Buku Petunjuk Otk 1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

praktikum teknik kimia

Citation preview

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    1/40

    PETUNJUK PRAKTIKUM

    OPERASI TEKNIK KIMIA I

    Disusun Oleh

    Tim Dosen

    PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

    FAKULTAS TEKNIK

    UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

    2014

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    2/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    2

    KATA PENGANTAR

    Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan

    hidayah-Nya sehingga Tim penyusun dapat menyelesaikan Petunjuk Praktikum Operasi

    Teknik Kimia 1 ini.

    Buku petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 ini disusun mewakili sebagian

    besar pokok bahasan yang ada dalam mata kuliah Operasi mekanik dan OTK. Dengan

    buku petunjuk praktikum ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam

    pelaksanaan praktikum. Setiap praktikan diwajibkan untuk memiliki diktat ini, sehingga

    pelaksanaan praktikum dapat berjalan lancar.

    Tim penyusun berusaha agar setiap edisi baru ada perbaikan dalam materi yang

    sesuai dengan perkembangan penelitian terkini sehingga memberikan manfaat yang

    maksimal bagi mahasiswa peserta praktikum.

    Akhirkata Tim penyusun menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang

    telah membantu penyusunan petunjuk praktikum ini. Kritik dan saran dari pembaca

    khususnya mahasiswa sangat diharapkan demi kemajuan bersama.

    Semarang, Juni 2014

    Penyusun

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    3/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    3

    DAFTAR ISI

    Halaman cover 1

    Kata Pengantar 2

    Daftar Isi 3

    Pendahuluan 4

    Filtrasi 7

    Aliran Fluida 14

    Size Reduction 21

    Sedimentasi 25

    Fluidisasi 32

    Liquid-Liquid Mixing 38

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    4/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    4

    PENDAHULUAN

    STRATEGI PERKULIAHAN

    a. Tes pendahuluan (Pre-test), sebelum pelaksanaan praktikum.

    b. Melaksanakan praktikum.

    c. Mahasiswa mengumpulkan laporan sementara setelah praktikum yang disahkan

    oleh dosen atau asisten yang bertanggung jawab pada saat itu.

    d. Mengumpulkan laporan hasil praktikum pada minggu berikutnya.

    e. Responsi praktikum pada akhir semester, jadwal akan ditentukan kemudian oleh

    pengampu.

    TATA CARA PRAKTIKUM

    Hal-hal yang perlu diperhatikan oleh mahasiswa dalam praktikum Operasi Teknik Kimia I

    adalah sebagai berikut:

    a. Sebelum melaksanakan praktikum, praktikan harus menyediakan lap/serbet

    yang dapat menghisap air, buku kerja dan buku petunjuk praktikum Operasi

    Teknik Kimia 1.

    b. Selama praktikum, praktikan harus menggunakan jas praktikum.

    c. Alat-alat yang digunakan selama praktikum dikembalikan dalam keadaan bersih.

    Bila terdapat alat yang rusak, pecah atau hilang ditanggung oleh kelompok atau

    kelas yang bersangkutan.

    d. Tidak boleh membuang sampah/kotoran/zat hasil atau sisa ke dalam bak

    pencuci.

    e. Hasil praktikum harus ditunjukkan ke asisten atau dosen pengampu beserta

    catatan hasil pengamatan praktikum untuk penilaian.

    f.

    Laporan praktikum diserahkan/dikumpulkan kepada asisten/dosen padapertemuan minggu berikutnya. Mahasiswa yang belum menyerahkan laporan

    tidak diperkenankan mengikutipretestdan praktikum.

    LAPORAN PRAKTIKUM

    Format laporan praktikum sebagai berikut :

    Nama :

    LAPORAN PRAKTIKUM

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    5/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    5

    NIM :

    Prodi :

    Kelompok :Tanggal Praktikum :

    Materi Praktikum :

    A. TUJUAN PRAKTIKUM

    Jelaskan tujuan saudara melakukan praktikum.

    B. DASAR TEORI

    Uraikan secara singkat teori yang melandasi praktikum yang saudara lakukan dengan

    menyebutkan sumber pustakanya.

    C. ALAT DAN BAHAN

    Sebutkan alat praktikum yang saudara gunakan, termasuk alat gelas, alat instrumentasi,

    dan alat bantu lainnya. Sebutkan bahan praktikum yang digunakan. Gambarkan

    skema/gambar alat utama jika ada.

    D. CARA KERJA

    Sajikan cara kerja dalam bentuk diagram blok atau tabel kerja.

    E. DATA PENGAMATAN

    Tuliskan hasil pengamatan yang terjadi selama melaksanakan praktikum. Data yang

    dicatat adalah semua data yang dapat diamati selama proses praktikum termasuk data

    kualitatif dan kuantitatif.

    F. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

    Bahaslah hasil percobaan yang saudara lakukan dengan mengacu teori yang telah

    diuraikan pada tinjauan pustaka atau dasar teoritits. Beberapa hal yang perlu dibahas

    adalah : penjelasan hal-hal yang terjadi selama percobaan, fungsi penambahan zat,

    kesesuaian teori dengan praktek, persamaan reaksi, rendemen, kemurnian hasil yang

    ditunjukkan oleh sifat fisika dan kimia. Pembahasan lain yang relevan dengan tujuan

    percobaan yang sedang dilakukan.

    G. SIMPULAN DAN SARAN

    Buatlah simpulan dari percobaan yang telah saudara lakukan.

    H. DAFTAR PUSTAKA

    Uraikan nama buku yang diacu untuk membuat laporan praktikum.

    Tulis nama pengarang, tahun penerbitan. Judul Buku, Jilid, Edisi, penerbit, kota penerbit.

    (Jumlah buku yang diacu minimal 3 buah.)

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    6/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    6

    Semarang, tgl bln tahun

    Mengetahui,

    Dosen Pengampu Praktikan

    NIP. NIM.

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    7/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    7

    PERCOBAAN 1

    FILTRASI

    1.1. TUJUAN

    1. Dapat merakit dan membongkar alat percobaan.

    2. Dapat melaksanakan operasi filtrasi slurry baik pada tekanan tetap maupun

    kecepatan tetap.

    3. Dapat melaksanakan operasi pencucian

    4. Dapat menentukan harga konstanta-konstanta filtrasi secara grafis.

    5. Dapat menentukan waktu operasi filtrasi optimum.

    6. Dapat membuat laporan praktikum secara tertulis.

    1.2. DASAR TEORI

    Operasi filtrasi dengan menggunakan filter tekanan plate dan kerangka (plate

    and frame filter press) terdiri dari dua periode pembentukan kuwih dan periode

    pencucian. Di dalam pembentukan kuwih ternyata aliran fluida adalah laminer. Filtrasi

    dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu filtrasi pada tekanan tetap dan filtrasi pada

    kecepatan tetap. Di dalam filtrasi tekanan tetap, tekanan yang digunakan selama filtrasi

    berubah-ubah untuk mendapatkan kecepatan filtrasi yang tetap.

    Perhitungan filtrasi

    =

    1801

    3 2 ..... (1)

    P = penurunan tekanan melalui kuwih

    L = tebal cake

    = porositas, fraksi dari volume ruangan kosong kekentalan filtrat

    Vs = kecepatan superfisial

    Dp = diameter partikel padat

    Dp =G

    Ap/Vp=

    G

    So..(2)

    Ap = area partikel

    Vp = volume partikel

    So = luas permukaan spesifik dari partikel padat,Ft2/Ft

    3

    =

    51122

    3 ...(3)

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    8/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    8

    dV/D = kecepatan filtrasi, volume filtrat yang ditampung persatuan waktu

    A = luas permukaan filtrasi

    =[ ]3

    3(1)2=

    1

    ......(4)

    Persamaan neraca bahan :

    = = ( + )...(5)

    s = densitas zat padat dalam cake

    w = berat zat padat di dalam slurry per volume cairan di dalam slurry

    v = volume filtrat yang ditampung

    LA di persamaan (5) menunjukan jumlah filtrat yang tertinggal di dalam kuwih. Jumlah

    ini sangat kecil dan dapat diabaikan terhadap v. Jika dari persamaan (4) dan (5) harga L

    dieleminir akan didapat :

    1

    =

    3 3

    [1]2=

    ..(6)

    =1 2

    3=

    Jika dalam persamaan (6) diperhitungkan tahanan dari filter medium, maka persamaan

    menjadi :

    1

    =

    [ + ]

    ..(7)

    RM = tahanan dari filter medium dan pemipaan, (Ft)-1

    Untuk mempermudah dalam analisa data, tahanan dari filter medium dan pemipaan

    dinyatakan dengan volume filtrat yang ekuivalen :

    =

    [+ ]

    ..(8)

    Ve = volume filtrat yang membentuk cake dengan tahanan yang sama dengan

    tahanan dari filter medium dan pemipaan

    Jika operasi filtrasi dilakukan pada tekanan konstan maka persamaan tersebut dapat

    diintegralkan sebagai berikut :

    + =

    2

    2+ . =

    = [

    1

    22+.]

    2[].....(9)

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    9/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    9

    Dari persamaan ini dapat ditentukan waktu yang diperlukan untuk menghasilkan

    filtrat dengan volume tertentu. Harga-harga konstanta dan ve dapat ditentukan dari

    hasil percobaan.

    Persamaan (8) dapat diubah menjadi :

    =

    (+)

    2[].(10)

    JikaP konstan, maka grafik d/dv vs V merupakan garis lurus dengan :

    =

    2[]

    =

    Gambar I.1 Grafik d/dv vs v

    Jika filtrasi dilakukan pada kecepatan konstan,maka persamaan (10) dapat diubah

    menjadi:

    =

    2

    [].......(11)

    Persamaan ini akan memberikan garis lurus jika digambarkan grafik dari (-P)vs(v)

    =

    2

    =

    2

    Pencucian :

    Setelah selesai operasi filtrasi, perlu diadakan pencucian untuk memisahkan filtrat yang

    masih tertinggal dalam kuwih. Karena tebal kuwih tidak mengalami perubahan maka

    kecepatan pencucian hanya tergantung pada besarnya penurunannya tekanan. Jika

    aliran pencuci sama dengan aliran slurry dan dimasukkan dengan tekanan yang sama,

    kecepatan aliran pencuci = kecepatan pada akhir filtrasi yang diberikan pada persamaan

    (8).

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    10/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    10

    Waktu filtrasi yang optimum

    Misalkan waktu pencucian dan pembersihan = q (dianggap konstan) maka waktu siklus

    = + 1

    =[0.52 + + ]

    2[]+ 1

    =

    [0.52 + ]

    2[]+

    1

    Supaya optimum

    [ ]

    = 0

    [ ]

    =

    2[]

    1

    2= 0

    2 =212[]

    1.3. ALAT DAN BAHAN

    Alat yang digunakan

    Tangki kolom

    Stopwatch

    Timbangan

    Viscometer astwald

    Gelas ukur

    Bahan yang digunakan

    Air

    Tepung

    Pewarna

    Alat percobaan filtrasi ini terdiri dari suatu filter press yang dilengkapi dengan sebuah

    manometer. Peralatan tambahan yang diperlukan untuk melakukan percobaan ini ialah:

    1. Sebuah drum yang dilengkapi dengan pengaduk untuk tempat slurry.

    2. Panci penampung filtrat.

    3. Stopwatch.

    4. Timbangan.

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    11/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    11

    Gambar I.2. Skema rangkaia alat filtrasi

    1.4. CARA KERJA

    A. Cek Kebocoran filter

    1. Mengukur luas efektif dan filter cloth.

    2. Bersihkan filter cloth dengan air.

    3. Pasang filter cloth diantara plate dan frame.

    4. Isi tangki feed dengan air sampai lebih kurang setengah volume tangki penuh.

    5. Pastikan kran recycle dan keran umpan filter press terbuka.

    6. Nyalakan pompa.

    7. Amati kondisi filter press, jika ada air yang menetes dari plate dan frame berarti

    terjadi kebocoran sehingga posisi filter cloth perlu diperbaiki(ulangi langkah 3-7

    sampai tidak terjadi kebocoran).

    8. Buang air yang terdapat dalam tangki feed.

    B. Operasi Filtrasi

    1. Buat slurry 2% berat tepung terigu dalam 20% air dan 2 gram pewarna (hitung

    kebutuhan tepung dengan rumus % berat).

    2. Campur ketiga bahan itu dalam tangki feed dengan pertama kali memasukkan

    air,kemudian pewarna dan tepung. Tepung dimasukkan dengan cara ditaburkan

    secara merata dan perlahan-lahan.

    3. Atur kran,kran recycle terbuka dankran umpan filter press tertutup.

    4. Nyalakan pompa.

    5. Tunggu satu menit (agar larutan slurry homogeny).

    http://lab.tekim.undip.ac.id/otk/files/2010/09/50.jpg
  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    12/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    12

    6. Buka kran umpan dan filter.

    7. Tampung filtrat setiap 10 detik dan ukur volume filtratnya.

    8. Ulangi langkah 7 sampai terjadi penurunan volumr yang drastic.

    C. Operasi Pencucian

    1. Simpan slurry sisa dalam ember.

    2. Isi tangki feed dengan air sampai penuh.

    3. Pastikan posisi semua kran sama dengan saat operasi filter.

    4. Nyalakan pompa.

    5. Tampung filtrat setiap 10 detik dan ukur volume filtratnya.

    6. Ulangi langkah 5 sampai cairan bersih ,yang terjadi peningkatan volume yang

    drastic.

    D. Mengukur Densitas dan Viskositas Slurry

    =

    =.

    .

    Keterangan

    s = viskositas slurry

    a = viskositas air

    = densitas slurry

    = densitas air

    ts = waktu tempuh slurry

    ta = waktu tempuh air

    menentukan viskositas slurry

    1. Isi viskosimeter dengan cairan sampai pada ketinggian tertentu (missal titik

    a).

    2. Hisap cairan dengan menggunakan selang sampai pada titik tertentu.

    3. Hidupkan stopwatch tepat saat cairan melewati titik b sampai titik a.

    4. Catat waktu tempuh.

    5. Hitung viskositas cairan dengan rumus diatas.

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    13/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    13

    E. Membuat Larutan Seri

    1. Ambil 10 ml slurry sebelum opersi filtrasi dilakukan.

    2. Encerkan 2 kali( tambah air hingga 20 ml).

    3. Ambil 10 ml dari larutan langkah 2.

    4. Ulangi langkah 2 dan 3 hingga warnanya sama dengan hasil akhir operasi

    pencucian.

    5. Catat berapa kali pengencerannya.

    1.5. DAFTAR PUSTAKA

    Badger. W.L and Bacheru ,J.L.1976. Introduction to Chemical Engineering. Tokyo: Mc

    Graw Hill Book Co.

    Caulson, J.M, and Richardson, J.F.1962. Chemical Engineering, 2nd ed. New York:

    Pergaman Press

    Mc.Cabe, W.L.1996. Unit Operation of Chemical Engineering,4th

    ed. Singapore: Kasumi

    Rincing Co.Ltd.page 393-410

    Mickley, Harold.1949. Chemical Engineering Progresi,4thed. Tokyo: Mc Graw Hill Book.

    Perry, R.H. Don Green. 1984. Chemical Engineering, 6th

    ed. Tokyo:Mc Graw Hill Book.

    Samsudin, A.M dan Khoirudin. 2005. Ekstraksi. Filtrasi Membran dan Uji Stabilitas Zat

    Warna Kulit Manggis. Universitas Diponegoro.

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    14/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    14

    PERCOBAAN 2

    ALIRAN FLUIDA

    2.1. TUJUAN

    Tujuan dari praktikum ini adalah:

    1. Dapat merancang dan atau merakit alat percobaan

    2. Mampu melakukan kalibrasi alat ukur yang dipakai dalam percobaan

    3. Mampu melakukan dan mengoperasikan alat percobaan

    4. Dapat mengukur debit dan menghitung laju alir dengan menggunakan alat ukur

    yang ada

    5. Dapat menghitung bilangan Reynold pada setiap perubahan debit aliran

    6. Dapat menghitung hilang tekan (pressure drop) dari aliran dengan membaca

    beda tinggi manometer

    7. Dapat menganalisa dan mengumpulkan hasil percobaan, dengan menghitung

    friksi dan faktor friksi pipa, panjang ekuivalen kran ( valve ), pembesaran (

    sudden enlargement ), pengecilan ( sudden contraction ), bengkokan ( elbow )

    dan sambungan (flange)

    8. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis

    2.2. DASAR TEORI

    Fluida / zat alir adalah zat yang bisa mengalir, zat cair dapat mengalir dengan

    sendirinya dari tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah atau tekanan tinggi ke

    tekanan rendah. Sedang gas mengalir sendiri dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Bila

    tidak memenuhi persyaratan tersebut, maka untuk mengalirkan fluida harus direkayasa

    dengan penambahan tenaga dari luar. Untuk zat cair menggunakan pompa, gas

    menggunakan fan, blower atau kompressor.

    Klasifikasi Aliran Fluida

    Ditinjau pengaruh yang terjadi bila fluida mengalami perubahan tekanan, dibagi menjadi

    2 jenis , yaitu :

    1. Fluida tak mampat ( incompressible ); apabila terjadi perubahan tekanan tidak

    mengalami perubahan sifat fisik, missal volume tetap sehingga rapat massa (

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    15/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    15

    density ) juga tetap. Jenis fluida ini adalah fluida fase cair stabil, misalnya : air, air

    raksa, minyak dan cairan lain.

    2. Fluida mampat ( compressible ); apabila terjadi perubahan tekanan akan

    mengalami perubahan volume, sehingga mengalami perubahan rapat massa. Jenis

    fluida ini adalah fluida fase gas, misalnya : udara, steam, dan gas-gas lain.

    Dalam percobaan ini, dilakukan untuk aliran fluida cair. Ditinjau dari kekentalannya, zat

    cair dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :

    1. Fluida Newton ( Newtonian fluid)

    Yaitu zat cair yang dalam keadaan mengalir, antara tegangan geser ( shear stress

    ) yang terjadi memberikan hubungan linier /garis lurus dengan deformasi kecepatan /

    gradien kecepatan dari pola alirannya, yang termasuk ini adalah fluida yang

    kekentalannya rendah/ encer.

    2. Fluida Non Newton ( Non Newtonian fluid)

    Yaitu bila zat cair yang mengalir memberikan hubungan yang tidak linier (kurva

    lengkung) , yang termasuk ini adalah fluida kental (pekat).

    Aliran fluida cair dalam pipa, bila ditinjau dari kestabilan kapasitas atau debitnya, dibagi

    2 yaitu :

    1. Aliran dalam keadaan stabil (steady state), apabila debitnya selama waktu

    yang ditinjau adalah tetap.

    2. Aliran dalam keadaan tak stabil (unsteady state), apabila debitnya tidak

    tetap/ berubah.

    Sedangkan tipe aliran bila ditinjau dari olakan yang terjadi, dibagi 2 yaitu :

    1. Aliran laminar; bila partikel fluida bergerak dalam lintasan lintasan yang

    paralel, dengan kecepatan rendah sehingga tidak terjadi arus olakan.

    2. Aliran turbulen; bila partikel fluida bergerak dalam lintasan lintasan tak

    teratur dengan kecepatan tinggi sehingga terjadi arus olakan.

    Untuk mengetahui tipe aliran fluida dalam pipa, yang paling mudah dengan menghitung

    bilangan Reynold (Re)

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    16/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    16

    =

    Dimana, Di = diameter dalam pipa

    = rapat massa fluida

    = laju alir fluida

    = viskositas fluida

    Ketentuan aliran fluida dalam pipa :

    Re < 2000 tipe aliran laminar

    Re 2000-3000 transisi

    Re > 3000 tipe aliran turbulen

    Sistem pemipaan untuk aliran fluida, disamping pipa lurus juga dilengkapi dengan fitting,

    antara lain : sambungan pipa, bengkokan, pembesaran, pengecilan, kran dan

    sebagainya.

    Pada fluida yang mengalir dalam pipa. Dari neraca massa diperoleh persamaan

    kontinyuitas yang intinya kapasitas massa atau debit tetap, sedang dari neraca tenaga

    diperoleh persamaan tenaga yang sering disebut sebagai persamaan Bernoully, yaitu :

    +

    +

    2

    2 +

    + + =

    Keterangan:

    = beda tenaga dakhil

    = beda tenaga potensial

    22

    = beda tenaga kinetis

    = beda teanga tekan

    Q = efek panas yang terjadi

    F = jumlah kehilangan tenaga akibat friksi yang terjadi

    -Wf = tenaga yang diberikan dari luar missal melalui tenaga pompa

    Jumlah tenaga hilang akibat friksi, berasal dari friksi pipa lurus ditambah friksi dari fitting

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    17/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    17

    Friksi pipa lurus bisa menggunakan persamaan Fanning atau persamaan DArcy, untuk

    keperluan teknis praktis biasanya menggunakan persamaan DArcy :

    =. .2

    2. .

    f = factor friksi DArcy

    Merupakan fungsi dari bilangan Reynold dan kekasaran relative permukaan

    dalam pipa.

    f = (Re, /D )

    D = diameter dalam pipa

    L = panjang pipa

    = laju alir

    Sedang friksi fitting dihitung, dengan menyatakan panjang ekuivalen fitting terhadap

    pipa lurus

    Panjang ekuivalen fitting (Le) adalah ekuivalensinya terhadap panjang pipa lurus yang

    diameternya tertentu yang memiliki besar friksi yang sama.

    Dengan demikian perhitungan friksi fitting bisa menggunakan persamaan DArcy :

    =. .2

    2. .

    Kehilangan tenaga akibat friksi, baik pipa lurus maupun fitting bisa di hitungan dari

    kehilangan tekanan ( pressure drop ) yang dihitung dari penunjukan alat ukur yang

    digunakan, missal : manometer.

    =

    R = manometer reading (beda tinggi permukaan) fluida pengukur , misal air raksa

    = rapat massa fluida pengukur, missal air raksa

    = rapat fluida yang mengalir dalam percobaan, misal air

    2.3. ALAT DAN BAHAN

    Bahan : Air

    Alat yang digunakan dalam percobaan aliran fluida , dibagi dalam 2 bagian, yaitu :

    A. Rangkaian alat utama, yang terdiri dari :

    1. Bak air

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    18/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    18

    2. Pompa

    3. Sistem pemipaan yang terdiri : pipa lurus, sambungan, bengkokan, kran,

    pembesaran, pengecilan.

    4. Manometer dengan media pengukur air raksa

    B. Peralatan pembantu ,yang terdiri dari :

    1. Picnometer ; untuk menentukan rapat massa

    2. Stopwatch ; untuk mengukur waktu

    3. Gelas ukur 500 ml ; untuk mengukur volume

    4. Jangka Sorong ; untuk mengukur diameter pipa

    Gambar II.1. Rangkaian alat percobaan

    Keterangan gambar :

    A. Bak air

    B. Pompa

    C. Sistem Pemipaan

    D. Kran Bypass

    Keterangan alat ukur / manometer

    1. Kran

    2. Pembesaran pipa

    3. Bengkokan pipa

    4. Pipa lurus datar

    5. Sambungan pipa

    6. Pengecilan pipa

    7. Pipa lurus datar

    D

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    19/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    19

    8. Pipa lurus vertical

    9. Pipa lurus datar

    10. Pipa lurus datar

    2.4. CARA KERJA

    Tata Kerja percobaan dapat dibagi 2 tahap

    A. Tahap Persiapan

    1. Penentuan diameter pipa

    2. Penentuan rapat massa cairan yang akan digunakan untuk percobaan

    3. Merakit rangkaian alat percobaan

    B. Tahap Operasi

    1. Periksa kran bypass dan kran (1) dalam keadaan terbuka, dan kran-kran yang

    mengalir ke pipa manometer tertutup.

    2. Periksa cairan dalam manometer, jangan ada gelembung udara

    3. Hidupkan pompa dan tunggu sampai laju alir konstan

    4. Atur kran (1), dan kran-kran ke manometer dibuka, dan ukur debit air yang

    mengalir pada system pemipaan

    5. Catat pembacaan manometer 1-10

    6. Ulangi langkah no 4 dengan bukaan kran yang berbeda dan tahap 5(bila

    perlu kran bypass dikecilkan)

    7. Buat tabel hasil percobaan (debit, R1 s/d R10)

    2.5. DAFTAR PUSTAKA

    Foust, A.S,1960, Principles of Unit Operation, 2nd

    ed, John Wiley & Sons Inc,

    NewYork

    Holland,F.A, Bragg, R,1995,Fluid Flow for Chemical Engineer 2nd

    ed, Edward

    Arnold, Holder Headline Group, London

    Giles,RV,1977,Fluid Mechanics and Hydraulics,2nd ed, Schaums outline series,

    Mc Graw Hill Book.Co,NewYork

    Geankoplis,C.I,1993, Transport Process and Unit Operation ,2nd

    ed, Allyn and

    Bacon, Inc,Boston

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    20/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    20

    Gupta,S.K,1979, Momentum Transfer Operations,Mc Graw Hill Publishing

    Co.Ltd,New Delhi

    Mc Cabe, Wl,Smith,JC,Harriott,P, 2001, Unit Operations of Chemical

    Engineering,6th

    ed,Mc Graw Hill Book.Co NewYork

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    21/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    21

    PERCOBAAN 3

    SIZE REDUCTION

    3.1. TUJUAN

    1. Mampu melakukan pengukuran partikel dengan metode sieving

    2. Mampu mengukur daya (energi) yang terpakai pada size reduction dengan

    kapasitas yang berbeda-beda

    3. Mampu menghitung reduction ratiountuk bahan yang berbeda-beda

    4. Mampu menerapkan Hukum Kick dan Rittinger dan menghitung indeks kerja

    5. Mampu menghitungpower transmission factor(energy penggerusan)

    6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis

    3.2. DASAR TEORI

    Size reduction adalah salah satu operasi untuk memperkecil ukuran dari suatu

    padatan dengan cara memecah, memotong, atau menggiling bahan tersebut sampai

    didapat ukuran yang diinginkan. Menurut ukuran produk yang dihasilkan alat size

    reduction dibedakan menjadi crusher, grinder, ultrafine grinder, dan cutter.

    a. Hukum Rittinger

    Rittinger beranggapan bahwa besarnya energy yang diperlukan untuk

    size reduction berbanding lurus dengan luasan baru partikel / perbandingan

    luas permukaan partikel. Setelah reduksi dibuat model kubik kubusan dengan

    volume R x F x P inch. Bila F=F, n=1, maka luasan baru yang ditimbulkan pada

    operasi reduksi (3(n-1)F2). Dimisalkan energy yang dibutuhkan untuk

    pertambahan luas line BHFE. Energy yang diperlukan untuk pemecahan kubus:

    E =3BF2(F-1)

    = 3 B F2(n-1)

    F3 = 3 B (n-1) D

    Untuk partikel yang berbentuk kubus, kebutuhan energy yang bisa

    dihitung dengan menganggap luasan partikel tersebut mempunyai

    perbandingan tertentu (k) dengan partikel pada luasan yang sama / ukuran

    sama berbentuk kubus, sehingga :

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    22/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    22

    Persamaan di atas dikenal dengan persamaan Rittinger. Masih

    banyak terdapat kekurangan dari hasil percobaan zat padat terhadap fraksi-

    fraksi yang ukurannya lebih kecil dari hasil yang terletak di Hukum Rittinger.

    b. Hukum Kick

    Kick beranggapan bahwa energy yang dibutuhkan untuk pemecahan

    partikel zat padat adalah berbanding lurus dengan ratio dari feed dengan

    produk. Secara matematis dinyatakan dengan:

    HP = k log D/d

    dimana,

    HP : tenaga yang dibutuhkan untuk memecahkan partikel zat

    padat atau feed

    k : konstanta Kick

    D : diameter rata-rata feed

    Memecah partikel kubus berukuran lebih dari /2 inch adalah sama

    besarnya dengan energy yang dibutuhkan untuk memecah partikel /2 inch

    menjadi 1/4 inch.

    c. Hukum Bond

    Persamaan lain yang bisa digunakan adalah persamaan Bond. Bond

    beranggapan bahwa energy yang dibutuhkan untuk membuat partikel dengan

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    23/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    23

    ukuran Dp dari feed dengan ukuran sangat besar adalah berbanding lurus

    dengan volume produk. Dengan memecahkan factor sphericity:

    Cp / Vp = G / (v). (Dp)

    dimana, Cp : luasan partikel produk

    Vp : volume partikel produk

    : sphericity

    Tenaga sphericity untuk berbagai macam produk dapat dilihat dari

    bermacam buku, misalnya Mc Cabe table 261 halaman 80. Besarnya energy

    yang dibutuhkan :

    p / M = Kb / (Dp)^0,5

    Dimana Kb adalah suatu konstanta yang besarnya sama, tergantung pada tipe

    mesin dan material yang akan direduksi. Hubungan antara Kb dan W sebagai

    berikut:

    Kb = Wi = 0,3162 Wi

    dimana, Wi adalah energy dalam Kwh tiap ton feed yang dibutuhkan untuk

    mereduksi feed dengan ukuran yang sangat besar sampai menghasilkan

    produk yang 90% mampu melewati saringan 100, dimana:

    P : dalam satuan kwh

    M : dalam satuan ton/jam

    Dp : dalam satuan mm

    Bila 80% feed mampu melewati screen dengan ukuran Dpa dan 80% produk

    mampu melewati screen dengan ukuran, maka gabungan persamaan sebagai

    berikut:

    Harga indeks tenaga Wi dapat dibaca pada Mc Cabe hal 77 tabel 271.

    Peramaan umum : dE = dx/xn

    dimana, E : energy yang dibutuhkan

    x : ukuran partikel

    Bila harga n = 1, maka integrasi akan menghasilkan persamaan Rittinger:

    E=C ( 1/xp1/xf)

    Untuk n = 1,5, maka pada integrasi akan muncul:

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    24/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    24

    Persamaan lain yang harus dicatat adalah grindability suatu bahan.

    Didefinisikan sebagai ton/jam bahan yang dapat dihasilkan menjadi ukuran

    tertentu dalam pesawat tertentu. Grindabilitas relatif adalah perbandingan

    suatu bahan standar dan data grindabilitas tersebut dapat digunakan untuk

    memperkirakan kebutuhan energy mereduksi bahan, memperkirakan ukuran

    jenis pesawat.

    3.3. ALAT DAN BAHAN

    Bahan : batu bata

    Alat : grinder, mortar, ayakan

    3.4. CARA KERJA

    1. Menyiapkan batu bata.

    2. Melakukan pengukuran partikel bahan sebelum dimasukkan ke dalam hammer

    mill.

    3. Tentukan bukaan tutupfeedersesuai dengan kapasitas yang diinginkan,

    usahakan jangan terlalu lebar supaya bahan yang masuk tidak terlalu besar.

    4. Masukkan bahan ke dalam pesawat dalam jumlah tertentu sesuai variabel.

    5. Kumpulkan hasil dan jumlah tertentu untuk diukur ukuran partikelnya.

    6.

    Pengukuran dilakukan dengan standar sieving.

    3.5. DAFTAR PUSTAKA

    Brown, G.G. 1979.Unit Operation. Modern Asia Edition. Mc Graw Hill Book. Co.Ltd.

    Tokyo. Japan.

    Mc. Cabe, W.L. 1985.Unit Operation of Chemical Engineering. Tioon Well Finishing Co.

    Ltd. Singapura.

    Perry, R.H. 1978.Chemical Engineers Handbook. Mc Graw Hill. Kogakusha. Tokyo.

    Japan.

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    25/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    25

    PERCOBAAN 4

    SEDIMENTASI

    4.1 TUJUAN

    Mempelajari cara pemisahan padatan dari suatu suspensi dengan cara

    pengukuran laju pengendapan.

    4.2 DASAR TEORI

    Sedimentasi adalah suatu pemisahan suatu suspensi (campuran padat air)

    menjadi jernih (cairan bening) dan suspensi yang lebih padat (sludge). Sedimentasi

    merupakan salah satu cara yang paling ekonomis utnuk memisahkan padatan dari

    suspensi, bubur atau slurry. (Brown, 1978 : 110)

    Dalam filtrasi partikel zat padat dipisahkan dari slurrydengan kekuatan fluida yang

    berada pada medium filter yang akan menghalangi laju lintas partikel zat padat. Dalam

    proses pengendapan dan proses sedimentasi partikel dipisahkan dari fluida oleh gaya

    aksi gravitasi partikel. Pada beberapa proses, pemisahan serta sedimentasi partikel dan

    pengendapan bertujuan untuk memisahkan partikel dari fluida sehingga fluida bebas

    dari konsentrasi partikel (Geankoplis, 1983 : 758).

    Sedimentasi merupakan salah satu cara yang paling ekonomis untuk memisahkan

    padatan dari suspensi, bubur atau slurry. Rancangan peralatan sedimentasi selalu

    didasarkan pada percobaan sedimentasi pada skala yang lebih kecil. Sedimentasi

    merupakan peristiwa turunnya partikel padat yang semula tersebar merata dalam cairan

    karena adanya gaya berat, setelah terjadi pengendapan cairan jernih dapat dipisahkan

    dari zat padat yang menumpuk di dasar (endapan). Selama proses berlangsung

    terdapat tiga buah gaya, yaitu :

    1. Gaya gravitasi

    Gaya ini terjadi apabila berat jenis larutan lebih kecil dari berat jenis partikel,

    sehingga partikel lain lebih cepat mengendap. Gaya ini biasa dilihat pada saat terjadi

    endapan atau mulai turunnya partikel padatan menuju ke dasar tabung untuk

    membentuk endapan. Pada kondisi ini, sangat dipengaruhi oleh hukum 2 Newton, yaitu

    :

    Fg = m . g

    =s

    x m x g (4.1)

    2. Gaya apung atau melayang

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    26/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    26

    Gaya ini terjadi jika massa jenis partikel lebih kecil dari pada massa jenis fluida yang

    sehingga padatan berapa pada permukaan cairan.

    Fa =

    p

    gxpxm

    (4.2)

    3. Gaya Dorong

    Gaya dorong terjadi pada saat larutan dipompakan kedalam tabung klarifier. Gaya

    dorong dapat juga dilihat pada saat mulai turunnya partikel padatan karena adanya gaya

    gravitasi, maka fluida akan memberikan gaya yang besarnya sama dengan berat padatan

    itu sendiri.

    Fd =

    18

    )(2 ggDxV (4.3)

    Dari ketiga gaya gravitasi di atas diturunkan suatu laju pengendapan menurun

    yaitu :

    Fd =

    18

    )(2

    ggPDxV (4.4)

    Sedimentasi bisa berlangsung secara batch dan kontinu (thickener), sebagai

    penjelasan dibawah ini :

    1. Sedimentasi batch

    Sedimentasi ini merupakan salah satu cara yang paling ekonomis untuk

    memisahkan padatan dari sutau suspensi, bubur atau slurry. Operasi ini banyak

    digunakan pada proses-proses untuk mengurangi polusi dari limbah industri. Suatu

    suspensi yang mempunyai ukuran partikelnya hampir seragam dimasukkan dalam

    tabung gelas yang berdiri tegak.

    2. Sedimentasi kontinu

    Pada industri operasi sedimentasi sering dijalankan dalam proses kontinu yang

    disebut thinckener. Thinckenerkontinu memiliki diameter besar, tangki dangkal dalam

    dengan putaran hambatan untuk mengeluarkan sludge, slurry diumpankan ke tengah

    tangki, sekitar tepi puncak tangki adalah suatu clear liquid overflow. Untuk garukan

    sludgeke arah pusat bottom untuk mengalirkan keluar. Gerakan menggaruk yang stirs

    hanya lapisan sludge. Bantuan pengadukan dalam pembersihan air dan sludge(Brown,

    1978 : 110).

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    27/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    27

    Kegunaan dari penggunaan thinckenermemiliki keuntungan yaitu :

    1. Ekonomis dan kesederhanaan desain operasinya.

    2. Kapasitas volume sangat besar.

    3. Kegunaan yang bervariasi.

    Pada thinckenerterdapat empat zona dari proses pengendapan yaitu :

    1. Zona 1 : Daerah dimana terdapat dear liquid

    2. Zona 2 : Daerah pemekatan suatu suspensi yang sangat tipis dan kadang-

    kadang tidak jelas terlihat.

    3. Zona 3 : Daerah (zona) kompresi

    4. Zona 4 : Daerah pemadatan (compaction)

    Ada empat kelas pengendapan partikel secara umum yang didasarkan pada

    konsentrasi dan partikel yang saling berhubungan, empat jenis pengendapan tersebut

    adalah :

    1. Discrette Settling

    Adalah pengedapan yang memerlukan konsentrasi suspensi solid yang paling

    rendah, sehingga analisisnya menjadi yang paling sederhana. Partikel mengendap

    dengan bebas dengan kata lain tidak mempengaruhi pengendapan partikel lain.

    2. Flocculant Settling

    Pada jenis ini konsentrasi partikel cukup tinggi, dan terjadi pada sat

    penggumpalan meningkat. Peningkatan massa menyebabkan partikel jatuh lebih cepat.

    3. Hindered Settling

    Konsentrasi partikel pada jenis ini tidak terlalu tinggi, partikel akan bercampur

    dengan partikel lainnya dan akan jatuh bersama-sama.

    4. Compression Settling

    Berada pada konsentrasi yang paling tinggi pada suspensi solid dan terjadi pada

    jangkauan yang paling rendah dari darifiers. (Anonim1, 2008).

    Proses pengendapan meliputi pembentukan endapan yaitu suspensi partikel-

    partikel padat dalam cairan produk yang tidak larut yang dihasilkan dari reaksi kimia,

    akan ditolak dari larutan dan menjadi endapan padat. Metode lain pembentukan cairan

    endapan ialah dengan penambahan jumlah larutan jenuh zat padat dalam sejumlah

    besar cairan murni dimana zat padat tersebut tidak dapat larut. Proses ini banyak

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    28/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    28

    digunakan untuk mengisolasi produk-produk kimia atau bahan-bahan buangan proses

    (Cheremissinoff, N.D, 2002 : 283).

    Dalam proses industri, sedimentasi dilaksanakan dalam skala besar dengan

    menggunakan alat yang disebut kolom pengendap. Untuk partikel-partikel yang

    mengendap dengan cepat, tangki pengendap tampak atau kerucut, pengendap kontinu

    biasanya cukup memadai. Akan tetapi, untuk berbagai tugas lain diperlukan alat

    penebal atau kolom pengendap yang diaduk secara mekanik.

    Dasar alat ini bisa datar dan bisa pula berbentuk kerucut dangkal. Bubur umpan

    yang encer mengalir melalui suatu palung miring atau meja cuci masuk di tengah-tengah

    alat kolom pengendap itu. Cairan ini mengalir secara radial dengan kecepatan yang

    semakin berkurang, sehingga memungkinkan zat padat itu mengendap di dasar tangki

    (Mc Cabe, 1985 : 429).

    Sedimentasi merupakan pengendapan partikel padat melalui cairan untuk

    menghasilkan lumpur pekat dari suspensi encer atau untuk menjernihkan cairan yang

    mengandung partikel padat. Biasanya proses ini bergantung pada gravitasi, tetapi jika

    partikel terlalu kecil atau jika selisih rapatan atau fase padat dan fase cair terlalu kecil

    maka dapat digunakan centrifuge. Dalam kasus yang paling sederhana, laju sedimentasi

    ditentukan oleh hukum shoke, tetapi dalam prakteknya laju teoritis jarang tercapai.

    Pengukuran laju sedimentasi dalam ultra centrifugedapat digunakan untuk meramalkan

    ukuran makro molekul (Asdak, 1995 : 33).

    4.3 ALAT DAN BAHAN

    Alat yang digunakan adalah :

    - Kolom destilasi - Erlenmeyer50 ml

    - Gelas ukur 10 ml - Corong

    - Gelas ukur 25 ml - Stopwatch

    - Pengaduk - Labu takar 500 ml

    - Gelas arloji - Oven

    - Desikator - Neraca analitik

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    29/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    29

    Tangkisedimentasi

    Valve sampel

    Valve sludge

    Pompa

    Tangki

    umpan

    Gambar IV.1. Rangkaian Kolom Sedimentasi

    Bahan yang digunakan adalah :

    - Aquadest

    - CaCO3

    - NaOH

    - Al2(SO3)2

    - Kertas saring

    4.4 CARA KERJA

    1. Menimbang sebanyak 1000 gram.

    2. Menambahkan air sebanyak 60 liter.

    3. Memasukkan kedalam bak penampung.

    4. Mengaduk sampai suspensi homogen.

    5. Memompakan kedalam tabung kaca vertikal berskala tinggi.

    6. Melakukan pemompaan sampai suspensi dalam tangki penampung habis (dalam

    keadaan teraduk).

    7. Mematikan pompa.

    8. Menutup valveumpan.

    9. Membaca ketinggian suspensi dalam tangki pada saat t = 0.

    10. Mengambil sampel sebanyak 25 ml.

    11. Mengamati (menyaring) dan mengeringkan dalam oven pada suhu 100C dalam

    waktu 35 menit.

    Keterangan:

    1. Valve sampel

    2. Tangki sedimentasi

    3. Valve sludge

    4. Pompa

    5. Tangki umpan

    6. Pengaduk

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    30/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    30

    12. Melakukan proses ini beberapa kali dengan variasi waktu 0, 10, 20, dan 30 menit.

    13. Melakukan langkah 1 13 dengan penambahan koagulan berupa tawas dan

    NaOH.

    4.5 HASIL PENGAMATAN

    Tabel 4.1 Data Pengamatan CaCO3 + H2O

    No

    Kran

    Waktu

    (menit)

    Tinggi Cairan

    (cm)

    Gelas Arloji +

    Kertas Saring (gr)

    Gelas Arloji +

    Kertas Saring +

    Cake(gr)

    Berat

    Sampel (gr)

    Tabel 4.2 Data Pengamatan CaCO3 + Tawas

    No

    Kran

    Waktu

    (menit)

    Tinggi Cairan

    (cm)

    Gelas Arloji +

    Kertas Saring (gr)

    Gelas Arloji +

    Kertas Saring +

    Cake (gr)

    Berat

    Sampel (gr)

    Tabel 4.3 Data Pengamatan CaCO3 + NaOH

    No

    Kran

    Waktu

    (menit)

    Tinggi Cairan

    (cm)

    Gelas Arloji +

    Kertas Saring (gr)

    Gelas Arloji +

    Kertas Saring +

    Cake(gr)

    Berat

    Sampel (gr)

    4.6 DAFTAR PUSTAKA

    Anonim, 2008, Sedimentasi Http://www,wikipedia.org//wiki//sedimentasi Diakses

    tanggal : 20 November 2008

    http://www%2Cwikipedia.org/wiki/sedimentasihttp://www%2Cwikipedia.org/wiki/sedimentasi
  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    31/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    31

    Asdak, 1995, Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, UGM-Press,

    Yogyakarta

    Brown, G.G, 1978, Unit Operations Charles E. Tutle.Co, TokyoCheremisinoff, N.P.,

    Handbook Of Water And Wastewater Treatment Technologies, Butterworth-

    heinemann, Boston

    Geancoplis, J.C, 1983, Transport Proses and Unit Operation 2nd

    ed, Allyn and Bacon

    Inc, Massachussett

    Mc Cabe, W.L, 1985, Operasi Teknik Kimia Jilid 2, Erlangga, Jakarta

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    32/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    32

    PERCOBAAN 5

    SEDIMENTASI

    5.1. TUJUAN

    1. Dapat merakit alat-alat percobaan fluidisasi.

    2. Dapat menentukan dan mengukur parameter-parameter dalam peristiwa

    fluidisasi yaitu densitas partikel, porositas, tinggi unggun fluida.

    3. Dapat mengoperasikan alat percobaan fluidisasi.

    4. Dapat menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara pressure

    drop dengan laju alir.

    5. Dapat menjeaskan fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi fluidisasi

    berlangsung.

    6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.

    5.2. DASAR TEORI

    Fluidisasi dipakai untuk menerangkan atau menggambarkan salah satu cara

    mengontakkan butiran-butiran padat dengan fluida (gas atau cair). Sebagai ilustrasi

    dengan apa yang dinamakan fluidisasi ini, kita tinjau suatu bejana dalam air di dalam

    mana ditempatkan sejumlah partikel padat berbentuk bola, melalui unggun padatan ini

    kemudian dialirkan gas dengan arah aliran dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup

    rendah partikel padat akan diam. Keadaan yang demikian disebut sebagai unggun diam

    atau fixedbed. Kalau laju alir gas dinaikkan, maka akan sampai pada suatu keadaan

    dimana unggun padatan tadi tersuspensi di dalam aliran gas yang melaluinya. Pada

    kondisi partikel yang mobil ini, sifat unggun akan menyerupai sifat-sifat suatu cairan

    dengan viskositas tinggi, misalnya ada kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat

    hidrostatik. Keadaan demikian disebut fluidized bed.

    Aspek utama yang akan ditinjau di dalam percobaan ini adalah untuk

    mengetahui besarnya kehilangan tekanan di dalam unggun padatan yang cukup penting

    karena selain erat sekali hubungannya dengan banyaknya energi yang diperlukan, juga

    bisa memberikan indikasi tentang kelakuan unggun selama operasi berlangsung.

    Korelasi-korelasi matematik yang menggambarkan hubungan antara kehilangan tekanan

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    33/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    33

    dengan laju alir fluida di dalam suatu sistem unggun diperoleh melalui metode-metode

    yang bersifat semi empiris dengan menggunakan bilangan-bilangan tak berdimensi.

    Untuk aliran laminer dimana kehilangan energi terutama disebabkan oleh viscous

    loses, Blake memberikan hubungan sebagai berikut :

    . =

    . .2

    3 (1)

    dP/L : Kehilangan tekanan per satuan panjang atau tinggi ukuran

    gc : Faktor konversi

    : Viskosita fluida

    : Porositas unggun yang didefinisikan sebagai perbandingan volume ruang

    kosong di dalam unggun dengan volume unggunnya

    V : Kecepatan alir superficial fluida

    s : Luas permukaan spesifik partikel

    Luas permukaan spesifik partikel (luas permukaan per satuan volume unggun) dihitung

    berdasarkan korelasi berikut:

    =6(1)

    (2)

    sehingga persamaan (1) menjadi :

    . =

    36 . .(1)2

    2 .3.(3)

    atau:

    . =

    . .(1)2

    2 .3. (4)

    Persamaan (4) ini kemudian diturunkan lagi oleh kozeny dengan mengasumsikan bahwa

    unggun zat padat tersebut adalah ekuivalent dengan satu kumpulan saluran-saluran

    lurus yang partikelnya mempunyai luas permukaan dalam total dan volume total

    masing-masing sama dengan luas permukaan luar partikel dan volume ruang kosongnya.

    Harga konstanta k yang diperoleh beberapa peneliti sedikit berbeda misalnya:

    Kozeny (1927) k= 150

    Carman ( 1937) k= 180

    US Bureau of Munes (1951) k= 200

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    34/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    34

    Untuk aliran turbulen, persamaan (4) tidak bias dipergunakan lagi, sehingga Ergun

    (1952) kemudian menurunkan rumus lain dimana kehilangan tekanan digambarkan

    sebagai hubungan dari : viscous losses dan kinetic energy losses.

    . =

    1. .(1)2

    2 .3. +

    2(1)

    3.

    2 (5)

    dimana : k1 = 150

    k2 = 1,75

    Pada tekanan ekstrim, yaitu:

    1. Aliran laminer (Re=20), sehingga term II bisa diabaikan

    2. Aliran turbulen (Re=1000), sehingga term I bisa diabaikan

    Untuk unggun terfluidakan, persamaan yang menggambarkan pressure drop adalah

    persamaan Ergun yaitu:

    . =

    150(1)2

    2 .3. +

    1.75(1)

    3.

    2........................................................................ (6)

    Dimana f adalah porositas unggun pada keadaan terfluidakan. Pada keadaan ini dimana

    partikel-partikel zat padat seolah-olah terapung di dalam fluida, akan terjadi

    kesetimbangan antaraberat partikel dengan gaya berat dan gaya apung dari fluida disekelilingnya.

    Gaya berat oleh fluida yang naik = berat partikelgaya apung atau:

    [kehilangan tekanan pada unggun] [luas penampang] = [volume unggun] [densitas zat

    padat - densitas fluida].

    = . 1 ................................................................... (7)

    = 1 ...................................................................................... (8)

    Yang dimaksud kecepatan minimum fluidisasi (Umf), adalah kecepatan superficial fluida

    minimum dimana fluida mulai terjadi. Harga Um bisa diperoleh dengan

    mengkombinasikan persamaan (6) dengan persamaan (8)

    1501 . .

    .. +

    1.75 2 2

    322 =

    3.

    2 (9)

    Untuk keadaan ekstrim, yaitu:

    a. Aliran laminar (Re=20) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah :

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    35/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    35

    = 2()

    150... (10)

    b. Aliran turbulen (Re=1000) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah : =

    2()

    1.75... (11)

    Karakter unggun terfluidakan biasanya dinyatakan dalam bentuk grafik antara penurunan

    tekanan (P) dan kecepatan superficial fluida (U). Untuk keadaan yang ideal, kurva

    hubungan ini berbentuk seperti terlihat dalam gambar 1:

    Gambar V.1.Kurva Karakteristik Fluidisasi Ideal

    Keterangan:

    Garis AB : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam

    Garis BC : menunjukkan keadaan dimana unggun telah terfluidakan

    Garis DE : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam pada waktu kita

    menurunkan kecepatan air fluida. Harga penurunan tekanan untuk

    kecepatan aliran fluida tertentu, sedikit lebih rendah daripada harga

    penurunan tekanan pada saat awal operasi.

    Apabila dalam fluidisasi partikel-partikel padatnya terpisahnya secara sempurna tetapi

    berkelompok membentuk suatu agregat. Keadaan yang seperti ini disebut sebagai

    fluidisasi heterogen (agregative fluidization).

    Tiga jenis fluidisasi yang biasa terjadi adalah karena timbulnya:

    Log U

    Log P Kecepatan

    Naik

    Kecepatan Turun

    B D

    A E

    Daerah Unggun

    Diam

    Daerah Unggun Terfluidakan

    C

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    36/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    36

    a. Penggelembungan (bubbling)b. Penolakan (slugging)c. Saluran-saluran fluida yang terpisah (channeling)

    Gambar V. 2. Tiga jenis fluidisasi heterogen

    5.3. ALAT DAN BAHAN

    Bahan : serbuk batu bata hasil praktikum Size Reduction

    Alat :

    1. Kolom Fluidisasi

    2. Kompresor

    3. Wet test meter

    4. Manometer Air Raksa (Hg)

    5. Penggaris

    6. Jangka sorong

    Gambar V.3 Rangkaian Alat Fluidisasi

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    37/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    37

    Keterangan :

    D = Distributor(grid)

    U = unggun partikel padat

    Kol = kolom fluidisasi

    Uc = udara kompresor

    R = wet test meter

    MU = manometer pipa U berisi air raksa (Hg)

    V = valve

    5.4. CARA KERJA

    1. Mengukur tinggi partikel awal dalam kolom.

    2. Mengukur P dan tinggi unggun dalam kolom yang berisi padatan untuk laju alir fluida yang

    berbeda.

    3. Laju alir fluida divariasikan mulai dari kecepatan rendah sampai tidak terdapat lagi

    perbedaan tinggi pada manometer air raksa. Setelah h pada manometer air raksa 3x

    konstan, laju alir fluida diturunkan kembali perlahan-lahan sampai unggun kembali diam.

    4. Mengukur laju alir fluida dengan alat wet test meter.

    a. Mengisi wet test meter dengan 4 liter air.

    b. Alirkan fluida dari kompresor ke wet test meter.

    c. Catat waktu untuk mencapai satu putaran alat wet test meter.

    5.5. DAFTAR PUSTAKA

    Davidson, J. F. and Horrison, D. 1963. Fluidized Particles. Cambridge University Press.

    Kunii, D. Levenspiel, D. 1969. Fluidization Engineering. John Wiley and Sons inc. New York.

    Leva, M. 1959. Fluidization. Mc-Graw Hill Co. New York.

    Lee, J. C. and Buckley, D. 1972. Fluid Mechanics and Aeration Characteristics of

    Fluidized Bed.Cambridge University Press.

    Masayuki Horio, Hiroshi Kiyota and Iwao Muchi. 1980. Particle Movement on a Perforated Plate

    Distributor of Fluidized Bed. Journal of Chemical Engineering of Japan volume 13,2.

    Wen, C. Y. and Chen, L. H. 1988. Fluidized Bed Freeboard Phenomena, Entertainment

    and Elluration,A.J,Ch.E.

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    38/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    38

    PERCOBAAN 6

    LIQUID-LIQUID MIXING

    6.1. TUJUAN

    Tujuan dari percobaan tangki pengaduk ini adalah mengembangkan hubungan empiris

    untuk memperkirakan ukuran alat pemakaian nyata atas dasar percobaan yang dilakukan

    pada skala laboratorium, menentukan konstanta-konstanta dalam persamaan hasil analisa

    dimensi di atas tersebut, dan membuat kurva NPovs NRedengan baffle dan tanpa baffle, air

    dan minyak tanah, propeller dan turbin.

    6.2. DASAR TEORI

    Proses pengadukan (agitation) menunjukkan usaha yang menghasilkan gerakan

    materi menurut cara tertentu (dengan arah atau pola tertentu) pada suatu bahan di dalam

    bejana, dimana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi. Sedangkan proses

    pencampuran (mixing) merupakan peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak,

    dimana bahan yang satu menyebar ke bahan yang lain dan sebaliknya, sedang bahan-bahan

    itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih.

    Tujuan pengadukan antara lain adalah untuk :

    1. Membuat partikel padat tersuspensi.

    2. Mencampurkan liquid yang saling larut (miscible), contohnya metil alkohol dan air.

    3. Mendispersikan gas ke dalam liquid dalam bentuk gelembung-gelembung kecil.

    4. Mendispersikan liquid yang kedua, yang tidak bercampur dengan liquid yang pertama,

    sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus.

    5.

    Mempercepat perpindahan panas antara zat cair dengan coilataujacket.Seringkali pengaduk (agitator) digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus, seperti

    dalam hidrogenasi katalitik dari zat cair. Dalam hidrogenasi, gas hidrogen didispersikan

    melalui zat cair dimana terdapat partikel-partikel katalis padat dalam keadaan suspensi,

    sementara panas reaksi dibawa keluar melalui coilatau jacket. (McCabe,Unit Operation of

    Chemical Engineering, page 208-209)

    Alat pengaduk (impeller)

    Biasanya zat cair diaduk di dalam tangki atau bejana berbentuk silinder yang dapat tertutup ataupun

    terbuka. Tinggi zat cair kira-kira sama dengan diameter tangki. Ada dua macam impeller, yaitu :

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    39/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    39

    1. Impeller aliran axial, membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller.

    Contoh : manne propeller dan pitched blade turbine.

    2. Impeller aliran radial, Membangkitkan arus pada arah tangensial atau radial.

    Contoh : turbine agitato

    Tiga bentuk impeller yang utama adalah propeller, paddle, dan turbin.

    6.3. ALAT DAN BAHAN

    Alat :

    1. Tangki pengaduk berbaffle dan tanpa baffle

    2. Pengaduk jenis propeller dan disc turbine

    3.

    Stopwatch4. Piknometer

    5. Tachometer

    6. Neraca analitik

    7. Viscometer Ostwald

    8. Thermometer

    Bahan :

    1. Air

    2. Minyak Tanah

    Gambar VI.1. Gambar rangkaian alat

    6.4. CARA KERJA

    1. Menyiapkan beaker glass ukuran 2000 cc yang diisi air dan memasang pengaduk (impeller) jenis

    propeller.

    Dd

    Dt

    Da

    W

    L

    E

    H

    J

  • 5/22/2018 Buku Petunjuk Otk 1

    40/40

    Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia 1 2014

    40

    2. Mengatur posisi pengaduk sebesar 1/7H dan mengatur skala kecepatan putar sebesar 2.

    3. Mengatur stop kontak pada posisi On sehingga mixer berputar pada kecepatan tertentu

    4. Mencatat kuat arus, tegangan yang dibutuhkan dan kecepatan putar pengaduk

    5. Mengamati bentuk arah aliran fluida yang terjadi dan mencatat ada tidaknya vortex.

    6. Mengulangi langkah 1 5 dengan menggunakan tangki yang berbaffle yang dipasang pada

    dinding bagian dalam beaker glass.

    7. Mengulangi langkah 1 6 dengan menggunakan impeller jenis disc turbine dan jenis liquida

    yang berbeda.

    6.5. DAFTAR PUSTAKA

    Mc. Cabe, W.L. 1985.Unit Operation of Chemical Engineering. Tioon Well Finishing Co. Ltd.

    Singapura.