Upload
ngodieu
View
232
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
MODUL PRAKTIKUM
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA
DINAMIKA PROSES TANGKI
(DPT)
Koordinator LabTK
Dr. Pramujo Widiatmoko
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2016
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 2
Kontributor:
Dr. Tri Partono Adhi, Dr. Winny Wulandari, Dr. Ardiyan Harimawan, Moch. Syahrir
Isdiawan B., Raissa Alistia
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ............................................................................................................................... i
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................. ii
DAFTAR TABEL .................................................................................................................... iii
BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1
BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN................................................................. 2
2.1 Tujuan Percobaan ............................................................................................................. 2
2.2 Sasaran Percobaan ............................................................................................................ 2
BAB III RANCANGAN PERCOBAAN .................................................................................. 3
3.1 Skema Alat Percobaan ..................................................................................................... 3
3.2 Alat dan Bahan ................................................................................................................. 3
BAB IV PROSEDUR KERJA ................................................................................................... 4
4.1 Kalibrasi Luas Penampang Tangki .................................................................................. 4
4.2 Penentuan Laju Alir Input ................................................................................................ 4
4.3 Penentuan Laju Alir Output serta Parameter Model Matematika (k dan n) ..................... 5
4.4 Simulasi Gangguan .......................................................................................................... 6
LAMPIRAN ............................................................................................................................... 8
A. TABEL DATA MENTAH ................................................................................................ 8
B. PROSEDUR PERHITUNGAN ....................................................................................... 13
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW ii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1. Rangkaian alat percobaan ..................................................................................... 3
Gambar 4. 1 Diagram alir percobaan kalibrasi luas penampang tangki .................................... 4
Gambar 4. 2 Diagram alir percobaan penentuan laju alir input ................................................. 5
Gambar 4. 3 Diagram alir percobaan penentuan laju alir output serta parameter model
matematika k dan n ............................................................................................... 6
Gambar 4. 4 Diagram alir percobaan simulasi gangguan ......................................................... 7
Gambar B. 1. Hubungan antara Volume terhadap Tinggi Air ................................................. 14
Gambar B. 2. Hubungan antara Perubahan Volume terhadap Selang Waktu ......................... 17
Gambar B. 3. Hubungan antara ln(-dh/dt) terhadap ln h ......................................................... 20
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW iii
DAFTAR TABEL
Tabel B. 1. Data Pengamatan Hubungan Volume terhadap Tinggi Air .................................. 13
Tabel B. 2. Hubungan antara Tinggi Air terhadap Waktu ....................................................... 15
Tabel B. 3. Hasil Perhitungan Perubahan Volume .................................................................. 16
Tabel B. 4. Hasil Perhitungan Laju ALir ................................................................................. 17
Tabel B. 5. Hubungan antara Ketinggian Air terhadap Waktu ................................................ 17
Tabel B. 6. Hasil Perhitungan Metode Linierisasi ................................................................... 19
Tabel B. 7. Hasil Perhitungan k dan n Menggunakan Metode Linierisasi .............................. 20
Tabel B. 8. Perhitungan Selisih h Hasil Integral dengan h Data Percobaan ............................ 21
Tabel B. 9. Hasil Perhitungan k dan n dengan Menggunakan Metode Integrasi ..................... 22
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 1
BAB I
PENDAHULUAN
Pabrik kimia merupakan rangkaian berbagai unit pengolahan yang terintegrasi secara
sistematik dan rasional. Tujuan pengoperasian pabrik secara keseluruhan adalah mengubah
bahan baku menjadi produk yang lebih bernilai guna. Dalam pengoperasiannya, pabrik akan
selalu mengalami gangguan (disturbance) dari lingkungan eksternal. Selama beroperasi,
pabrik harus terus mempertimbangkan aspek teknis, keekonomian, dan kondisi sosial untuk
mengurangi pengaruh signifikan dari perubahan-perubahan eksternal tersebut.
Dinamika proses menunjukkan unjuk kerja proses yang profilnya selalu berubah terhadap
waktu, terjadi selama sistem proses belum mencapai kondisi tunak. Keadaan dinamika terjadi
ketika ada gangguan terhadap kondisi proses tunak. Agar proses selalu stabil, karakteristik
dinamika sistem proses dan sistem pemroses harus diidentifikasi. Pemahaman terhadap
dinamika peralatan dan perlengkapan operasi akan memudahkan pengendalian, pencegahan
kerusakan, dan pemonitoran tempat terjadi kerusakan pada kondisi unjuk kerja peralatan
berkurang atau peralatan bekerja tidak sesuai dengan spesifikasi operasinya. Pembelajaran
tentang dinamika proses juga penting untuk meramalkan kelakuan proses dalam suatu kondisi
tertentu. Peramalan kelakuan proses perlu dilakukan dalam perancangan pengendalian proses,
yang bertujuan untuk:
Menekan pengaruh gangguan.
Menjamin kestabilan proses.
Mengoptimalkan performa sistem proses.
Menjaga keamanan dan keselamatan kerja.
Memenuhi spesifikasi produk yang diinginkan.
Menjaga agar operasi tetap ekonomis.
Memenuhi persyaratan lingkungan.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 2
BAB II
TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN
2.1 Tujuan Percobaan
Dengan melaksanakan praktikum ini, praktikan diharapkan dapat mempelajari dinamika
(perilaku) proses tidak tunak (unsteady state) melalui sistem fisik sederhana.
2.2 Sasaran Percobaan
Sasaran yang ingin dicapai dengan melaksanakan praktikum ini adalah praktikan mampu:
1. mengenali dan mendefinisikan keadaan tunak dan tidak tunak untuk sistem-sistem
fisik sederhana.
2. membangun model metematika untuk sistem-sistem fisik sederhana yang berada
dalam keadaan tidak tunak.
3. menentukan parameter-parameter model matematika yang telah dibangun dari
rangkaian data percobaan.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 3
BAB III
RANCANGAN PERCOBAAN
3.1 Skema Alat Percobaan
Rangkaian peralatan untuk percobaan dinamika proses pengosongan tangki dapat dilihat pada
Gambar 3.1.
3.2 Alat dan Bahan
Alat – alat yang digunakan pada percobaan ini adalah:
Satu set peralatan percobaan dinamika proses pengosongan tangki
Stopwatch
Gelas kimia
Gelas ukur
Ember
Kain lap
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:
Air
Tangki 1
Tangki 2
Reservoir Reservoir
Bak penampungan air
k1, n1
Q3
k2, n2
Q4
Q1 Q2 (valve untuk gangguan)
Gambar 3.1. Rangkaian alat percobaan
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 4
BAB IV
PROSEDUR KERJA
4.1 Kalibrasi Luas Penampang Tangki
Tangki 1 mula – mula dikosongkan, kemudian diisi dengan sejumlah air yang volumenya
telah diketahui menggunakan gelas ukur. Tinggi permukaan air dalam tangki pada setiap
volume air tertentu dicatat. Percobaan diulangi sebanyak minimal 6 kali. Setelah data – data
diperoleh, dibuat kurva antara volume air terhadap ketinggian air dalam tangki. Gradien
kurva ini menyatakan luas penampang tangki. Prosedur ini kemudian dilakukan juga untuk
tangki 2. Diagram alir percobaan kalibrasi luas penampang tangki dapat dilihat pada Gambar
4.1.
Gambar 4. 1 Diagram alir percobaan kalibrasi luas penampang tangki
4.2 Penentuan Laju Alir Input
Untuk mengetahui laju alir input, mula – mula tangki dikosongkan, valve output ditutup, dan
valve input dibuka dengan bukaan tertentu. Kemudian dilakukan pencatatan waktu untuk
setiap penambahan ketinggian air tertentu. Ketinggian air dalam tangki dikorelasikan dengan
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 5
volume air dengan mengalikan ketinggian air dan luas penampang tangki. Kemudian dibuat
kurva antara volume air terhadap waktu. Gradien kurva ini menyatakan laju alir volumetrik
input. Prosedur kemudian dilakukan juga untuk beberapa variasi bukaan valve. Diagram alir
percobaan penentuan laju alir input dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4. 2 Diagram alir percobaan penentuan laju alir input
4.3 Penentuan Laju Alir Output serta Parameter Model Matematika (k dan n)
Tangki mula - mula diisi hingga penuh, kemudian valve output dibuka dengan bukaan
tertentu dan dilakukan pencatatan waktu untuk setiap penurunan ketinggian air tertentu.
Volume air dalam tangki dikorelasikan dengan ketinggian air di dalam tangki dengan
mengalikan ketinggian air dan luas penampang tangki. Kemudian dibuat kurva antara
volume air terhadap waktu. Gradien kurva ini menyatakan laju alir volumetrik output.
Parameter k dan n diperoleh dari pengolahan data – data hasil percobaan. Prosedur
kemudian dilakukan juga untuk beberapa variasi bukaan valve. Prosedur ini dilakukan
untuk tangki 1 dan 2. Diagram alir percobaan penentuan laju alir output serta parameter
model matematika k dan n dapat dilihat pada Gambar 4.3.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 6
Gambar 4. 3 Diagram alir percobaan penentuan laju alir output serta parameter model
matematika k dan n
4.4 Simulasi Gangguan
Percobaan simulasi gangguan dilakukan pada tangki 1 karena percobaan ini harus dilakukan
dengan salah satu laju alir dijaga konstan. Tangki 1 mula - mula dikosongkan dan semua
valve ditutup. Kemudian valve input (Q1) dan valve output (Q3) dibuka secara bersamaan
dengan bukaan tertentu. Ketinggian air setiap rentang waktu tertentu kemudian dicatat.
Pencatatan dilakukan hingga kondisi tunak, yaitu saat ketinggian air dalam tangki tidak
berubah lagi. Setelah mencapai keadaan tunak, kondisi ini diberi gangguan. Gangguan dapat
berupa penambahan atau pengurangan bukaan valve input atau valve output, selain itu
gangguan juga dapat berupa penambahan aliran input dengan membuka valve gangguan (Q2).
Setelah diberi gangguan, dilakukan kembali pencatatan ketinggian air setiap rentang waktu
tertentu dan pencatatan dihentikan pada saat sistem mencapai kondisi tunak. Diagram alir
percobaan simulasi gangguan dapat dilihat pada Gambar 4.4.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 7
Gambar 4. 4 Diagram alir percobaan simulasi gangguan
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 8
LAMPIRAN
A. TABEL DATA MENTAH
1. Perhitungan Luas Penampang Tangki
Tangki 1 Tangki 2
No Volume (mL) h (cm) No Volume (mL) h (cm)
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
2. Perhitungan Laju Alir Input
...% bukaan ...% bukaan ...% bukaan ...% bukaan
No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
1 1 1 1
2 2 2 2
3 3 3 3
4 4 4 4
5 5 5 5
6 6 6 6
7 7 7 7
8 8 8 8
9 9 9 9
10 10 10 10
11 11 11 11
12 12 12 12
13 13 13 13
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 9
...% bukaan ...% bukaan ...% bukaan ...% bukaan
No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
14 14 14 14
15 15 15 15
16 16 16 16
17 17 17 17
18 18 18 18
19 19 19 19
20 20 20 20
3. Perhitungan Laju Alir Output
100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan
No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
1 1 1 1
2 2 2 2
3 3 3 3
4 4 4 4
5 5 5 5
6 6 6 6
7 7 7 7
8 8 8 8
9 9 9 9
10 10 10 10
11 11 11 11
12 12 12 12
13 13 13 13
14 14 14 14
15 15 15 15
16 16 16 16
17 17 17 17
18 18 18 18
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 10
4. Perhitungan Parameter k dan n
No h (cm) 100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan
t (s) t (s) t (s) t (s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 11
5. Simulasi Gangguan
Sebelum diberi gangguan
%bukaan input 1 =
%bukaan input 2 =
%bukaan output =
No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 12
Setelah diberi gangguan
%bukaan input 1 =
%bukaan input 2 =
%bukaan output =
No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 13
B. PROSEDUR PERHITUNGAN
1. Perhitungan luas penampang tangki
a. Perhitungan dari volume dan ketinggi air
Misalkan data pengamatan yang telah didapat dari percobaan disajikan pada Tabel B.1.
Tabel B. 1. Data Pengamatan Hubungan Volume terhadap Tinggi Air
Tangki 1
No Volume (mL) h (cm)
1 3000 6,3
2 4000 8,5
3 5000 10,6
4 6000 12,4
5 7000 14,3
6 8000 16,2
7 9000 18,3
8 10000 20,2
Volume dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Dengan:
V = volume air (mL)
A = luas penampang tangki (cm2)
h = tinggi air dalam tangki (cm)
Sehingga luas penampang tangki dapat diketahui dari gradien garis hubungan antara volume
dan tinggi air. Pengaluran garis hubungan antara volume dan tinggi air dari Tabel 1 disajikan
pada Gambar B.1.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 14
Gambar B. 1. Hubungan antara Volume terhadap Tinggi Air
Keterangan: grafik tersebut harus dilewatkan koordinat (0,0)
Dari Gambar B.1, dapat diketahui bahwa luas penampang tangki sama dengan gradien yaitu
489,13 cm2.
b. Perhitungan dari keliling tangki
Dari keliling tangki, dapat diketahui diameter dalam tangki dengan menggunakan rumus:
Dengan:
D = diameter dalam tangki (cm)
K = keliling dalam tangki (cm)
Luas penampang tangki dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Dengan:
A = luas penampang tangki (cm2)
D = diameter dalam tangki (cm)
2. Perhitungan laju alir input dan output
Misalkan data pengamatan yang telah didapat dari percobaan disajikan pada Tabel B.2.
y = 489.13x R² = 0.9978
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 5 10 15 20 25
V (mL)
h (cm)
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 15
Tabel B. 2. Hubungan antara Tinggi Air terhadap Waktu
100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan
No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
1 6 0,00 1 6 0,00 1 6 0,00
2 8 3,40 2 8 4,10 2 8 6,16
3 10 7,23 3 10 7,53 3 10 12,51
4 12 10,15 4 12 11,62 4 12 17,68
5 14 13,68 5 14 15,05 5 14 23,62
6 16 18,01 6 16 18,57 6 16 29,82
7 18 20,77 7 18 23,18 7 18 34,73
8 20 24,57 8 20 26,69 8 20 40,70
9 22 28,14 9 22 30,95 9 22 46,49
10 24 32,05 10 24 34,65 10 24 53,01
11 34 50,85 11 34 54,84 11 34 87,36
12 36 55,49 12 36 58,81 12 36 93,20
13 38 59,63 13 38 63,04 13 38 99,57
14 40 64,39 14 40 67,18 14 40 105,15
15 42 68,86 15 42 71,85 15 42 110,55
16 44 73,01 16 44 76,61 16 44 116,55
17 46 77,48 17 46 80,87 17 46 122,34
18 48 82,13 18 48 85,27 18 48 128,69
19 50 86,56 19 50 89,37 19 50 134,41
Perlu dihitung perubahan volume terlebih dahulu dengan menggunakan rumus:
Dengan:
∆V = perubahan volume (mL)
A = luas penampangtangki (cm2)
∆h = perubahan ketinggian air (cm)
Hasil perhitungan perubahan volume disajikan pada Tabel B.3.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 16
Tabel B. 3. Hasil Perhitungan Perubahan Volume
100% bukaan output 75% bukaan output 50% bukaan output
No h (cm) t (s) ∆V (cm3) No h (cm) t (s) ∆V (cm3) No h (cm) t (s) ∆V (cm3)
1 6 0,00 0,00 1 6 0,00 0,00 1 6 0,00 0,00
2 8 3,40 978,26 2 8 4,10 978,26 2 8 6,16 978,26
3 10 7,23 1956,52 3 10 7,53 1956,52 3 10 12,51 1956,52
4 12 10,15 2934,78 4 12 11,62 2934,78 4 12 17,68 2934,78
5 14 13,68 3913,04 5 14 15,05 3913,04 5 14 23,62 3913,04
6 16 18,01 4891,30 6 16 18,57 4891,30 6 16 29,82 4891,30
7 18 20,77 5869,56 7 18 23,18 5869,56 7 18 34,73 5869,56
8 20 24,57 6847,82 8 20 26,69 6847,82 8 20 40,70 6847,82
9 22 28,14 7826,08 9 22 30,95 7826,08 9 22 46,49 7826,08
10 24 32,05 8804,34 10 24 34,65 8804,34 10 24 53,01 8804,34
11 34 50,85 13695,64 11 34 54,84 13695,64 11 34 87,36 13695,64
12 36 55,49 14673,90 12 36 58,81 14673,90 12 36 93,20 14673,90
13 38 59,63 15652,16 13 38 63,04 15652,16 13 38 99,57 15652,16
14 40 64,39 16630,42 14 40 67,18 16630,42 14 40 105,15 16630,42
15 42 68,86 17608,68 15 42 71,85 17608,68 15 42 110,55 17608,68
16 44 73,01 18586,94 16 44 76,61 18586,94 16 44 116,55 18586,94
17 46 77,48 19565,20 17 46 80,87 19565,20 17 46 122,34 19565,20
18 48 82,13 20543,46 18 48 85,27 20543,46 18 48 128,69 20543,46
19 50 86,56 21521,72 19 50 89,37 21521,72 19 50 134,41 21521,72
Perubahan volume juga dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Dengan:
∆V = perubahan volume (mL)
Q = laju alir (mL/s)
∆t = selang waktu (s)
Sehingga laju alir dapat diketahui dari gradien garis hubungan antara perubahan volume
terhadap selang waktu. Pengaluran garis hubungan antara perubahan volume terhadap selang
waktu disajikan pada Gambar B.2.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 17
Gambar B. 2. Hubungan antara Perubahan Volume terhadap Selang Waktu
Dari Gambar B.2, laju alir tiap bukaan disajikan pada Tabel B.4.
Tabel B. 4. Hasil Perhitungan Laju ALir
Bukaan Laju Alir (mL/s)
100% 256,96
75% 245,01
50% 159,61
3. Perhitungan parameter k dan n
Misalkan data pengamatan yang didapat dari percobaan disajikan pada Tabel B.5.
Tabel B. 5. Hubungan antara Ketinggian Air terhadap Waktu
h (cm) 100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan
t (s) t (s) t (s) t (s)
54 0,00 0,00 0,00 0,00
52 2,82 3,97 4,78 13,48
50 5,90 7,00 9,11 26,00
48 9,33 10,45 14,01 38,90
46 12,34 13,50 18,42 52,69
y = 256.96x R² = 0.9966 y = 245.01x
R² = 0.9989
y = 159.61x R² = 0.9992
0.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00
∆V (mL)
t (s)
100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 18
h (cm) 100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan
t (s) t (s) t (s) t (s)
44 15,43 17,27 23,34 65,72
42 18,91 20,62 28,03 78,98
40 22,26 24,37 33,13 93,35
38 25,60 27,99 38,34 107,81
36 29,03 31,55 43,50 120,74
34 32,47 35,22 48,49 136,20
24 51,01 55,65 75,86 216,94
22 54,78 59,82 81,70 235,10
20 59,11 63,97 87,90 253,43
18 63,36 68,55 94,14 270,05
16 67,58 72,99 100,04 289,35
14 71,98 78,14 106,45 309,37
12 76,45 82,97 113,18 330,77
10 80,98 88,08 120,22 352,24
8 86,49 93,59 127,62 377,05
6 91,60 99,11 135,42 403,52
a. Perhitungan dengan Metode Linierisasi
Hubungan antara laju perubahan ketinggian air terhadap ketinggian air ditunjukkan dengan
rumus:
Dengan:
h = ketinggian air (cm)
t = waktu (s)
k = parameter
n = parameter
Hubungan yang ditunjukkan rumus tersebut dapat dilinierkan menjadi:
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 19
Dari hubungan linierisasi tersebut, pengaluran garis hubungan antara ln(-dh/dt) terhadap ln h
menghasilkan gradien bernilai n dan titik potong yang dapat digunakan untuk menghitung
nilai k.
Hasil perhitungan dengan metode linierisasi disajikan pada Tabel B.6.
Tabel B. 6. Hasil Perhitungan Metode Linierisasi
h (cm) ln h 100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan
t (s) ln(-dh/dt) t (s) ln(-dh/dt) t (s) ln(-dh/dt) t (s) ln(-dh/dt)
54 0,00 0,00 0,00 0,00
52 3,95 2,82 -0,34 3,97 -0,69 4,78 -0,87 13,48 -1,91
50 3,91 5,90 -0,39 7,00 -0,56 9,11 -0,82 26,00 -1,87
48 3,87 9,33 -0,44 10,45 -0,55 14,01 -0,85 38,90 -1,87
46 3,83 12,34 -0,43 13,50 -0,52 18,42 -0,83 52,69 -1,88
44 3,78 15,43 -0,43 17,27 -0,55 23,34 -0,85 65,72 -1,88
42 3,74 18,91 -0,45 20,62 -0,54 28,03 -0,85 78,98 -1,88
40 3,69 22,26 -0,46 24,37 -0,55 33,13 -0,86 93,35 -1,90
38 3,64 25,60 -0,47 27,99 -0,56 38,34 -0,87 107,81 -1,91
36 3,58 29,03 -0,48 31,55 -0,56 43,50 -0,88 120,74 -1,90
34 3,53 32,47 -0,48 35,22 -0,57 48,49 -0,89 136,20 -1,92
24 3,18 51,01 -0,53 55,65 -0,62 75,86 -0,93 216,94 -1,98
22 3,09 54,78 -0,54 59,82 -0,63 81,70 -0,94 235,10 -1,99
20 3,00 59,11 -0,55 63,97 -0,63 87,90 -0,95 253,43 -2,01
18 2,89 63,36 -0,57 68,55 -0,64 94,14 -0,96 270,05 -2,02
16 2,77 67,58 -0,58 72,99 -0,65 100,04 -0,97 289,35 -2,03
14 2,64 71,98 -0,59 78,14 -0,67 106,45 -0,98 309,37 -2,05
12 2,48 76,45 -0,60 82,97 -0,68 113,18 -0,99 330,77 -2,06
10 2,30 80,98 -0,61 88,08 -0,69 120,22 -1,01 352,24 -2,08
8 2,08 86,49 -0,63 93,59 -0,71 127,62 -1,02 377,05 -2,10
6 1,79 91,60 -0,65 99,11 -0,73 135,42 -1,04 403,52 -2,13
Dari Tabel B.6, pengaluran grafik hubungan antara ln (-dh/dt) terhadap ln h disajikan pada
Gambar B.3.
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 20
Gambar B. 3. Hubungan antara ln(-dh/dt) terhadap ln h
Hasil perhitungan k dan n disajikan pada Tabel B.7.
Tabel B. 7. Hasil Perhitungan k dan n Menggunakan Metode Linierisasi
Persentase Bukaan Valve Output k n
100% 199,27 0,12
75% 203,28 0,08
50% 135,88 0,11
25% 43,04 0,14
b. Perhitungan dengan Metode Integrasi
Dari rumus hubungan antara perubahan ketinggian terhadap ketinggi air, dapat dicari
ketinggian air pada saat tertentu dengan cara integral.
∫
∫
√
y = 0.1213x - 0.8979 R² = 0.9192
y = 0.0824x - 0.8779 R² = 0.7184
y = 0.1x - 1.2364 R² = 0.9625
y = 0.1272x - 2.3743 R² = 0.9769
-2.50
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
ln(-dh/dt)
ln h
100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 21
Dari rumus tersebut, k dan n ditebak sehingga selisih antara h hasil integral dan h data
percobaan mempunyai selisih minimum. Metode integrasi ini menggunakan bantuan fitur
Solver pada Microsoft Excel.
Perhitungan selisih h hasil integral dengan h data percobaan disajikan pada Tabel B.8.
Tabel B. 8. Perhitungan Selisih h Hasil Integral dengan h Data Percobaan
h (cm)
100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan
k = 97,96 k = 96,43 k = 72,43 k = 18,50
n = 0,3 n = 0,28 n = 0,27 n = 0,36
t (s) h integral |∆h| t (s) h integral |∆h| t (s) h integral |∆h| t (s) h integral |∆h|
54 0,00 54,00 0,00 0,00 54,00 0,00 0,00 54,00 0,00 0,00 54,00 0,00
52 2,82 52,16 0,16 3,97 51,64 0,36 4,78 51,93 0,07 13,48 51,89 0,11
50 5,90 50,17 0,17 7,00 49,86 0,14 9,11 50,07 0,07 26,00 49,96 0,04
48 9,33 47,98 0,02 10,45 47,85 0,15 14,01 47,99 0,01 38,90 48,00 0,00
46 12,34 46,08 0,08 13,50 46,10 0,10 18,42 46,14 0,14 52,69 45,93 0,07
44 15,43 44,16 0,16 17,27 43,96 0,04 23,34 44,10 0,10 65,72 44,01 0,01
42 18,91 42,03 0,03 20,62 42,08 0,08 28,03 42,17 0,17 78,98 42,08 0,08
40 22,26 40,00 0,00 24,37 40,00 0,00 33,13 40,11 0,11 93,35 40,03 0,03
38 25,60 38,01 0,01 27,99 38,02 0,02 38,34 38,03 0,03 107,81 38,00 0,00
36 29,03 36,00 0,00 31,55 36,11 0,11 43,50 36,00 0,00 120,74 36,22 0,22
34 32,47 34,01 0,01 35,22 34,16 0,16 48,49 34,07 0,07 136,20 34,13 0,13
24 51,01 23,92 0,08 55,65 23,90 0,10 75,86 24,00 0,00 216,94 23,96 0,04
22 54,78 22,00 0,00 59,82 21,94 0,06 81,70 21,98 0,02 235,10 21,86 0,14
20 59,11 19,86 0,14 63,97 20,03 0,03 87,90 19,89 0,11 253,43 19,80 0,20
18 63,36 17,82 0,18 68,55 17,98 0,02 94,14 17,85 0,15 270,05 18,01 0,01
16 67,58 15,86 0,14 72,99 16,06 0,06 100,04 15,97 0,03 289,35 16,00 0,00
14 71,98 13,90 0,10 78,14 13,90 0,10 106,45 13,99 0,01 309,37 14,00 0,00
12 76,45 11,98 0,02 82,97 11,96 0,04 113,18 12,00 0,00 330,77 11,98 0,02
10 80,98 10,13 0,13 88,08 10,00 0,00 120,22 10,01 0,01 352,24 10,06 0,06
8 86,49 8,00 0,00 93,59 8,00 0,00 127,62 8,02 0,02 377,05 8,00 0,00
6 91,60 6,17 0,17 99,11 6,13 0,13 135,42 6,06 0,06 403,52 6,00 0,00
jumlah = 1,60 jumlah = 1,69 jumlah = 1,18 jumlah = 1,16
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 22
Hasil perhitungan k dan n metode integrasi disajikan pada Tabel B.9.
Tabel B. 9. Hasil Perhitungan k dan n dengan Menggunakan Metode Integrasi
Bukaan Valve Output k n Σ|∆h| (cm)
100% 97,96 0,30 1,60
75% 96,43 0,28 1,69
50% 72,43 0,27 1,18
25% 18,50 0,36 1,16
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL DINAMIKA PROSES TANGKI (DPT)
DPT – 2016/PW 23
LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA
No Bahan Sifat Bahan Tindakan Penanggulangan
1 Air (H2O) • Titik leleh
0oC (1atm).
• Titik didih
100oC (1
atm).
• Stabil
terhadap
reaksi.
• Viskositas
0.860 cP pada
26oC.
• Pelarut yang
baik.
• Konduktivitas
termal 0.61
W/m.K (26oC)
Tidak memerlukan penanggulangan secara
khusus.
Kecelakaan yang mungkin terjadi Penanggulangan
Hubungan arus pendek akibat listrik
yang kontak dengan air
Usahakan untuk memutus hubungan arus listrik pada alat.
Apabila hal ini tidak dapat dilakukan, hubungi pihak
berwenang.
Terjatuh dari tangga pada saat
melakukan percobaan
Berikan pertolongan medis secukupnyaapabila terjadi luka atau
memar
Terpeleset akibat genangan air yang
diakibatkan oleh kebocoran dari
sambungan selang.
Pastikan semua sambungan selang terpasang dengan baik dan
benar, sehingga tidak ada air yang bocor dan menggenang.
Bersihkan apabila terjadi genangan air
Perlengkapan keselamatan kerja
Jas lab Google Rubber boat
Prosedur Keselamatan Kerja
Tahapan
Percobaan Prosedur Keselamatan Kerja
Pengecekan
alat
Pastikan semua sambungan selang terpasang dengan baik, terutama selang
blowdown.
Pastikan listrik pada pompa terhubung dengan baik dan benar.
Percobaan Berhati-hati dalam menaiki tangga percobaan, usahakan agar alas kaki kering
pada saat menaiki tangga percobaan.
Pasca
Percobaan Putus hubungan arus pada semua peralatan yang menggunakan sumber listrik.
Asisten Pembimbing Koordinator Lab TK