suhu rendah, isolasi mencegah masuknya panas karena suhu sekitarnya yang lebih tinggi.Isolasi juga mencegah bahaya yangdapat timbul bila orang menyentuh permukaan benda yang panas atau dingin sekali. Perbedaan Suhu Rata-rata Dalam perpindahan panas perbedaan suhu mengendalikan laju pemindahan panas. Suhu fluida dalam alat sering tidak tetap. Untuk perhitungan digunakan perbedaan suhu rata-rata. 20

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

(

)

(

)

(

)

(

)

Perbedaan suhu ini disebut perbedaan suhu rata-rata logaritma (log mean temperature diffrence) disingkat LMTD Q = U * A *(Δ T) LMTD Shell And Tube Heat Exchanger

Gambar 2.Penukar Panas Jenis shell and Tube Tipe-tipe yang dikenal dari jenis heat exchanger ini adalah :    

Fixed tube sheet Floating tube sheet Tipe pipa U Tipe fixed tube sheet dengan sambungan (bagian) ekspansi pada shellnya.

21

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 4 macam aliran yaitu :    

Counter current flow (aliran berlawanan arah) Paralel flow/co current flow (aliran searah) Cross flow (aliran silang) Cross counter flow (aliran silang berlawanan)

Komponen Heat Exchanger Adapun komponen-komponen dari heat exchanger antara lain: 1.

2.

3.

4.

5. 6. 7.

Heat Exchanger (HE) Alat untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida bagi pemanasan aliran fluida lainnya. Heater Untuk memanaskan (menaikkan suhu) suatu fluida proses. Sebagai pemanas digunakan steam atau fluida panas lain yang ada. Cooler Untuk pendinginan (menurunkan suhu) suatu fluida proses. Sebagai pendingin digunakan air, udara, atau fluida lain yg perlu dipanaskan. Condensor Pendingin (cooler) untuk mengembunkan (mengambil) panas latennya. Evaporator Untuk menguapkan air dari larutan dan memperoleh larutan pekat. Vaporazer Untuk menguapkan cairan/pelarut yang bukan air. Reboiler Penyedia panas untuk menguapkan sebagian cairan, misalnya untuk distilasi, absorpsi, stripping.

1.3 Tujuan Percobaan Mengevaluasinilaikoefisienperpindahanpanaspermukaanpada shell and tube heat exchanger. 1.4 Percobaan Alat shell and tube heat exchanger dinyalakan, pendingin dialirkan. Diatur suhu pemanas (Tw1) kemudian mengatur kecepatan alir pemanas. Setelah kecepatan pemanas diatur maka kecepatan pendingin dan pemanas dicatat.Setelah suhu yang diinginkan (Tw1) mendekati suhu pemanas yang masuk maka semua suhu dicatat.

22

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

1.5 Hasil Pengolahan Data Untukmenghitungnilaipanas yang ditransfertiapwaktudihitungdenganrumus : Q = m.cp.dt UntukmenghitungLMTD : (

)

LuasPermukaanuntukperpindahanpanas :

Kecepatanmassadihitungdenganrumus :

SehinggabilanganReynolddapatdihitungdenganrumus :

DAFTAR PUSTAKA Artono Koestoer, Raldi .”Perpindahan Kalor”. Salemba Teknika. Jakarta 2002 Holman, JP. Alih bahasa E.Jasifi. “Perpindahan Kalor”. Penerbit Erlangga.Jakarta.1995 MC. Cabe, W.L, Smith, JC, Harriot, P, “ Unit Operation of Chemical Enginering”, 4th ed, Mc.Graw-Hill, New York, 1985, Chapter 11, 12, 15 Kern, DQ, “Process Heat Transfer”, Mc.Graw-Hill, New York, 1965 Kays,W.M. and London, A.L, “Compact Heat Exchanger”, 2 nd Edition McGrawHill, New York, 1964 Kern,D.Q. 1952.Process Heat Transfer.

23

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

TABEL ASISTENSI NAMA STAMBUK KELOMPOK KELAS ASISTEN JUDUL PENETAPAN

NO HARI/TGL

: : : : : :

URAIAN

PARAF

KET

Makassar,

(

20

) ASISTEN

24

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

PERCOBAAN IV SEDIMENTASI 1.1 Tujuan Percobaan Mempelajari cara pemisahan padatan dari suatu suspensi dengan pengukuran laju pengendapan 1.2 Dasar Teori Sedimentasi merupakan salah satu cara yang paling ekonomis untuk memisahkan padatan dari suatu suspensi, bubur atau slurry. Operasi ini banyak digunakan pada proses-proses untuk mengurangi polusi dari limbah industri. Rancangan peralatan sedimentasi selalu didasarkan pada percobaan sedimentasi pada skala yang lebih kecil. Pada percobaan batch, bubur/slurry di endapkan dan laju pengendapannya diukur dengan cara mengukur perpindahan batas antara fase (padatan dan cairan), dari atas ke bawah. Setelah pengendapan berjalan selama waktu to, periode pengendapan dengan laju tetap akan berlangsung beberapa saat dan di ikuti oleh pengendapan dengan laju menurun. Kurva pengendapan dapat dibagi dalam empat zona yang ditunjukkan pada gambar1 berikut: Ho Solid liquid interface

zone 2

zona 2 fig 2

zona 4 Gambar 1. Kurva Pengendapan

Pembagian zona-zona pengendapan pada alat pengendap berisi lumpur terlihat pada gambar 2. Cairan jernih produk pengendap (Zona 1) dan zona kompresi (zona 3) menempati bagian terbesar dalam tangki pengendap. Pada

25

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

umumnya, zona pemekatan suatu suspensi (zona 2) sangta tipis dan kadangkadang tidak jelas terlihat. Kedalaman dari zona pemadatan (Compaction) ditentukan dari karakteristik padatan dan rancangan alat. Pada peralatan pengendap yang beroperasi secara komersial, mekanisme penggaruk (ruko) dipasang pada dasar tangki pengendap untuk mempengaruhi pengumpulan suspensi pekat dari dasar tangki. 1.3 Peralatan dan Bahan Peralatan utama dalam percobaan ini adalah tabung klarifikasi seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

4

3 4

1

2

Gambar 2 Tabung Klarifikasi

26

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Keterangan : 1. Tangki penampung 2. Pompa 3. Tabung klarifikasi 4. Zat uji 5. Kerangan sampel 6. Kerangan pengatrur Dimensi alat keseluruhan : Panjang

:2m

Lebar

:1m

Tinggi

: 3,5 m

Tabung sedimentasi : Tinggi

: 275 cm

Diameter

: 15,24 cm

Utilitas : -

Daya listrik

-

Air (PDAM atau sumur pompa)

: 300 watt

Peralatan-peralatan penunjang yang diperlukan pada percobaan sedimentasi adalah sebagai berikut : 1. Neraca elektronik/ digital 2. Oven 3. Corong Buncher (3buah) 4. Labu erlenmeyer bercabang + sumbat (3 buah) 5. Kaca arloji (3 buah) 6. Gelas ukur 10 ml (3 buah)

27

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

7. Water jet 8. Botol semprot 9. Spatula 10. Tang/ pemegang benda panas 11. Kertas filter 12. Selang 13. Kertas Ph 14. Tangga 15. Stopwatch 16. Mistar Bahan-bahan yang diperlukan : 1. Padatan CaCO3 2. Air 3. Koagulan Al2(SO4)3 4. Asam dan basa (HCl dan NaOH) 5. Aquades

Prosedur Percobaan : 1. Memasukkan zat uji -

Cairan yang mengandung padatan ditampung pada tangki penampung kemudian dipompakan ke dalam tabung klarifikasi melalui bagian bawah tabung tersebut hingga mencapai ketinggian tertentu.

-

Catat harga ketinggian tersebut dan tandai permukaan cairan tersebut sebagai titik acuan pengukuran kedalaman.

2. Pengambilan sampel -

Ambil 3 sampel pada tiap kedalamn tertentu masing-masing sebanyak 10 ml dengan menggunakan gelas ukur dan catat harga kedalaman tersebut.

-

Lakukan hal tersebut diatas untuk setiap waktu tertentu

28

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

3. Menganalisa sampel -

Timbang kertas filter kering + kaca arloji dengan menggunakan neraca elektronik dan catat harganya

-

Masukkan filter tersebut ke dalam permukaan corong buchler hingga menutupi seluuruh permukaan.

Dengan D= diameter dalam pipa dan L = Panjang pipa, selanjutnya dihitung

Dalam hal ini (lihat teori di muka) (

)

Pustaka mengatakan bahwa koefisien perpindahan panas pengembunan steam sangat besar, sehingga tidak mengontrol. Diperoleh :

Atau Ui = hi Dari data percobaan diperoleh berbagai data hi pada berbagai debit aliran (V) kecepatan aliran air dalam pipa dapat dihitung dengan :

Selanjutnya dibuat grafik hubungan

versus bilangan reynolds (Re =

).

Nilai k (konduktivitas panas air) dapat diperoleh dibandingkan dengan pustaka, lalu dibahas dan disimpulkan. DAFTAR PUSTAKA Brown, G,G., 1950, “ Unit Operation”, Modern Asia Edition, John Willey and Sons Inc,. New York Foust, A. S., 1980, “ Principles of Unit Operations”, 2 ed., John Wiley and Sons Inc., New York. Kern., D.Q 1950, “Process Heat Transfer”, Mc Graw Hill Book Company. Inc., New York.

29

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

TABEL ASISTENSI NAMA STAMBUK KELOMPOK KELAS ASISTEN JUDUL PENETAPAN

NO HARI/TGL

: : : : : :

URAIAN

PARAF

KET

Makassar,

(

20

) ASISTEN

30