JRNAL IN!E"RASI #R$SES %ebsite& htt'&(()urnal*untirta*ac*id(inde htt'&(()urnal*untirta*ac*id(inde+*'h'()i' +*'h'()i'
Submitted :xxxxx
Revised :xxxxx
Accepted :xxxxx
ALIRAN NON-IDEAL ALIRAN NON-IDEAL Abdul Munim Hafidz, Btari Elizabeth Sean * Email:
[email protected] Email:
[email protected]
Abstrak
Perkembangan dunia indsutri yang cukup pesat membuat para produsen dalam dunia industri kimia terdorong untuk menemukan metode atau alat–alat yang dapat membuat produk semakin maksimal dan efektif. Reaktor dan alatexchanger) merupakan alat-alat yang paling banyak digunakan di dalam industri kimia. i alat penukar penukar panas (heat exchanger)
perguruan tinggi! perancangan reaktor! reaktor! alat pertukaran panas! dan semua alat kontak fase pada umumnya dipela"ari berdasarkan anggapan bah#a alirannya ideal plug flow . $agaimanapun! aliran materi pada reaktor di industri tidak pernah ideal. $erapa banyak non ideal akan sangat penting untuk mengetahui pertimbangan ekonomi dan teknik. %dapun %dapun tu"uan dilakukannya dilakukannya praktikum ini yaitu untuk mengetahui mengetahui model – model model aliran aliran dengan teknik stimulus response yang nantinya akan dianalisa dianalisa secara kuantitatif kuantitatif dan didiskusik didiskusikan an secara secara mendalam. mendalam. Pada percobaan percobaan ini
terdapat & tahapan penting yang dilakukan yaitu penentuan kecepatan aliran padatan! penentuan pola aliran padatan! dan segresi ukuran. $i"i besi dipisahkan berdasarkan ukurannya dengan menggunakan screener '(! '(! ') dan + mesh dengan massa masing-masing sebanyak +,, dan ,, gram. %dapun hasil yang didapatkan dari percobaan ini yaitu terbentuk aliran non ideal dimana hal tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti diameter partikel! massa partikel! kekasaran dinding dan sudut hoper. Pada percobaan dengan tracer "uga terbentuk aliran non ideal. al ini dibuktikan dengan terba#anya sebagian tracer ke ke dalam kontainer. /elain itu! "uga ter"adi fenomena-fenomena seperti mass dan funnel flow. flow.
Kata kunci : non ideal, plug low! low ! R0
Abstract 0he rapid de1elopment of industrial #orld makes the producers in the chemical industry are encouraged to find methods or tools that can make the product more effecti1e and ma2imal. Reactors and heat e2changers are the most #idely used tools in the chemical industry. 3n college! the design of reactors! heat e2changers! and all phase contact de1ices are generally studied on the assumption that the flo# is ideal for plug flo#. o#e1er! material flo# to reactors in industry is ne1er ideal. o# many non ideal #ill be 1ery important to kno# the economic and technical considerations. 0he purpose of this practice is to kno# the flo# models #ith stimulus response techni4ues that #ill be analyzed 4uantitati1ely and discussed in depth. 3n this e2periment! there are & important steps that are done! namely determination of solid flo# 1elocity! determination of solid flo# pattern! and size segment. 0he iron ore is separated by size using '(! ') and + mesh screener #ith a mass of +,, and ,, grams respecti1ely. 0he results obtained from this e2periment is formed non ideal flo# #here it is influenced by factors such as particle diameter! particle mass! #all roughness and hoper angle. 3n the e2periment #ith the tracer also formed non ideal flo#. 0his is e1idenced by the carrying of some tracer into the container. 3n addition! there are also phenomena such as mass and flo# funnel.
Keywords : non ideal, plug low! R0 bagus dapat dicapai dengan menggunakan pendekatan *
#EN-AHLAN
reaktor packed bed ideal. 5adang tidak dapat dielakkan
Perkembangan dunia indsutri yang cukup pesat
adanya
dispersi!
flow
mal-distribution
seperti
membuat para produsen dalam dunia industri kimia
channeling dan by passing ! kadang "uga ter"adi size
terdorong untuk menemukan metode atau alat–alat
segregation pada
yang dapat membuat produk semakin maksimal dan efektif. Reaktor
dan
alat-alat
penukar
panas (heat
exchanger) merupakan alat-alat yang paling banyak
digunakan di dalam industri kimia. %dapun spesifikasi dan efekti1itas produk keluaran dari alat-alat ini banyak dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti desain dan pola aliran. Pada reaktor! desain tersebut mencakup model aliran yang ideal dapat mempengaruhi kon1ersi dari produk keluaran. i perguruan tinggi! perancangan reaktor! alat pertukaran panas! dan semua alat kontak fase pada umumnya dipela"ari berdasarkan anggapan bah#a alirannya ideal plug flow . $agaimanapun! aliran materi pada reaktor di industri tidak pernah ideal. Paling
packing di dalam bed.
alam industri reaktor! alat penukar panas! dsb! aliran selalu non ideal . $erapa banyak non ideal akan sangat
penting
untuk
mengetahui
pertimbangan
ekonomi dan teknik. /atu poin untuk dicatat adalah satu parameter penting dari non ideal flow yaitu ratarata dari residence time. istribusi #aktu tinggal dari elemen-elemen
fluida
dinyatakan
dengan
kur1a
istribusi 6aktu 0inggal 7R08. asil pengukuran konsentrasi tracer keluar
reaktor
melalui pulse
injection diperoleh kur1a R0.
5ur1a R0 9fungsi distribusi umur keluar 7exitage distribution function 8 atau 5ur1a E7t8 karena kur1a
ini menggambarkan lamanya molekul-molekul tinggal
dalam reaktor. 5ur1a R0 ini berguna untuk :
yang diamatiu pengaruhnya dalam percobaan ini yaitu
engetahui distribusi #aktu tinggal molekul-molekul
diameter partikel! massa partikel! kekasaran dinding
dalam reactor! menganalisis ketidakidealan reaktor
silo dan sudut hoper.
7chanelling, short circuiting, stagnant zone, recycling 8! mengetahui 1olume reaktor sebenarnya! mengetahui
/*
HASIL -AN #EMBAHASAN #en1aruh diameter 'artikel
kon1ersi di dalam reaktor non-ideal! menentukan model reaktor non-ideal. $erdasarkan latar belakang diatas! maka dilakukanlah praktikum aliran non ideal ini untuk mengetahui model – model aliran dengan teknik stimulus response yang nantinya akan dianalisa secara kuantitatif dan didiskusikan secara mendalam.
.* ALA!, BAHAN -AN ME!$-E
;ambar '. ;rafik pengaruh diameter partikel
.* Alat
iameter partikel merupakan salah satu 1ariabel
%dapun alat-alat percobaan yang digunakan diantaranya: amplas halus dan kasar! corong hirsch! kontainer! neraca analitik! screener.
yang berpengaruh pada percobaan non ideal . iameter yang besar akan memberikan luas permukaan yang lebih besar dimana #aktu yang dibutuhkan untuk
. Bahan
partikel turun akan semakin lama. al ini dikarenakan
%dapun bahan-bahan percobaan yang digunakan
"umlah bi"i besi di dalam silo berkurang yang mengakibatkan tekanan pada silo semakin besar.
yaitu bi"i besi.
Pada percobaan ini! diameter partikel yang paling
.*/ Met0de
Pada percobaan ini terdapat & tahapan penting yang dilakukan yaitu penentuan kecepatan aliran padatan! penentuan pola aliran padatan! dan segresi
kecil! dalam hal ini yaitu + mesh memberikan hasil yang lebih baik daripada '( dan ') mesh dengan la"u alir yang paling besar dalam #aktu yang paling singkat.
ukuran. ula-mula bi"i besi dipisahkan berdasarkan ukurannya dengan menggunakan screener '(! ') dan
#en1aruh kekasaran dindin1
+ mesh dengan massa masing-masing sebanyak +,, dan ,, gram. Pada percobaan pertama sampel dimasukkan ke dalam silo dan disiapkan beberapa kontainer
sebagai
#adah
penampung
partikel.
5emudian dihitung berapa #aktu yang diperlukan untuk partikel di silo habis9turun seluruhnya ke dalam kontainer. Pada percobaan dengan menggunakan tracer digunakan sampel ukuran '( dan ') mesh dan tracer ;ambar . ;rafik pengaruh kekasaran dinding
+ mesh dengan susunan sampel '( mesh 7paling
/alah satu faktor yang mempengaruhi la"u alir
ba#ah8! tracer + mesh 7tengah8 dan sampel ') mesh 7paling
atas8.
5emudian
mencatat
#aktu
yang
diperlukan untuk tracer di salam silo habis9"atuh ke
partikel terhadap #aktu adalah kekasaran dinding. Pada permukaan dinding silo yang halus! gaya gesek nilainya sangat kecil sehingga dapat dianggap tidak ada
kontainer seluruhnya sambil mengamati fenomena
atau
yang ter"adi selama aliran berlangsung. %dapun 1ariasi
permukaan dinding silo yang kasar terdapat gaya gesek
diabaikan.
$egitu
"uga
sebaliknya!
pada
yang nilainya cukup besar. ;aya gesek yang tinggi
massa partikel akan meningkatkan tekanan partikel
akan menurunkan energi kinetik 7kecepatan8 partiel
untuk "atuh9turun.
untuk turun9"atuh. /emakin kecil gaya gesek yang dialami
oleh
partikel
tentunya
akan
semakin
memudahkan partikel untuk turun! sehingga semakin
2* KESIM#LAN
%dapun
kesimpulan
yang
didapatkan
pada
halus permukaan dinding silo maka la"u alir partikel
percobaan ini yaitu terbentuk aliran non ideal dimana
akan semakin besar dan #aktu yang dibutuhkan akan
hal tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti
semakin cepat. Pada percobaan ini diperoleh hasil yang
diamater partikel! massa partikel! kekasaran dinding
paling baik pada ukuran partikel + mesh dengan
dan sudut hoper. Pada percobaan dengan tracer "uga
massa partikel ,, gram.
terbentuk aliran non ideal. al ini dibuktikan dengan terba#anya sebagian tracer ke dalam kontainer.
#en1aruh sudut h0'er -A3!AR #S!AKA
'. >?;ER! ./! Elements of Ahemical Reaction Engineering! nd edition! Be# Cork! Prentice-all 3nt! 3nc! Ap '(. . EDEB/P3E! ,! 'F! Ahemical Reaction Engineering!6iley! Be# Cork! 7')8! Ap ',. ;rafik &. ;rafik pengaruh sudut hoper enurut teori!
;ambar (. ;rafik pengaruh massa partikel
