pfr laporan

LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM TEKNIK KIMIA PLUG FLOW REACTOR SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2018/2019

PEMBIMBING

Praktimum Penyerahan

: RISPIANDI S.T, M.T

: 13 Maret 2018 : 16 Maret 2018

DISUSUN OLEH KELOMPOK

:

6

AHMAD FAKHRI

161411065

FAKHIRA RIZQIA M

161411071

RIZQI AMALIYAH

161411086

KELAS

:

2C – 2C – TKI TKI

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2018

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Reaktor merupakan peralatan industri yang paling utama karena berf ungsi sebagai tempat berlangsungnya reaksi kimia untuk mengubah bahan baku menjadi produk. Reaktor diklasifikasikan berdasarkan cara operasi, bentuk dan fasa reaksinya. Berdasarkan pada operasinya terdiri dari reaktor batch, semi batch dan kontinyu. Bila ditinjau berdasarkan bentuknya terdapat reaktor tangki dan reaktor pipa. Sedangkan berdasarkan fasa reaksinya diklasifikasikan menjadi reaktor kalatitik homogen dan reaktor katalitik heterogen. Karakteristik reaktor katalitik heterogen adalah memiliki fasa yang berbeda antara fasa reaktan dengan produk yang dihasilkan, sehingga katalis heterogen mudah dipisahkan dari campuran reaksi. Salah satu jenis reaktor katalitik heterogen adalah reaktor trickle bed. Reaktor trickle bed biasa bed biasa digunakan di Unit Refeneri pada industri perminyakan untuk proses penghilangan sulfur ( hydrodesulfurization), hydrodesulfurization), proses hydrotreating serta hydrocracking . Selain itu, aplikasi lain dari reaktor trickle bed biasanya diterapkan di industri pengolahan limbah dan dan biokimia. Dalam reaktor trickle bed terjadi peristiwa fisik dan kimia. Peristiwa kimia meliputi proses reaksi antara fasa cair, gas dan fasa padat, sedangkan sedangkan peristiwa fisik yang yang terjadi diantaranya flow diantaranya flow regime yang terbentuk dalam sebuah reaktor dan dirangkum menjadi sebuah sifat hidrodinamika. Estimasi parameter hidrodinamika merupakan langkah yang sangat diperlukan untuk mendesain sebuah reaktor. Langkah awal untuk memperkirakan parameter hidrodinamika adalah menentukan rezim aliran yang berlaku sesuai kondisi operasi perancangan. Maka dari itu, untuk mempelajari hidrodinamika tersebut diperlukan simulasi dalam sebuah reaktor agar dapat diamati peristiwa fisik yang terjadi di dalam reaktor. Berdasarkan latar belakang tersebut maka dalam penelitian ini akan dirancang, dibuat dan dilakukan uji karakteristik simulator trickle bed reactor. Sedangkan untuk karakteristik dan sifat keidealam reaktor tangki dan reaktor pipa, sebagai contoh Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) dan Plug dan Plug Flow Flow Reactor (PFR) dapat ditentukan menggunakan nilai Residence Time Distribution (RTD) dan DispesionNumber (ND). (ND).

BAB I TEORI DASAR

1.1 Pengertian Pengertian PFR

Plug Flow Reactor (PFR) (PFR ) merupakan konsep ideal dari suatu reaktor berbentuk pipa yang beroperasi secara kontinyu. Reaktor pipa yang nyata biasa dinamakan Tubular Reactor. Dalam reaktor ini selama operasi berlangsung bahan baku dimasukkan terus menerus dan produk reaksi akan dikeluarkan secara terus menerus atau kontinyu. Perilaku ideal pada reaktor pipa adalah menyerupai aliran sumbat sehingga disini tidak terjadi pencampuran ke arah aksial dan semua molekul mempunyai waktu tinggal di dalam reaktor sama besar. Bentuk aliran ideal inilah yang memunculkan nama Plug nama Plug Flow Reactor. Untuk keadaan tertentu kadang diperlukan pencampuran awal terhadap bahan baku sebelum diumpankan ke dalam reaktor. PFR beraliran aksial berukuran dengan rentang diameter 1 – 1 – 15 15 cm, sedangkan PFR beraliran radial mempunyai diameter besar hingga bermeter-meter. PFR sebagai reaktor tunggal dapat mempunyai mempunyai panjang lebih dari 1000 meter yang dibentuk sedemikian rupa untuk menyesuaikan ruang. PFR juga dapat disusun secara berangkai dalam bentuk paralel ataupun seri (Wikipedia, 2007). Dalam PFR konsentrasi bahan baku tinggi pada saat baru masuk reaktor, selanjutnya akan menurun secara perlahan karena terkonversi menjadi produk di sepanjang pipa. Sebagai reaktor yang dioperasikan secara kontinyu maka dalam kondisi steady state pada state pada PFR tidak terjadi akumulasi. Reaksi kimia berlangsung sepanjang pipa terjadi secara gradual, sehingga semakin panjang pipa konversi akan semakin tinggi. Namun tidak semudah ini menaikkan konversi; pada awalnya kecepatan reaksi berlangsung secara cepat namun setelah panjang pipa tertentu jumlah reaktan akan berkurang dan kecepatan reaksi berlangsung lebih lambat dan akan makin lambat seiring panjangnya pipa. Dengan kenyataan tersebut untuk mencapai konversi 100% panjang pipa yang dibutuhkan adalah tak terhingga (dapat di lihat pada Gambar 1.1).

1

Jarak sepanjang reaktor Gambar 1.1 Hubungan Antara Panjang Reaktor dengan Konversi dalam PFR

Beberapa hal penting mengenai PFR: 1)

Perhitungan dalam PFR mengasumsikan tidak terjadi pencampuran ke arah aksial.

2)

Katalisator dapat dimasukkan melalui titik yang berbeda dari titik masukan, diharapkan reaksi lebih optimal dan terjadi penghematan.

3)

PFR memiliki konversi yang lebih besar dibanding Continous Stirred Tank Reaktor (CSTR) dalam volume yang sama. Artinya, dengan waktu tinggal yang sama PFR memberikan hasil yang lebih besar dibanding CSTR. PFR mempunyai kelebihan antara lain:

1)

Tingkat perubahannya besar dalam setiap volumenya.

2)

Bekerja dalam periode waktu yang cukup lama tanpa tenaga kerja sehingga upah produksi rendah.

3)

Perpindahan kalornya baik sekali.

4)

Operasinya terus-menerus. Selain itu PFR juga mempunyai kekurangan antara lain:

1)

Tingginya temperatur yang tidak diinginkan dapat terja di.

2)

Proses pemberhentian dan perawatannya mahal.

1.2 Persamaan Karakteristik PFR

Reaktor pipa ideal disebut plug disebut plug flow reaktor karena aliran fluida di dalam reaktor ini menyerupai sumbat. Reaktan dan produk mengalir di dalam reaktor sumbat dengan kecepatan yang benar-benar rata. Komposisi fluida yang mengalir bervariasi sepanjang arah aliran, sehingga neraca material suatu komponen ditinjau di dalam

2

segmen volume (dV). Untuk mengetahui hubungan waktu reaksi dengan konsentrasi reaktan dalam PFR, terlebih dulu ditinjau neraca material pada reaktor, kemudian dilakukan integrasi, selanjutnya dihasilkan space time sebagai persamaan karakteristik PFR (Levenspiel, 1972). Neraca material komponen A di dalam PFR : massa masuk = massa keluar + massa akumulasi + massa hilang dalam reaksi Ditinjau : Segmen volume dV FA = (FA + dFA) + 0 + (- r A) dV Dimana : dFA = d [ FA (1 – XA)] = - FA dxA 0

0

FA = FA - FA dxA + (- r A) dV 0

FA 0 dxA = (- r A) dV

Dengan mengintegrasikan segmen dV, hasil V adalah sebagian volume untuk PFR neraca keseluruhan V

dV

F 0

A0

x AF

dx

A   (-r ) dimana : FA = laju umpan A yang berifat konstan 0

0

A

x AF

V





FA 0

dx A (-r A )

0

x AF

V  FA

0



dx A (-r ) A

0

Kemudian space time : τ

FA

τ  

0

x AF

 

Q V0

0

dx A

V Q V0 x AF

 C

(-r A )

dx  

A

A0

0

(-r A )

3

1.3 Parameter dalam Karakterisasi PFR

Karakteristik PFR dapat ditentukan dari beberapa pengamatan, yaitu: 1)

Pengamatan RTD dan variansi. Berfungsi untuk mengetahui distribusi waktu suatu fluida di dalam sebuah reaktor sehingga dapat diketahui apakah aliran fluida tersebut membentuk plug atau tidak.

2)

Pengamatan volume efektif. Berfungsi untuk mengetahui apakah alir an fluida yang mengalir di dalam reaktor melewati seluruh isi ruang dari reaktor dan untuk mengetahui sejauh mana volume dari reaktor memenuhi syarat untuk dipakai sebagai tempat zat kimia bereaksi.

3)

Pengamatan dispersion number . Berfungsi untuk mengetahui apakah terjadi backmixing di dalam reaktor. Pengamatan dispersion number ini hanya dapat dilakukan dengan metode pulse saja.

1.4

Residence Time Distibution (RTD) Residence Time Distibution (RTD) dari suatu reaktor kimia adalah suatu fungsi

distribusi yang menguraikan sejumlah waktu suatu unsur-unsur fluida di dalam reaktor. RTD digunakan untuk menandai pencampuran dan aliran di dalam reaktor serta untuk membandingkan perilaku dari reaktor nyata dengan model-model reaktor yang ideal. Hal ini bermanfaat, tidak hanya untuk memecahkan masalah pada reaktor yang ada, tetapi juga di dalam menaksir hasil konversi dari suatu reaksi serta untuk merancang reaktor. Teori dari RTD secara umum dimulai dengan tiga anggapan, yaitu: 1)

Reaktor dalam keadaan steady-state.

2)

Transportasi di lubang masuk dan keluar berlangsung hanya oleh pemompaan.

3)

Fluida incompressible (tak termampatkan). RTD diukur dengan memasukkan suatu tracer yang tidak reaktif ke dalam sistim

di lubang masuk. Konsentrasi tracer itu diubah menurut suatu fungsi yang diketahui dan respon ditemukan dengan mengukur konsentrasi tracer di saluran keluar. Tracer yang dipilih mestinya tidak memodifikasi karakteristik fisik dari fluida (densitas dan viskositas sama) dan penambahan tracer juga mestinya tidak memodifikasi kondisikondisi yang hidrodinamik.

4

Pada umumnya, pengamatan RTD ini dapat dilakukan dengan metode pulse atau metode step. Metode-metode lain memungkinkan, tetapi memerlukan lebih banyak kalkulasi untuk menganalisa kurva RTD (Wikipedia, 2008). 1.3.1

Metode pulse

Metode ini memerlukan pemasukan suatu volume yang sangat kecil dari tracer di lubang masuk dari reaktor, seperti mendekati fungsi delta dirac. Meski suatu injeksi pendek tak terbatas tidak bisa dihasilkan, dapat dilakukan jauh lebih kecil dari pada waktu tinggal rata-rata dari bejana. Jika suatu massa dari tracer , dimasukkan ke dalam suatu reaktor dari volume dan suatu waktu tinggal yang diharapkan dari , hasil kurva dari konsentrasi terhadap waktu dapat diubah menjadi suatu kurva RTD dengan hubungan sebagai berikut : 



 t C dt 0



 C dt 0

Kurva ideal yang dihasilkan pada metode pulse untuk reaktor jenis PFR ialah sebagai berikut :

C

t

Gambar 1.2 Kurva Ideal Konsentrasi terhadap Waktu dengan Metode Pulse

1.3.2

Metode step

Di dalam metode step, konsentrasi tracer di lubang masuk reaktor berubah secara tiba-tiba dari nol ke konsentrasi tertentu. Konsentrasi tracer di saluran keluar diukur dan yang dinormalkan ke konsentrasi tertentu untuk memperoleh kurva yang tidak dimensional. Berikut ialah persamaan dari metode step :  

1 C max

Cmax

 t dC

step

0

5

Kurva ideal yang dihasilkan pada metode step untuk reaktor jenis PFR ialah sebagai berikut : C

t

Gambar 1.3 Kurva Ideal Konsentrasi terhadap Waktu dengan Metode Step

1.5 Variansi

Pengamatan variansi berfungsi untuk mengetahui tingkat kelebaran dari suatu kurva distribusi, dalam hal ini ialah kurva RTD dari metode pulse. Variansi dari kurva RTD dengan menggunakan metode pulse ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi bentuk sumbat ( plug ) yang terjadi dari suatu aliran fluida. Variansi dinyatakan dengan lambang 2. Suatu PFR yang ideal, yaitu alirannya benar-benar sumbat mempunyai nilai variansi nol. Dengan kata lain semakin kecil nilai variansi dari suatu kurva RTD maka semakin menyerupai dengan karakterisik dari reaktor jenis PFR (Levenspiel, 1972). Variansi dari suatu kurva RTD dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini : 



 t  τ  C dt  t 2

σ2

0



 C dt 0

1.6



2

C dt

0



 τ2

 C dt 0

Dispersion Number Menurut Levenspiel (1972), dispersion number merupakan bilangan tak

berdimensi. Dispersion number sering digunakan untuk mengetahui terjadinya backmixing di dalam suatu reaktor jenis PFR. Dispersion number dilambangkan dengan (D/uL). Berikut ialah persamaan yang digunakan untuk menghitung dispersion number :

6

σ2  D  2  2 uL  τ

 

Dari nilai dispersion number dapat diketahui tingkat error atau backmixing yang terjadi pada suatu aliran fluida di dalam reaktor jenis PFR. Berikut ialah tingkat error dan nilai dispersion number :

 D  Error < 5% jika  uL < 0,01  

 D  Error < 0,5% jika  < 0,001 uL   

1.7 Sifat Aliran

Dalam aliran kondisi mantap ( steady state) dikenal dua rejim aliran atau pola aliran yang tergantung kepada kecepatan rata-rata aliran (v), densitas (ρ), viskositas fluida (μ) dan diameter pipa (D). Kedua rejim aliran tersebut diatur oleh hukum- hukum yang berbeda sehingga perlu dipelajuri secara keseluruhan. 1.

Rejim aliran Laminer

Rejim aliran laminar mempunyai ciri-ciri sebagai berikut: 1)

Terjadi pada kecepatan rendah

2)

Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral

3)

Berlapis-lapis seperti kartu

4)

Tidak ada arus tegak lurus arah aliran

5)

Tidak ada pusaran (arus eddy)

2.

Rejim aliran Turbulen

Rejim aliran turbulaen mempunyai ciri-ciri sebagai berikut: 1)

Terbentuk arus Eddy

2)

Terjadi lateral mixing

3)

Secara keseluruhan arah aliran tetap sama

4)

Distribusi kecepatan lebih uniform atau seragam

7

3.

Rejim aliran Transisi

Rejim aliran yang terbentuk di antara rejim laminer dan turbulen adalah rejim transisi. Penentuan rejim aliran dilakukan dengan menentukan bilangan tak berdimensi yaitu bilangan Reynolds ( Reynolds Number , NRe). Bilangan Reynolds merupakan perbandingan antara gaya dinamis dari aliran massa terhadap tegangan geser yang disebabkan oleh viskositas cairan.

N Re 

ρ

vD 

Keterangan:  =

massa jenis fluida

v = kecepatan fluida D = diameter dalam pipa  =

viskositas fluida

Untuk pipa sirkular lurus, dapat diketahui :



NRe

≤

2100

: rejim laminar.



NRe

≥

4000

: rejim turbulen.



2100

< NRe < 4000

: rejim transisi.

Kecepatan kritis : Kecepatan pada saat NRe = 200

8

BAB II METODE PENGAMATAN

2.1 Alat dan Bahan

2.1.1

Alat Utama

9

2.1.2

2.1.3

Alat Pendukung No

Daftar Alat

Spesifikasi

Jumlah

1

Konduktometer

-

1 set

2

Beaker Glass

100 mL

7 buah

3

Suntikan

-

1 buah

Bahan

No

Daftar Bahan

Spesifikasi

Jumlah

1

CuSO4

Jenuh

1000 mL

2

Larutan Pewarna (Tracer)

Teknis

100 mL

2.2 Pengoperasian Peralatan 2.1.1

Start Up Pompa Yakinkan bahwa tombol pompa dalam keadaan ”OFF”, hubungkan koneksi listrik.

Tutup valve utama, buka penuh valve by pass

Tutup valve input

Tombol pompa ”ON”

10

2.1.2

Atur Laju Alir Atur valve by pass pada posisi 50 %

Buka valve utama pada posisi 100 %

Atur valve input sesuai laju alir yang dikehendaki

2.1.3

Injeksi Larutan Pewarna

Isi suntikan dengan latutan pewarna

Injeksikan larutan pewarna secara tiba-tiba kedalam reaktor

1. 2.3 Prosedur Kerja 2.2.1

Kurva Kalibrasi CuSO4 Siapkan alat dan bahan yang terdiri dari CuSO 4 dan beaker glass 100 mL 7 buah sebagai wadah larutan standar.

Buat larutan CuSO4 jenuh

Buat larutan CuSO4 standar dengan membuat konsentrasinya menjadi 1000 ppm, 2000 ppm, 3000 ppm, 4000 ppm, 5000 ppm, 6000 ppm dan 7000 ppm

Setelah larutan standar dibuat kemudian cek konduktivitasnya untuk masing-masing larutan standar, kemudian mencatat data yang diperoleh

Data

yang didapatkan dari larutan standar di plot dalam kurva konduktivitas vs konsentrasi larutan

Dari larutan standar tersebut seharusnya didapatkan data berupa kurva garis linear dengan nilai regresi mendekati 1 serta penyimpangan regresi

11

2.2.2

Pengamatan Sifat Fisik dengan Metode Pulse Mempersiapkan jalur laju alir air perpipaan dari tangki umpan air menuju simulator PFR

Siapkan konduktometer di bagian sampling point untuk mengetahui pengukuran

Siapkan larutan CuSO4 jenuh sebanyak 10 mL dalam suntikan khusus dan pastikan bahwa air sudah mengalir dengan laju alir tertentu yang ingin di uji dalam simulator PFR

Setelah air mengalir dan tabung simulator PFR terisi penuh masukkan suntikan ke injeksi point

Setelah siap suntikan larutan CuSO 4 jenuh secara seketika, kemudian amati hasil percobaan

12

2.3.3 Uraian Keselamatan Kerja dan Potensi Bahaya a) Potensi Bahaya

1. Kebocoran sistem perpipaan reactor dan tangki penampung 2. bahaya zat kimia 3. sengatan listrik b) Prosedur Keamanan Kerja 1. Menggunakan jas lab, sarung tangan karet, dan kacamata pelindung, dan

masker. 2. Mengoperasikan alat dengan baik dan benar 3. Berhati-hati saat menggunakan bahan bahan berbahaya atau berpotensi berhaya seperti NaOH dan etil asetat 4. Jika NaOH atau Etil Asetat kontak dengan mata, segera siram dengan air sekurang-kurangnya 15 menit menggunakan air dingin, dan segera dapatkan perawata medis. Jika kontak dengan kulit basuh oleh air sedikitnya selama 15 menit,dapatkan perawtan medis segera. Jika terhirup, evakuasi korban kedaerah aman, longgarkan pakaian yang ketat (kerah dasi, ikat pinggang,dsb). Jika sulit bernapas, beri oksigen. 5. Saat mengubah laju alir lakukan dengan perlahan – lahan (jangan mendadak) dan hati – hati. 6. Saat awal menyalakan pompa, jalankan fluida ke arah by pass sehingga fluida mengalir kembali ke tangki penampung atau ke arah suction pompa.

2.4 Pengolahan Data 2.3.1

Tabel Pengambilan Data dan Perhitunmgan Antara 1.

Kalibrasi Konsentrasi Larutan Garam terhadap Konduktivitas No Label

CLarutan (ppm)

Konduktivitas

1 2 3 Dst

2.

Data Penenetuan Residence Time Distribution (RTD), Volume, Variansi dan Dispersion Number

13

No

t (s)

Konduktivitas (μS)

Ctracer (ppm)

txC

t2 x C

1 2 3 Dst

2.3.2

Kurva Sifat Reaktor

Sebagai pengamatan pendahuluan dibuat kurva kalibrasi konsentrasi larutan garam dengan konduktivitas dan diletakan sebagai lampiran. Sedangkan kurva yang diletakan didalam pembahasan adalah sebagai berikut : 1.

Membuat Kurva Hubungan Konsentrasi Tracer dengan Waktu (t)

2.

Membuat Kurva Laju Alir vs Volume Efektif

3.

Membuat Kurva Hubungan Laju Alir dengan Dispersion Number

14

Data pengamatan

Temperatur Udara : Tekanan Udara :

23-25 oC 67 cmHg

Diameter Luar Reaktor : 18,1 mm Dimensi Dalam Reaktor : 12,1 mm Massa Jenis Air : 996,78 kg/m3 µair : 0,925 x 10 -3 Pa.s

Run 1 1 2 3 4 Nomor Sampel Waktu Awal (detik) Waktu Akhir (detik) Konduktivitas (µS) Λi i ti-1 ti 0,141 1 0 2 0,144 2 2 4 0,171 3 4 6 0,176 4 6 8 0,178 5 8 10 0,18 6 10 12 0,181 7 12 14 0,182 8 14 16 0,183 9 16 18 0,295 10 18 20 0,37 11 20 22 0,402 12 22 24 0,338 13 24 26 0,28 14 26 28 0,245 15 28 30 0,243 16 30 32 0,236 17 32 34 0,234 18 34 36 0,229 19 36 38 0,225 20 38 40 0,221 21 40 42 0,219 22 42 44 0,212 23 44 46 0,198 24 46 48 Run 2 1 2 3 4 Nomor Sampel Waktu Awal (detik) Waktu Akhir (detik) Konduktivitas (µS) Λi i ti-1 ti 0,205 1 0 1 0,186 2 1 2 0,184 3 2 3 0,187 4 3 4

15

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

4

5

0,187

5

6

0,19

6

7

0,188

7

8

0,29

8

9

0,521

9

10

0,642

10

11

0,592

11

12

0,483

12

13

0,259

13

14

0,254

14

15

0,297

15

16

0,288

16

17

0,214

17

18

0,191

18

19

0,204

19

20

0,201

20

21

0,199

21

22

0,188

22

23

0,188

23

24

0,176

Run 3 1 2 3 4 Nomor Sampel Waktu Awal (detik) Waktu Akhir (detik) Konduktivitas (µS) Λi i ti-1 ti 0,197 1 0 1 0,212 2 1 2 0,203 3 2 3 0,186 4 3 4 0,188 5 4 5 0,186 6 5 6 0,187 7 6 7 0,185 8 7 8 0,188 9 8 9 0,188 10 9 10 0,187 11 10 11 0,214 12 11 12 0,216 13 12 13 0,225 14 13 14 0,25 15 14 15 0,259 16 15 16 0,383 17 16 17 0,689 18 17 18 0,746 19 18 19 0,742 20 19 20

16

21 22 23 24

20

21

0,617

21

22

0,306

22

23

0,202

23

24

0,191

Run 4 1 2 3 4 Nomor Sampel Waktu Awal (detik) Waktu Akhir (detik) Konduktivitas (µS) Λi i ti-1 ti 0,182 1 0 1 1,181 2 1 2 0,184 3 2 3 0,186 4 3 4 0,187 5 4 5 0,187 6 5 6 0,24 7 6 7 0,187 8 7 8 0,185 9 8 9 0,172 10 9 10 0,185 11 10 11 0,297 12 11 12 0,328 13 12 13 0,468 14 13 14 0,523 15 14 15 0,371 16 15 16 0,271 17 16 17 0,232 18 17 18 0,216 19 18 19 0,199 20 19 20 0,201 21 20 21 0,198 22 21 22 0,182 23 22 23 0,177 24 23 24 Run 5 1 2 3 4 Nomor Sampel Waktu Awal (detik) Waktu Akhir (detik) Konduktivitas (µS) Λi i ti-1 ti 0,174 1 0 0,5 0,186 2 0,5 1 0,181 3 1 1,5 0,18 4 1,5 2 0,18 5 2 2,5 0,178 6 2,5 3

17

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

3

3,5

0,181

3,5

4

0,198

4

4,5

0,258

4,5

5

0,325

5

5,5

0,61

5,5

6

0,873

6

6,5

0,41

6,5

7

0,281

7

7,5

0,217

7,5

8

0,204

8

8,5

0,192

8,5

9

0,184

9

9,5

0,167

9,5

10

0,176

10

10,5

0,179

10,5

11

0,166

11

11,5

0,171

11,5

12

0,139

Run 6 1 2 3 4 Nomor Sampel Waktu Awal (detik) Waktu Akhir (detik) Konduktivitas (µS) Λi i ti-1 ti 0,18 1 0 0,5 0,179 2 0,5 1 0,178 3 1 1,5 0,18 4 1,5 2 0,171 5 2 2,5 0,172 6 2,5 3 0,176 7 3 3,5 0,179 8 3,5 4 0,18 9 4 4,5 0,181 10 4,5 5 0,182 11 5 5,5 0,183 12 5,5 6 0,556 13 6 6,5 0,812 14 6,5 7 0,85 15 7 7,5 0,816 16 7,5 8 0,636 17 8 8,5 0,381 18 8,5 9 0,247 19 9 9,5 0,219 20 9,5 10 0,214 21 10 10,5 0,199 22 10,5 11

18

23 24

11

11,5

0,195

11,5

12

0,193

Pengolahan Data: Tabel Kalibrasi Laju Alir dan Rejim Aliran



Q (cm3/s)

1

19

30

2

15

3

V (cm/s)

V (m/s)

Nre

Rejim

26,08919 0,260892

3401,760

Transisi

46,15384

40,13721

5233,473

Turbulen

12,6

63,82978

55,50891 0,550589 7179,1079 Turbulen

4

12,36

75

65,2222

0,652222

8504,270

Turbulen

5

7,52

97,5609

84,8290

0,84829

11060,82

Turbulen

6

6,23

97,24473

84,5678

0,845678

11026,76

Turbulen

0,401372

ΣΛi.ti.Δti ΣΛi.Δti

Menentukan variansi :

σ2 = 

t (s)

Menentukan nilai Residence Time Distribution (RTD) :

Ʈ= 

No.

Σti.Λi .Δ ti ΣΛi.Δti

− Ʈ2

Menentukan dispersion number (Nd) :

Nd =

σ Ʈ2

Run 1

No.

Wakt u awal (detik ) t0

1 2 3 4 5

Wakt u akhir (detik ) t1

Selisi h waktu (detik ) Δt

Wakt u tenga h (detik ) ti

Wakt u Kond tenga uktivit h2 as (detik (µS) ) ti2

0

2

2

1

1

2

4

2

3

9

4

6

2

5

25

6

8

2

7

49

8

10

2

9

81

Λi . Δti

Λi

0,141 0,144 0,171 0,176 0,178

0,28 2 0,28 8 0,34 2 0,35 2 0,35

Pengola han data untuk RTD

Pengolah an data untuk varian

Λi.ti .

ti 2. Λi .

Δti

Δti

Λi.

ti

0,282

0,282

0,864

2,592

1,71

8,55

2,464

17,248

0,1 41 0,4 32 0,8 55 1,2 32

3,204

28,836

1,6

19

6

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

10

12

2

11

121

12

14

2

13

169

14

16

2

15

225

16

18

2

17

289

18

20

2

19

361

20

22

2

21

441

22

24

2

23

529

24

26

2

25

625

26

28

2

27

729

28

30

2

29

841

30

32

2

31

961

32

34

2

33

1089

34

36

2

35

1225

36

38

2

37

1369

38

40

2

39

1521

40

42

2

41

1681

42

44

2

43

1849

44

46

2

45

2025

46

48

2

47

2209

Jumlah Arti

0,18 0,181 0,182 0,183 0,295 0,37 0,402 0,338 0,28 0,245 0,243 0,236 0,234 0,229 0,225 0,221 0,219 0,212 0,198

0,36 0,36 2 0,36 4 0,36 6

02 3,96

43,56

4,706

61,178

5,46

81,9

6,222

105,774

0,59

11,21

212,99

0,74 0,80 4 0,67 6

15,54

326,34

18,492

425,316

16,9

422,5

0,56

15,12

408,24

0,49 0,48 6 0,47 2 0,46 8 0,45 8

14,21

412,09

15,066

467,046

15,576

514,008

16,38

573,3

16,946

627,002

17,55

684,45

18,122

743,002

18,834

809,862

19,08

858,6

18,612

874,764

276,51

8709,43

ΣΛi.ti. Δti

Σti2. Λi .Δ ti

0,45 0,44 2 0,43 8 0,42 4 0,39 6 10,9 66

ΣΛi. Δti

1,9 8 2,3 53 2,7 3 3,1 11 5,6 05 7,7 7 9,2 46 8,4 5 7,5 6 7,1 05 7,5 33 7,7 88 8,1 9 8,4 73 8,7 75 9,0 61 9,4 17 9,5 4 9,3 06 138 ,25 5

Sehingga dapat dibuat kurva :

20

RUN 1 0.45 0.4 ) 0.35 S m 0.3 ( Λ

i 0.25 s n a t k 0.2 u d 0.15 n o K 0.1

0.05 0 0

10

20

30

40

50

waktu (s)

Gambar Aliran Early Curve Stagnant Fluid

 Nilai RTD =2  Nilai Varian = 58,995  Nilai Nd = 7,3743 Run 2

No.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Wakt u awal (detik )

Wakt u akhir (detik )

Selisi h waktu (detik )

Wakt u tenga h (detik )

t0

t1

Δt

ti


0

1

1

0,5

0,25

1

2

1

1,5

2,25

2

3

1

2,5

6,25

3

4

1

3,5

12,25

4

5

1

4,5

20,25

5

6

1

5,5

30,25

6

7

1

6,5

42,25

7

8

1

7,5

56,25

8

9

1

8,5

72,25

9

10

1

9,5

90,25

Λi . Δti

Λi

0,205 0,186 0,184 0,187 0,187 0,19 0,188 0,29 0,521 0,642

0,20 5 0,18 6 0,18 4 0,18 7 0,18 7



Λi.ti .

ti 2. Λi .

Δti

Δti

0,1025

0,05125

0,279

0,4185

0,46

1,15

0,6545

2,29075

0,8415

3,78675

0,19 0,18 8

1,045

5,7475

1,222

7,943

0,29 0,52 1 0,64 2

2,175

16,3125

4,4285

37,64225

6,099

57,9405

Λi.

ti

0,1 025 0,2 79 0,4 6 0,6 545 0,8 415 1,0 45 1,2 22 2,1 75 4,4 285 6,0 99

21

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

10

11

1

10,5

110,25

11

12

1

11,5

132,25

12

13

1

12,5

156,25

13

14

1

13,5

182,25

14

15

1

14,5

210,25

15

16

1

15,5

240,25

16

17

1

16,5

272,25

17

18

1

17,5

306,25

18

19

1

18,5

342,25

19

20

1

19,5

380,25

20

21

1

20,5

420,25

21

22

1

21,5

462,25

22

23

1

22,5

506,25

23

24

1

23,5

552,25

0,592 0,483 0,259 0,254 0,297 0,288 0,214 0,191 0,204 0,201 0,199 0,188 0,188 0,176

Jumlah

0,59 2 0,48 3 0,25 9 0,25 4 0,29 7 0,28 8 0,21 4 0,19 1 0,20 4 0,20 1 0,19 9 0,18 8 0,18 8 0,17 6 6,51 4

ΣΛi. Δti

Arti

6,216

65,268

5,5545

63,87675

3,2375

40,46875

3,429

46,2915

4,3065

62,44425

4,464

69,192

3,531

58,2615

3,3425

58,49375

3,774

69,819

3,9195

76,43025

4,0795

83,62975

4,042

86,903

4,23

95,175

4,136

97,196 1106,732 5

75,569

ΣΛi.ti. Δti

6,2 16 5,5 545 3,2 375 3,4 29 4,3 065 4,4 64 3,5 31 3,3 425 3,7 74 3,9 195 4,0 795 4,0 42 4,2 3 4,1 36 75, 569

Σti2. Λi .Δ ti

Sehingga dapat dibuat kurvanya ;

RUN 2 0.7 0.6

) S m0.5 ( Λ

i 0.4 s n a t k 0.3 u d n0.2 o K 0.1 0 0

5

10

15

20

25

waktu(s)

Gambar Aliran Early Curve strong internal recirculation 22

 Nilai RTD = 11,6  Nilai Varian = 35,3406  Nilai Nd = 0,1313 Run 3

No.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18





t0

t1

Δt

ti


0

1

1

0,5

0,25

1

2

1

1,5

2,25

2

3

1

2,5

6,25

3

4

1

3,5

12,25

4

5

1

4,5

20,25

5

6

1

5,5

30,25

6

7

1

6,5

42,25

7

8

1

7,5

56,25

8

9

1

8,5

72,25

9

10

1

9,5

90,25

10

11

1

10,5

110,25

11

12

1

11,5

132,25

12

13

1

12,5

156,25

13

14

1

13,5

182,25

14

15

1

14,5

210,25

15

16

1

15,5

240,25

16

17

1

16,5

272,25

17

18

1

17,5

306,25

Λi . Δti

Λi

0,197 0,212 0,203 0,186 0,188 0,186 0,187 0,185 0,188 0,188 0,187 0,214 0,216 0,225 0,25 0,259 0,383 0,689

0,19 7 0,21 2 0,20 3 0,18 6 0,18 8 0,18 6 0,18 7 0,18 5 0,18 8 0,18 8 0,18 7 0,21 4 0,21 6 0,22 5 0,25 0,25 9 0,38 3 0,68 9



Λi.ti .

ti 2. Λi .

Δti

Δti

0,0985

0,04925

0,318

0,477

0,5075

1,26875

0,651

2,2785

0,846

3,807

1,023

5,6265

1,2155

7,90075

1,3875

10,40625

1,598

13,583

1,786

16,967

1,9635

20,61675

2,461

28,3015

2,7

33,75

3,0375

41,00625

3,625

52,5625

4,0145

62,22475 104,2717 5 211,0062 5

6,3195 12,0575

Λi.

ti

0,0 985 0,3 18 0,5 075 0,6 51 0,8 46 1,0 23 1,2 155 1,3 875 1,5 98 1,7 86 1,9 635 2,4 61 2,7 3,0 375 3,6 25 4,0 145 6,3 195 12, 057

23

5

19 20

18

19

1

18,5

342,25

19

20

1

19,5

380,25

21 22 23 24

0,746 0,742

0,617 20

21

1

20,5

420,25

21

22

1

21,5

462,25

22

23

1

22,5

506,25

23

24

1

23,5

552,25

0,306 0,202 0,191

0,74 6 0,74 2 0,61 7 0,30 6 0,20 2 0,19 1 7,14 7

Jumlah

ΣΛi. Δti

Arti

13,801

255,3185

14,469

282,1455

12,6485

259,2942 5

6,579

141,4485

4,545 4,4885

102,2625 105,4797 5

102,140 5

1762,052 75

ΣΛi.ti. Δti

Σti2. Λi .Δ ti

13, 801 14, 469 12, 648 5 6,5 79 4,5 45 4,4 885 102 ,14 05

Sehingga dapat dibuat kurvanya :

RUN 3 0.8 0.7 ) 0.6 S m ( Λ 0.5

i s n 0.4 a t k u d 0.3 n o K 0.2

0.1 0 0

5

10

15

20

25

waktu(s)

Gambar Aliran Early Curve Stagnant Backwaters


No.




Wakt u tenga h (detik

Wakt Kond u uktivit tenga as h2 (µS) (detik

Λi . Δti



Λi.

ti

24

t0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

t1

Δt

)

)

ti

ti2

0

1

1

0,5

0,25

1

2

1

1,5

2,25

2

3

1

2,5

6,25

3

4

1

3,5

12,25

4

5

1

4,5

20,25

5

6

1

5,5

30,25

6

7

1

6,5

42,25

7

8

1

7,5

56,25

8

9

1

8,5

72,25

9

10

1

9,5

90,25

10

11

1

10,5

110,25

11

12

1

11,5

132,25

12

13

1

12,5

156,25

13

14

1

13,5

182,25

14

15

1

14,5

210,25

15

16

1

15,5

240,25

16

17

1

16,5

272,25

17

18

1

17,5

306,25

18

19

1

18,5

342,25

19

20

1

19,5

380,25

20

21

1

20,5

420,25

21

22

1

21,5

462,25

22

23

1

22,5

506,25

23

24

1

23,5

552,25

Λi

0,182 1,181 0,184 0,186 0,187 0,187 0,24 0,187 0,185 0,172 0,185 0,297 0,328 0,468 0,523 0,371 0,271 0,232 0,216 0,199 0,201 0,198 0,182 0,177

0,18 2 1,18 1 0,18 4 0,18 6 0,18 7 0,18 7 0,24 0,18 7 0,18 5 0,17 2 0,18 5 0,29 7 0,32 8 0,46 8 0,52 3 0,37 1 0,27 1 0,23 2 0,21 6 0,19 9 0,20 1 0,19 8 0,18 2 0,17 7

Λi.ti .

ti 2. Λi .

Δti

Δti

0,091

0,0455

1,7715

2,65725

0,46

1,15

0,651

2,2785

0,8415

3,78675

1,0285

5,65675

1,56

10,14

1,4025

10,51875

1,5725

13,36625

1,634

15,523

1,9425

20,39625

3,4155

39,27825

4,1

51,25

6,318 7,5835

85,293 109,9607 5

5,7505

89,13275

4,4715

73,77975

4,06

71,05

3,996

73,926

3,8805

75,66975

4,1205

84,47025

4,257

91,5255

4,095

92,1375

4,1595

97,74825

0,0 91 1,7 715 0,4 6 0,6 51 0,8 415 1,0 285 1,5 6 1,4 025 1,5 725 1,6 34 1,9 425 3,4 155 4,1 6,3 18 7,5 835 5,7 505 4,4 715 4,0 6 3,9 96 3,8 805 4,1 205 4,2 57 4,0 95 4,1 595

25

Jumlah

6,73 9

73,1625

1120,740 75

Arti

ΣΛi. Δti

ΣΛi.ti. Δti

Σti2. Λi .Δ ti

73, 162 5


RUN 4 1.4 1.2 ) S 1 m ( Λ

i 0.8 s n a t k 0.6 u d n o 0.4 K

0.2 0 0

5

10

15

20

25

waktu (s)

Gambar Aliran Early Curve Strong Internal Recirculation


No.

1 2





t0

t1

Δt

ti


0

0,5

0,5

0,25

0,0625

0,5

1

0,5

0,75

0,5625

3 4 5

1,5

0,5

1,25

1,5625

1,5

2

0,5

1,75

3,0625

2

2,5

0,5

2,25

5,0625

Δti

Λi

0,174 0,186

0,181 1

Λi .

0,18 0,18

0,08 7 0,09 3



Λi.ti .

ti 2. Λi .

Δti

Δti

Λi.

ti

0,06975

0,005437 5 0,052312 5

0,09 05

0,11312 5

0,141406 25

0,09

0,1575

0,275625

0,0 435 0,1 395 0,2 262 5 0,3 15

0,09

0,2025

0,455625

0,4

0,02175

26

05

6

2,5

3

0,5

2,75

7 8 9

3

3,5

0,5

3,25

3,5

4

0,5

3,75

4

4,5

0,5

4,25

10 11

4,5

5

0,5

4,75

5

5,5

0,5

5,25

12 13

0,873

0,61

0,16 25 0,30 5

0,77187 5

0,43 65 0,20 5

2,50987 5 1,28125

14,43178 125 8,007812 5

0,37125 0,54825

1,60125

0,955906 25 1,392187 5 2,330062 5 3,666406 25 8,406562 5

5,75

6

6,5

0,5

6,25

0,281

6,75

45,562 5

0,14 05

0,94837 5

6,401531 25

52,562 5 60,062 5 68,062 5 76,562 5

0,217

0,10 85 0,10 2 0,09 6 0,09 2

0,78662 5

5,703031 25

0,7905

6,126375

0,792

6,534

0,805

7,04375

85,562 5 95,062 5

0,167

0,08 35 0,08 8

0,77237 5

7,144468 75

0,858

8,3655

0,179

0,08 95 0,08 3

0,91737 5 0,89225

9,403093 75 9,591687 5

7

0,5

7

7,5

0,5

7,25

7,5

8

0,5

7,75

8

8,5

0,5

8,25

8,5

9

0,5

8,75

9

9,5

0,5

9,25

9,5

10

0,5

9,75

21 22

0,325

0,258

0,29412 5

0,5

19 20

22,562 5 27,562 5

0,198

0,09 05 0,09 9 0,12 9

6

15

18

0,181

0,24475

0,673062 5

5,5

6,5

17

10,562 5 14,062 5 18,062 5

0,08 9

33,062 5 39,062 5

14

16

7,5625

0,178

0,41

0,204 0,192 0,184

0,176

10

10,5

0,5

10,25

10,5

11

0,5

10,75

105,06 25 115,56 25

0,171

11,25

126,56 25

0,08 55

0,96187 5

10,82109 375

0,139

11,75

138,06 25

0,06 95

0,81662 5

9,595343 75

3,00 5

17,5282 5

127,5240 625

23 11

11,5

0,5

24 11,5

12

0,5

Jumlah

0,166

0,4 895 0,5 882 5 0,7 425 1,0 965 1,5 437 5 3,2 025 5,0 197 5 2,5 625 1,8 967 5 1,5 732 5 1,5 81 1,5 84 1,6 1 1,5 447 5 1,7 16 1,8 347 5 1,7 845 1,9 237 5 1,6 332 5 35, 056 5

27

Arti

ΣΛi. Δti

ΣΛi.ti. Δti

8

10

Σti2. Λi .Δ ti


RUN 5 1 0.9 0.8

) S m0.7 ( Λ 0.6

i s n 0.5 a t k u 0.4 d n 0.3 o K

0.2 0.1 0 0

2

4

6

12

14

waktu(s)



No.

1





t0

t1

Δt

ti

0

0,5

0,5

0,25

Wakt u Kond tenga uktivit h2 as (detik (µS) ) ti2 0,0625

2 3 4

1

0,5

0,75

0,5625

1

1,5

0,5

1,25

1,5625

1,5

2

0,5

1,75

3,0625

5 6 7

0,18

0,178 0,18

0,171 2

2,5

0,5

2,25

5,0625

2,5

3

0,5

2,75

7,5625

3

3,5

0,5

3,25

10,562

Δti

Λi

0,179 0,5

Λi .

0,172 0,176



Λi.ti .

ti 2. Λi .

Δti

Δti

Λi.

ti

0,09

0,0225

0,005625

0,08 95 0,08 9

0,06712 5 0,11125

0,050343 75 0,139062 5

0,09

0,1575

0,275625

0,08 55 0,08 6

0,19237 5

0,432843 75

0,2365

0,650375

0,0 45 0,1 342 5 0,2 225 0,3 15 0,3 847 5 0,4 73

0,08

0,286

0,9295

0,5

28

5

8 9

3,5

4

0,5

3,75

4

4,5

0,5

4,25

10 11

4,5

5

0,5

4,75

5

5,5

0,5

5,25

12 13 14 15 16 17

14,062 5 18,062 5

0,179

22,562 5 27,562 5

0,181

0,183

0,18

0,182

72

0,08 95

0,33562 5

1,258593 75

0,09

0,3825

1,625625

0,09 05 0,09 1

0,42987 5

2,041906 25 2,508187 5

0,09 15 0,27 8 0,40 6 0,42 5 0,40 8 0,31 8

0,52612 5

2,6235

24,5055 21,64387 5

0,47775

5,5

6

0,5

5,75

6

6,5

0,5

6,25

6,5

7

0,5

6,75

7

7,5

0,5

7,25

7,5

8

0,5

7,75

8

8,5

0,5

8,25

33,062 5 39,062 5 45,562 5 52,562 5 60,062 5 68,062 5

0,381

8,75

76,562 5

0,19 05

1,66687 5

14,58515 625

0,247

9,25

85,562 5

0,12 35

1,14237 5

10,56696 875

0,219

0,10 95 0,10 7

1,06762 5 1,09675

10,40934 375 11,24168 75

18 8,5

9

0,5

19 9

9,5

0,5

20 21

8

0,556 0,812 0,85 0,816 0,636

1,7375 2,7405 3,08125 3,162

3,025218 75 10,85937 5 18,49837 5 22,33906 25

9,5

10

0,5

9,75

10

10,5

0,5

10,25

95,062 5 105,06 25

0,199

10,75

115,56 25

0,09 95

1,06962 5

11,49846 875

0,195

11,25

126,56 25

0,09 75

1,09687 5

12,33984 375

0,193

11,75

138,06 25

0,09 65

1,13387 5

13,32303 125

Jumlah

3,72 95

24,8438 75

194,7535 938

Arti

ΣΛi. Δti

ΣΛi.ti. Δti

Σti2. Λi .Δ ti

22 10,5

11

0,5

23 11

11,5

0,5

24 11,5

12

0,5

0,214

0,6 712 5 0,7 65 0,8 597 5 0,9 555 1,0 522 5 3,4 75 5,4 81 6,1 625 6,3 24 5,2 47 3,3 337 5 2,2 847 5 2,1 352 5 2,1 935 2,1 392 5 2,1 937 5 2,2 677 5 49, 687 75

29


RUN 6 0.9 0.8 ) 0.7 S m0.6 ( Λ

i 0.5 s n a t k 0.4 u d 0.3 n o K

0.2 0.1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

waktu(s)


 Nilai RTD = 6,66144  Nilai Varian = 7,84497  Nilai Nd = 0,08839

Kurva Model Dispersi

30

Pembahasan Ahmad Fakhri (161411065) Pada praktikum kali ini yaitu Plug Flow Reactor (PFR) bertujuan untuk mengetahui

nilai RTD ( Residence Time Distribution), Dispersion Number, Bilangan Reynold (Nre) serta menentukan sifat reaktor berdasarkan rejim aliran (NRe). Dilakukan 6 kali run dengan laju aliran yang berbeda disetiap runnya lalu dibandingkan dengan literature yang ada. Hal yang dilakukan pertama kali yaitu dengan menentukan kalibrasi aliran disetiap runnya, setelah itu menyuntikkan CuSO4 kedalam reaktor, dan diamati waktu awal disuntikkan hingga batas panjang reaktor. Lalu masukkan aliran setelah waktu awal disuntikkannya CuSO4 kedalam sampel sebanyak 24 buah, maka nantinya didapatkan warna awal bening, berwarna hingga bening lagi. Terakhir ukur konduktifitasnya. Dari data pengamatan yang dihasilkan bahwa semakin tinggi laju alir maka semakin tinggi konduktivitasnya, dikarenakan laju alir yang tinggi membuat larutan CuSO4 tidak tercampur secara merata pada sampel. Selanjutnya menghitung RTD dan didapatkan Mean Residence time semakin kecil, dan Variansinya semakin besar, kecuali pada run 5 ke run 6 yang terjadi sebaliknya, karena saat mengatur laju alirnya pada pompa tidak terjadi kenaikan akibat pompa yang sudah berlumut di bagian atasnya. Untuk dispersion number , setelah diketahui hasilnya, lalu dicari kondisi operasi reaktornya berdasarkan grafik yang ada pada literatur. Pada run-1 grafiknya mendekati model Plug flow pada CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor ), sedangkan pada run-2 hingga run-6 adalah aliran yang memiliki jumlah dispersi besar. Selanjutnya mengitung bilangan Reynold (NRe) untuk mengetahui rejim aliran yang terjadi, dan dihasilkan : Run

Q (cm3/s)

V (cm/s)

Nre

Rejim

1

30

26,08919

3401,760

Transisi

2

46,15384

40,13721

5233,473

Turbulen

3

63,82978

55,50891

7179,1079 Turbulen

4

75

65,2222

8504,270

Turbulen

5

97,5609

84,8290

11060,82

Turbulen

6

97,24473

84,5678

11026,76

Turbulen

ke-

Pada pengolahan data terakhir yaitu membuat grafik konduktansi terhadap waktu untuk mengetahui reactor illness nya dan hasilnya dibandingkan dengan literature yang ada, maka

31

didapatkan hasilnya yaitu : -

Run ke-1 : Stagnant Backwaters

-

Run ke-2 : Strong Internal Recirculation

-


-

Run ke-4 : Strong Internal Recirculation

-


-

Run ke-6 : Reasonably Good Flow

Fakhira Rizqia (161411071)

Praktikum kali ini yaitu Plug Flow Reacto . Plug flow reactor atau reaktor alir pipa (RAP) adalah suatu alat yang digunakan untuk mereaksikan suatu reaktan dalam hal ini fluida dan mengubahnya menjadi produk dengan cara mengalirkan fluida tersebut dalam pipa secara berkelanjutan (continuous). Biasanya reactor ini dipakai untuk memepelajari berbagai proses kimia yang penting seperti perubahan menjadi produk dengan cara mengalirkan fluida (senyawa kimia),reaksi termal,dan lain-lain. Reaktor alir pipa desebut ideal jika zat-zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh pemampang pipa. Di reaktor komposisi , suhu dan tekanan diseluruh penampang reaktor selalu sama. Perbedaan komposisi, suhu dan tekanan hanya terjadi di sepanjang dinding reaktor . Pada praktikum ini bertujuan untuk menghitung nilai Residence Time Distribution (RTD), menghitung nilai variansi, menghitung nilai Dispersion Number (ND), dan menentukan sifat reaktor berdasarkan rejim aliran. Dalam praktikum , tracer yang digunakan berupa larutan CuSO4 jenuh dengan fluida yang dialirkan adalah air. Praktikum dilakukan sebanyak 7 run. Hal pertama yang dilakuka adalah melakukan kalibrasi pada kecepatan laju alir pada setiap run. untuk menentukan rejim aliran di berbagai kecepatan yang berbeda, karena dari laju alir dapat dikonversi menjadi volume, lalu ditentukam bilangan Reynold nya untuk menentukan rejim aliran dengan kecepatan fluida masing masing adalah 30 cm 3/s; 46,15384 cm 3/s; 63,82978 cm 3/s; 75 cm3/s; 97,5609 cm 3/s; 97,24473cm 3/s Data yang didapat selama praktikum adalah nilai konduktansi dari larutan , dapat ditentukan nilai RTD, varian, dan nilai disperson number (Nd) untuk menentukan rejim aliran. Dari percobaan didapatkan data yang setelah diolah menghasilkan nilai berikut:

No.

Q (cm3/s)

V (cm/s)

Nre

Rejim

Mean

VARIAN

ND

RTD

32

58,995

7,3743

11,6

35,3406

0,1313

14,3

42,0544

0,1028

Turbulen

10,565

54,6874

0,2449

11060,82

Turbulen

5,833

8,4134

0,1236

11026,76

Turbulen 6,66144

1

30

26,08919

3401,760

Transisi

2

2

46,15384

40,13721

5233,473

Turbulen

3

63,82978

55,50891 7179,1079 Turbulen

4

75

65,2222

8504,270

5

97,5609

84,8290

6

97,24473

84,5678

7,84497

0,08839

Menurut teori, kurva model dispersi yang semakin sempit merupakan perilaku PFR yang ideal. Dari dhasil percobaan, terlihat bahwa pada run ke 6 yang paling baik dilihat dari yang runcing yang mrupakan kurva model dispersi,dan nilai ND nya medekati 0 yaitu 0,08839. Karena Menurut teori, kurva model dispersi yang semakin sempit merupakan perilaku PFR yang ideal. Dari data dibuat kurva hubungan konduktansi terhadap waktu. Fungsi kurva ini untuk mengetahui reactor illness nya, dan setelah dibandingkan dengan gambar kurva yang terdapat dalam Levenspiel diperoleh :



Run ke-1

 stagnant



Run ke-2

 strong



Run ke-3

 stagnant

backwaters



Run ke-4

 stagnant

backwaters



Run ke-5

 strong



Run ke-6

 stagnant



Run ke-7



backwaters

internal recirculation

internal recirculation backwaters

reasonably good flow

Pada run ke-1, kurva lebih mendekati model mixed flow pada CSTR (continous stirred tank reactor ), sedangkan pada run ke-2 sampai run ke-6 adalah aliran yang memiliki jumlah dispersi fluida besar.

33

Rizqi Amaliyah (161411086) Praktikum kali ini bertujuan untuk menghitung nilai Residence Time Distribution

(RTD), menghitung nilai variansi, menghitung nilai Dispersion Number (ND), dan menentukan sifat reaktor berdasarkan rejim aliran. Plug Flow Reactor adalah suatu alat yang digunakan untuk mereaksikan suatu reaktan dan mengubahnya dalam pipa secara berkelanjutan (continuous). Biasanya reactor ini dipakai untuk memepelajari berbagai proses kimia yang penting seperti perubahan menjadi produk dengan cara mengalirkan fluida (senyawa kimia),reaksi termal,dan lain-lain. Berdasarkan praktikum, tracer yang digunakan berupa larutan CuSO 4 jenuh dengan fluida yang dialirkan adalah air. Setelah dilakukan kalibrasi untuk run ke-1 sampai run ke-6 diperoleh laju alir untuk masing-masing run, yaitu 30 cm³/s, 46.15 cm³/s, 63.83 cm³/s, 75 cm³/, 97.56 cm³/s, dan 97,24 cm³/s. Dari nilai konduktansi setiap sampel dan waktu keluarnya produk, dapat ditentukan nilai RTD, varian, dan nilai disperson number (Nd) untuk menentukan rejim aliran. Dari percobaan didapatkan data : Run

Q (cm3/s)

V (cm/s)

Nre

Rejim

1

30

26,08919

3401,760

Transisi

2

46,15384

40,13721

5233,473

3

63,82978

55,50891

4

75

5 6

ke-

Mean

Varian

Nd

2

58.995

7.3743

Turbulen

11.6

35.3406

0.1313

7179,1079

Turbulen

14.3

42.0544

0.1028

65,2222

8504,270

Turbulen

10.565

54.6874

0.2449

97,5609

84,8290

11060,82

Turbulen

5.833

8.4134

0.1236

97,24473

84,5678

11026,76

Turbulen

6.66144

7.84497

0.08839

RTD

Berdasarkan data diatas, aliran yang terbaik untuk PFR yaitu run ke-6 yang merupakan rejim turbulen, karena nilai Nd nya menghasilkan kurva model dispersi yang runcing. Menurut teori, kurva model dispersi yang semakin sempit merupakan perilaku PFR yang ideal. Selain itu, dapat dilihat dari pada saat percobaan, aliran reaktor ini pada laju alir kecil alirannya tenang, sedangkan pada saat laju alirnya diperbesar alirannya menjadi terbentuk gelembung yang merupakan salah satu sifat dari rejim transisi. Dari data dibuat kurva hubungan konduktansi terhadap waktu. Fungsi kurva i ni untuk mengetahui reactor illness nya, dan setelah dibandingkan dengan gambar kurva yang terdapat literatur diperoleh : 

Run ke-1

 stagnant

backwaters 34



Run ke-2

 strong



Run ke-3

 stagnant



Run ke-4

 strong



Run ke-5

 stagnant



Run ke-6





reasonably good flow

Pada run ke-1, kurva lebih mendekati model mixed flow pada CSTR (continous stirred tank reactor ), sedangkan pada run ke-2 sampai run ke-6 adalah aliran yang memiliki jumlah dispersi fluida besar. Nilai varian berfungsi untuk mengetahui tingkat kelebaran dari suatu kurva distribusi. Semakin kecil nilai variansi dari suatu kurva RTD maka semakin menyerupai dengan karakteristik dari reaktor jenis PFR (Levenspiel, 1972). Maka hasil percobaan yang telah dilakukan, karakteristik run ke-6 sudah sesuai dengan teori, yaitu nilai vari ansinya paling kecil, rejimnya transisi, kurva aliran reasonably good flow dan kurva model dispersinya berbentuk runcing.

Kesimpulan Ahmad Fakhri (161411065)

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan

 Nilai Mean Residence Time pada run ke-1 sampai run ke-6 adalah 2; 11,6; 14,3; 10,565; 5,833; dan 6,66144.

 Nilai Variance pada run ke-1 sampai run ke-6 adalah ; 58,995; 35,3406; 42,0544; 54,6874; 8,4134; dan 7,84497.

 Nilai Dispersion Number (ND) pada run ke-1 sampai run ke-6 adalah 7,3743; 0,1313; 0,1028; 0,2443; 0,1236; dan 0,08839.



Sifat reaktor berdasarkan rejim aliran ditentukan dengan bilangan Reynolds yang hasilnya pada run-1 merupakan aliran transisi, sedangkan run-2 hingga run-6 merupakan aliran turbulen.

 Reactor illness ditentukan dari kurva konduktansi terhadap waktu dengan hasil sebagai berikut; Run ke-1, 3, dan 5 aliran Stagnant Backwaters; Run ke-2 dan 4 Strong Internal Recirculation, aliran Run ke-6 aliran Reasonably Good Flow.

35

Fakhira Rizqia (161411071) Berikut kesimpulan yang didapat setelah melakukan praktikum:

 Nilai Residence Time Distribution pada run ke-1 sampai run ke-7 adalah 2 ; 11,6 ; 14,3; 10,565 ; 5,883 ; 6,66144.

 Nilai varian pada run ke-1 sampai run ke-7 adalah 58,995; 35,3406; 42,0554; 54,6874; 8,4134; 7,84497; dan 7,84497.

 Nilai Dispersion Number (ND) pada run ke-1 sampai run ke-7 adalah 7,3743; 0,1313; 0,1028; 0,2449 ; 0,1236; dan 0,08839 Run ke-6 dengan rejim aliran turbulen (NRe 11026,76) adalah aliran terbaik untuk PFR karena menghasilkan kurva yang sempit disbanding run yang lainnya, sehingga sesuai dengan aliran PFR.

Rizqi Amaliyah (161411086)

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan : 1. Nilai mean Residence Time Distribution (RTD) yang didapat dari run ke-1 (laju terkecil) hingga run ke-6 (laju terbesar) yaitu : 2; 11.6; 14.3; 10.565; 5.833; dan 6.66144. 2. Nilai varian untuk run ke-1 sampai ke-6 yaitu ; 58.995; 35.3406; 42.0544; 54.6874; 8.4134; dan 7.84497. 3. Sifat reaktor berdasarkan rejim aliran yang sesuai adalah dari percobaan run ke-6, yaitu rejim aliran turbulen (Nre = 11026,76) dengan karakteristik : nilai variansinya paling kecil, kurva aliran reasonably good flow dan kurva model dispersinya berbentuk runcing.

36

LAMPIRAN

Gambar Rangkaian Alat Plug F low Reactor (PFR)

37

Gambar Larutan Jenuh CuSO 4 dan Pompa

38

pfr laporan

Recommend Documents