Buku Petunjuk Otk 1

PETUNJUK PRAKTIKUM

OPERASI TEKNIK KIMIA I

Disusun Oleh Tim Dosen

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2014

Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1

2014

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga Tim penyusun dapat menyelesaikan Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 ini. Buku petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 ini disusun mewakili sebagian besar pokok bahasan yang ada dalam mata kuliah Operasi mekanik dan OTK. Dengan buku petunjuk praktikum ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam pelaksanaan praktikum. Setiap praktikan diwajibkan untuk memiliki diktat ini, sehingga pelaksanaan praktikum dapat berjalan lancar. Tim penyusun berusaha agar setiap edisi baru ada perbaikan dalam materi yang sesuai dengan perkembangan penelitian terkini sehingga memberikan manfaat yang maksimal bagi mahasiswa peserta praktikum. Akhirkata Tim penyusun menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan petunjuk praktikum ini. Kritik dan saran dari pembaca khususnya mahasiswa sangat diharapkan demi kemajuan bersama.

Semarang, Juni 2014

Penyusun

2


2014

DAFTAR ISI Halaman cover

1

Kata Pengantar

2

Daftar Isi

3

Pendahuluan

4

Filtrasi

7

Aliran Fluida

14

Size Reduction

21

Sedimentasi

25

Fluidisasi

32

Liquid-Liquid Liquid-Liq uid Mixing

38

3


2014

PENDAHULUAN STRATEGI PERKULIAHAN

a. Tes pendahuluan ( Pre-test ), ), sebelum pelaksanaan praktikum. b. Melaksanakan praktikum. c.

Mahasiswa mengumpulkan laporan sementara setelah praktikum yang disahkan oleh dosen atau asisten yang bertanggung jawab pada saat itu.

d. Mengumpulkan laporan hasil praktikum pada minggu berikutnya. e. Responsi praktikum pada akhir semester, jadwal akan ditentukan kemudian oleh pengampu. TATA CARA PRAKTIKUM

Hal-hal yang perlu diperhatikan oleh mahasiswa dalam praktikum Operasi Teknik Kimia I adalah sebagai berikut: a. Sebelum melaksanakan praktikum, praktikan harus menyediakan lap/serbet yang dapat menghisap air, buku kerja dan buku petunjuk praktikum Operasi Teknik Kimia 1. b. Selama praktikum, praktikan harus menggunakan jas praktikum. c.

Alat-alat yang digunakan selama praktikum dikembalikan dalam keadaan bersih. Bila terdapat alat yang rusak, pecah atau hilang ditanggung oleh kelompok atau kelas yang bersangkutan.

d. Tidak boleh membuang sampah/kotoran/zat hasil atau sisa ke dalam bak pencuci. e. Hasil praktikum harus ditunjukkan ke asisten atau dosen pengampu beserta catatan hasil pengamatan praktikum untuk penilaian. f.

Laporan praktikum diserahkan/dikumpulkan kepada asisten/dosen pada pertemuan minggu berikutnya. Mahasiswa yang belum menyerahkan laporan tidak diperkenankan mengikuti pretest dan dan praktikum.

LAPORAN PRAKTIKUM

Format laporan praktikum sebagai berikut : LAPORAN PRAKTIKUM

Nama

: 4


NIM Prodi Kelompok Tanggal Praktikum Materi Praktikum A. TUJUAN PRAKTIKUM

2014

: : : : :

Jelaskan tujuan saudara melakukan praktikum. B. DASAR TEORI

Uraikan secara singkat teori yang melandasi praktikum yang saudara lakukan dengan menyebutkan sumber pustakanya. C. ALAT DAN BAHAN

Sebutkan alat praktikum yang saudara gunakan, termasuk alat gelas, alat instrumentasi, dan alat bantu lainnya. Sebutkan bahan praktikum yang digunakan. Gambarkan skema/gambar alat utama jika ada. D. CARA KERJA

Sajikan cara kerja dalam bentuk diagram blok atau tabel kerja. E. DATA PENGAMATAN

Tuliskan hasil pengamatan yang terjadi selama melaksanakan praktikum. Data yang dicatat adalah semua data yang dapat diamati selama proses praktikum termasuk data kualitatif dan kuantitatif. F. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

Bahaslah hasil percobaan yang saudara lakukan dengan mengacu teori yang telah diuraikan pada tinjauan pustaka atau dasar teoritits. Beberapa hal yang perlu dibahas adalah : penjelasan hal-hal yang terjadi selama percobaan, fungsi penambahan zat, kesesuaian teori dengan praktek, persamaan reaksi, rendemen, kemurnian hasil yang ditunjukkan oleh sifat fisika dan kimia. Pembahasan lain yang relevan dengan tujuan percobaan yang sedang dilakukan. G. SIMPULAN DAN SARAN

Buatlah simpulan dari percobaan yang telah saudara lakukan. H. DAFTAR PUSTAKA

Uraikan nama buku yang diacu untuk membuat laporan praktikum. Tulis nama pengarang, tahun penerbitan. Judul Buku, Jilid, Edisi, penerbit, kota penerbit. (Jumlah buku yang diacu minimal 3 buah.)

5


2014

Semarang, tgl bln tahun Mengetahui, Dosen Pengampu

Praktikan

NIP.

NIM.

6


2014

PERCOBAAN 1 FILTRASI

1.1.

TUJUAN

1. Dapat merakit dan membongkar alat percobaan. 2. Dapat melaksanakan operasi filtrasi slurry baik pada tekanan tetap maupun kecepatan tetap. 3. Dapat melaksanakan operasi pencucian 4. Dapat menentukan harga konstanta-konstanta filtrasi secara g rafis. 5. Dapat menentukan waktu operasi filtrasi optimum. 6. Dapat membuat laporan praktikum secara tertulis. 1.2.

DASAR TEORI

Operasi filtrasi dengan menggunakan filter tekanan plate dan kerangka (plate and frame filter press) terdiri dari dua periode pembentukan kuwih dan periode pencucian. Di dalam pembentukan kuwih ternyata aliran fluida adalah laminer. Filtrasi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu filtrasi pada tekanan tetap dan filtrasi pada kecepatan tetap. Di dalam filtrasi tekanan tetap, tekanan yang digunakan selama filtrasi berubah-ubah untuk mendapatkan kecepatan filtrasi yang tetap. Perhitungan filtrasi ∆ 180 1 −ɵµ  ………………………………..………………... (1) = 2  ɵ3  

∆P

= penurunan tekanan melalui kuwih

L

= tebal cake

Э

= porositas, fraksi dari volume ruangan kosong kekentalan filtrat

Vs

= kecepatan superfisial

Dp

= diameter partikel padat

Dp =

G Ap/Vp

=

G So

……………………………………………………..(2)

Ap

= area partikel

Vp

= volume partikel

So

= luas permukaan spesifik dari partikel padat,Ft /Ft

2

3

−∆ 5 1−ɵ12 µ  2 ………………………………………..….(3) =  ɵ3

7


dV/D

= kecepatan filtrasi, volume filtrat yang ditampung persatuan waktu

A

= luas permukaan filtrasi

 =

2014

−∆[ ]ɵ3 1 ………....…………………………….….(4) = 3 2  µ  (1−ɵ)  ɵ

Persamaan neraca bahan :

 = −ɵ =  ( + ϶)…………………………..……………….(5) ρs

= densitas zat padat dalam cake

w

= berat zat padat di dalam slurry per volume cairan di dalam slurry

v

= volume filtrat yang ditampung

LA di persamaan (5) menunjukan jumlah filtrat yang tertinggal di dalam kuwih. Jumlah ini sangat kecil dan dapat diabaikan terhadap v. Jika dari persamaan (4) dan (5) harga L dieleminir akan didapat : 1

 ɵ

=

−∆ ϶−3  µ [1 −϶] 2  3

=

−∆ µ 

……………………………………..…(6)



1 − ɵ2 = =       ɵ3 Jika dalam persamaan (6) diperhitungkan tahanan dari filter medium, maka persamaan menjadi :

1 

 ɵ

RM

=

−∆ µ [ + ]

………….…………………….(7)



= tahanan dari filter medium dan pemipaan, (Ft)-1

Untuk mempermudah dalam analisa data, tahanan dari filter medium dan pemipaan dinyatakan dengan volume filtrat yang ekuivalen :  =  ɵ

Ve

−∆ µ  [+ ]

………………………………………………………..(8)



= volume filtrat yang membentuk cake dengan tahanan yang sama dengan

tahanan dari filter medium dan pemipaan Jika operasi filtrasi dilakukan pada tekanan konstan maka persamaan tersebut dapat diintegralkan sebagai berikut :

  −∆ 

ʃ  +  = ʃ

2 2

+

.  =

  −∆ 

1

=

 [2 2 +. ] 2 [−∆]

………….……………………………………..…..(9)

8


2014

Dari persamaan ini dapat ditentukan waktu yang diperlukan untuk menghasilkan filtrat dengan volume tertentu. Harga-harga konstanta dan ve dapat ditentukan dari hasil percobaan. Persamaan (8) dapat diubah menjadi :   (+ ) ……………………………………………………….(10) =   2 [−∆]

Jika –ΔP konstan, maka grafik dθ/dv vs V merupakan garis lurus dengan :

 2 [−∆]   = 

 =

Gambar I.1 Grafik d/dv vs v Jika filtrasi dilakukan pada kecepatan konstan,maka persamaan (10) dapat diubah menjadi:   − =  []……...………..……………………………..(11) 2 

Persamaan ini akan memberikan garis lurus jika digambarkan grafik dari

(-∆P)vs(v)

  2     =  2   =

Pencucian : Setelah selesai operasi filtrasi, perlu diadakan pencucian untuk memisahkan filtrat yang masih tertinggal dalam kuwih. Karena tebal kuwih tidak mengalami perubahan maka kecepatan pencucian hanya tergantung pada besarnya penurunannya tekanan. Jika aliran pencuci sama dengan aliran slurry dan dimasukkan dengan tekanan yang sama, kecepatan aliran pencuci = kecepatan pada akhir filtrasi yang diberikan pada persamaan (8).

9


2014

Waktu filtrasi yang optimum

Misalkan waktu pencucian dan pembersihan = q’ (dianggap konstan) maka waktu siklus

 =  + 1 [0.5 2 +  + ] = + 1 2  [−∆]  [0.5 2 + ] 1 = +  2 [−∆]  Supaya ɵ optimum

 [  ] =0   [  ]  1 = =0  2 [−∆]  2 2

 =

1.3.

2 1 2 [−∆]



ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan 

Tangki kolom



Stopwatch



Timbangan



Viscometer astwald



Gelas ukur

Bahan yang digunakan 

Air



Tepung



Pewarna

Alat percobaan filtrasi ini terdiri dari suatu filter press yang dilengkapi dengan sebuah manometer. Peralatan tambahan yang diperlukan untuk melakukan percobaan ini ialah: 1. Sebuah drum yang dilengkapi dengan pengaduk untuk tempat slurry. 2. Panci penampung filtrat. 3. Stopwatch. 4. Timbangan.

10


2014

Gambar I.2. Skema rangkaia alat filtrasi

1.4.

CARA KERJA

A. Cek Kebocoran filter 1. Mengukur luas efektif dan filter cloth. 2. Bersihkan filter cloth dengan air. 3. Pasang filter cloth diantara plate dan frame. 4. Isi tangki feed dengan air sampai lebih kurang setengah volume tangki penuh. 5. Pastikan kran recycle dan keran umpan filter press terbuka. 6. Nyalakan pompa. 7. Amati kondisi filter press, jika ada air yang menetes dari plate dan frame berarti terjadi kebocoran sehingga posisi filter cloth perlu diperbaiki(ulangi langkah 3-7 sampai tidak terjadi kebocoran). 8. Buang air yang terdapat dalam tangki feed.

B. Operasi Filtrasi 1. Buat slurry 2% berat tepung terigu dalam 20% air dan 2 gram pewarna (hitung kebutuhan tepung dengan rumus % berat). 2. Campur ketiga bahan itu dalam tangki feed dengan pertama kali memasukkan air,kemudian pewarna dan tepung. Tepung dimasukkan dengan cara ditaburkan secara merata dan perlahan-lahan. 3. Atur kran,kran recycle terbuka dankran umpan filter press tertutup. 4. Nyalakan pompa. 5. Tunggu satu menit (agar larutan slurry homogeny).

11


2014

6. Buka kran umpan dan filter. 7. Tampung filtrat setiap 10 detik dan ukur volume filtratnya. 8. Ulangi langkah 7 sampai terjadi penurunan volumr yang drastic.

C. Operasi Pencucian 1. Simpan slurry sisa dalam ember. 2. Isi tangki feed dengan air sampai penuh. 3. Pastikan posisi semua kran sama dengan saat operasi filter. 4. Nyalakan pompa. 5. Tampung filtrat setiap 10 detik dan ukur volume filtratnya. 6. Ulangi langkah 5 sampai cairan bersih ,yang terjadi peningkatan volume yang drastic.

D. Mengukur Densitas dan Viskositas Slurry

 =

   −       .   =   . 

Keterangan

Ɣs

= viskositas slurry

Ɣa

= viskositas air



= densitas slurry



= densitas air

ts

= waktu tempuh slurry

ta

= waktu tempuh air

menentukan viskositas slurry 1. Isi viskosimeter dengan cairan sampai pada ketinggian tertentu (missal titik a). 2. Hisap cairan dengan menggunakan selang sampai pada titik tertentu. 3. Hidupkan stopwatch tepat saat cairan melewati titik b sampai titik a. 4. Catat waktu tempuh. 5. Hitung viskositas cairan dengan rumus diatas.

12


2014

E. Membuat Larutan Seri 1. Ambil 10 ml slurry sebelum opersi filtrasi dilakukan. 2. Encerkan 2 kali( tambah air hingga 20 ml). 3. Ambil 10 ml dari larutan langkah 2. 4. Ulangi langkah 2 dan 3 hingga warnanya sama dengan hasil akhir operasi pencucian. 5. Catat berapa kali pengencerannya.

1.5.

DAFTAR PUSTAKA

Badger. W.L and Bacheru ,J.L.1976. Introduction to Chemical Engineering . Tokyo: Mc Graw Hill Book Co. nd Caulson, J.M, and Richardson, J.F.1962. Chemical Engineering, 2 ed . New York:

Pergaman Press Mc.Cabe, W.L.1996. Unit Operation of Chemical Engineering,4

th

ed . Singapore: Kasumi

Rincing Co.Ltd.page 393-410 th Mickley, Harold.1949. Chemical Engineering Progresi,4 ed . Tokyo: Mc Graw Hill Book. th

Perry, R.H. Don Green. 1984 . Chemical Engineering, 6 ed . Tokyo:Mc Graw Hill Book. Samsudin, A.M dan Khoirudin. 2005. Ekstraksi. Filtrasi Membran dan Uji Stabilitas Zat Warna Kulit Manggis. Universitas Diponegoro.

13


2014

PERCOBAAN 2 ALIRAN FLUIDA

2.1. TUJUAN

Tujuan dari praktikum ini adalah: 1. Dapat merancang dan atau merakit alat percobaan 2. Mampu melakukan kalibrasi alat ukur yang dipakai dalam percobaan 3. Mampu melakukan dan mengoperasikan alat percobaan 4. Dapat mengukur debit dan menghitung laju alir dengan menggunakan alat ukur yang ada 5. Dapat menghitung bilangan Reynold pada setiap perubahan debit aliran 6. Dapat menghitung hilang tekan ( pressure drop) dari aliran dengan membaca beda tinggi manometer 7. Dapat menganalisa dan mengumpulkan hasil percobaan, dengan menghitung friksi dan faktor friksi pipa, panjang ekuivalen kran ( valve ), pembesaran ( sudden enlargement ), pengecilan ( sudden contraction ), bengkokan ( elbow )

dan sambungan ( flange) 8. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis

2.2. DASAR TEORI

Fluida / zat alir adalah zat yang bisa mengalir, zat cair dapat mengalir dengan sendirinya dari tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah atau tekanan tinggi ke tekanan rendah. Sedang gas mengalir sendiri dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Bila tidak memenuhi persyaratan tersebut, maka untuk mengalirkan fluida harus direkayasa dengan penambahan tenaga dari luar.

Untuk zat cair menggunakan pompa, gas

menggunakan fan, blower atau kompressor. Klasifikasi Aliran Fluida

Ditinjau pengaruh yang terjadi bila fluida mengalami perubahan tekanan, dibagi menjadi 2 jenis , yaitu : 1. Fluida tak mampat ( incompressible ); apabila terjadi perubahan tekanan tidak mengalami perubahan sifat fisik, missal volume tetap sehingga rapat massa (

14


2014

density ) juga tetap. Jenis fluida ini adalah fluida fase cair stabil, misalnya : air, air

raksa, minyak dan cairan lain. 2. Fluida mampat ( compressible ); apabila terjadi perubahan tekanan akan mengalami perubahan volume, sehingga mengalami perubahan rapat massa. Jenis fluida ini adalah fluida fase gas, misalnya : udara, steam, dan gas-gas lain.

Dalam percobaan ini, dilakukan untuk aliran fluida cair. Ditinjau dari kekentalannya, zat cair dibagi menjadi 2 jenis, yaitu : 1. Fluida Newton ( Newtonian fluid ) Yaitu zat cair yang dalam keadaan mengalir, antara tegangan geser ( shear stress ) yang terjadi memberikan hubungan linier /garis lurus dengan deformasi kecepatan / gradien kecepatan dari pola alirannya, yang termasuk ini adalah fluida yang kekentalannya rendah/ encer. 2. Fluida Non Newton ( Non Newtonian fluid ) Yaitu bila zat cair yang mengalir memberikan hubungan yang tidak linier (kurva lengkung) , yang termasuk ini adalah fluida kental (pekat).

Aliran fluida cair dalam pipa, bila ditinjau dari kestabilan kapasitas atau debitnya, dibagi 2 yaitu : 1. Aliran dalam keadaan stabil (steady state), apabila debitnya selama waktu yang ditinjau adalah tetap. 2. Aliran dalam keadaan tak stabil (unsteady state), apabila debitnya tidak tetap/ berubah.

Sedangkan tipe aliran bila ditinjau dari olakan yang terjadi, dibagi 2 yaitu : 1. Aliran laminar; bila partikel fluida bergerak dalam lintasan lintasan yang paralel, dengan kecepatan rendah sehingga tidak terjadi arus olakan. 2. Aliran turbulen; bila partikel fluida bergerak dalam lintasan lintasan tak teratur dengan kecepatan tinggi sehingga terjadi arus olakan.

Untuk mengetahui tipe aliran fluida dalam pipa, yang paling mudah dengan menghitung bilangan Reynold (Re)

15


 =

2014

   

Dimana, Di = diameter dalam pipa 

= rapat massa fluida



= laju alir fluida



= viskositas fluida

Ketentuan aliran fluida dalam pipa : Re < 2000

tipe aliran laminar

Re 2000-3000

transisi

Re > 3000

tipe aliran turbulen

Sistem pemipaan untuk aliran fluida, disamping pipa lurus juga dilengkapi dengan fitting, antara lain : sambungan pipa, bengkokan, pembesaran, pengecilan, kran dan sebagainya.

Pada fluida yang mengalir dalam pipa. Dari neraca massa diperoleh persamaan kontinyuitas yang intinya kapasitas massa atau debit tetap, sedang dari neraca tenaga diperoleh persamaan tenaga yang sering disebut sebagai persamaan B ernoully, yaitu :

 ∆ 2 ∆ ∆ + ∆ + + +  + Σ = −   2    Keterangan:

∆

= 

∆ 



=

beda tenaga dakhil beda tenaga potensial

∆ 2 2  

=

beda tenaga kinetis

∆ 

=

beda teanga tekan

Q

=

efek panas yang terjadi

F

=

jumlah kehilangan tenaga akibat friksi yang terjadi

-Wf

=

tenaga yang diberikan dari luar missal melalui tenaga pompa

Jumlah tenaga hilang akibat friksi, berasal dari friksi pipa lurus ditambah friksi dari fitting

16


2014

Friksi pipa lurus bisa menggunakan persamaan Fanning atau persamaan D’Arcy, untuk keperluan teknis praktis biasanya menggunakan persamaan D’Arcy :

. .  2 = 2.  .  f

= factor friksi D’Arcy Merupakan fungsi dari bilangan Reynold dan kekasaran relative permukaan

dalam pipa. f =  (Re, /D ) D

= diameter dalam pipa

L

= panjang pipa



= laju alir

Sedang friksi fitting dihitung, dengan menyatakan panjang ekuivalen fitting terhadap pipa lurus Panjang ekuivalen fitting (Le) adalah ekuivalensinya terhadap panjang pipa lurus yang diameternya tertentu yang memiliki besar friksi yang sama. Dengan demikian perhitungan friksi fitting bisa menggunakan persamaan D’Arcy :

 

. .  2 = 2.  . 

Kehilangan tenaga akibat friksi, baik pipa lurus maupun fitting bisa di hitungan dari kehilangan tekanan ( pressure drop ) yang dihitung dari penunjukan alat ukur yang digunakan, missal : manometer.

∆ =  −  

 

R

= manometer reading (beda tinggi permukaan) fluida pengukur , misal air raksa



= rapat massa fluida pengukur, missal air raksa



= rapat fluida yang mengalir dalam percobaan, misal air

2.3. ALAT DAN BAHAN

Bahan : Air Alat yang digunakan dalam percobaan aliran fluida , dibagi dalam 2 bagian, yaitu : A. Rangkaian alat utama, yang terdiri dari : 1. Bak air

17


2014

2. Pompa 3. Sistem pemipaan yang terdiri : pipa lurus, sambungan, bengkokan, kran, pembesaran, pengecilan. 4. Manometer dengan media pengukur air raksa B. Peralatan pembantu ,yang terdiri dari : 1. Picnometer ; untuk menentukan rapat massa 2. Stopwatch ; untuk mengukur waktu 3. Gelas ukur 500 ml ; untuk mengukur volume 4. Jangka Sorong ; untuk mengukur diameter pipa

D

Gambar II.1. Rangkaian alat percobaan Keterangan gambar : A. Bak air B. Pompa C. Sistem Pemipaan D. Kran Bypass Keterangan alat ukur / manometer 1.

Kran

2.

Pembesaran pipa

3.

Bengkokan pipa

4.

Pipa lurus datar

5.

Sambungan pipa

6.

Pengecilan pipa

7.

Pipa lurus datar

18


8.

Pipa lurus vertical

9.

Pipa lurus datar

2014

10. Pipa lurus datar

2.4. CARA KERJA

Tata Kerja percobaan dapat dibagi 2 tahap A. Tahap Persiapan 1. Penentuan diameter pipa 2. Penentuan rapat massa cairan yang akan digunakan untuk percobaan 3. Merakit rangkaian alat percobaan B. Tahap Operasi 1. Periksa kran bypass dan kran (1) dalam keadaan terbuka, dan kran-kran yang mengalir ke pipa manometer tertutup. 2. Periksa cairan dalam manometer, jangan ada gelembung udara 3. Hidupkan pompa dan tunggu sampai laju alir konstan 4. Atur kran (1), dan kran-kran ke manometer dibuka, dan ukur debit air yang mengalir pada system pemipaan 5. Catat pembacaan manometer 1-10 6. Ulangi langkah no 4 dengan bukaan kran yang berbeda dan tahap 5(bila perlu kran bypass dikecilkan) 7. Buat tabel hasil percobaan (debit, R1 s/d R10)

2.5. DAFTAR PUSTAKA nd

Foust, A.S,1960, Principles of Unit Operation, 2 ed, John Wiley & Sons Inc, NewYork nd

Holland,F.A, Bragg, R,1995,Fluid Flow for Chemical Engineer 2 ed, Edward Arnold, Holder Headline Group, London Giles,RV,1977,Fluid Mechanics and Hydraulics,2 nd ed, Schaum’s outline series, Mc Graw Hill Book.Co,NewYork nd

Geankoplis,C.I,1993, Transport Process and Unit Operation ,2 ed, Allyn and Bacon, Inc,Boston

19


2014

Gupta,S.K,1979, Momentum Transfer Operations,Mc Graw Hill Publishing Co.Ltd,New Delhi Mc

Cabe,

Wl,Smith,JC,Harriott,P,

2001,

Unit

Operations

of

Chemical

th

Engineering,6 ed,Mc Graw Hill Book.Co NewYork

20


2014

PERCOBAAN 3 SIZE REDUCTION

3.1. TUJUAN

1. Mampu melakukan pengukuran partikel dengan metode sieving 2. Mampu mengukur daya (energi) yang terpakai pada size reduction dengan kapasitas yang berbeda-beda 3. Mampu menghitung reduction ratio untuk bahan yang berbeda-beda 4. Mampu menerapkan Hukum Kick dan Rittinger dan menghitung indeks kerja 5. Mampu menghitung power transmission factor (energy penggerusan) 6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis 3.2. DASAR TEORI

Size reduction adalah salah satu operasi untuk memperkecil ukuran dari suatu padatan dengan cara memecah, memotong, atau menggiling bahan tersebut sampai didapat ukuran yang diinginkan. Menurut ukuran produk yang dihasilkan alat size reduction dibedakan menjadi crusher, grinder, ultrafine grinder, dan cutter. a. Hukum Rittinger Rittinger beranggapan bahwa besarnya energy yang diperlukan untuk size reduction berbanding lurus dengan luasan baru partikel / perbandingan luas permukaan partikel. Setelah reduksi dibuat model kubik kubusan dengan volume R x F x P inch. Bila F=F, n=1, maka luasan baru yang ditimbulkan pada operasi reduksi (3(n-1)F2). Dimisalkan energy yang dibutuhkan untuk pertambahan luas line BHFE. Energy yang diperlukan untuk pemecahan kubus: E

2

=3BF (F-1) 2

= 3 B F (n-1) 3

F

= 3 B (n-1) D Untuk partikel yang berbentuk kubus, kebutuhan energy yang bisa

dihitung

dengan

menganggap

luasan

partikel

tersebut

mempunyai

perbandingan tertentu (k) dengan partikel pada luasan yang sama / ukuran sama berbentuk kubus, sehingga :

21


2014

Persamaan di atas dikenal dengan persamaan Rittinger. Masih banyak terdapat kekurangan dari hasil percobaan zat padat terhadap fraksifraksi yang ukurannya lebih kecil dari hasil yang terletak di Hukum Rittinger.

b. Hukum Kick Kick beranggapan bahwa energy yang dibutuhkan untuk pemecahan partikel zat padat adalah berbanding lurus dengan ratio dari feed dengan produk. Secara matematis dinyatakan dengan: HP = k log D/d dimana, HP

: tenaga yang dibutuhkan untuk memecahkan partikel zat padat atau feed

k

: konstanta Kick

D

: diameter rata-rata feed Memecah partikel kubus berukuran lebih dari /2 inch adalah sama

besarnya dengan energy yang dibutuhkan untuk memecah partikel /2 inch menjadi 1/4 inch. c. Hukum Bond Persamaan lain yang bisa digunakan adalah persamaan Bond. Bond beranggapan bahwa energy yang dibutuhkan untuk membuat partikel dengan

22


2014

ukuran Dp dari feed dengan ukuran sangat besar adalah berbanding lurus dengan volume produk. Dengan memecahkan factor sphericity: Cp / Vp = G / (v). (Dp) dimana,

Cp : luasan partikel produk Vp : volume partikel produk υ : sphericity Tenaga sphericity untuk berbagai macam produk dapat dilihat dari

bermacam buku, misalnya Mc Cabe table 26‐1 halaman 80. Besarnya energy yang dibutuhkan : p / M = Kb / (Dp)^0,5 Dimana Kb adalah suatu konstanta yang besarnya sama, tergantung pada tipe mesin dan material yang akan direduksi. Hubungan antara Kb dan W sebagai berikut: Kb = Wi = 0,3162 Wi dimana, Wi adalah energy dalam Kwh tiap ton feed yang dibutuhkan untuk mereduksi feed dengan ukuran yang sangat besar sampai menghasilkan produk yang 90% mampu melewati saringan 100μ, dimana: P

: dalam satuan kwh

M

: dalam satuan ton/jam

Dp

: dalam satuan mm

Bila 80% feed mampu melewati screen dengan ukuran Dpa dan 80% produk mampu melewati screen dengan ukuran, maka gabungan persamaan sebagai berikut:

Harga indeks tenaga Wi dapat dibaca pada Mc Cabe hal 77 tabel 27‐1. Peramaan umum : dE = dx/xn dimana,

E : energy yang dibutuhkan x : ukuran partikel

Bila harga n = 1, maka integrasi akan menghasilkan persamaan Rittinger: E=C ( 1/xp – 1/xf) Untuk n = 1,5, maka pada integrasi akan muncul:

23


2014

Persamaan lain yang harus dicatat adalah grindability suatu bahan. Didefinisikan sebagai ton/jam bahan yang dapat dihasilkan menjadi ukuran tertentu dalam pesawat tertentu. Grindabilitas relatif adalah perbandingan suatu bahan standar dan data grindabilitas tersebut dapat digunakan untuk memperkirakan kebutuhan energy mereduksi bahan, memperkirakan ukuran jenis pesawat.

3.3. ALAT DAN BAHAN

Bahan : batu bata Alat : grinder, mortar, ayakan 3.4. CARA KERJA

1. Menyiapkan batu bata. 2. Melakukan pengukuran partikel bahan sebelum dimasukkan ke dalam hammer mill. 3. Tentukan bukaan tutup feeder sesuai dengan kapasitas yang diinginkan, usahakan jangan terlalu lebar supaya bahan yang masuk tidak terlalu besar. 4. Masukkan bahan ke dalam pesawat dalam jumlah tertentu sesuai variabel. 5. Kumpulkan hasil dan jumlah tertentu untuk diukur ukuran partikelnya. 6. Pengukuran dilakukan dengan standar sieving.

3.5. DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G. 1979.”Unit Operation”. Modern Asia Edition. Mc Graw Hill Book. Co.Ltd. Tokyo. Japan. Mc. Cabe, W.L. 1985.”Unit Operation of Chemical Engineering”. Tioon Well Finishing Co. Ltd. Singapura. Perry, R.H. 1978.”Chemical Engineers Handbook”. Mc Graw Hill. Kogakusha. Tokyo. Japan. 24


2014

PERCOBAAN 4 SEDIMENTASI 4.1

TUJUAN

Mempelajari cara pemisahan padatan dari suatu suspensi dengan cara pengukuran laju pengendapan. 4.2

DASAR TEORI

Sedimentasi adalah suatu pemisahan suatu suspensi (campuran padat air) menjadi jernih (cairan bening) dan suspensi yang lebih padat ( sludge). Sedimentasi merupakan salah satu cara yang paling ekonomis utnuk memisahkan padatan dari suspensi, bubur atau slurry . (Brown, 1978 : 110) Dalam filtrasi partikel zat padat dipisahkan dari slurry dengan kekuatan fluida yang berada pada medium filter yang akan menghalangi laju lintas partikel zat padat. Dalam proses pengendapan dan proses sedimentasi partikel dipisahkan dari fluida oleh gaya aksi gravitasi partikel. Pada beberapa proses, pemisahan serta sedimentasi partikel dan pengendapan bertujuan untuk memisahkan partikel dari fluida sehingga fluida bebas dari konsentrasi partikel (Geankoplis, 1983 : 758). Sedimentasi merupakan salah satu cara yang paling ekonomis untuk memisahkan padatan dari suspensi, bubur atau slurry .

Rancangan peralatan sedimentasi selalu

didasarkan pada percobaan sedimentasi pada skala yang lebih kecil.

Sedimentasi

merupakan peristiwa turunnya partikel padat yang semula tersebar merata dalam cairan karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapan cairan jernih dapat dipisahkan dari zat padat yang menumpuk di dasar (endapan).

Selama

proses berlangsung

terdapat tiga buah gaya, yaitu : 1.

Gaya gravitasi Gaya ini terjadi apabila berat jenis larutan lebih kecil dari berat jenis partikel,

sehingga partikel lain lebih cepat mengendap. Gaya ini biasa dilihat pada saat terjadi endapan atau mulai turunnya partikel padatan menuju ke dasar tabung untuk membentuk endapan. Pada kondisi ini, sangat dipengaruhi oleh hukum 2 Newton, yaitu : Fg

2.

=

m.g

=

 s x

m x g

……… (4.1)

Gaya apung atau melayang 25


2014

Gaya ini terjadi jika massa jenis partikel lebih kecil dari pada massa jenis fluida yang sehingga padatan berapa pada permukaan cairan. Fa

=

m x p x g

……… (4.2)

 p

3.

Gaya Dorong Gaya dorong terjadi pada saat larutan dipompakan kedalam tabung klarifier . Gaya

dorong dapat juga dilihat pada saat mulai turunnya partikel padatan karena adanya gaya gravitasi, maka fluida akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan berat padatan itu sendiri. 2

Fd

=

V x D (  g   g )

18

……… (4.3)

Dari ketiga gaya gravitasi di atas diturunkan suatu laju pengendapan menurun yaitu : 2

Fd

=

V x D P (  g   g )

18

……… (4.4)

Sedimentasi bisa berlangsung secara batch dan kontinu ( thickener ), sebagai penjelasan dibawah ini : 1.

Sedimentasi batch Sedimentasi ini merupakan salah satu cara yang paling ekonomis untuk

memisahkan padatan dari sutau suspensi, bubur atau slurry .

Operasi ini banyak

digunakan pada proses-proses untuk mengurangi polusi dari limbah industri. Suatu suspensi yang mempunyai ukuran partikelnya hampir seragam dimasukkan dalam tabung gelas yang berdiri tegak. 2.

Sedimentasi kontinu Pada industri operasi sedimentasi sering dijalankan dalam proses kontinu yang

disebut thinckener . Thinckener kontinu memiliki diameter besar, tangki dangkal dalam dengan putaran hambatan untuk mengeluarkan sludge, slurry diumpankan ke tengah tangki, sekitar tepi puncak tangki adalah suatu clear liquid overflow . Untuk garukan sludge ke arah pusat bottom untuk mengalirkan keluar. Gerakan menggaruk yang “stirs”

hanya lapisan sludge. Bantuan pengadukan dalam pembersihan air dan sludge (Brown, 1978 : 110).

26


2014

Kegunaan dari penggunaan thinckener memiliki keuntungan yaitu : 1.

Ekonomis dan kesederhanaan desain operasinya.

2.

Kapasitas volume sangat besar.

3.

Kegunaan yang bervariasi. Pada thinckener terdapat empat zona dari proses pengendapan yaitu :

1.

Zona 1

:

Daerah dimana terdapat dear liquid

2.

Zona 2

:

Daerah pemekatan suatu suspensi yang sangat tipis dan kadangkadang tidak jelas terlihat.

3.

Zona 3

:

Daerah (zona) kompresi

4.

Zona 4

:

Daerah pemadatan (compaction)

Ada empat kelas pengendapan partikel secara umum yang didasarkan pada konsentrasi dan partikel yang saling berhubungan, empat jenis pengendapan tersebut adalah : 1.

Discrette Settling

Adalah pengedapan yang memerlukan konsentrasi suspensi solid yang paling rendah, sehingga analisisnya menjadi yang paling sederhana.

Partikel mengendap

dengan bebas dengan kata lain tidak mempengaruhi pengendapan partikel lain. 2.

Flocculant Settling

Pada jenis ini konsentrasi partikel cukup tinggi, dan terjadi pada sat penggumpalan meningkat. Peningkatan massa menyebabkan partikel jatuh lebih cepat. 3.

Hindered Settling

Konsentrasi partikel pada jenis ini tidak terlalu tinggi, partikel akan bercampur dengan partikel lainnya dan akan jatuh bersama-sama. 4.

Compression Settling

Berada pada konsentrasi yang paling tinggi pada suspensi solid dan terjadi pada 1

jangkauan yang paling rendah dari darifiers. (Anonim , 2008). Proses pengendapan meliputi pembentukan endapan yaitu suspensi partikelpartikel padat dalam cairan produk yang tidak larut yang dihasilkan dari reaksi kimia, akan ditolak dari larutan dan menjadi endapan padat. Metode lain pembentukan cairan endapan ialah dengan penambahan jumlah larutan jenuh zat padat dalam sejumlah besar cairan murni dimana zat padat tersebut tidak dapat larut. Proses ini banyak

27


2014

digunakan untuk mengisolasi produk-produk kimia atau bahan-bahan buangan proses (Cheremissinoff, N.D, 2002 : 283). Dalam proses industri, sedimentasi dilaksanakan dalam skala besar dengan menggunakan alat yang disebut kolom pengendap.

Untuk partikel-partikel yang

mengendap dengan cepat, tangki pengendap tampak atau kerucut, pengendap kontinu biasanya cukup memadai.

Akan tetapi, untuk berbagai tugas lain diperlukan alat

penebal atau kolom pengendap yang diaduk secara mekanik. Dasar alat ini bisa datar dan bisa pula berbentuk kerucut dangkal. Bubur umpan yang encer mengalir melalui suatu palung miring atau meja cuci masuk di tengah-tengah alat kolom pengendap itu. Cairan ini mengalir secara radial dengan kecepatan yang semakin berkurang, sehingga memungkinkan zat padat itu mengendap di dasar tangki (Mc Cabe, 1985 : 429). Sedimentasi merupakan pengendapan partikel padat melalui cairan untuk menghasilkan lumpur pekat dari suspensi encer atau untuk menjernihkan cairan yang mengandung partikel padat. Biasanya proses ini bergantung pada gravitasi, tetapi jika partikel terlalu kecil atau jika selisih rapatan atau fase padat dan fase cair terlalu kecil maka dapat digunakan centrifuge. Dalam kasus yang paling sederhana, laju sedimentasi ditentukan oleh hukum shoke, tetapi dalam prakteknya laju teoritis jarang tercapai. Pengukuran laju sedimentasi dalam ultra centrifuge dapat digunakan untuk meramalkan ukuran makro molekul (Asdak, 1995 : 33). 4.3

ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan adalah : -

Kolom destilasi

-

Erlenmeyer 50 ml

-

Gelas ukur 10 ml

-

Corong

-

Gelas ukur 25 ml

-

Stopwatch

-

Pengaduk

-

Labu takar 500 ml

-

Gelas arloji

-

Oven

-

Desikator

-

Neraca analitik

28


2014

Keterangan: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

T a n g k i s e d i m e n t a s i

Valve sampel

Valve sampel Tangki sedimentasi Valve sludge Pompa Tangki umpan Pengaduk

Valve sludge Tangki umpan Pompa

Gambar IV.1. Rangkaian Kolom Sedimentasi Bahan yang digunakan adalah : -

Aquadest

-

CaCO3

-

NaOH

-

Al2(SO3)2

-

Kertas saring

4.4

CARA KERJA

1.

Menimbang sebanyak 1000 gram.

2.

Menambahkan air sebanyak 60 liter.

3.

Memasukkan kedalam bak penampung.

4.

Mengaduk sampai suspensi homogen.

5.

Memompakan kedalam tabung kaca vertikal berskala tinggi.

6.

Melakukan pemompaan sampai suspensi dalam tangki penampung habis (dalam keadaan teraduk).

7.

Mematikan pompa.

8.

Menutup valve umpan.

9.

Membaca ketinggian suspensi dalam tangki pada saat t = 0.

10.

Mengambil sampel sebanyak ± 25 ml.

11.

Mengamati (menyaring) dan mengeringkan dalam oven pada suhu 100°C dalam waktu 35 menit.

29


2014

12.

Melakukan proses ini beberapa kali dengan variasi waktu 0, 10, 20, dan 30 menit.

13.

Melakukan langkah 1 – 13 dengan penambahan koagulan berupa tawas dan NaOH.

4.5

HASIL PENGAMATAN

Tabel 4.1

Data Pengamatan CaCO3 + H2O Tinggi Cairan

No

Waktu

Kran

(menit)

(cm)

Gelas Arloji +

Gelas Arloji +

Kertas Saring (gr) Kertas Saring +

Berat Sampel (gr)

Cake (gr)

Tabel 4.2 No

Waktu

Kran

(menit)

Tabel 4.3

4.6

Data Pengamatan CaCO3 + Tawas Tinggi Cairan (cm)

Gelas Arloji +

Gelas Arloji +


Berat Sampel (gr)

Cake (gr)

Data Pengamatan CaCO3 + NaOH

No

Waktu

Kran

(menit)

Tinggi Cairan (cm)

Gelas Arloji +

Gelas Arloji +


Berat Sampel (gr)

Cake (gr)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2008,

“Sedimentasi” Http://www,wikipedia.org//wiki//sedimentasi Diakses

tanggal : 20 November 2008

30


Asdak, 1995,

2014

“Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai”,

UGM-Press,

Yogyakarta Brown, G.G, 1978, “Unit Operations” Charles E. Tutle.Co, TokyoCheremisinoff, N.P., “Handbook Of Water And Wastewater Treatment Technologies ” , Butterworthheinemann, Boston Geancoplis, J.C, 1983, “Transport Proses and Unit Operation 2

nd

ed”, Allyn and Bacon

Inc, Massachussett Mc Cabe, W.L, 1985, “Operasi Teknik Kimia Jilid 2”, Erlangga, Jakarta

31


2014

PERCOBAAN 5 SEDIMENTASI

5.1. TUJUAN

1. Dapat merakit alat-alat percobaan fluidisasi. 2. Dapat menentukan dan mengukur parameter-parameter dalam peristiwa fluidisasi yaitu densitas partikel, porositas, tinggi unggun fluida. 3. Dapat mengoperasikan alat percobaan fluidisasi. 4. Dapat menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara pressure drop dengan laju alir. 5. Dapat menjeaskan fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi fluidisasi berlangsung. 6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.

5.2. DASAR TEORI

Fluidisasi dipakai untuk menerangkan atau menggambarkan salah satu cara mengontakkan butiran-butiran padat dengan fluida (gas atau cair). Sebagai ilustrasi dengan apa yang dinamakan fluidisasi ini, kita tinjau suatu bejana dalam air di dalam mana ditempatkan sejumlah partikel padat berbentuk bola, melalui unggun padatan ini kemudian dialirkan gas dengan arah aliran dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah partikel padat akan diam. Keadaan yang demikian disebut sebagai unggun diam atau ” fixedbed”. Kalau laju alir gas dinaikkan, maka akan sampai pada suatu keadaan dimana unggun padatan tadi tersuspensi di dalam aliran gas yang melaluinya. Pada kondisi partikel yang mobil ini, sifat unggun akan menyerupai sifat-sifat suatu cairan dengan viskositas tinggi, misalnya ada kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat hidrostatik. Keadaan demikian disebut “ fluidized bed”. Aspek utama yang akan ditinjau di dalam percobaan ini adalah untuk mengetahui besarnya kehilangan tekanan di dalam unggun padatan yang cukup penting karena selain erat sekali hubungannya dengan banyaknya energi yang diperlukan, juga bisa memberikan indikasi tentang kelakuan unggun selama operasi berlangsung. Korelasi-korelasi matematik yang menggambarkan hubungan antara kehilangan tekanan

32


2014

dengan laju alir fluida di dalam suatu sistem unggun diperoleh melalui metode-metode yang bersifat semi empiris dengan menggunakan bilangan-bilangan tak berdimensi. Untuk aliran laminer dimana kehilangan energi terutama disebabkan oleh “ viscous loses”, Blake memberikan hubungan sebagai berikut :

∆  . . 2 .  = 3   

(1)

dP/L : Kehilangan tekanan per satuan panjang atau tinggi ukuran gc

: Faktor konversi

µ

: Viskosita fluida

ε

: Porositas unggun yang didefinisikan sebagai perbandingan volume ruang

kosong di dalam unggun dengan volume unggunnya V

: Kecepatan alir superficial fluida

s

: Luas permukaan spesifik partikel

Luas permukaan spesifik partikel (luas permukaan per satuan volume unggun) dihitung berdasarkan korelasi berikut:

=

6(1 − )



(2)

sehingga persamaan (1) menjadi : 36  . .(1 −)2 ∆ .  = .  (3)   2 . 3

atau: ∆  ′ . .(1 −)2 .  = .  (4)   2 . 3

Persamaan (4) ini kemudian diturunkan lagi oleh kozeny dengan mengasumsikan bahwa unggun zat padat tersebut adalah ekuivalent dengan satu kumpulan saluran-saluran lurus yang partikelnya mempunyai luas permukaan dalam total dan volume total masing-masing sama dengan luas permukaan luar partikel dan volume ruang kosongnya. Harga konstanta ‘k’ yang diperoleh beberapa peneliti sedikit berbeda misalnya: Kozeny (1927)

k’= 150

Carman ( 1937)

k’= 180

US Bureau of Munes (1951)

k’= 200

33


2014

Untuk aliran turbulen, persamaan (4) tidak bias dipergunakan lagi, sehingga Ergun (1952) kemudian menurunkan rumus lain dimana kehilangan tekanan digambarkan sebagai hubungan dari : “ viscous losses” dan “kinetic energy losses”. ∆  1. .(1 −)2  2(1−)  .  = . + . 2 3   . 3 

dimana :

k1

= 150

k2

= 1,75

2

(5)

Pada tekanan ekstrim, yaitu: 1. Aliran laminer (Re=20), sehingga term II bisa diabaikan 2. Aliran turbulen (Re=1000), sehingga term I bisa diabaikan Untuk unggun terfluidakan, persamaan yang menggambarkan pressure drop adalah persamaan Ergun yaitu: ∆ 150(1−)2 1.75(1−)  .  = . + . 2 3   . 3 

2 ........................................................................ (6)

Dimana εf adalah porositas unggun pada keadaan terfluidakan. Pada keadaan ini dimana partikel-partikel zat padat seolah-olah terapung di dalam fluida, akan terjadi kesetimbangan antaraberat partikel dengan gaya berat dan gaya apung dari fluida di sekelilingnya. Gaya berat oleh fluida yang naik = berat partikel – gaya apung atau: [kehilangan tekanan pada unggun] [luas penampang] = [volume unggun] [densitas zat padat - densitas fluida].

∆  =  . 1 − −  ................................................................... (7) ∆  = 1 − −  ...................................................................................... (8) 

Yang dimaksud kecepatan minimum fluidisasi (Umf), adalah kecepatan superficial fluida minimum

dimana

fluida

mulai

terjadi.

Harga

Um

bisa

diperoleh

dengan

mengkombinasikan persamaan (6) dengan persamaan (8) 150 1− . .

 .

.  +

1.75  2  2

  3  2

 2 =

 3 . −  2

(9)

Untuk keadaan ekstrim, yaitu: a. Aliran laminar (Re=20) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah : 34


 =

 2 (− ) . .  150.

2014

(10)

b. Aliran turbulen (Re=1000) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah :

 =

 2 (− ) . .  1.75.

(11)

Karakter unggun terfluidakan biasanya dinyatakan dalam bentuk grafik antara penurunan tekanan (ΔP) dan kecepatan superficial fluida (U). Untuk keadaan yang ideal, kurva hubungan ini berbentuk seperti terlihat dalam gambar 1:

Log ΔP

B

Kecepatan

D C

Naik Kecepatan Turun

A

E Daerah Unggun

Daerah Unggun Terfluidakan

Diam

Log U

Gambar V.1.Kurva Karakteristik Fluidisasi Ideal Keterangan: Garis AB : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam Garis BC : menunjukkan keadaan dimana unggun telah terfluidakan Garis DE : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam pada waktu kita menurunkan

kecepatan air fluida. Harga penurunan tekanan untuk

kecepatan aliran fluida tertentu, sedikit

lebih rendah daripada harga

penurunan tekanan pada saat awal operasi.

Apabila dalam fluidisasi partikel-partikel padatnya terpisahnya secara sempurna tetapi berkelompok membentuk suatu agregat. Keadaan yang seperti ini disebut sebagai fluidisasi heterogen (agregative fluidization). Tiga jenis fluidisasi yang biasa terjadi adalah karena timbulnya:

35


2014

a. Penggelembungan (bubbling) b. Penolakan (slugging) c.

Saluran-saluran fluida yang terpisah ( channeling)

Gambar V. 2. Tiga jenis fluidisasi heterogen 5.3. ALAT DAN BAHAN

Bahan : serbuk batu bata hasil praktikum Size Reduction Alat : 1. Kolom Fluidisasi 2. Kompresor 3. Wet test meter 4. Manometer Air Raksa (Hg) 5. Penggaris 6. Jangka sorong

Gambar V.3 Rangkaian Alat Fluidisasi

36


2014

Keterangan : D

= Distributor(grid)

U = unggun partikel padat Kol = kolom fluidisasi Uc = udara kompresor R

= wet test meter

MU = manometer pipa U berisi air raksa (Hg) V

= valve

5.4. CARA KERJA

1. Mengukur tinggi partikel awal dalam kolom. 2. Mengukur ΔP dan tinggi unggun dalam kolom yang berisi padatan untuk laju alir fluida yang berbeda. 3. Laju alir fluida divariasikan mulai dari kecepatan rendah sampai tidak terdapat lagi perbedaan tinggi pada manometer air raksa. Setelah Δh pada manometer air raksa 3x konstan, laju alir fluida diturunkan kembali perlahan-lahan sampai unggun kembali diam. 4. Mengukur laju alir fluida dengan alat wet test meter. a. b. c.

Mengisi wet test meter dengan 4 liter air. Alirkan fluida dari kompresor ke wet test meter. Catat waktu untuk mencapai satu putaran alat wet test meter.

5.5. DAFTAR PUSTAKA

Davidson, J. F. and Horrison, D. 1963. Fluidized Particles. Cambridge University Press. Kunii, D. Levenspiel, D. 1969. Fluidization Engineering. John Wiley and Sons inc. New York. Leva, M. 1959. Fluidization. Mc-Graw Hill Co. New York. Lee,

J.

C. and Buckley, D. 1972. Fluid Mechanics Fluidized Bed .Cambridge University Press.

and

Aeration

Characteristics

of

Masayuki Horio, Hiroshi Kiyota and Iwao Muchi. 1980. Particle Movement on a Perforated Plate Distributor of Fluidized Bed . Journal of Chemical Engineering of Japan volume 13,2. Wen, C. Y. and Chen, L. H. 1988. Fluidized Bed Freeboard Phenomena, Entertainment and Elluration,A.J,Ch.E.

37


2014

PERCOBAAN 6 LIQUID-LIQUID MIXING

6.1. TUJUAN

Tujuan dari percobaan tangki pengaduk ini adalah mengembangkan hubungan empiris untuk memperkirakan ukuran alat pemakaian nyata atas dasar percobaan yang dilakukan pada skala laboratorium, menentukan konstanta-konstanta dalam persamaan hasil analisa dimensi di atas tersebut, dan membuat kurva N Po vs NRe dengan baffle dan tanpa baffle, air dan minyak tanah, propeller dan turbin.

6.2. DASAR TEORI

Proses pengadukan ( agitation) menunjukkan usaha yang menghasilkan gerakan materi menurut cara tertentu (dengan arah atau pola tertentu) pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi. Sedangkan proses pencampuran (mixing) merupakan peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak, dimana bahan yang satu menyebar ke bahan yang lain dan sebaliknya, sedang bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih. Tujuan pengadukan antara lain adalah untuk :

1. Membuat partikel padat tersuspensi. 2. Mencampurkan liquid yang saling larut ( miscible), contohnya metil alkohol dan air. 3. Mendispersikan gas ke dalam liquid dalam bentuk gelembung-gelembung kecil. 4. Mendispersikan liquid yang kedua, yang tidak bercampur dengan liquid yang pertama, sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus. 5. Mempercepat perpindahan panas antara zat cair dengan coil atau jacket . Seringkali pengaduk ( agitator ) digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus, seperti dalam hidrogenasi katalitik dari zat cair. Dalam hidrogenasi, gas hidrogen didispersikan melalui zat cair dimana terdapat partikel-partikel katalis padat dalam keadaan suspensi, sementara panas reaksi dibawa keluar melalui coil atau jacket. (McCabe,Unit Operation of Chemical Engineering, page 208-209) Alat pengaduk (impeller)

Biasanya zat cair diaduk di dalam tangki atau bejana berbentuk silinder yang dapat tertutup ataupun terbuka. Tinggi zat cair kira-kira sama dengan diameter tangki. Ada dua macam impeller, yaitu : 38


2014

1. Impeller aliran axial , membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller. Contoh : manne propeller dan pitc hed blade turbine. 2. Impeller aliran radial, Membangkitkan arus pada arah tangensial atau r adial. Contoh : turbine agitato

Tiga bentuk impeller yang utama adalah propeller, paddle, dan turbin.

6.3. ALAT DAN BAHAN

Alat : 1. Tangki pengaduk berbaffle dan tanpa baffle 2. Pengaduk jenis propeller dan disc turbine 3. Stopwatch 4. Piknometer 5. Tachometer 6. Neraca analitik 7. Viscometer Ostwald 8. Thermometer Bahan : 1. Air J

2. Minyak Tanah

L H

E

Dd

W

Da Dt

Gambar VI.1. Gambar rangkaian alat

6.4. CARA KERJA

1. Menyiapkan beaker glass ukuran 2000 cc yang diisi air dan memasang pengaduk (impeller) jenis propeller. 39

Buku Petunjuk Otk 1

Recommend Documents