Koefisien Transfer Massa

LAPORAN PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

KOEFISIEN TRANSFER MASSA D-8

Disusun oleh ALDI DIAN PRASETYA H

121130161

FAJAR RIZQY WIDYAWAN

121140002

LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2016

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTII(UM DASAR TEKNIK KIMIA

KOEFISIEN TRANSFER MASSA D-8

Disusun oleh

Narna

Asisten Plug

:

Aldi Dian Prasetya Fajar furqyWidyawan

(121 130161)

02truaoaz)

: Sesilia Shendy Novita Dewi

:D

Yogyakart

afuei2016

J.

11

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga laporan ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Laporan ini kami susun atas dasar untuk memenuhi kurikulum pendidikan pada jurusan Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta. Pokok bahasan laporan ini adalah “Koefisien Transfer Massa” yang merupakan salah satu dari beberapa acara Praktikum Dasar Teknik Kimia (PDTK). Tujuan dari laporan ini adalah untuk memberikan gambaran yang nyata dari teori yang telah ada. Pada kesempatan ini, Praktikan mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ir. Danang Jaya MT, Sebagai kepala Laboratorium Dasar Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta 2. Sesilia Shendy Novita Dewi, selaku asisten pembimbing 3. Staff Laboratorium Dasar Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta 4. Semua pihak yang terlibat dalam pembuatan laporan ini. Praktikan menyadari dalam penulisan laporan ini masih banyak kekurangan, maka dari itu praktikan mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca sekalian. Semoga laporan ini dapat memberi manfaat bagi para pembaca sekalian.

Yogyakarta, 14 Mei 2016 Praktikan

iii

DAFTAR ISI Hal HALAMAN PENGESAHAN …………………………………………………… ii KATA PENGANTAR…………………………………………………………… iii DAFTAR ISI .………………………………………………………………….… iv DAFTAR LAMBANG……………………………………………………………. v INTISARI ………………………………………………………………………… vi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ……………………………………………………………. 1 1.2 Tujuan Percobaan ………..……………………...………………………... 1 1.3 Tinjauan Pustaka ……………………………………..……………………. 2 1.4 Hipotesis…………………………………………………………………….6 BAB 2 PELAKSANAAN PERCOBAAN 2.1 Alat dan Bahan……………………………………………………………...7 2.2 Cara Kerja dan Bagan Alir…………...……………………………....……...7 2.3 Analisa Perhitungan……………………………………………...……….…9

BAB 3 HASIL PERCOBAAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil Percobaan……………………………………………………………..11 3.2 Pembahasan…………………………………………………………………13

BAB 4 PENUTUP 4.1 Kesimpulan…………………………………………………………………15 4.2 Kritik dan Saran………………………………………………...…………..15 DAFTAR PUSTAKA .…………………………………………………………... 16 LAMPIRAN

iv

Daftar Lambang

Kca : Koefisien transfer massa (detik-1) At : Luas penampang tabung gelas (cm2) Ap : Luas penampang pipa (cm2) Dt : Diameter dalam tabung pipa (cm) Dp : Diameter dalam pipa (cm) G : Kecepatan linier udara (cm/dt) G’ : Laju volumetric udara (cm3/dt) L

: Tinggi tumpukan (cm)

M

: Mol naftalen yang tersublimasi (gmol)

Cas : Konsentrasi jenuh zat padat interface (gmol/cm3) Cag : Konsentrasi zat padat setiap saat (gmol/cm3) t

: Waktu (detik)

W

: Berat awal naftalen (gram)

Δw : Berat naftalen yang hilang (gram) µ

: Viskositas (gram/cm.detik)

ρ

: Densitas (gram/cm3)

v

INTISARI Transfer massa merupakan peristiwa yang dapat dijumpai dimana saja, seperti didalam kehidupan sehari-hari, ilmu pengetahuan alam dan teknik. Dalam industri kimia,operasi transfer massa dari satu fase ke fasa yang lain digunakan sebagai dasar pemisahan komponen dari campurannya. Pada percobaan ini dilakukan dengan menggunakan naftalen (C10H8) yang dikontakkan dengan udara. Dalam hal ini terjadi transfer massa dari fasa padat (naftalen) ke fasa gas (udara) yang dikenal dengan sublimasi. Adapun langkah langkah kerja dalam percobaan ini adalah sebagai berikut. Mula- mula masukkan kapur barus atau naftalen ke dalam tabung gelas dengan ketinggian tertentu, kemudian menimbangnya. Hasil penimbangan dicatat sebagai berat mula-mula. Lalu memasukkan kembali naftalen ke dalam tabung gelas kemudian menghidupkan blower, kemudian mematikan blower setelah selang waktu tertentu dan menimbang naftalen. Hasil penimbangan dicatat sebagai berat akhir. Percobaan diulang beberapa kali dengan selang waktu yang sama. Setelah itu ulangi kembali langkah – langkah tersebut dengan tinggi tumpukan naftalen yang berbeda. Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar tinggi tumpukan kapur barus (naftalen) maka semakin kecil koefisien transfer massanya. Persen kesalahan rata-rata yang diperoleh pada percobaan ini sebesar 0.0953 % dan diperoleh harga KCA untuk berbagai L mengikuti persamaan linier Y = -0.10638(x)-1.83266. Kata Kunci : transfer, massa, naftalen, fasa, percobaan .

vi

Makalah Seminar Koefisien Transfer Massa (D-8) Praktikum Dasar Teknik Kimia

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Dalam industri kimia, operasi transfer massa dari satu fasa ke fasa lain digunakan sebagai dasar pemisahan komponen dari campurannya. Sebagai contoh penerapan

proses

transfer

massa

dalam

pemurnian

belerang

dengan

menghembuskan udara untuk menghilangkan kotorannya. Transfer massa merupakan peristiwa yang dijumpai dimana-mana, didalam kehidupan sehari-hari didalam ilmu pengetahuan alam dan teknik. Contohnya asap yang mengepul dari cerobong asap akan menyebar ke udara sekeliling dengan jalan difusi. Transfer massa juga terjadi dalam reaksi kimia, baik dalam laboratorium ataupun di dalam reaktor industri. Pada percobaan ini dilakukan dengan menggunakan naftalen (C10H8) yang dikontakkan dengan udara.Naftalen merupakan senyawa hidrokarbon aromatik yang memiliki rumus bangun sebagai berikut:

Gambar 1. Rumus bangun Naftalen Dalam hal ini terjadi transfer massa dari fasa padat (naftalen) ke fasa gas (udara) yang dikenal dengan sublimasi. 1.2 Tujuan Percobaan Mencari besarnya koefisien transfer massa (KCA) dengan menggunakan variabel tinggi tumpukan (L) naftalen (C10H8) sehingga diperoleh hubungan antara koefisien transfer massa (KCA) dengan tinggi tumpukan naftalen (L).

ALDI DIAN PRASETYA H / 121130161 FAJAR RIZQY WIDYAWAN / 121140002

1


1.3 Tinjauan Pustaka Proses perpindahan massa sangat penting dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknik. Perpindahan massa terjadi pada komponen dalam campuran berpindah dalam fase yang sama atau dari fase satu ke fase yang lain karena adanya perbedaan konsentrasi. Proses perpindahan berdasarkan fasenya dapat dibedakan menjadi dua yaitu proses transfer dan proses transport. Proses transfer adalah perpindahan bahan antar fase atau pada fase yang berbeda, sedangkan proses transport adalah perpindahan bahan pada fasa yang sama (Brown,1978). Proses transfer ada tiga yaitu: 1. Transfer massa dengan driving forcenya adalah beda konsentrasi. 2. Transfer panas dengan driving forcenya adalah beda temperatur. 3. Transfer momentun dengan driving forcenya adalah beda kecepatan. Di Industri, pemisahan komponen – komponen dari campurannya menggunakan alat transfer massa seperti absorpsi, distilasi, dll. Transfer massa dapat disebabkan oleh gerakan molekul – molekul atau fluida yang disebabkan adanya gaya pendorong. Transfer massa adalah gerakan dari satu komponen atau lebih dalam satu fase ke fase yang lain. Dalam kebanyakan operasi transfer massa, dua buah fase yang saling tidak larut dikontakkan supaya diantara kedua fase tersebut terjadi transfer bahan konstituen. Adapun fase-fase yang dikontakkan dapat berupa : gas-cair, gaspadat, cair-cair, dan cair padat. Kontak antara fase gas dengan fase cair dijumpai pada proses destilasi, absorpsi gas, dan humidifikasi. Kontak antara fase gas dengan fase padat dijumpai pada proses pengeringan zat padat, sublimasi, dan adsorpsi. Kontak antara fase cair dengan cair dijumpai dalam operasi ekstraksi cairan, sedangkan kontak antara fase cair dengan fase padat dijumpai dalam proses kristalisasi dan ekstraksi cairan padatan (Mc.cabe, 1983). Adapun kecepatan difusi didalam masing-masing fase tergantung pada gradien konsentrasi yang ada, dan gradien konsentrasi ini menjadi petunjuk keadaan


2


keseimbangan. Apabila keadaan keseimbangan dicapai, maka gradien konsentrasi dan kecepatan difusinya menjadi sama dengan nol (Hardjono, 1989). Sublimasi merupakan cara yang digunakan untuk pemurnian senyawa-senyawa organik yang berbentuk padatan. Pemanasan yang dilakukan terhadap senyawa organik akan menyebabkan terjadinya perubahan sebagai berikut : apabila zat tersebut pada suhu kamar berada pada keadaan padat, pada tekanan dan temperature tertentu akan langsung berubah menjadi fase gas tanpa melalui fase cair terlebih dahulu. Zat padat sebagai hasil sublimasi biasanya bercampur dengan zat padat lain. Oleh karena itu, untuk mendapatkan zat padat yang diinginkan perlu dimurnikan terlebih dahulu. Prinsip proses ini adalah perbedaan kelarutan zat pengotornya. Penyubliman kapur barus pada fixed bed, fasa padat dilalui secara kontinyu. Bila konsentrasi antar muka kedua fase lebih besar dari pada konsentrasi gas yang mengalir maka terjadi transfer massa langsung dari fase padat ke fase gas. (Brown,1978). Peristiwa perpindahan massa atau transfer massa banyak dijumpai di dalam kehidupan sehari-hari, didalam ilmu pengetahuan dan di industri. Contoh peristiwa transfer massa adalah: 1. Larutnya kristal gula dalam air, artinya komponen gula mendifusi ke fase air. 2. Larutnya kopi dalam air. 3. Terserapnya zat beracun ke dalam arang. 4. Larutnya oksigen kedalam darah. 5. Pada proses fermentasi, nutrisi dan oksigen yang terlarut dalam larutan mendifusi ke mikroorganisme. 6. Pengambilan uranium dari batuan, dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut organik, misalnya heksan. 7. Penghilangan logam berbahaya dari limbah cair menggunakan adsorben (Lutfiamanati,2010). Pada keadaan steady state, kecepatan perpindahan massa dari padat ke gas.


3


N A  K Ca C AS  C Ag t



…………..1

Dimana: N A :kecepatan zat padat yang hilang tiap satuan waktu(gmol/cm³ detik) t

KCa:koefisien transfer massa keseluruhan volumetrik (detik¹) CAS :konsentrasi jenuh zat pada interface (gmol/cm³) CAg :konsentrasi zat padat setiap saat(gmol/cm³).(Hardjono,1989) KCa adalah nilai transfer massa persatuan bidang persatuan beda konsentrasi dan biasanya didasarkan kecepatan molal yang seragam (Mc Cabe,1983). Dengan menganggap diameter zat padat konstan pada elemen volume tertentu dalam kondisi steady state dapat ditulis: G. CAg2 Z +ΔZ ΔZ Z

G. CAg1

Gambar 2. Transfer Massa pada elemen volume

Neraca massa : Kecepatan masuk – kecepatan keluar + Reaksi = kecepatan akumulasi G.A.CAg

z

C AS  C Ag  . ΔZ = 0

……

- G.A.CAg z  z + K Ca . A.

2

Persamaan (2) dibagi ΔZ, sehingga:

G. A.CAg Z G. A.CAg

Z  Z

A.z

Lim Az0

 - K Ca .C AS  C Ag

G. A.CAg Z G. A.CAg A.z

Z  Z



 - K Ca .C AS  C Ag




4


 G.d .CAg dz

dCAg C As  C Ag C Ag 2



C Ag 1

  KCa (CAs  CAg )



KCa dz G

dCAg



(CAS  CAg )

KCa dz G

Missal: x = CAS-CAg dx = -CAg C Ag 2





C Ag 1

dx K Ca  x G

 Ln.x C AgAg12  C

Ln

L

 dz 0

KCa L z0 G

C AS  C Ag1 C AS  C Ag 2



K Ca .L G

Pada aliran masuk belum ada zat padat yang terikat, sehingga CAg dianggap nol,sehingga

Ln

C AS  C Ag1 C AS  C Ag 2

K Ca 



K Ca .L G

C AS G Ln C AS  C Ag  L

....…………3

Kecepatan perpindahan massa zat padat dalam gas ekuivalen dengan pengurangan berat zat padat satuan waktu, maka dapat ditulis: G. A(Cag2  Cag1) 

m t

Karena CAg1 = 0 ,maka

G. A(Cag2  Cag1) 

m t


5


1 .m G CAg 2  A.t

.………….4

Persamaan (4) disubstitusikan ke (3) menjadi:

K Ca 

C AS G Ln m  L   C AS   G. A.t  

..………….5

1.4. Hipotesis Pada saat udara mengalir melalui pipa dan masuk kedalam tabung kaca, konsentrasi udara terhadap naftalen adalah nol atau tidak mengandung naftalen, sehingga ketika udara berkontak dengan naftalen maka akan terjadi transfer massa dari naftalen ke udara karena adanya driving force yaitu perbedaan konsentrasi. Transfer massa terbesar akan terjadi di bagian naftalen paling bawah karena langsung berkontak dengan udara yang tidak mempunyai konsentrasi naftalen. Sedangkan transfer massa terkecil terjadi di bagian tumpukan paling atas karena udara telah mengandung naftalen. Jadi, koefisien transfer massa akan mempunyai harga yang berbanding terbalik dengan tinggi tumpukan naftalen. Selain itu, besar koefisien transfer massa akan semakin besar dengan bertambahnya waktu operasi. Grafik yang didapat akan berupa garis linear, karena pada waktu tertentu akan menyentuh garis nol atau tidak terjadi transfer massa sama sekali, yaitu saat naftalen habis menyublim ke udara.


6


BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN 2.1. Alat dan Bahan 2.1.1. Alat a. Alat Utama 2

3 4

1

Keterangan 1. Tabung gelas

5

2. Tumpukan naftalen 3. Tutup 4. Statif 5. Blower Gambar 3. Rangkaian Alat Tranfer Massa b. Alat Pembantu 1. Penggaris 2. Erlenmeyer 3. Gelas arloji 4. Stopwatch 2.1.2

Bahan Bahan Utama 1. Naftalen (C10H8) 2. Aliran gas (udara)

2.2. Cara Kerja dan Bagan Alir 2.2.1. Cara Kerja Memasukkan Kapur Barus atau Naftalen ke dalam tabung gelas dengan

ketinggian

tertentu,

kemudian


menimbangnya.

Hasil

7


penimbangan dicatat sebagai berat mula-mula. Memasukkan kembali naftalen ke dalam tabung gelas kemudian menghidupkan blower. Mematikan blower setelah selang waktu tertentu dan menimbang naftalen. Hasil penimbangan dicatat sebagai berat akhir. Melakukan percobaan beberapa kali dengan selang waktu yang sama. Mengulangi percobaan kembali dengan tinggi tumpukan naftalen yang berbeda.

2.2.2. Bagan Alir

Memasukkan naftalen ke dalam tabung gelas dengan ketinggian tertentu Menimbang naftalen Mencatat sebagai berat mula-mula Memasukkan kembali naftalen Menghidupkan blower Mematikan blower dengan selang waktu tertentu Menimbang naftalen

Mencatat sebagai berat akhir

Melakukan percobaan dengan selang waktu tertentu

Mengulangi untuk tinggi tumpukan yang berbeda


8


2.3. Analisa Perhitungan *) Menentukan Luas - Luas penampang tabung gelas : At = (1/4) x 3,14 x Dt2 - Luas penampang pipa: Ap = (1/4) x 3,14 x Dp2 Dimana: At = Luas penampang tabung gelas (cm2) Ap = Luas penampang pipa (cm2) Dt = Diameter dalam tabung pipa (cm) Dp = Diameter dalam pipa (cm) *) Menentukan Kecepatan linier Gas (G) G=

G' Ap

Dimana: G = Kecepatan limier udara (cm/dt) G’ = Kecepatan volumetric udara (cm3/dt) *) Menghitung Koofisien transfer massa (KCa) KCA=

Dimana:

G Ln L

C AS

C AS  M     G. At .t 

KCa = Koefisien transfer massa keseluruhan volumetric (detik¹) L

= Tinggi tumpukan (cm)

ΔM = Mol Naftalen yang tersumblimasi (gmol) CAS = Konsentrasi jenuh zat pada interface (gmol/cm³)


9


*) Persamaan Garis Bentuk persamaan linear Y = a . X + b Maka digunakan persamaan : ∑Y

= ∑X x a + nb……………………………persamaan 1

∑XY

= ∑ X2 x a + ∑X x b……………………..persamaan 2

Dimana : Y = Log KCA X = Log L a = Slope b = Intercept *) Menghitung % kesalahan

% Kesalahan =

Ydata  Yterhitung X 100% Ydata

*) Menghitung R2 St = (y-ymean)2 Sx = (y-b-ax)2 y mean = Ʃy/n R2 = (St-Sx)/St


10


BAB III HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN 3.1.Hasil Percobaan Kecepatan Udara Masuk

=

360

cm3/dtk

Kosentrasi Jenuh Naftalen

=

4.5982 x 10-6

gmol/cm3

Berat Molekul Naftalen

=

128

g/gmol

Diameter Tabung

=

6.2

cm

Luas Penampang Tabung

=

30.1754

cm2

Diameter Pipa

=

1.4

cm

Luas Penampang Pipa

=

1.5386

cm2

Selang Waktu

=

100

detik

Tabel 1. Hubungan antara waktu dengan perubahan berat (∆W) dan (∆ mol) pada L = 2 cm Massa Kapur Barus ( gram ) No.

t (detik) Awal

Akhir

∆W (gram)

∆ mol (gmol)

1

100

37.4920

37.4480

0.044

3.4375 x 10−4

2

100

37.4480

37.3990

0.049

3.8281 x 10−4

3

100

37.3990

37.3515

0.0475

3.7109 x 10−4

4

100

37.3515

37.2985

0.053

4.1406 x 10−4

5

100

37.2985

37.2489

0.0496

3.8750 x 10−4


11


Tabel 3. Tabel 2. Hubungan antara waktu dengan perubahan berat (∆W) dan (∆ mol) pada L = 4 cm Massa Kapur Barus ( gram ) No

t (detik) Awal

Akhir

∆W (gram)

∆ mol (gmol)

1

100

74.3686

74.2817

0.0869

6.7890 x 10−4

2

100

74.2817

74.1956

0.0861

6.7265 x 10−4

3

100

74.1956

74.1109

0.0847

6.6171 x 10−4

4

100

74.1109

74.0190

0.0919

7.1796 x 10−4

5

100

74.1090

73.9237

0.0953

7.4453 x 10−4

Tabel 3. Hubungan antara waktu dengan perubahan berat (∆W) dan (∆ mol) pada L = 6 cm Massa Kapur Barus ( gram ) No.

t (detik) Awal

Akhir

∆W (gram)

∆ mol (gmol)

1

100

116.6421

116.5190

0.1231

9.6171 x 10−4

2

100

116.5190

116.3864

0.1326

1.0359 x 10−3

3

100

116.3864

116.2552

0.1312

1.025 x 10−3

4

100

116.2552

116.1226

0.1326

1.0359 x 10−3

5

100

116.1226

115.9922

0.1304

1.0187 x 10−3


12


3.2 Pembahasan Dari hasil percobaan, didapat grafik hubungan antara Log L dan Log Kca dibawah ini :

Log L

-1.86 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1.87

Log Kca

-1.88 -1.89 -1.9 -1.91

y = -0.1064x - 1.8327 R² = 0.9907

-1.92

Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Log L dengan Log KCA Setelah praktikan melakukan percobaan, praktikan mengamati massa naftalen yang penguapannya mengalami kenaikan secara terus menerus. Hal itu dapat terjadi dikarenakan terjadinya transfer massa dari naftalen ke udara yang dibawa oleh udara dari blower, dalam hal ini dapat di artikan bahwa terjadi kontak antara permukaan-permukaan naftalen dengan udara yang dialirkan,sehingga sebagian kecil massa naftalennya terbawa oleh udara dari blower. Setiap ketinggian naftalen yang berbeda, massa yang teruapkan berbeda pula, hal ini dikarenakan kerapatan naftalen didalam suatu ketinggian dengan ketinggian yang lainnya berbeda, dan hal itu akan berpengaruh kepada kontak antara permukaan naftalen dengan udara dari blower. Semakin tinggi susunan Naftalen, maka konsentrasi naftalen yang teruapkan akan semakin kecil, hal ini disebabkan karena udara dari blower akan sedikit terhambat oleh susunan naftalen yang rapat sehingga udaranya lambat keluar. Adanya persen kesalahan disebabkan. karena kurangnya kecermatan praktikan dalam mengamati timbangan, kurang cermat dalam mengatur waktunya, ketika menimbang karena kurang hati-hati ada


13


beberapa naftalen yang jatuh, serta penyusunan naftalen yang tidak merata antara sisi satu dengan sisi yang lainnya. Pada percobaan ini juga disarankan agar tidak menggunakan naftalen yang telah digunakan berulang-ulang, dikarenakan bisa jadi naftalen tersebut berada pada suatu kondisi jenuh yang berakibat pada berat atau jumlah (massa) naftalen yang tersublimasi menjadi semakin berkurang hingga berada pada kondisi konstan. Sehingga akan berakibat pada nilai Kca yang dihasilkan.


14


BAB IV PENUTUP

4.1. Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : 1. Harga Kca pada : a. L = 2 cm , KCA rata-rata = 0.01368 detik-1 b. L = 4 cm , KCA rata-rata = 0.01260 detik-1 c. L = 6 cm , KCA rata-rata = 0.01219 detik-1 Hubungan dari hasil yang diperoleh yaitu berbanding terbalik, dengan catatan nilai Kca akan semakin kecil jika tinggi tumpukan naftalen semakin besar. 2. Hubungan Antara Kca dengan L sesuai dengan persamaan : Y = -0.1064 (X) - 1.8327 % kesalahan rata-rata = 0.09953%

4.2. Kritik dan Saran Dalam melaksanakan percobaan ini maka dibutuhkan suatu aliran gas yang memadai agar penyebaran gas dapat merata ke seluruh permukaan naftalen, kemudian dalam melakukan penyusunan naftalen dibutuhkan suatu alat penjepit agar penyusunan dapat dilakukan dengan mudah. Maka dari itu untuk kedepannya dapat dilakukan pengadaan untuk peralatan yang kurang lengkap.

Praktikan juga menyarankan pada saat

penyusunan naftalen maka harus disusun secara vertical agar penyebaran udara dapat merata, dan gunakanlah kapur barus yang baru.


15


DAFTAR PUSTAKA Brown,G.G.1978. “Unit Operation” .Ed. Pertama.Modem esia Edition . Tokyo Harjono., 1985., “Uperasi Teknik Kimia II” .Ed.pertama. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik.UGM Yogyakarta. Mc. Cabe,W.L. and Smith.J.1976. “Unit Operation Of Chemical Engineering” . International Student Edition.Mc Graw Hill.Kogajuba.Tokyo. Lufiamanati. 2010. “Perpindahan Massa dan Perpindahan Panas”. http:lutfiamanati.blogspot.com/2010/03/perpindahan-panas-danperpindahan -massa.html. (diakses pada tanggal 11 mei 2016)


16


Lampiran A. Perhitungan

1. Menghitung Luas Penampang

a. Luas Penampang Tabung (At) Dt = 6.2 cm At =

1 4

x π x Dt 2 =

1 4

x 3.14 x 6.22 (cm2 ) = 30.1754 cm2

b. Luas Penampang Pipa (Ap) Dp = 1.4 cm 1 1 x π x Dp2 = x 3.14 x 1.42 (cm2 ) = 1.5386 cm2 4 4 2. Menghitung Kecepatan Linear Gas (G) Ap =

cm3

360 GΙ cm detik G= = = 233.9789 2 Ap 1.5386 cm detik 3. Menghitung harga Koefisien Tranfer Massa (KCA) a. L

= 2 cm

∆ mol =3.4375 x 10−4 gmol

K CA =

G Cas x ln [ ] Δ mol L Cas − (G x A x Δt) t

=

233.9789

cm detik

2 cm

4.5982 x 10−6

x ln [ 4.5982 x10−6

gmol cm3

gmol 3.4375 x 10−4 gmol –( ) cm cm3 233.9789 x 30.1754 cm2 x 100 detik detik

= 0.01238 detik -1


17

]


Untuk percobaan berikutnya dihitung dengan persamaan yang sama seperti diatas, sehingga di peroleh data sebagai berikut : Tabel 1. Hubungan Antara ∆ mol dengan KCA pada L =2 cm

b.

L

No

∆ mol

KCA (detik-1)

1

3.4375 x 10−4

0.01238

2

3.8281 x 10−4

0.01379

3

3.7109 x 10−4

0.01337

4

4.1406 x 10−4

0.01492

5

3.8750 x 10−4

0.01396

Total

0.06844

Rata-rata

0.01368

= 4 cm

∆ mol = 6.7890 x 10−4 gmol K CA =


=

233.9789 4 cm

cm detik

4.5982 x10−6

x ln [

4.5982 x

gmol

cm3 gmol 6.7890 x 10−4 gmol 10−6 3 – ( ) cm cm 233.9789 x 30.1754 cm2 x 100 detik ] detik

= 0.01261 detik-1


18


Untuk percobaan berikutnya dihitung dengan persamaan yang sama seperti diatas, sehingga di peroleh data sebagai berikut : Tabel 2. Hubungan Antara ∆ mol dengan KCA pada L =4 cm

c. L

No

∆ mol

KCA (detik-1)

1

6.7890 x 10−4

0.01261

2

6.7265 x 10−4

0.01212

3

6.6171 x 10−4

0.01192

4

7.1796 x 10−4

0.01293

5

7.4453 x 10−4

0.01341

Total

0.06301

Rata-rata

0.01260

= 6 cm

∆ mol = 9.6171 x 10−4 gmol K CA =


=

233.9789

cm detik

6 cm

4.5982 x 10−6

x ln 4.5982 x 10−6 [

gmol cm3

–(

gmol cm3

9.6171 x 10−4 gmol ) cm 233.9789detik x 30.1754 cm2 x 100 detik ]

= 0.01155 detik-1


19


Untuk percobaan berikutnya dihitung dengan persamaan yang sama seperti diatas, sehingga di peroleh data sebagai berikut : Tabel 3. Hubungan Antara ∆ mol dengan KCA pada L =6 cm No

∆ mol

KCA (detik-1)

1

9.6171 x 10−4

0.01155

2

1.0359 x 10−3

0.01244

3

1.025 x 10−3

0.01231

4

1.0359 x 10−3

0.01244

5

1.0187 x 10−3

0.01223

Total

0.06099

Rata-rata

0.01219

4. Menentukan Hubungan KCA dan Ketinggian (L) Persamaan least square umum : Y=a.X+b ∑Y

= ∑ (X) x a + n.b……………………………persamaan 1

∑(X) x Y = ∑ (X)2 x a + ∑( X) x b…………………...persamaan 2 Dimana : Y = Log KCA X = Log L a = Slope b = Intercept


20


Tabel 4. Hubungan antara L, Kca, Log L, dan Log Kca NO

L

Kca

Log L (x)

Log Kca (y)

x.y

X2

1

2

0.01368

0.30102

-1.86364

-0.56101

0.09061

2

4

0.01260

0.60205

-1.89954

-1.14363

0.36247

3

6

0.01219

0.77815

-1.91365

-1.48911

0.60551

jumlah

0.03849

1.68124

-5.67684 -3.19376

1.05861

-5.67684 =

1.68124 a

+

3 b

x

1.68124

-3.19376 =

1.05861 a

+

1.68124 b

x

3

Maka,

Eliminasi persamaan 1 dan 2 : Menjadi, -9.54414

=

2.82657

a

+

5.04372

b

-9.5813

=

3.17583

a

+

5.04372

b

0.03715

=

-0.34926

a

a

=

-0.10638

b

=

-5.6768

+

(1.68124 x (-0.10638))

3 =

-1.83266


21


Maka, persamaannya menjadi : Y = a (X) + b Y = -0.10638 (X) - 1.83266

Contoh : Pada

X

= 0.30102, maka

Yhitung = (-0.10638 x 0.30102) - 1.83266 = -1.86468 % Kesalahan nya = | [ Ydata –Y Hitung] / [ Y Data ] | x 100 % = | [-1.86364 – (-1.86468] / [-1.86364] | x 100% = 0.05609 %

Dengan analog yang sama maka didapatkan data sebagai berikut : Tabel 5. Data persentase kesalahan pada berbagai data NO

L

Kca

Log L (x)

Log Kca (y)

1

2

0.013688618

0.3010299

-1.86364

2

4

0.012602482

0.6020599

-1.899544

3

6

0.01219951

0.7781512

-1.913658

% Kesalahan Rata-rata

y hitung

% kesalahan

-1.86468

0.05609

-1.89671

0.14912

-1.91544 jumlah

0.09339 0.29861

= [∑ % Kesalahan ]/ n = [0.29861] / 3 = 0.09953 %


22


Menghitung R2 Y = -0.10638 (X) - 1.83266 St = (y-ymean)2 Sx = (y-b-ax)2 R2 = (St-Sx)/St y mean = Ʃy/n Tabel 6. Data dalam mencari R2І y mean y data (Y) -1.86364 -5.67684 -1.89954 -5.67684 -1.91366 -5.67684 Jumlah Maka : R2 =

(y-ymean)2 x (y-b-ax)2 0.30103 14.54050949 0.001083561 0.60206 14.26796507 -0.002796868 0.778151 14.16153877 0.001821725 -5 14.32333778 3.61392 x 10 3.61392 x 10-5

14.3233−(3.61392 x 10−5) 14.3233

= 0.99

Log L -1.86 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1.87

Log Kca

-1.88 -1.89 -1.9 -1.91

y = -0.1064x - 1.8327 R² = 0.9907

-1.92

Gambar 5. Grafik Hubungan antara Log Kca dan Log L


23

JURNAL PERCOBAAN TRANSFER MASSA D-8

I

crn3 / dtk x 4rfl12 lD grnol / cm3 g / gmol i?8 3CO

Laju volumetrik udara masuk Konsentrasi jenuh naPhtalen

.J_

BM naphtalen

brz

Diarneter tabung Luas penampang tabung Diameter pipa Luas penampang PiPa Selang waktu Tinggi tumpukan

cm cm2

cm

trt'{

cm2

dtk CIn

r.-:

$erat pada L Hubunsan antara waktu dengan perubahan 6erat Masgi kapur Massa kapur No. t (dtk) barus'akhir (e) barus awal (g)

O

1),Yq80

t|,3940

0

loo

9?,r9q0

loo

7?/i5

4?, as t5 97 t298s

t00

7l

loo

5I r44)o

2

t0a

1

q

tS

t\gt

No.

t (dtk)

I

loo

2

t00

L

{00

.{

t@ t00

)9,

tv

z

ltOg

No.

t (dtk)

(

LW

-)

t00

1

tm

4

t00

,,

{CIo

Ot

$r4r*

Hrrhr nsan anta ra waktu dengan perubahan berat pada

Massa kapur barus akhir (g) 116 t stXb

Massa kapur barus awal (g)

Itb, Gvzt ft, ,5190

ll{et

5t6l

ttt", VloY.

116r:SSe

lla,:ssr

Hu,ln4, tt5 frq2L

ub t 122(,

4 crr, w (e) 0869 orOMl 0o91A

7,2lP,o

rrog ,o rgo

rot3

.O,

l.1,2ER t9 tt55b

t9

ro44

o,6 QQL

L. berat Massa kapur barus akhir (e)

Massa kapur barus awal (g) +Y, X$C ?9 r)6 tt ?Y, tgs0

'04

o

0

L

o4t4 to4t 3

een w (g) O

t

lt-tl

0 t1326 O

M (gmol)

(e)

op4t9

3t?r89

antara waktu

Hubu

5

w

)T,\\60

I

5

2cf^

t

L31a

r91]s ^ lo-Y 1fi4r x ioa 3

3rtlD9' ,O-Y 4 1ryoe * rD-Y 3, Bt$ x tO-Y N{ (gmol)

Gf-tn^ LolY btl26 * toa

6,t tTt x to-Y i it9lb * ldY ?r9VS3 x lCrY

M (gmol) 9lbl+L,o

ri

03sq

tO*Y

n

ff3

iro].s x td>

0 r t92-L

lr 0314

atgafi

trot8l x tf

>.

uO1

Soqjqrarta, D lttai eO$ Yrarct*qn t

?cor.t iFqn I

r

Li Tr4[tayr fireo,g \]id!ar,mn) lrn39191

1"lt4offiz

Pertanyaan 1. Nama

: Agri Praditya

Pertanyaan : Faktor terbesar apakah yang mempengaruhi penguapan naftalen? Jawaban

: Banyak faktor yang mempengaruhi penyubliman naftalen dalam

menentukan besarnya koefisien transfer massa, diantaranya yaitu luas dari tabung, tinggi tumpukan, waktu, dan suhu. Namun terdapat faktor terbesar yang mempengaruhi penguapan naftalen yaitu luas dari tabung atau tempat yang digunakan naftalen, ketika ukuran dari suatu ruang berbeda maka jumlah udara yang mendifusi ke naftalen juga berbeda. Dapat diambil contoh apabila kita meletakkan naftalen ke lemari dan ruangan, maka naftalen yang lebih cepat menguap yaitu yang berada di ruangan. Selain itu faktor yang berpengaruh yaitu waktu yang digunakan. Hal ini dapat dikatakan bahwa apabila kita mengalirkan udara dalam waktu yang berbeda maka massa naftalen yang tersublimasi juga berbeda. Semakin lama waktu yang digunakan maka massa naftalen yang tersublimasi juga semakin besar.

2. Nama Pertanyaan

: Yuda Silvian : Kenapa pada saat praktikum tidak digunakan fan tetapi

menggunakan blower? Jawaban

: Pemilihan blower pada praktikum ini dikarenakan beberapa hal

diantaranya yaitu blower dapat mengalirkan udara dengan tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan fan sehingga penyebaran dapat lebih merata. Apabila digunakan fan maka dikhawatirkan nantinya dalam proses penyebaran udara ke dalam tabung tidak mengenai tumpukan naftalen yang berada diatas walaupun disana tetap terjadi transfer massa akan tetapi hasilnya tidak lebih efisien dibandingkan menggunakan blower.

3. Nama

: Ray Zul Hazmi

Pertanyaan

: Kenapa naftalen tidak dapat disusun secara horizontal?

Jawaban

: Dalam proses penyusunan naftalen diharapkan penyusunan

dilakukan secara vertikal agar udara dapat merata hingga ke tumpukan atas naftalen sehingga transfer massa dapat dilakukan secara keseluruhan. Dalam penerapannya di Industri katalis yang terdapat dalam reaktor fixed bed ini memiliki lubang ditengah, hal ini diharapkan gas yang bereaksi dapat mendifusi kedalam katalis secara merata. Namun untuk percobaan kita gunakan naftalen yang disusun secara vertikal, serta menggunakan penutup pada atas tabung agar pada permukaan tumpukan atas naftalen dapat terkena aliran udara serta pengontakan antara udara dan naftalen dapat secara maksimal.

Koefisien Transfer Massa

Recommend Documents