LAPORAN PRAKTIKUM PILOT PLANT Falling Film Evaporator Dosen Pembimbing :
Kelompok/Kelas : I / 3A-TKPB Anggota
: 1. Abdul Faza M
(151424001)
2. Afifah Nur Aiman (151424002) (151424002) 3. Agus Hermawan (151424003)
Tanggal Praktikum
: 1 November 2017
Tanggal Pengumpulan Praktikum
: 8 November 2017
PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG TAHUN 2017 1
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN ......................................... ............................................................... ............................................. .......................................... ................... 3 1.1
................................................................. ............................................. ......................................... ................... 3 Latar Belakang ..........................................
1.2
.................................................................. ............................................ .................................. ............3 Tujuan Praktikum ............................................
................................................................ ............................................ .................................. ............ 4 BAB II LANDASAN TEORI .......................................... BAB III METODOLOGI PERCOBAAN ............................................ ................................................................... .................................. ........... 7 3.1
Alat dan Bahan .......................................... ................................................................. ............................................. ......................................... ................... 7
3.2
................................................................. ............................................. ......................................... ................... 7 Prosedur Kerja ..........................................
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN ............................................ ....................................................... ...........9 4.1
Hasil Percobaan ......................................... ............................................................... ............................................. .......................................... ................... 9
4.2
Pembahasan ............................................ .................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 13
................................................................. ....................................... ................ 18 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................... 5.1
................................................................... ............................................ ........................................... ..................... 18 Kesimpulan .............................................
5.2
................................................................... ............................................ ............................................ ................................ .......... 18 Saran .............................................
DAFTAR PUSTAKA ............................................ .................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 19
.................................................................. ............................................ ............................................ .................................... .............. 20 LAMPIRAN............................................
2
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Evaporasi merupakan proses pengurangan kadar air suatu larutan. Alat yang digunakan untuk evaporasi disebut dengan evaporator . Terdapat berbagai macam jenis evaporator , salah satu jenis yang digunakan adalah falling film evaporator . Evaporator jenis ini digunakan untuk larutan yang peka terhadap panas. Falling film evaporator menggunakan gaya gravitasi untuk mengalirkan liquida yang masuk melalui pipa. Liquida yang mengalir membentuk film tipis yang masuk pada bagian atas kolom dan melewati tube yang sudah dipanaskan. Keuntungan menggunakan falling film evaporator adalah waktu kontak yang singkat dan tidak merusak bahan karena pemanasan dilakukan pada suhu yang tidak terlalu tinggi. Tujuan dari setiap proses evaporasi adalah menaikkan konstentrasi atau kadar kepekatan suatu larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tak mudah menguap dari zat pelarutnya yang relatif lebih mudah menguap. Penguapan beberapa porsi pelarut tersebut akan memberikan produk yang berupa larutan pekat dan kental, sedangkan hasil kondensasi uap pelarutnya bisa dibuang langsung sebagai limbah atau didaur ulang dan digunakan lagi sebagai pelarut. Hal-hal ini yang membedakan proses evaporas dengan distilasi. Falling Film Evaporator adalah metoda penguapan dengan cara menjatuhkan bahan umpan membentuk lapisan tipis, semsntara itu pemanas dikontakkan terhadap umpan lapis tipis tersebut dalam suatu kolom FFE (kalandria). Pertimbangan dibuat lapisan tipis adlaah: a. Luas permukaan lebih luas, sehingga memudahkan proses penguapan b. Penguapan terjadi berada dibawah titik didih air atau pelarut lain sehingga memerlukan kalor lebi sedikit
1.2
Tujuan Praktikum
Mengoperasikan peralatan Falling Film Evaporator
Memilih temperatur dan tekanan yang optimum untuk umpan tertentu
Menghitung koefisien perpindahan panas pada FFE/kalandria
Menerapkan efisiensi penggunaan kukus (steam) sebagai sumber panas
Menjelaskan piranti pengendalian tekanan secara elektronis pada si stem kontrol 3
BAB II LANDASAN TEORI
Falling film Evaporator adalah salah satu jenis alat untuk proses evaporasi yang diklasifikasikan dalam kelas long tube vertical evaporator (LTVE) bersama-sama dengan climbing film evaporator (CFE). Sedangkan berdasarkan tipe pemanasan dapat diklasifikasikan ke dalam sistem pemanasan dipisahkan oleh dinding pertukaran panas, yaitu jenis kolom calandria shell and tube. FFE memiliki efektivitas yang baik untuk : a. Pengentalan larutan-larutan yang jernih b. Pengentalan larutan berbusa c. Pengentalan larutan-larutan yang korosif d. Beban penguapan yang tinggi e. Temperatu operasi yang rendah Prinsip falling film evaporator adalah mengatur agar seluruh permukaan evaporator terbasahi secara continue, dan film yang dihasilkan mempunyai ketebalan yang seragam. Sehingga distributor umpan yang akan dipakai harus didesain secara tepat. Berbagai cara distribusi umpan, dibuat untuk menjamin keseragaman tebal film, antara lain memakai distributor tipe overflow weir, peletakan evaporator harus benar-benar t egak.
Proses penguapan dalam FFE
Umpan dimasukan melalui bagian atas kolom dan secara grafisional. J ika vakum tidak dioperasikan turun dan membasahi dinding bagian dalam kolomm dan dinding bagian luar tabung-tabung penukar panas dan dalam kolom sebagian lapisan tipis (film). Maka panas yang diberi medium pemanas didalam penukar panas dan dipakai untuk memanaskan larutan mencapai titik temperatur diatasnya. Sehingga didalam kolom evaporator akan terdapat campuran larutan pada temperatur penguapan pelarut atau lebih sedikit lebih rendah/tinggi dan uap pelarut. Karena temperatur oada bagian bawah kolom , maka sistem pada kolom tersebut akan mengalami evakuasi (pengosongan) yang dalam arti sebenarnya terjadi penurunan tekanan sehingga konsisi seperti vakum terjadi oleh karena campuran tersebut akan terhisap menuju tangki pemisah dimana bagian campuran yang berupa larutan produk yang lebih berat
4
dan pekat turun menuju tangki pengumpul produk sedangkan uap pelarut menuju kondenser di kondensasikan dan turun ke tangki pengumpul distilat. Proses penguapan berlangsung pada kalandria shell and tube. Di dalam kalandria tersebut terdapat tabung berjumlah tiga, umpan masuk didistribusi ke masing-masing tube kemudian membentuk lapisan tipis pada selimut bagian dalam tube. Sementara pemanas berada di luar tube, bahan umpan yang turun secara gravitasi menyerap panas maka terjadi penguapan pelarut sehingga keluar dari kalandria terdiri dari dua fasa (fasa uap pelarut dan larutan pekat) kemudian dipisahakan di evaporator. Penguapan yang terjadi akan berada di bawah titik didih air atau pelarut lain dalam kondisi curah. Penguapan akan memerlukan kalor yang lebih sedikit untuk umpan yang memang sedikit karena umpan mengalir dalam bentuk lapisan tipis (film). Berikut ini skematik falling film evaporator secara umum.
Gambar 1. FFE
Keuntungan yang lebih dari falling film evaporator ialah sangat terbatasnya waktu tinggal dari liquid . Waktu tinggal di dalam tube terhitung dalam satuan detik, membuatnya ideal juga untuk produk-produk yang sensitif akan poanas seperti susu, sari buah, obat-obatan dan lain sebagainya. Berrikut adalah contoh aplikasi falling film evaporator pada industri susu.
5
Gambar 2. FFE di industri susu
Pada dasarnya evaporator adalah alat dimana pertukaran panas terjadi. Laju perpindahan panas dinyatakan dalam persamaan umum : Q = U A dT dengan U = koefisien keseluruhan perpindahan panas dalam sistem. Berikut ini ialah skematik dari falling film evaporator yang ada di Laboratorium Pilot Plant Jurusan Teknik Kimia Polban.
T7 m1 Tangki umpan
T1 ms FFE
T6
T8 kondensat
T14 md
kondensor
T10
m3
T12 T11 m2
tangki produk
tangki pengumpul distilat
Gambar 3. FFE di Laboratorium Pilot Plant Jurusan Teknik Kimia Polban
6
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
Alat dan Bahan 1. Peralatan FFE skala Pilot Plant 2. Air umpan 3. Ember 4. Pewarna
3.2
Prosedur Kerja
A. Kalibrasi Laju Alir Timbang berat ember kosong
Atur bukaan pompa pada 100 lt/jam
Tampung air yang keluar selama 1 menit
Timbang ember yang berisi air
Ulangi langkah 2-4 untuk bukaan pompa yang lain
B. Pemanasan Langsung Katup V2, V4, V5, V6, dan V8 tertutup penuh dan katup yang terbukanya V3 dan V10 dan pembuangan dibawah stream trap
Mengaduk dan memasukkan pewarna kedalam air ketangki umpan.
Ambil sampel +/- 100 ml. Lalu nyalakan pengendali
7
Menekan tombil 1 sampai lampu SP-W menyala, tobol lo sampai lampu kuning N menyala s-1 dan s-2 (out-4) sampai angka 9%
Menekan tombol 13 sampai lampu menyala, 12,1 dan 12 (SP-W) sampai angka ditampilkan 4 menunjukkan P 1 bar gauge. Tekan tombol 13 sampai warna hijau mati
Menekan tombol 8 lampu merah menyala (PV-k) menyala, tampilan 4 sekarang menunjukkan tekanan operasi sebenarnya. Menekan tombol pompa umpan. Lampu hijau menyala
Mengatur laju alir umpan 10 lt/jam setelah umpan melewati kalandria, menekan tombol 10 sampai lampu kuning mati. Mulai pencatatan waktu 0 menit
Setelah 30 menit, catat TI 1, TI 4, TI 6, TI 10, TI 11 dan Tkondensor keluar, P operasi kukus. AMbil produk (sampel) dan distilat (sampel). Lakukan dengan interval waktu berbeda dan laju alir umpan berbeda
C. Pemanasan Tidak Langsung Katup V4 dan V10 ditutup penuh, katup yang dibuka sementara lalu ditutup V6, V10 katup utama V5, V6, V7 dan V8, V9 dan pembuangan bawah steam trap
Larutan umpan sama seperti umpan saat pemanasan langsung. Menyalakan pengendali, pompa sentrifugal air isian pemanasan
Menekan tombol dan lampu hijau (SP-W) menyala, tombol 10 lampu kuning N menyala, tombol s-1 dan s-2 (out 4) sampai menunjukkan angka -9%
8
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
4.1
Data Pengamatan
A.
Pemanasan Secara Langsung Tabel 4.1 Data pengamatan FFE pada pemanasan secara langsung
B.
Tekanan (bar)
Q (L/h)
m1 (kalibrasi) (kg/menit)
m2 (larutan pekat) (kg/menit)
m3 (kg/menit)
ms (kondensat) (kg/menit)
T7 (°C)
T11 (°C)
0,25
100
3.18
2.72
0.46
0.460
31.4
93
0,25
150
3.98
3.84
0.14
0.480
34.5
92
0,25
200
4.98
4.94
0.04
0.500
32.2
91
0,25
250
5.81
5.78
0.03
0.400
33.6
79
0,25
300
6.79
6.57
0.22
0.600
33.2
88
0,5
100
3.18
3.04
0.14
1.140
30.7
83
0,5
150
3.98
3.56
0.42
0.860
29.7
77
0,5
200
4.98
4.83
0.15
0.560
35.3
89
0,5
250
5.81
5.7
0.11
0.420
36.6
80
0,5
300
6.79
6.56
0.23
0.940
31.9
78
0,75
100
3.18
3.1
0.08
0.560
31.3
90
0,75
150
3.98
3.76
0.22
0.727
31.2
96
0,75
200
4.98
4.9
0.08
0.880
31.2
96
0,75
250
5.81
5.77
0.04
0.890
33.8
93
0,75
300
6.79
6.68
0.11
0.940
30.5
79
1
100
3.18
3.12
0.06
0.640
31.6
97
1
150
3.98
3.97
0.01
0.720
30.3
98
1
200
4.98
4.95
0.03
0.680
29.5
95
1
250
5.81
5.76
0.05
0.580
31.1
85
1
300
6.79
6.74
0.05
0.500
30.4
72
Pemanasan Secara Tidak Langsung Tabel 4.2 Data pengamatan FFE pada pemanasan secara tidak langsung m1 (kalibrasi) Kg/menit 3.18
T4 (°C)
T7 (°C)
T8 (°C)
T11 (°C)
100
m (laju alir air sirkulasi) m3/h 6
104.7
33.5
117.9
78
Keb. steam (kg/mnt) 1.208
0,1
150
6.5
3.98
110.4
68.1
123.9
87
0.644
0,1
200
6.5
4.98
114.1
78.5
127.3
90
0.54
Tekanan (bar)
Q (L/h)
0,1
9
4.2
0,1
250
6
5.81
119.3
83.8
134.1
95
0.52
0,1
300
6.5
6.79
116.1
46.7
143.5
80
0.5
0,2
100
10
3.18
114.9
51.9
128.5
90
0.396
0,2
150
10
3.98
108.3
35.3
122
81
0.316
0,2
200
10
4.98
106.7
37.6
120.8
78
0.572
0,2
250
10
5.81
107.3
42.9
121.5
78
0.508
0,2
300
10
6.79
107.8
45.4
122.1
75
0.488
0,3
100
6.5
3.18
114
47.4
132.4
88
0.464
0,3
150
6
3.98
116.4
50.4
130.4
90
0.44
0,3
200
6
4.98
115.8
44.5
128.1
84
0.444
0,3
250
6
5.81
111.1
30.3
126.1
77.5
0.508
0,3
300
6
6.79
111.5
29.6
128'4
74
0.512
Hasil Perhitungan A. Pemanasan Secara Langsung Tabel 4.3 Hasil perhitungan FFE pada pemanasan secara langsung
Q (L/h)
m1 (kalibrasi) (kg/h)
Ƞ
U (watt/m2°K)
SE
0,25
100
190.8
917.004
7.67
1.0000
0,25
150
238.8
601.797
479.46
0.2917
0,25
200
298.8
596.277
477.19
0.0800
0,25
250
348.6
664.167
305.99
0.0750
0,25
300
407.4
777.1144
53.88
0.3667
0,5
100
190.8
192.068
843.46
0.1228
0,5
150
238.8
439.885
582.66
0.4884
0,5
200
298.8
561.628
472.64
0.2679
0,5
250
348.6
670.675
311.23
0.2619
0,5
300
407.4
421.490
655.12
0.2447
0,75
100
190.8
354.863
434.78
0.1429
0,75
150
238.8
447.569
625.02
0.3028
0,75
200
298.8
359.019
756.90
0.0909
0,75
250
348.6
354.724
738.84
0.0449
0,75
300
407.4
358.100
626.55
0.1170
1
100
190.8
312.485
525.40
0.0938
1
150
238.8
317.651
595.97
0.0139
1
200
298.8
419.028
532.74
0.0441
1
250
348.6
488.521
400.44
0.0862
1
300
407.4
516.257
299.67
0.1000
Tekanan (bar)
10
Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap Efisiensi 1000.000 800.000 i s 600.000 n e i s i f 400.000 E
200.000 0.000 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju Alir Umpan Tekanan 0.25 bar
Tekanan 0.5 bar
Tekanan 0.75 bar
Tekanan 1 bar
Gambar 4.1 Pengaruh laju alir umpan terhadap Efisiensi
Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap nilai Koefisien Perpindaha Panas (U) 900.00 800.00 700.00 600.00 i s n 500.00 e i s i f 400.00 E 300.00 200.00 100.00 0.00 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju Alir Umpan Tekanan 0.25 bar
Tekanan 0.5 bar
Tekanan 0.75 bar
Tekanan 1 bar
Gambar 4.2 Pengaruh laju alir umpan terhadap nilai koefisien perpindahan panas (U) Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap Steam Ekonomi (SE) 1.2000 1.0000 0.8000 E0.6000 S
0.4000 0.2000 0.0000 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju Alir Umpan Tekanan 0.25 bar
Tekanan 0.5 bar
Tekanan 0.75 bar
Tekanan 1 bar
Gambar 4.3 Pengaruh laju alir umpan terhadap steam ekonomi . 11
B.
Pemanasan Secara Tidak Langsung Tabel 4.4 Hasil perhitungan FFE pada pemanasan secara tidak langsung Tekanan (bar)
Laju alir (Kg/h)
m1 (kalibrasi) Kg/h
Ƞ (%)
U (watt/m2.K)
0,1
100
190.8
10.7205
8145.24
0,1
150
238.8
5.1434
12336.26
0,1
200
298.8
4.0049
13086.57
0,1
250
348.6
4.3968
13243.38
0,1
300
407.4
7.6173
14907.74
0,2
100
190.8
5.3452
15195.52
0,2
150
238.8
7.9658
13728.37
0,2
200
298.8
8.5614
14274.84
0,2
250
348.6
8.6168
14817.54
0,2
300
407.4
8.4329
14613.69
0,3
100
190.8
6.4770
12141.97
0,3
150
238.8
11.2577
8952.07
0,3
200
298.8
15.9927
7245.71
0,3
250
348.6
18.2821
7897.87
0,3
300
407.4
17.8388
8385.50
Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap Efisiensi 20.0000 18.0000 16.0000 ) 14.0000 % ( 12.0000 i s n 10.0000 e i s 8.0000 i f E 6.0000 4.0000 2.0000 0.0000 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju alir umpan (kg/h) Tekanan 0.1 bar
Tekanan 0.2 bar
Tekanan 0.3 bar
Gambar 4.4 Pengaruh laju alir umpan terhadap efisiensi
12
Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap nilai koefisien perpindahan panas (U) 16000.00 14000.00 12000.00 10000.00 U 8000.00
6000.00 4000.00 2000.00 0.00 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju alir umpan (kg/h) Tekanan 0.1 bar
Tekanan 0.2 bar
Tekanan 0.3 bar
Gambar 4.5 Pengaruh laju alir umpan terhadap nilai koefisien perpindahan panas (U)
4.3
Pembahasan A. Pembahasan oleh Afifah Nur Aiman Falling film evaporator merupakan alat untuk memekatkan suatu larutan d engan proses evaporasi. Pada peralatan ini digunakan pompa reciprocating karena jenis pompa ini lebih lambat daripada pompa sentrifugal. Tujuan digunakan pompa ini agar laju alir umpan yang dihasilkan tidak terlalu besar karena jika laju alir yang digunakna sangat besar akan mengakibatkakn tidak terbentuknay lapisan tipis. - Pemanasan Langsung Pada gambar 4.1 dapat diketahui bahwa pada setiap tekanan memiliki laju alir optimum berbeda dimana pada tekanan 0.25 bar efisiensi yang paling tinggi adalah saat laju alir umpan190.8 kg/jam, pada tekanan 0.5 bar laju alir optimum adalah 348.6 kg/jam, pada tekanan 0.75 bar tekanan adalah saat 238.8 kg/jam dan pada saat tekanan 1 bar laju alir optimum adalah 407,4 kg/jam. Berdasarkan teori, semakin besar laju alir, maka efisiensi akan berkurang karena jika laju alir tinggi tidak akan membentuk lapisan tipis tetapi akan membentuk lapisan yang lebih tebal sehingga perpindahan panas akan semakin rendah. Akan tetapi pada praktikum ini, pada umumnya efisiensi akan bertambah terlebih dahulu kemudian akan menurun pada laju alir tertentu karena tidak terbentuk lapisan tipis. Pada praktikum ini, nilai efisiensi yang dihasilkan sangat besar, dimana efisiensi lebih dari 100%. Hal ini disebabkan terjadinya akumulasi panas pada evaporator karena alat yang digunakan, sudah mengalami pemanasan terlebih dahulu untuk proses evaporassi dengan pemanasan tidak langsung. Pada gambar 4.2 koefisien perpindahan panas tertinggi pada setiap tekanan berada saat laju alir umpan optimum yang berbeda dengan laju alir optimum pada gambar 4.1. Pada gambar 4.2 koefisien perpindahan panas yang paling tinggi adalah pada tekanan 0.5 bar dengan laju alir 190.8 kg/jam dan 13
koefisien perpindahan panas yang terrendah adalah saat tekanan 1 bar dan laju alir umpan 407.4 kg/jam. Berdasarkan teori, perpindahan panas akan sebanding dengan efisiensi. Akan tetapi pada gambar 4.2 menunjukan hal yang sama dengan efisiensi dimana penambahan laju alir akan meningkatkan koefisien perpindahan panas total (U) dan akan menurun pada laju tertentu karena lapisan yang terbentuk lebih tebal. Pada gambar 4.3 steam ekonomi tertinggi adalah saat tekanan 0.25 bar dengan laju alir umpan 190.8 kg/jam dimana steam ekonomi sama dengan satu yang berarti pada kondisi tersebut 1 kg steam akan menguapkan 1 kg umpan. NIlai SE yang tinggi ini menunjukkan bahwa pemakaian steam yang sedikit dapat memanaskan air lebih banyak. Dari ketiga gambar tersebut, dapat di simpulkan bahwa pada kondisi paling optimum dengan mempertimbangkan efesiensi, perpindahan panas dan juga steam ekonomi, adalah saat tekanan 0.25 bar dan laju alir umpan 190.8 kg/jam. karena pada kondisi tersebut efisiensi dan steam ekonomi tinggi selain itu perpindahan panasnya tidak terlalu rendah Pada pemanasan lansung, aliran yang digunakan adalah co-current dimana steam dialirkan dari atas searah dengan umpan Hal ini bertujuan agar steam yang mengalir tidak terhambat oleh kondensat steam. Apabila dilakukan dengan aliran counter-current dimana steam dialirkan dari bawah maka kondensat akan bercamput dengan steam yang masuk. -
Pemanasa Tidak Langsung Dari gambar 4.4 dapat diketahuibahwa efisiensi paling tinggi pada tekanan 0.1 bar adalah saat laju alir 190.8 kg/jam sedangkan pada saat tekanan steam 0.2 dan 0.3 bar adalah saat laju alir umpan paling optimum adalah saat 348.6 kg/jam. Pada tekanan 0.2 dan 0.3 bar saat laju alir ditambahkan, efisiensi meningkat akan tetapi saat laju alur umpan dinaikkan kembali menjadi 348.6 kg/jam efisiensi akan turun kembali karena tidak terbentuknya lapisan tipis. Pada gambar 4.2 dapat dilihat bahwa koefisien perpindahan panas tertinggi pada tekanan 0.1 bar adalah saat laju alir umpan 407.4 kg/jam sedangkan pada tekanan 0.2 dan 0.2 bar laju alur optimum adalah 190.8 kg/jam. Jika dibandingkan antara dua grafik tersebut, pada tekanan 0.3 bar efisiesiensi yang dihasilkan sangat tinggi akan tetapi perpindahan panas sangat rendah. Berdasarkan kedua grafik tersebut, dapat disimpulkan bahwa pada evaporasi dengan metode pemanasan tidak langsung adalah saat te kanan 0.5 bar dengan laju alir umpan 348.6 kg/jam karena pada kondisi tersebut efisiensi dan perpindahan panasa yang dihasilkan tidak terlalu rendah dan juga tidak terlalu tinggi.
B. Pembahasan oleh Agus Hermawan - Pemanasan Langsung Dapat dilihat dari kurva pada pemanasan langsung, efisiensi melebihi 100% karena didalam FFE terjadi akumulasi panas. Metode pemanasan yang petama 14
dilakukan adalah pemanasan tidak langsung, sehingga saat pengoperasian metode pemanasan langsung masih terdapat bahan yang masih tersisa yang temperaturnya tinggi. 1. Pengaruh laju air umpan terhadap efisiensi Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap Efisiensi 1000.000 800.000
i s n 600.000 e i s i f 400.000 E
200.000 0.000 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju Alir Umpan Tekanan 0.25 bar
Tekanan 0.5 bar
Tekanan 0.75 bar
Tekanan 1 bar
2. Pengaruh laju alir umpan terhadap nilai koefisien perpindahan panas (U) Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap nilai Koefisien Perpindaha Panas (U) 1000.00 800.00
i s n 600.00 e i s i f 400.00 E
200.00 0.00 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju Alir Umpan Tekanan 0.25 bar
Tekanan 0.5 bar
Tekanan 0.75 bar
Tekanan 1 bar
3. Pengaruh laju alir umpan terhadap steam ekonomi Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap Steam Ekonomi (SE) 1.2000 1.0000 0.8000 E0.6000 S
0.4000 0.2000 0.0000 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju Alir Umpan Tekanan 0.25 bar
Tekanan 0.5 bar
Tekanan 0.75 bar
Tekanan 1 bar
Dapat dilihat dari 3 kurva diatas, pada kurva 1 nilai efisiensi tertinggi adalah pada laju alir 190,8 dan tekanan 0,25 bar dimana pada tekanan dan laju alir tersebut umpan membentuk falling film. Walaupun pada setiap tekanan divariasikan sebanyak 5 laju alir, tetapi pada tekanan 0,25 bar dan 15
pada laju alir lainnya efisiensinya tidak setinggi pada laju alir 190,8 hal ini menjelaskan bahwa pada laju alir yang lain umpan membentuk lapisan yang lebih tebal pada dinding dalam tube. Pada kurva 2, koefisien perpindahan panas yang tertinggi adalah pada laju alir 190,8 dan tekanan 0,5 bar. Pada kurva 3, steam ekonomi terbesar adalah pada tekanan 0,25 bar dan laju alir 190,8. Dengan memperhatikan dari segi ekonomi dan dari segi keteknikan bahwa pada metode pemanasan langsung ini tekanan optimum adalah 0,25 bar dan laju alir optimum adalah 190,8. Walaupun pada kurva kedua terlihat bahwan pada tekanan 0,25 bar dan laju alir 190,8 bukan merupakan temperatur dan tekanan yang koefisien perpindahan panasnya optimum. -
Pemanasan Tidak Langsung Dapat dilihat dari kurva nilai efisiensi pada metode pemanasan tidak langsung dikatakan sangat rendah (kurang daroi 20%), hal ini dikarenakan bahwa pada metode pemanasan ini adalah metode yang pertama dilakukan, dimana steam yang digunakan sebagai pemanas tidak memanaskan umpan secara langsung tetapi memanaskan air sehingga air menjadi panas temperaturnya, lalu air panas tersebut digunakan untuk memanaskan umpan. Efisiensinya rendah karena nilai kalor yang dilepaskan untuk memanaskan umpan tidak setinggi jika pemanasannya memakai steam langsung (metode pemanasan langsung). Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap Efisiensi 20.0000 ) 15.0000 % ( i s n 10.0000 e i s i f E 5.0000
0.0000 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju alir umpan (kg/h) Tekanan 0.1 bar
Tekanan 0.2 bar
Tekanan 0.3 bar
Pada kurva diatas tekanan dan laju alir yang memiliki nilai efisiensi yang optimum adalah pada tekanan 0,3 bar dan laju alir348,6 dimana pada tekanan dan laju alir tersebut bahan baku membentuk lapisan film tipis pada tube-tube.
16
Pengaruh Laju Alir Umpan terhadap nilai koefisien perpindahan panas (U) 20000.00 15000.00 U10000.00
5000.00 0.00 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Laju alir umpan (kg/h) Tekanan 0.1 bar
Tekanan 0.2 bar
Tekanan 0.3 bar
Pada kurva diatas U yang tinggi pada tekanan dan laju alir 0,2 bar dan190,8 Tetapi jika dilihat dari sisi keteknikan dan sisi keekonomian teknan dan laju alir yang optimum pada metode pemanasan tidak langsung ini adalah pada tekanan 0,2 bar dan laju alir 348,6. Tidak selamanya efisiensi yang tinggi menentukan kualitas yang baik, semuanya harus ada pertimbangan dari semua aspek, yang paling terpenting adalah dari mempertimbangkan dari aspek keekonomisan. C. Pembahaan oleh Abdul Faza
17
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
5.2
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
Fitri, Medya Ayunda. 2016. STUDI EKSPERIMENTAL FALLING FILM EVAPORATOR PADA EVAPORASI NIRA KENTAL. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November. Tim penyusun jobsheet praktikum Pilot Plant. 2013. Falling Film Evaporator. Bandung: Jurusan Teknik Kimia, Polban _____. 2010. Judul Praktikum : Falling Film Evaporator Pemanasan Langsung . http://matekim.blogspot.co.id/2010/05/f-f-e.html (Diakses pada 7 Nopember 2017) _____. 2012. Falling Fim Evaporator . http://industryoleochemical.blogspot.co.id/2012/04/falling-film-evaporator.html (Diakses pada 7 Nopember 2017)
19
LAMPIRAN
P (bar)
Data tambahan pada pemanasan secara langsung Hv Hl Q T7 T11 Cp (terhadap (terhadap (L/h) (°C) (°C) (kJ/Kg °C) T11) T11) kJ/kg kJ/kg
λ (terhadap T11) kJ/Kg
Hv (P+1)
Hl (p+1)
λ (P+1)
0,25
100
31.4
93
4.2
2664.2
389.5
2274.7
2684.7
443
2,241.6
0,25
150
34.5
92
4.2
2662
385.0
2277
2684.7
443
2,241.6
0,25
200
32.2
91
4.2
2660.5
380.7
2279.8
2684.7
443
2,241.6
0,25
250
33.6
79
4.2
2641.1
330.5
2310.6
2684.7
443
2,241.6
0,25
300
33.2
88
4.2
2656
368.5
2287.5
2684.7
443
2,241.6
0,5
100
30.7
83
4.2
2647.7
347.4
2300.3
2692.3
466
2226.2
0,5
150
29.7
77
4.2
2637.8
322.1
2315.7
2692.3
466
2226.2
0,5
200
35.3
89
4.2
2657.6
372.6
2285
2692.3
466
2226.2
0,5
250
36.6
80
4.2
2643
335.0
2308
2692.3
466
2226.2
0,5
300
31.9
78
4.2
2639
325.9
2313.1
2692.3
466
2226.2
0,75
100
31.3
90
4.2
2659
376.6
2282.4
2700
486
2,213.6
0,75
150
31.2
96
4.2
2669
402.0
2267
2700
486
2,213.6
0,75
200
31.2
96
4.2
2669
402.0
2267
2700
486
2,213.6
0,75
250
33.8
93
4.2
2664.2
389.5
2274.7
2700
486
2,213.6
0,75
300
30.5
79
4.2
2641.1
330.5
2310.6
2700
486
2,213.6
1
100
31.6
97
4.2
2670.7
406.2
2264.5
2706.3
505
2,202
1
150
30.3
98
4.2
2673
411.1
2261.9
2706.3
505
2,202
1
200
29.5
95
4.2
2667.4
397.8
2269.6
2706.3
505
2,202
1
250
31.1
85
4.2
2651
355.8
2295.2
2706.3
505
2,202
1
300
30.4
72
4.2
2630
301.5
2328.5
2706.3
505
2,202
Perhitungan efisiensi pada pemanasan secara langsung
Ƞ=
=
1 . (11 7) 3 . λ . λ + Q steam Q feed (kJ/h) (kJ/h)
Ƞ (%)
P (bar)
Q (L/h)
0,25
100
1869.0916
12229.56
917.004
0,25
150
76797
12761.28
601.797
0,25
200
79263.168
13293
596.277
0,25
250
70630.128
10634.4
664.167
0,25
300
123962.184
15951.6
777.114
0,5
100
61233.648
31881.24
192.068
0,5
150
105795.648
24050.76
439.885
20
0,5
200
87956.352
15660.96
561.628
0,5
250
78775.608
11745.72
670.675
0,5
300
110801.568
26288.04
421.490
0,75
100
57995.352
16343.04
354.863
0,75
150
94916.208
21207.04
447.569
0,75
200
92203.008
25681.92
359.019
0,75
250
92135.184
25973.76
354.724
0,75
300
98237.34
27432.96
358.100
1
100
60561.144
19380.48
312.485
1
150
69257.532
21803.04
317.651
1
200
86285.16
20591.76
419.028
1
250
85801.668
17563.56
488.521
1
300
78166.428
15141
516.257
Perhitungan untuk menentukan nilai koefisien perpindahan panas (U) dalam pemanasan secara langsung
=
. ∆
dengan
∆ =
∆− ∆2 ∆ ) ∆
ln(
P (bar)
Q (L/h)
T=Th1 =Th2 steam (°C)
ΔT1 (°C)
ΔT2 (°C)
ΔTm (°C)
U (watt/m2°K)
0,25
100
105.97
74.57
12.97
35
459.57
0,25
150
105.97
71.47
13.97
35
479.46
0,25
200
105.97
73.77
14.97
37
477.19
0,25
250
105.97
72.37
26.97
46
305.99
0,25
300
105.97
72.77
17.97
39
538.80
0,5
100
111.35
80.65
28.35
50
843.46
0,5
150
111.35
81.65
34.35
55
582.66
0,5
200
111.35
76.05
22.35
44
472.64
0,5
250
111.35
74.75
31.35
50
311.23
0,5
300
111.35
79.45
33.35
53
655.12
0,75
100
116.04
84.74
26.04
50
434.78
0,75
150
116.04
84.84
20.04
45
625.02
0,75
200
116.04
84.84
20.04
45
756.90
0,75
250
116.04
82.24
23.04
47
738.84
0,75
300
116.04
85.54
37.04
58
626.55
1
100
120.21
88.61
23.21
49
525.40
1
150
120.21
89.91
22.21
48
595.97
1
200
120.21
90.71
25.21
51
532.74
1
250
120.21
89.11
35.21
58
400.44
1
300
120.21
89.81
48.21
67
299.67
21
Perhitungan untuk menentukan steam ekonomi (SE) pada pemanasan secara langsung SE =
P (bar)
m3 (m1-m2)
ms (kondensat)
SE
0,25
0.46
0.460
1.0000
0,25
0.14
0.480
0.2917
0,25
0.04
0.500
0.0800
0,25
0.03
0.400
0.0750
0,25
0.22
0.600
0.3667
0,5
0.14
1.140
0.1228
0,5
0.42
0.860
0.4884
0,5
0.15
0.560
0.2679
0,5
0.11
0.420
0.2619
0,5
0.23
0.940
0.2447
0,75
0.08
0.560
0.1429
0,75
0.22
0.727
0.3028
0,75
0.08
0.880
0.0909
0,75
0.04
0.890
0.0449
0,75
0.11
0.940
0.1170
1
0.06
0.640
0.0938
1
0.01
0.720
0.0139
1
0.03
0.680
0.0441
1
0.05
0.580
0.0862
1
0.05
0.500
0.1000
Perhitungan efisiensi pada pemanasan secara tidak langsung
Ƞ=
=
1 . (11 7) . ( 8 4)
Tekanan (bar)
Laju alir (Kg/h)
Laju Sirkulasi (kg/h)
T4 (°C)
T7 (°C)
T8 (°C)
T11 (°C)
Q feed (kJ/h)
Qs (kJ/h)
Ƞ (%)
0,1
100
6000
104.7
33.5
117.9
78
35660.520
332640
10.7205
0,1
150
6500
110.4
68.1
123.9
87
18955.944
368550
5.1434
0,1
200
6500
114.1
78.5
127.3
90
14432.040
360360
4.0049
0,1
250
6000
119.3
83.8
134.1
95
16398.144
372960
4.3968
0,1
300
6500
116.1
46.7
143.5
80
56978.964
748020
7.6173
0,2
100
10000
114.9
51.9
128.5
90
30531.816
571200
5.3452
0,2
150
10000
108.3
35.3
122
81
45835.272
575400
7.9658
0,2
200
10000
106.7
37.6
120.8
78
50700.384
592200
8.5614 22
0,2
250
10000
107.3
42.9
121.5
78
51390.612
596400
8.6168
0,2
300
10000
107.8
45.4
122.1
75
50647.968
600600
8.4329
0,3
100
6500
114
47.4
132.4
88
32535.216
502320
6.4770
0,3
150
6000
116.4
50.4
130.4
90
39717.216
352800
11.2577
0,3
200
6000
115.8
44.5
128.1
84
49570.920
309960
15.9927
0,3
250
6000
111.1
30.3
126.1
77.5
69106.464
378000
18.2821
0,3
300
6000
111.5
29.6
128.4
74
75971.952
425880
17.8388
Perhitungan untuk menentukan nilai koefisien perpindahan panas (U) dalam pemanasan secara tidak langsung
=
. ∆
∆ =
dengan
∆− ∆2 ∆ ) ∆
ln(
Tekanan (bar)
Laju alir (L/h)
T4 (°C)
T7 (°C)
T8 (°C)
T11 (°C)
ΔT1 (T8-T11) (°C)
ΔT2 (T4-T7) (°C)
ΔTm
U (watt/m2.K)
0,1
100
104.7
33.5
117.9
78
39.9
71.2
54
8145.24
0,1
150
110.4
68.1
123.9
87
36.9
42.3
40
12336.26
0,1
200
114.1
78.5
127.3
90
37.3
35.6
36
13086.57
0,1
250
119.3
83.8
134.1
95
39.1
35.5
37
13243.38
0,1
300
116.1
46.7
143.5
80
63.5
69.4
66
14907.74
0,2
100
114.9
51.9
128.5
90
38.5
63
50
15195.52
0,2
150
108.3
35.3
122
81
41
73
55
13728.37
0,2
200
106.7
37.6
120.8
78
42.8
69.1
55
14274.84
0,2
250
107.3
42.9
121.5
78
43.5
64.4
53
14817.54
0,2
300
107.8
45.4
122.1
75
47.1
62.4
54
14613.69
0,3
100
114
47.4
132.4
88
44.4
66.6
55
12141.97
0,3
150
116.4
50.4
130.4
90
40.4
66
52
8952.07
0,3
200
115.8
44.5
128.1
84
44.1
71.3
57
7245.71
0,3
250
111.1
30.3
126.1
77.5
48.6
80.8
63
7897.87
0,3
300
111.5
29.6
128'4
74
54.4
81.9
67
8385.50
23
