BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Latar belakang belakang
Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan dari bahan bahan yang diaduk seperti molekul-molekul, zat-zat yang bergerak, atau komponennya menyebar (terdispersi). Secara umum, pengadukan bertujuan untuk mencampur dua cairan yang saling melarut, melarukan padatan dalam cairan, mendispersikan gas dalam cairan dalam bentuk gelembung, atau mempercepat perpindahan panas antara fluida dengan koil pemanas dan jaket pada dinding banana. Faktor faktor yang mempengaruhi proses pengadukan dan pencampuran, antara antara lain lain ! konfigu konfiguras rasii tangki tangki,, jenis jenis dan geometr geometrii pengadu pengaduk, k, posisi posisi sumbu sumbu pengaduk, kecepatan putaran pengaduk, dan sifat fisik fluida yang diaduk. "enis dan geomet geometri ri pengadu pengaduk k erat erat kaitan kaitannya nya dengan dengan pola pola aliran aliran pengadu pengadukan kan yang yang terjadi terjadi.. Pencam Pencampur puran an dalam dalam tangki tangki terjad terjadii karena karena adanya adanya gerak gerak rotasi rotasi dari dari pengaduk dalam fluida. #erak pengaduk ini $memotong% fluida tersebut dan dapat menimbulkan arus eddy yang berak ke seluruh seluruh sistem sistem fluida fluida tersebut. tersebut. Pemilihan Pemilihan jenis dan geometri pengaduk biasanya berdasarkan sifat fisik fluida. &ecepatan pengadukan juga dapat mempengaruhi pola aliran melingkar. 1.2 Tu Tujuan juan Percobaan Percobaan
'empelajari karasteristik sistem pengadukan cairan dalam tangki. 1.3 Batasan Batasan Masala Masala
'empelajari karakteristik sistem pengadukan cairan dalam tangki seperti nilai e dan Fr dengan menggunakan tangki tanpa buffle dan buffle dan tangki yang mempunyai buffle dengan buffle dengan pengaduk jenis padel dan propeller dan propeller dimana dimana skala yang digunakan adalah , * dan + dengan olume air sebanyak + ml serta untuk mengetahui karakteristik aliran air.
BAB II TIN!AUAN PU"TA#A
2.1 Peng Pengert ert$an $an Penga Penga%u %ukan kan
Pengaduk Pengadukan an adalah adalah operas operasii yang yang mencip menciptaka takan n terjadi terjadinya nya gerakan gerakan di dalam bahan yang diaduk. ujuan dari pada operasi pengadukan terutama adalah terjadinya terjadinya pencampuran. pencampuran. Proses Proses pencampuran pencampuran dalam fasa cair dilandasi dilandasi oleh mekani mekanisme sme perpin perpindaha dahan n mement mementum um di dalam dalam aliran aliran turbul turbulen. en. Pada Pada aliran aliran turbulen, pencampuran terjadi pada + skala yang berbeda, yaitu! . Pencampuran Pencampuran sebagai akibat aliran aliran cairan cairan secara secara keseluruhan keseluruhan (bulk flow) yang flow) yang disebut mekanisme konektif *. Pencamp Pencampura uran n karena karena adanya adanya gumpal gumpalanan-gum gumpal palan an fluida fluida yang terbent terbentuk uk dan tercampakkan di dalam medan aliran yang dikenal sebagai eddies, eddies, sehingga mekanisme pencampuran ini disebut eddy diffusion +. Penc Pencam ampu purran kar karena ena ger gerak molek olekul ular ar yang yang
merup erupak akan an
mekan ekaniisme sme
pencampuran difusi. &etiga &etiga mekani mekanisme sme terjad terjadii secara secara bersam bersama-s a-sama ama,, tetapi tetapi yang paling paling menent menentuka ukan n adalah adalah eddy diffusion. 'ekanisme diffusion. 'ekanisme ini membedakan pencampuran dalam keadaan turbulen dari pada pencampuran dalam medan aliran laminer. Sifat fisik fluida yang berpengaruh pada proses pengadukan adalah densitas dan iskositas. /stilah pencampuran digunakan untuk berbagai ragam operasi, di mana derajat derajat homogenitas homogenitas bahan yang 0bercampur0 itu sangat berbeda. 1mpamanya, satu kasus, di mana dua macam gas digabungkan dalam satu tempat hingga seluruhnya bercampur dengan baik, dan kasus lain pasir, kerikil, dan semen diaduk di dalam drum putar selama beberapa 2aktu. 3alam kedua kasus itu bahan-bahan itu pada akhirnya bercampur, namun
jelas pula bah2a
homoge homogenit nitasny asnyaa berbeda berbeda.. 4uplika 4uplikan n campur campuran an gas itu betapa betapa pun kecilny kecilnyaa cuplik cuplikan an itu semuany semuanyaa mempuny mempunyai ai kompos komposis isii yang yang sama. sama. Sedang Sedang cuplika cuplikan n
campuran beton, di lain pihak akan sangat berlainan komposisinya satu sama lain. Pencampuran sering dirangkaikan dengan operasi lain seperti reaksi dan transfer panas. Pencampuran padatan dan larutan sering diselesaikan pada operasi batch. Faktor-faktor yang diperhatikan dalam penentuan dan pemilihan alat pencampuran larutan adalah ! . Proses operasi, batch atau kontinyu. *. &ealamian proses ! a.
'ampu tidaknya zat cair tercampur,
b.
ersedianya bahan, c.
&emampuan terdispersinya larutan yang tidak mampu campur.
+.
3erajat pencampuran yang diiginkan.
5.
Sifat fisis zat cair terutama iskositas.
6.
Penggabungan operasi pencampuran operasi lain seperti proses reaksi dan transfer panas.
Pencampuran pada fase cair dapat dibagi dalam dua kelompok yaitu! . Pencampuran antara cairan yang tidak saling tercampur atau tercampur sebagian disebut zat cair yang tidak mampu cair (immiscible). *. Pencampuran dua macam atau lebih zat cair yang mampu tercampur disebut zat cair mampu cair (miscible). Pengadukan zat cair dilakukan untuk berbagai maksud tergantung dari tujuan langkah pengolahan itu sendiri. ujuan dari pengadukan antara lain! . 1ntuk mencampur dua macam zat cair yang mampu campur. *. 'elarutkan padatan seperti garam dan air. +. 1ntuk mendispersikan gas dalam zat cair yang menjadi gelembunggelembung halus dalam suspensi agar suatu mikroorganisme untuk fermentasi atau untuk proses kerja lumpur dalam proses pengolahan limbah. 5. 1ntuk suspensasi padatan halus dalam zat cair seperti dalam hidrogenesasi katalik, dimana gas-gas hidrogen didispersikan melalui zat cair dimana
terdapat partikel-pertikel katalis padat dalam keadaan suspensi di dalam bejana hidrogenasi. 6. Pengadukan fluida mempercepat proses perpindahan panas antara zat cair dengan kumparan atau mantel kalor dalam dinding bejana, dimana kalor reaksi diangkut melaui kumparan atau mantel.( Mc Cabe-1;227 ) Faktor-faktor
yang
mempengaruhi
proses
pencampuran
dalam
arti
mempengaruhi derajat pencampuran, 2aktu pencampuran dan energi yang diperlukan untuk pencampuran adalah ! .
7liran 7liran
yang turbulen
dan
laju
alir
bahan
yang tinggi biasanya
menguntungkan proses pencampuran *.
1kuran partikel 8 luas permukaaan Semakin luas permukaan kontak bahan-bahan yang harus dicampur maka semakin kecil partikel dan semakin mudah gerakannya didalam campuran maka proses pencampuran semakin baik.
+.
&elarutan Semakin besar kelarutan maka semakin baik pencampuran. (McCabe. perasi !eknik "imia #ilid 1. $rlan%%a. &akarta. 1''1)
2.2 !en$s&!en$s Penga%ukan
"enis
pengadukan
dalam
pengolahan
air
dapat
dikelompokkan
berdasarkan kecepatan pengadukan dan metoda pen gadukan. 9erdasarkan kecepatannya, pengadukan dibedakan menjadi pengadukan cepat dan pengadukan lambat. a. Pengadukan cepat, tujuan pengadukan cepat dalam pengolahan air adalah untuk menghasilkan turbulensi air sehingga dapat mendispersikan bahan kimia yang akan dilarutkan dalam air. Secara umum, pengadukan cepat adalah pengadukan yang dilakukan pada gradien kecepatan berkisar antara sampai per detik selama 6 hingga : detik.
b. Pengadukan lambat, tujuan pengadukan lambat dalam pengolahan air adalah untuk menghasilkan gerakan air secara perlahan sehingga terjadi kontak antar partikel untuk membentuk gabungan partikel berukuran besar. Secara umum, pengadukan lambat adalah pengadukan yang dilakukan pada gradien kecepatan kurang dari per detik selama hingga : menit. 9erdasarkan metodanya, pengadukan dibedakan menjadi pengadukan mekanis, pengadukan hidrolis dan pengadukan pneumatis. a. Pengadukan 'ekanis, merupakan metoda pengadukan menggunakan alat pengaduk berupa impeller yang digerakkan dengan motor bertenaga listrik. 1mumnya pengadukan mekanis terdiri dari motor, poros pengaduk, dan gayung pengaduk (impeller ). b. Pengadukan ;idrolis, merupakan pengadukan yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga pengadukan. Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik yang dihasilkan oleh suatu aliran hidrolik.
memberikan aliran yang radial. "enis ini juga berguna untuk dispersi gas yang baik, gas akan dialirkan dari bagian ba2ah pengaduk dan akan menuju ke bagian dun pengaduk lalu terpotong-potong menjadi gelembung gas.
#ambar *. Pengaduk urbin pada bagian ariasi Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 56 (#ambar +) jenis ini berguna dalam suspensi padatan karenaaliran langsung menyapu padatan ke atas. erkadang sebuah turbin dengan hanya empat daun miring digunakan dalam suspensi padat.
#ambar +. Pengaduk urbin 9aling-baling b. ropeller , yang terutama menimbulkan aliran arah aksial, arus aliran meninggalkan pengaduk secara kontinyu mele2ati fluida ke suatu arah tertentu sampai dibelokkan oleh bidang atau dasar tangki. 9aling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 5 hingga =6 rpm (reolutions per minute) dan digunakan untuk cairan dengan iskositas rendah.
#ambar 5. Pengaduk "enis 9aling-baling(a), 3aun dipertajam (b), 9aling baling kapal (c)
c. Padel, yang menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan hampir tanpa gerak ertikal sama sekali. 7rus yang bergerak ke arah horizontal setelah mencapai dinding akan dibeokkan ke atas atau ke ba2ah. 9ila digunakan pada kecepatan tinggi, akan terjadi agitasi. Pengaduk 3ayung menjadi efektif untuk suspensi padatan, karena aliran radial bisa terbentuk namun aliran aksial dan ertikal menjadi kecil. "enis ini digunakan pada cairan kental dimana endapan pada dinding dapat terbentuk dan juga digunakan untuk meningkatkan transfer panas dari dan ke dinding tangki. Pengaduk dayung digunakan untuk proses pembuatan pans kanji, cat, bahan perekat dan kosmetik.
#ambar 5. Pengaduk jenis 3ayung ( addle) berdaun dua.
2.3 'aktor ( 'aktor )ang Me*+engaru$ Penca*+uran
Pencampuran cairan dengan cairan digunakan untuk mempersiapkan atau melangsungkan proses-proses kimia dan fisika serta juga untuk membuat produk akhir yang komersial. angki atau bejana biasanya berbentuk silinder dengan sumbu terpasang ertikal, bagian atas bejana itu bisa terbuka saja ke udara atau dapat pula tertutup. 1jung ba2ah tangki itu biasanya agak membulat, jadi tidak datar saja, maksudnya agar tidak terdapat terlalu banyak sudut-sudut tajam atau daerah yang sukit ditembus arus zat cair. Pengadukan zat cair dilakukan untuk berbagai maksud tergantung dari tujuan langkah pengolahan itu sendiri. ujuan dari pengadukan antara lain ! . 1ntuk mencampur dua macam zat cair yang mampu campur. *. 'elarutkan padatan seperti garam dan air.
+. 1ntuk mendispersikan gas dalam zat cair yang menjadi gelembunggelembung halus dalam suspensi agar suatu mikroorganisme untuk fermentasi atau untuk proses kerja >umpur dalam proses pengolahan limbah. 5. 1ntuk suspensasi padatan halus dalam zat cair seperti dalam hidrogenesasi katalik, dimana gas-gas hydrogen didispersikan melalui zat cair dimana terdapat partikel-pertikel katalis padat dalam keadaan suspensi di dalam bejana hidrogenasi. 6. Pengadukan fluida mempercepat proses perpindahan panas antara zat cair dengan kumparan atau mantel kalor dalam dinding bejana, dimana kalor reaksi diangkut melaui kumparan atau mantel.
2., Tangk$ Ber+enga%uk
Peralatan proses pencampuran merupakan hal yang sangat penting, tidak hanya menentukan derajat homogenitas yang dapat dicapai, tapi juga mempengaruhi perpindahan panas yang terjadi. Penggunaan peralatan yang tidak tepat dapat menyebabkan konsumsi energi berlebihan dan merusak produk yang dihasilkan. Salah satu peralatan yang menunjang keberhasilan pencampuran ialah pengaduk. ?ang dimaksud dengan tangki pengaduk (tangki reaksi) adalah bejana pengaduk tertutup yang berbentuk silinder, bagian alas dan tutupnya cembung. angki pengaduk terutama digunakan untuk reaksi-reaksi kimia pada tekanan diatas tekanan atmosfer dan pada tekanan akum, namun tangki ini juga sering digunakan untuk proses yang lain misalnya untuk pencampuran, pelarutan, penguapan ekstraksi dan kristalisasi. 1ntuk pertukaran panas, tangki biasanya dilengkapi dengan mantel ganda yang di las atau di sambung dengan flens atau dilengkapi dengan kumparan yang berbentuk belahan pipa yang dilas. 1ntuk mencegah kerugian
panas yang tidak dikehendaki tangki dapat diisolasi. angki berpengaduk ini juga merupakan suatu heat e*chan%er . 4airan didalam tangki dipanaskan oleh aliran cairan didalam jaket (air panas) yang mengelilingi tangki. 4airan didalam diaduk terus menerus untuk menambah perpindahan panas (heat transfer ) juga untuk menjaga suhu cairan merata diseluruh bagian tangki. 7ir yang tersirkulasi didalam jaket dipanaskan oleh aliran uap melalui +steam #et heater,. team #et heater digunakan untuk pemanasan lansung suatu cairan dengan uap pemanas dimana uap tersebut mengembun (terkondensasi) didalam cairan. 3idalam pemanas ada nole pengembunan yang dilubangi supaya uap dapat masuk kedalam cairan. 1ntuk air pemanas reaktor yang dilengkapi dengan jaket atau coil pemanas dibutuhkan kapasitas pemanas atau pendingin yang dapat berubah-ubah untuk proses pemanasan, penyimpanan dan pendinginan. Salah satu hal yang penting dari pada tangki yang berpengaduk didalam penggunaanya adalah ! . 'empunyai bentuk yang pada umumnya digunakan yang berbentuk silinder dan bagian ba2ahnya cekung. *. 3apat dilihat dari ukurannya yaitu diameter dan tinggi tangki. +. &elengkapan dari suatu bejana yaitu ! a. 7da atau tidaknya buffle yang berpengaruh pada pola aliran di dalam tangki. b. "aket atau coil pendingin8pemanas yang berfungsi sebagai pengendali suhu. c. >etak lubang pemasukan dan pengeluaran untuk proses kontinyu. d. utup tangki.
5. Pengaduk
#ambar . Skema angki 9erpengaduk 3imana ! 4 ! inggi pengaduk dari dasar tangki 3 ! 3iameter Pengaduk 3t ! 3iameter angki ; ! inggi Fluida dalam angki " ! >ebar /uffle @ ! >ebar Pengaduk
2.- eaktor
3alam
teknik
kimia,
eaktor
kimia
adalah
suatu
bejana
tempat
berlangsungnya reaksi kimia. ancangan dari reaktor ini tergantung dari banyak ariabel yang dapat dipelajari di teknik kimia. Perancangan suatu reaktor kimia harus mengutamakan efisiensi kinerja reaktor, sehingga didapatkan hasil produk dibandingkan masukan (input) yang besar dengan biaya yang minimum, baik itu biaya modal maupun operasi. entu saja faktor keselamatan pun tidak boleh dikesampingkan. 9iaya operasi biasanya termasuk besarnya energi yang akan diberikan atau diambil, harga bahan baku, upah operator, dll. Perubahan energi dalam suatu reaktor kimia bisa karena adanya suatu pemanasan atau pendinginan, penambahan atau pengurangan tekanan, ga ya gesekan (pengaduk dan cairan), a. ujuan pemilihan reaktor adalah !
1. 2. 3. ,. -. /.
'endapat keuntungan yang besar 9iaya produksi rendah 'odal kecil8olume reaktor minimum Aperasinya sederhana dan murah &eselamatan kerja terjamin Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya
b. Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh ! 1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi 2. ipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi
samping 3. &apasitas produksi ,. ;arga alat dan biaya instalasinya -. &emampuan reaktor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan panas c. "enis-jenis reaktor 9erdasarkan bentuknya . eaktor tangki 3ikatakan reaktor tangki ideal bila pengadukannya sempurna, sehingga komposisi dan suhu didalam reaktor setiap saat selalu uniform. 3apat *.
dipakai untuk proses batch, semi batch, dan proses alir. ekator alir pipa 9iasanya digunakan tanpa pengaduk sehingga disebut eaktor 7lir Pipa.3ikatakan ideal bila zat pereaksi yang berupa gas atau cairan, mengalir didalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa. &edua jenis reaktor dapat dioperasikan secara kontinyu maupun partaian8batch. 9iasanya, reaktor beroperasi dalam keadaan laminer namun kadang-kadang bisa juga beroperasi secara transien. 9iasanya keadaan reaktor yang transien adalah ketika reaktor pertama kali dioperasikan (mis! setelah perbaikan atau pembelian baru) di mana komponen produk masih berubah terhadap 2aktu. 9iasanya bahan yang direaksikan dalam reaktor kimia adalah cairan dan gas, namun kadang-kadang ada juga padatan yang diikutkan dalam reaksi (mis! katalisator0 re%ent0 inert ). entu saja perlakuan terhadap bahan yang akan direaksikan akan berbeda.
2./ eaktor Al$r tangk$ Ber+enga%uk
eaktor ini termasuk sistem reaktor kontinyu untuk reaksireaksi sederhana. 9erbeda dengan sistem operasi batch di mana selama reaksi berlangsung tidak ada aliran yang masuk atau meningggalkan sistem secara berkesinambungan, maka di dalam reaktor alir (kontinyu), baik umpam maupun produk akan mengalir secara terus menerus. Sistem seperti ini memungkinkan kita untuk bekerja pada suatu keadaan dimana operasi berjalan secara keseluruhan daripada sistem berada dalam kondisi stasioner. /ni berarti bah2a baik aliran yang masuk , aliran keluar maupun kondisi operasi reaksi di dalam reaktor tidak lagi berubah oleh 2aktu. Pengertian 2aktu reaksi tidak lagi sama dengan lamanya operasi berlangsung, tetapi akialen dengan lamanya reaktan berada di dalam reaktor . Penyataan terakhir ini biasa disebut 2aktu tinggal campuran di dalam reaktor, yang besarnya ditentukan oleh laju alir campuran yang le2at serta olume reaktor di mana reaksi berlangsung. eaktor tipe ini bisa terdiri dari satu tangki atau lebih. 9iasanya tangki tangki ini dipasang ertikal dengan pengadukan sempurna. Pengadukan pada masing-masing.
tangki dilakukan secara kontinu sehingga diperoleh suatu
keadaan di mana komposisi campuran di dalam reaktor benar-benar seragam. eaktor tangki ini biasanya digunakan untuk reaksi-reaksi dalam fase cair, untuk reaksi heterogen cair padat atau reaksi homogen cair- cair dan sebagainya. (7nonim, *5) 2.0 Proses Penca*+uran Pencampuran merupakan operasi yang jauh lebih sulit dikaji dan
diuraikan daripada pengadukan. Pola aliran kecepatan fluida didalam bejana aduk sangat rumit, namun cukup jelas dan dapat direproduksi. &onsumsi dayanya pun dapat diukur denfan mudah. ;asil dari pengkajian pengkajian
pencampuran, dilain pihak, jarang dapat direproduksi dan sangat bergantung bagaiman pelaksana percobaan itu mendefinisikan pencampuran itu. a. Pencampuran zat cair yang mampu-campur Pencampuran zat cair yang mampu-campur (miscible) di dalam tangki merupakan proses yang berlangsung cepat dalam daerah turbulen, impeller akan menghasilkan arus kecepatan tinggi, dan fluida itu mungkin dapat bercampur, baik di daerah sekitar impeller karena adanya keturbulenan yang hebat. Pada 2aktu arus itu melambat karena adanya memba2a ikut zat cair lain dan mengalir di sepanjang dinding terjadi juga pencampuran radial sedang pusaran-pusaran besar pecah menjadi kecil, tetapi tidak banyak terjadi pencampuran pada arah aliran. Fluida akan mengalami satu lingkaran penuh dan kembali ke pusat impeller , di mana terjadi lagi pencampuran yang hebat. b. 'emilih pencampuran ;ubungan langsung antara daya yang terpakai dengan derajat pencampuran tidak selalu ada. 9ila zat cair beriskositas rendah menggelora di dalam bejana tak bersekat, partikel-partikelnya mungkin menjalani lintasan kecil selama-lamanya dan mungkin tidak bercampur. etapi bila bejana itu di pasang sekat, pencampuran terjadi lebih cepat. >ebih banyak bagian energi yang digunakan untuk pencampuran dan lebih sedikit untuk aliran lingkar. 9ila 2aktu campur merupakan 2aktu yang kritis, pencampur yang baik adalah yang dapat mencampur dalam 2aktu yang di tentukan dengan penggunaan daya yang sekecil-kecilnya. 3alam banyak hal, diinginkan 2aktu campur yang singkat tetapi hal ini tidak selalu paling menentukan, sebab biasanya yang dicari adalah kompromi yang mempertimbangkan biaya energi untuk pencampuran dan biaya inestasi alat pencampur. 1ntuk mencampurkan pereaksi di dalam tangki umpan atau untuk mencarikan hasil dari berbagai tumpak (batch) pengolahan dalam tangki penimbun dapat digunakan pencampur yang ukurannya relatif kecil,
2alaupun alat itu memerlukan beberapa menit untuk menyelesaikan pencampuran. a. Pencampuran tanpa-gerak #as dan zat cair yang tidak iskos dapat dicampurkan dengan baik dengan mele2atikannya melalui sepotong pipa kosong atau pipa yang diperlengkapi dengan sekat. Pencampuran yang lebih sulit bias dilakukan
dengan
menggunakan
pencampuran
tanpa-gerak
(motionless mi*er ) , yaitu suatu peranti yang digunakan secara komersial di mana terdapat berganti-ganti elemen-elemen yang membagi dan menyatukan kembali bagian-bagian arus fluida. b. Suspensi partikel zat padat Suspensi partikel zat padat di dalam zat cair di buat untuk berbagai tujuan umpamanya untuk membuat campuran yang homogen yang akan diumpamakan ke dalam unit pengolah, atau untuk melarutkan zat padat untuk mempercepat reaksi kimia atau untuk mempercepat pembentukan kristal didalam larutan le2at jenuh. 9ila zat padat disuspensikan di dadalam tangki yang diaduk ada beberapa cara untuk mendefinisikan kondisi suspensi itu. Proses yang berbeda akan memerlukan derajat suspensi yang belainan pula dan karena itu kita perlu menggunakan definisi yang tepat dan korelasi yang semestinya di dadalam merancang atau dalam penerapan ke skala besar. 3erajat suspensi yang diberikan di ba2ah ini disusun dalam urutan keseragaman suspensi yang makin baik dan pemasukan daya yang makin tinggi. a. 'endekati suspensi penuh. &ebanyakan zat padat benda dalam keadaan suspensi didalam zat cair tetapi masih terdapat kelompok-kelompok zat padat terkumpul di dasar tangki agak ke pinggir, atau ditempat lain. Seluruh partikel berada dalam suspendsi atau bergerak di sepanjang dasar tangki. Partikel-partikel yang bergerak di dasar tangki mempunyai koefisien perpindahan massa yang jauh
lebih kecil
dari pada partikel
dalam susupensi,
hal
mana
dapat
mempengaruhi untuk kerja unit. b. Suspensi penuh atau suspensi di luar dasar Seluruh partikel berada dalam keadaan suspensi dan tidak ada yang terdapat di dasar tangki atau tidak berada di dasar tangki, selama lebih dari atau * detik. Pada 2aktu keadaan ini baru tercapai, biasanya terdapat gradien konsentrasi di dalam suspensi itu dan terdapat bagian-bagian yang mengandung zat cair tanpa susupensi di bagian atas. c. Suspensi seragam Pada kecepatan pengaduk yang jauh lebih tinggi dari pada yang diperlukan untuk membuat suspensi penuh tidak kelihatan lagi adanya zat cair jernih di deakat permukaan tangki dan suspensi itu tampak seragam. 7kan tetapi masih mungkin terdapat gradient konsentrasi pada arah ertikal, lebihlebih bila zat padat itu mempunyai ukuran beragam dengan sebaran ukuran yang agak luas dan dalam hal ini kita harus berhati-hati dalam mengambil cuplikan dari tangki. Proses pencampuran dalam fasa cair di landasi oleh mekanisme perpindahan momentum di dalam aliran turbulen, pencampuran terjadi pada tiga skala yang berbeda, yaitu ! . Pencampuran sebagai akibat aliran cairan secara keseluruhan (bulk flow), disebut mekanisme konektif. *. Pencampuran karena adanya gumpalan-gumpalan fluida yang terbentuk dan tercampakkan di dalammedian aliran di kenal sebagai 0eddiesB. +. Pencampuran karena gerak molekul air merupakan mekanisme pencampuran yang di kenal sebagai difusi. &etiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling menentukan adalah eddy diffution.'ekanisme ini membedakan pencampuran dalam aliran laminar. (9uku Penuntun Praktikum Aperasi eknik &imia .*5) 2. Pola Al$ran Dala* Bejana Penga%uk
"enis aliran dalam bejana yang sedang diaduk bergantung pada jenis impeller , karakteristik fluida dan ukuran serta perbandingan (propersi tangki), sekat (buffle) dan agitator.&ecepatan fluida pada setiap titik dalam tangki mempunyai tiga komponen kecepatan dan pola aliran keseluruhan di dalam tangki itu, juga tergantung dari ariasi ketiga komponen tersebut, dari satu lokasi ke lokasi yang lainnya. &etiga dari komponen tersebut antara lain ! .
&omponen radial yang bekerja pada arah yang tegak lurus terhadap poros impeller.
*.
&omponen logitudinal yang bekerja pada arah pararel dengan poros.
+.
&omponen tagensial atau ratosional yang bekerja pada arah singgung terhadap lintasan lingkar pada sekeliling poros. &eadaan dimana poros itu ertikal, komponen radial tagensial berada pada
suatu bidang yang horizontal dan komponen logitidinalnya ertikal. &omponen radial dan longitudinal sangat aktif dalam memberikan aliran yang diperlukan untuk melakukan pencampuran. 9ila poros itu ertikal pada pusat tangki, komponen tagensial mengikuti satu arah lintasan berbentuk lingkaran disekeliling poros dan akan menimbulkan oerteks pada permukaan zat cair. 7da tiga cara untuk mencegah pusaran dan orteks ! . Pengaduk dipasang off center atau miring *. Pada dinding tangki dipasang sekat ertikal +. Permukaan diffuser rin% pada pengaduk jenis turbin. 3alam bejana yang tak berserekat, aliran putar itu dapat di bangkitkan oleh segala jenis impeller , baik aliran aksial maupun yang radial. "adi, jjika putaran zat cair itu cukup kuat, pola aliran didalam tangki itu dapat dikatakan tetap bagaimana pun bentuk rancang impeller . Pada kecepatan impeller kecepatan tinggi, orte* yang terbentuk mungkin sedemikian dalamnya, sehingga mencapai impeller0 dan gas dari atas permukaan zat cair, akan tersedot ke dalam zat cair itu. 9iasanya hal demikian tidaklah dikehendaki.
2.1 aktu Penca*+uran
@aktu pencampuran merupakan lamanya operasi pada pengadukan sehingga diperoleh keadaan yang serba sama. Pada operasi pencampuran dengan sebuah tangki pengaduk 2aktu pencampuran dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu! . ?ang berkaitan dengan alat, yaitu ! a) 7da tidaknya baffle atau cruciform baffle. b) 9entuk dan jenis pengaduk (turbin0 propeller0 dan padel ) c) 1kuran pengaduk (diameter, tinggi) d) >aju perputaran pengaduk e) &edudukan pengaduk dalam tangki !
"arak terhadap dasar tangki.
Pola pemasangan ! o
Center , ertical
o
ff center , ertical
o
'iring dari atas
o
;orizontal
f) "umlah daun pengaduk g) "umlah pengaduk yang terpasang pada bagian di poros pengaduk
*. ?ang berhubungan dengan cairan yang diaduk ! a) Perbandingan kerapatan (density) cairan yang diaduk. b) Perbandingan iskositas yang diaduk. c) "umlah kedua cairan yang diaduk. d) "enis cairan yang diaduk 2.11Pola Al$ran %ala* Tangk$ Ber+enga%uk Pada tangki berpengaduk, pola aliran yang dihasilkan bergantung pada
beberapa faktor antara lain geometri tangki, sifat fisik fluida dan jenis pengaduk
itu sendiri. Pengaduk jenis turbine akan cenderung membentuk pola aliran radial sedangkan propeller cenderung membentuk aliran aksial. Pengaduk jenis helical screw dapat membentuk aliran aksial dari ba2ah tangki menuju ke atas permukaan cairan. Pola aliran yang dihasilkan oleh tiap-tiap pengaduk tersebut dapat dilihat pada #ambar *.=
#ambar *.= Pola aliran fluida di dalam tangki berpengaduk (a) flat-blade turbine (b) marine propeller (c) helical screw Pada dasarnya terdapat + komponen yang hadir dalam tangki berpengaduk yaitu! a. komponen radial pada arah tegak lurus terhadap tangkai pengaduk b. komponen aksial pada arah sejajar (paralel) terhadap tangkai pengaduk c. komponen tangensial atau rotasional pada arah melingkar mengikuti putaran sekitar tangkai pengaduk. &omponen radial dan tangensial terletak pada daerah horizontal dan komponen longitudinal pada daerah ertikal untuk kasus tangkai tegak (ertical shaft ). &omponen radial dan longitudinal sangat berguna untuk penentuan pola aliran yang diperlukan untuk aksi pencampuran (mi*in% action). Pengadukan pada kecepatan tinggi ada kalanya mengakibatkan pola aliran melingkar di sekitar pengaduk. #erakan melingkar tersebut dinamakan
orteks. Corteks dapat terbentuk di sekitar pengaduk ataupun di pusat tangki yang tidak menggunakan baffle. Fenomena ini tidak diinginkan dalam industri karena beberapa alasan. Pertama kualitas pencampuran buruk meski fluida berputar dalam tangki. ;al ini disebabkan oleh kecepatan sudut pengaduk dan fluida sama. &edua udara dapat masuk dengan mudahnya ke dalam fluida karena tinggi fluida di pusat tangki jatuh hingga mencapai bagian atas pengaduk. &etiga, adanya orteks akan mengakibatkan naiknya permukaan fluida pada tepi tangki secara signifikan sehingga fluida tumpah. 1paya berikut ini dapat dilakukan untuk menghindari orteks, yaitu! . menempatkan tangkai pengaduk lebih ke tepi (off-center ) *. menempatkan tangkai pengaduk dengan posisi miring +. menambahkan baffle pada dinding tangki. Ciskositas dari cairan adalah salah satu dari beberapa faktor yang mempengaruhi pemilihan jenis pengaduk. /ndikasi dari rentang iskositas pada setiap jenis pengaduk adalah ! a. Pengaduk jenis baling-baling digunakan untuk iskositas fluida di ba2ah Pa.s (+ cP) b. Pengaduk jenis turbin bisa digunakan untuk iskositas di ba2ah Pa.s (. cp) c. Pengaduk jenis dayung yang dimodifikasi seperti pengaduk jangkar bisa digunakan untuk iskositas antara 6 - 6 Pa.s (6. cP) d. Pengaduk jenis pita melingkar biasa digunakan untuk iskositas di atas Pa.s dan telah digunakan hingga iskositas *6. Pa.s. 1ntuk iskositas lebih dari *,6 - 6 Pa.s (6 cP) dan diatasnya, sekat tidak diperlukan karena hanya terjadi pusaran kecil. "enis aliran di dalam bejana yang sedang diaduk bergantung pada jenis impeller , karakteristik fluida dan ukuran serta perbandingan tangki, sekat dan agigator. 'enurut aliran yang dihasilkan pengaduk dapat dibagi menjadi + golongan ! 1.
Pengaduk aliran aksial
Pengaduk ini akan menimbulkan arus atau aliran yang sejajar dengan sumbu poros pengaduk. 2. Pengaduk aliran radial Pengaduk ini akan menimbulkan aliran yang mempunyai arah tangensial dan radial terhadap bidang rotasi pengaduk. &omponen aliran tangensial akan menyebabkan timbulnya orteks dan terjadinya suatu pusaran tetapi dapat dihilangkan dengan pemasangan buffle atau cruciform buffle. 2. Pengaduk aliran campuran Pengaduk ini merupakan gabungan dari dua jenis pengaduk diatas. &omponen kecepatan yang pertama ialah komponen radial yang bekerja pada arah tegak lurus terhadap poros impeller . &omponen kedua ialah komponen longitudinal yang bekerja pada arah paralel dengan poros. &omponen ketiga adalah kompenen tangensial atau rotational yang bekerja pada arah singgung terhadap lintasan di sekililing poros. &omponen radial dan komponen longitudinal sangat aktif dalam memberi aliran pencampuran. 9ila poros itu ertikal dan terletak persisi di pusat tangki, komponen tangensial kurang menguntungkan. 3alam bejana yang tidak bersekat, aliran itu dapat dibangkitkan oleh segala impeller , baik aliran aksial maupun yang radial. "ika putaran zat cair cukup kuat pola aliran di dalam tangki itu dapat dikatakan tetap bagaimanapun bentuk impeller . 7liran lingkar (circualtory flow) dan arus putar ( swirlin% ) dapat dicegah dengan menggunkan salah satu dari tiga cara berikut ! 1. 3alam tangki - tangki kecil, impeller di pasang di luar sumbu tangki (eksentrik). Porosnya di geser sedikit dari pusat tangki lalu dimiringkan dalam suatu bidang yang tegak lurus terhadap pergeseran itu. 2. 3alam tangki - tangki yang besar, agitatornya di pasang disisi tangki dengan porosnya pada bidang horisontal, tetapi membuat sudut dengan jari - jari tangki ertikal. 'emasang sekat - sekat (buffle) yang berfungsi merintangi aliran rotasi tanpa menggangu aliran radial atau aliran longitudinal. Sekat yang sederhana
namun efektif dapat di buat dengan memasang bilah - bilah ertikal terhadap dinding tangki.
BAB III P4"EDU #E!A
3.1 Alat a. Seperangkat tangki pengaduk b. /mpeler dengan pite plade turbin 7 sudut c. Stop 2atch d. #elas ukur ml e. /uffle f. Penggaris
Nilai putaran (rpm)
Pengatur
Pengatur
Pengaduk
Tangki
#ambar +.. angkaian alat tangki pengaduk 3.2 Baan 9ahan yang digunakan adalah 7ir dan sekam padi 3.3 5ara #erja 3i ukur diameter dalam tangki dan diameter pengaduk. &emudian
dimasukkan air sebanyak + ml ke dalam tangki tanpa buffle kemudian di ukur tinggi cairan. Pengaduk dengan turbin datar (propeller) dimasukkan setinggi setengah dari tinggi cairan ke dalam tangki lalu alat dikalibrasi. Proses dijalankan selang 2aktu masing - masing 6 menit dengan skala , , *, dan + kemudian di catat daya dan putarannya. Setelah itu dimasukkan sekam padi lalu proses dijalankan selang 2aktu masing - masing 6 menit dengan skala , *, + kemudian di catat daya dan putarannya. Prosedur di atas diulangi dengan menggunakan tangki dengan buffle. 3., D$agra* Al$r Dilakukan kalibrasi putaran/power pengaduk diudara dengan pengaduk jenis turbin dan padel dengan selang waktu 5 menit dengan skala 1, 2, dan Da!a dan putarann!a di"atat
Di
masukkan #ir seban!ak $iter kadalam tangki tanpa bu%e
Tinggi "airan diukur Pengaduk dengan turbin datar dimasukkan setinggi setenga& dari tinggi "airan didalam tangki
Proses dijalankan selama 5 menit dengan skala 1, 2, dan di"atat da!a dan putarann!a
Prosedur diatas diulangi untuk tangki menggunakan
