Upload
jayusandi-mulya-sentosa
View
232
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
1/41
Makalah Termodinamika
Pemicu 4
Vapour-Liquid Equilibria (VLE)
Kelas :
Termodinamika – !
"isusun oleh :Kelompok #
$% &dinda "iandri Pu'ri ( $4*$* )
!% +u' ,haira ,alsabila ( $#!#$ )
*% .hassan Tsabi' /i0ai ( $4!12 )
4% 3ausandi Mula ,en'osa ( $42$42 )
% Muhamad /ubi Mu5akki ( $4#$! )
Pro6ram ,'udi Teknik Kimia
"epar'emen Teknik Kimia 7akul'as Teknik
8ni0ersi'as 9ndonesia
"epok !$
"&7T&/ 9,9
Pembahasan%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*
,oal $%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
2/41
,oal *%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%1
,oal 4%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$4
,oal %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%!*
"a'ar Pus'aka%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%**
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 2
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
3/41
PEM&;&,&<
SOAL 1
The Stream from a gas well is a mixture containing 50-mol-% methane, 10-mol-%ethane,
20mol-%n-propane, 20-mol-%n-butane. This stream is fed into partial condenser maintained at a
pressure of 1.2! bar, where its temperature is brought to "00.15 # $20&. 'repare an algorithm
that could be used to sol(e this problem and then use that algorithm to determine)
• The molar fraction of the gas that condenses
• The compositions of the li*uid and (apor phases lea(ing the condensor
+ssume that a mixture is an ideal mixture
3a=aban:
angah pertama ita harus menentuan eadaan ahir dari campuran ang eluar dari
campuran dengan menghitung nilai dew point dan buble point dari campuran.
pbulb=∑ xi psat i dan pdew=∑
1
y i
psat
i
/ntu menentuan nilai ' saturasi dari masing masing omponen ang ada dalam campuran
tersebut dengan menggunaan persamaan antoine sebagai beriut)
ln ( psat )= A− BC +T
dimana nilai parameter +, dan adalah spesifi untu masing masing omponen. ilai
parameter tersebut untu omponen dalam campuran adalah $dimana ' dalam mmg dan T
dalam elcius&
,ena=a & + T min T ma>
Me'ana 3.34531 !05.!20 23. -11 -152
E'ana 3."!52 33". 253.!0 -1!" -5
Propana 3.0"4 0".1 2!3.440 -10 -25
u'ana 3.043 4"5.3 2"."0 - 14
Selan6utna setelah itu dengan persamaan antoine maa didapatan nilai teanan saturasi
dari masing masing omponen dalam campuran pada suhu 20. Setelah itu maa ita bisa
mendapatan nilai teanan pada eadaan dew dan buble dengan menggunaan persamaan ang
telah disebutan diatas. 7ia nilai teanan pada sistem ondenser ang diberian aitu 1.2! bar
berada diantara teanan dew dan buble, maa eadaan ahir campuran adalah dua fasa aitu cair-
uap, selan6utna 6ia lebih ecil dibanding dew point maa campuran ahir berwu6ud cair dan
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 3
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
4/41
bila lebih besar dibanding buble point maa campuran berada di fase uap. Sehingga ita tida
aan perlu menghitung lagi 6ia memang eadaan campuran sudah dalam satu fasa. amun, permasalahanna disini adalah suhu pada pemicu ang diberian berada diluar
6angauan suhu dari parameter antoine sehingga ita tida bisa menggunaan persamaan antoine
untu menentuan suhu saturasi dari omponen dalam campuran. /ntu itu pula lah ita tida
bisa menentuan eadaan ahir dari campuran arena ita tida dapat menetuan dew point dan
buble point na. ,ehin66a harus diasumsikan bah=a campuran akhir berada
kese'imban6an dua asa cair-uap%
Selan6utna dalam Flash Calculation terdapat frasi mol uap ataupun cair dari suatu 8at
$8i& dan 6umlah mol ang dirumusan sebagai) L+V =1
zi= x i L+ y i V
9imana adalah frasi mol cair suatu sistem, : adalah frasi mol gas suatu sistem, x adalah
frasi mol cair suatu 8at serta frasi mol gas suatu 8at. 9engan mengombinasian edua
persamaan diatas maa aan didapatan persamaan)
y i= z i K i
1+ ( K i−1 )V →∑ y i=1→∑
z i K i
1+( K i−1 )V =1
Selan6utna nilai # pada persamaan diatas dapat diperoleh dengan menggunaan grafi
ang ada di buu ;ntroduction of hemical
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
5/41
.ambar$. ilai # untu idroarbon ?ingan$sumber) S:+, Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamincs)
Selan6utna persamaan terahir diatas ita substitusian dengan anga ang sudah ita
cari dan etahui, sehingga didapatan)
(0.5 ×10)1+(10−1 )V
+ (0.1× 2.1)1+ (2.1−1 )V
+ (0.2× 0.68)1+ (0.68−1 ) V
+ (0.2 ×0.21)1+(0.21−1 )V
=1
5
1+9V +
0.21
1+1.1V +
0.136
1−0.32V +
0.042
1−0.79V =1
/ntu mencari nilai : digunaan 'rogram Secant, fungsi ang dimasuan adalah sebagai
beriut)5
1+9V +
0.21
1+1.1 V +
0.136
1−0.32V +
0.042
1−0.79 V −1=0
Selan6utna memasuan fungsi diatas e dalam program Secant. eriut merupaan listing
program secant dengan fungisna diceta merah.C Prgram Solusi Persamaan Aljabar Non-Linier Tunggal (PANLT)
C dengan metode 'SECANT'
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 5
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
6/41
C VARIAN Program dengan Subroutine
C !ondisi "roses din#ata$an dalam %ariabel '&lag'
C lag * berarti sistem masi+ dalam "roses iterasi
C lag ,* berarti "roses tela+ mena"ai $on%ergensi
C lag .* berarti jumla+ iterasi ma$simum tela+ terlam"aui
C ------------------------------------------------------------------
I/PLICIT N0NE
e1ternal &
REAL23 e"s4&414141,
INTE5ER &lag4iter4ma1iter
6RITE(24'(A47)') '8arga-+arga a9al 141, '
REA:(242) 141,
6RITE(24'(A47)') ';umla+ iterasi ma$simum '
REA:(242) ma1iter
6RITE(24'(A47)') 'E"silonISECTI0N
C && &ungsi &(1) #ang a$an diari a$arn#a
C 1 nilai 1-a9al4 identi$ dengan 1(n-,)
C 1, nilai 1-a9al4 identi$ dengan 1C 1 nilai 1-baru4 identi$ dengan 1(n?,)
C e"s $riteria atau $etelitian "er+itungan
C itnum jumla+ iterasi #ang dila$u$an "roses
C itma1 jumla+ "embatas iterasi untu$ "roses
C "r&lag identi&i$asi untu$ $on%ergensi4 #aitu
C "roses sedang
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
7/41
C terlam"aui
C -------------------------------------------------------
REAl23 e"s4&&414141,
INTE5ER "r&lag4itnum4itma1
itnum
"r&lag
:0 68ILE("r&lag @E@ )
1 1,-&&(1,)2(1,-1)S(1 - 1,) @LE@ e"s) T8EN
"r&lag ,
ELSE I (itnum @5T@ itma1) T8EN
"r&lag .
ELSE
itnum itnum ? ,
1 1,
1, 1
EN:I
EN::0
RET=RN EN:
Selan6utna 6ia ita lihat bahwa persamaan diatas menghasilan persamaan ang
berorde !, sehingga 6ia ita hitung manual aan dihasilan nilai dari titi potong terhadap
sumbu x sebana ! buah. @leh arena itu ita harus memilih harga tasiran awal ang sesuai
dalam memasuan na di program secant. @leh arena nilai dari frasi : berisar antara 0
sampai dengan 1, maa harga tasiran awal ang paling sesuai sehingga menghasilan hasil ang
paling benar adalah 0 dan 0.1
.ambar !. asil dari 'rogram =ortran
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | !
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
8/41
erdasaran hasil program fortran diatas maa didapatan nilai dari atau : sebesar %# ilai
dari omposisi mol cair dan uap adalah sebagai beriut)V =0.855
L+V =1
L=1−V =1−0.855=0.14
a% Mencari nilai 7raksi 8ap pada masin6-masin6 komponen:
>ethane
y1= z1 K 1
1+ ( K 1−1 )V =
(0.5×10)1+(10−1 ) 0.855
=0.575
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
9/41
x4= y4
K 4=
0.129
0.21 =0.616
>aa hasil diatas dapat dibentu men6adi sebuah tabel
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
10/41
#oefisien ati(itas adalah sebuah fator ang digunaan dalam termodinamia untu
menataan besarna penimpangan larutan dari ondisi ideal ang digambaran dengan
ati(itas moleul dalam campuran. 9alam hal ini ondisi ideal ang dimasud adalah
berdasaran uum ?aoult. 7ia suatu 8at campuran terdiri dari omponen i dan 8at
lainna, maa aibat etidaidealan larutanna menebaban nilai onsentrasi berubah
atau menimpang dari ondisi idealna.
γ 1= y i P
xi Pisat
#oefisien ati(itas digunaan pada larutan dengan teanan sistem rendah sampai sedang.
b& #omentar Arafi
• TetrahdrofuranC carbontetrachloride
Terlihat bahwa '-x1 atau ur(a bubble point berada dibawah garis linear huum
?aoult. al ini dinataan negatif dari elinearan. #ur(a T= berada diatas ur(a
carbon tetrachlorida. 9an daerah dua fasa ang relatif ecil. al ini menun6uan
bahwa T= lebih mudah menguap dibandingan carbon tetrachloride. Seperti ang
dietahui bahwa titi didih T= adalah 33° sedangan titi didih carbon
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | #0
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
11/41
tetrachloride adalah 3,2°. 9ietahui campuran polar dan polar. Sehingga dapat
larut. 7adi pada ondisi ini tida aan terbentu a8eotrope.
•
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
12/41
Terlihat bahwa titi minimum ur(a '-x1 $bubble point& dan '-1 $dew point& berada
pada titi ang sama. #ondisi pada titi ini disebut a8eotrope. #ur(a chloroform
berada diatas ur(a tetra hdrofuran. 9aerah dua fasa relatif ecil. al ini ter6adi
arena perbedaan titi didih ang sangat ecil. 9imana titi didih chloroform B
31,2° dan T= B 33°. +8eotrope pada titi minimum ur(a menun6uan bahwa
omposisi edua larutan adalah sama. al ini ter6adi arena chloroform merupaan
senawa nonpolar sedangan T= merupaan senawa polar. 9ietahui bahwa
senawa polar sulit larut dalam senawa nonpolar. Sehinga tida tida ter6adi reasi
pada titi ini, sehingga omposisi edua larutan sama.
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | #2
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
13/41
• =uranC carbon tetrachloride
Terlihat bahwa ur(a '-x1 berada diatas garis linear huum ?aoult. Sedangan ur(a
'-1 berada dibawah ur(a ideal. Terlihat daerah dua fasa ang relatif besar. al ini
menun6uan perbedaan titi didih ang tinggi antara edua larutan. Seperti dietahui
bahwa titi didih furan B "1,!° dan carbon tetrachloride B 3,2°. 9ietahui
campuran sama-sama polar sehingga dapat larut satu sama lain. Sehingga tida aan
terbentu a8eotrope pada ondisi ini.
c& #euntungan dan #erugian #oefisien +ti(itas
• #euntungan
'endeatan oefisien atifitas merupaan cara terbai dalam menun6uan etida
idealan larutan pada teanan rendah.
• #erugian
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | #3
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
14/41
+nda harus memperiraan atau memperoleh parameter dari data esperimen,
contoh) data esetimbangan fasa 'arameter aan (alid hana pada range temperatur dan teanan dari data 'endeanan oefisien atifitas hana dapat digunaan pada teanan rendah
SOAL 4
;n addition, our group also gi(en another tas, similar but not reall the same. (a)
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
15/41
!@2 dengan berat moleul senawa .11 gCmol. #edua senawa tersebut memilii
berat senawa ang berbeda 6auh. al ini 6uga dipengaruhi oleh uuran moleul senawa
tersebut. Seperti terlihat pada gambar 1, loroform memilii uuran moleul ang lebih
besar daripada 1,! diosana. ;ni menun6uan bahwa besar moleul edua senawa tida
sama sehingga tida dapat diataan sebagai campuran ang ideal ang dapat diterapan
pada huum ?aoult.
Selain itu berdasaran daa tari intermoleularna, loroform memilii titi didih ang
lebih rendah daripada 1,! diosana aitu 31,2° sementara 1,! diosana memilii titi
didih ang tinggi aitu 101,"°. arutan ang memilii titi didih ang rendah
menandaan bahwa teanan uap larutan tersebut adalah tinggi. Sehingga apabila sebuah
larutan mempunai teanan uap ang tinggi pada suhu ang sama, ini berarti bahwa
moleul E moleul ang berada dalam larutan tersebut sedang melepasan diri dari
permuaan larutan dengan mudahna. >udahna suatu larutan untu melepasan diri
menandaan daa tari intermoleulerna relatif rendah. ;ni 6uga ang menebaban
loroform bersifat mudah menguap.
Sebalina untu larutan ang memilii titi didih tinggi seperti 1,! diosana memilii
daa tari intermoleuler ang tinggi sebab teanan uapna tinggi pada suhu ang sama.
Sehingga moleul E moleulna tida mudah lepas dari permuaanna. 9ari edua titi
didih tersebut dapat dietahui bahwa edua senawa memilii daa tari intermoleuler
ang berbeda. al ini menun6uan etidasesuaian terhadap sarat suatu campuran dapat
diataan ideal. @leh sebab itu dalam hal ini huum ?aoult tida coco untu edua
campuran senawa tersebut, dimana ondisi inilah ang aan menebaban ter6adina
de(iasi pada huum ?aoult.
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | #5
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
16/41
b& 9ietahui ) + binar mixture of chloroform $1& and 1,!-diosan $2&
81 B 82 B 0.5
Ttangi B Tsistem B 50°
'tangi B 'sistem B 25 'a
9itana ) Tentuan 6ia campuran di dalam (essel aan men6adi campuran dari saturated
liquid dan saturated vapor , vapor atau liquid
7ia terdapat 2 fase, tentuan frasi mol tiap fasana
7awab )
'ada poin a&, telah dietahui bahwa campuran chloroform-1,4 dioane buan larutan ideal
sehingga huum ?aoult tida dapat diapliasian pada asus ini.
.ambar 4% ,is'em Kloroorm ($)B$A4-"ioksan (!) pada *!*A$ K ( )
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | #
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
17/41
erdasaran ur(a ang didapat, sstem tersebut menggambaran de(iasi negati(e. al
tersebut diarenaan sifat dari huum ?aoult ang menataan 6ia nilai dari oefesien
ati(itas larutan dan gas urang dari satu, serta onstanta lain ang bernilai negatif
sehingga persamaan >argules dapat berlau. 'ersamaan >argules ang dimasud adalah )
ln γ 1= x22[ A12+2 ( A21− A12) x1] $1&
ln γ 2= x12[ A 21+2 ( A12− A 21) x2] $2&
dengan +12 B -0,2 dan +21 B -1,2 dan x1 G x2 B 1 berarti x2 B 1 E x1. #orelasi 'sat dan
' pada persamaan >argules 6uga dapat ditentuan sebagai beriut )
P= x1 γ 1 P1sat + x2 γ 2 P 2
sat
$"&
y1= x1 γ 1 P1
sat
x1 γ 1 P1sat + x2 γ 2 P2
sat = x1 γ 1 P1
sat
P $!&
dengan didapatanna nilai 1 maa dapat ditentuan 2 B 1 E 1. /ntu menelesaian
persoalan diatas dapat melalui persamaan ang telah ditentuan dengan tahapan beriut ini)
• >enentuan 'sat masing E masing omponen pada T B 50o
ln P1sat
=15,9732− 2696,79
323+(−46,16)
P1sat =508,70 mmHg=69,527 kPa
ln P2sat =16,1327−
2966,88
323+(−62,15)
P2sat =116,60 mmHg=15,910 kPa
• >enentuan nilai x1, x2, 1, 2 melalui trial and error dengan memasuan nilai nilai ang
dietahui e persamaan $1&, $2&, $"&,$!& pada saat TB50o dengan menggunaan
>s.
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
18/41
9ari soal dietahui bahwa 'sistem berada pada 25 'a dan T B 50o sehingga melalui
data diatas dapat ditentuan nilai x1, x2, 1, 2 melalui interpolasi sebagai beriut )
>encari nilai x1
25−23,116442
26,976029−23,116442
= x1−0,3
0,4−0,3
x1=0,3488 ≈ 0,35
>encari nilai x2
x2=1− x1
x2=1−0,3488
x2=0,6512
>encari nilai 1
25−23,11644226,976029
−23,116442
= y1−0,59779942
0,65862563−
0,59779942
y1=0,6020
>encari nilai 2
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | #8
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
19/41
y2=1− y1
y2=1−0,6020
y2=0,398
7adi menurut persamaan mergules diperoleh omposisi sebagai beriut )
ara edua adalah dengan
menggunaan metode flash
calculations. 9imana untu menggunaan metode ini, ita harus menin6au terlebih
dahulu apaah campuran chloroform-1,4 dioane pada ' B 25 'a dan T B 50 dalam
eadaan dua fasa atau tida. /ntu mengetahuina, tahap pertama adalah ita harus
mencari nilai ' buble dan 'dew.
• >encari nilai ' buble
Pbuble=γ 1 x1 P1sat +γ 2 x2 P2
sat
$5&
/ntu mencari nilaiγ 1 dan
γ 2 , ita gunaan persamaan $1& dan $2&
ln γ 1= x22[ A12+2 ( A21− A12) x1] $1&
ln γ 1=0,65122[−0,72+2 (−1,27−(−0,72)) 0,35]
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | #"
Komposisi +airan Komposisi 8ap
C$ C! D$ D!
0 ,35 0,6512 0,6020 0,398
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
20/41
ln γ 1=−0,46859
γ 1=0,6258≈0,63
ln γ 2= x12[ A21+2 ( A12− A21) x2] $2&
ln γ 2=0,352[−1,27+2 (−0,72−(−1,27)) 0,6512]
ln γ 2=−0,0678
γ 2=0,9344
9engan menggunaan nilai x1 dan x2 ang telah ditentuan sebelumna maa ita dapat
menentuan 'buble.
Pbuble=(0,63) (0,35 ) (69,53 kPa )+(0,9344) (0,6512 ) (15,91 )
Pbuble=25,0123 kPa
• >enentuan 'dew
P dew= 1 y1
γ 1 P1sat +
y2
γ 2 P2sat
$3&
P dew= 1
0,6020
(0,63)(69,53 kPa)+
0,398
(0,9344)(15,91 kPa)
Pdew=24,6822 kPa
•
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
21/41
9ilihat dari data diatas maa 'sistem B 25 'a berada pada campuran cair 6enuh dengan uap
6enuh $campuran 2 fasa& sehingga dapat digunaan perhitungan ilat untu menentuan nilai
xi dan i
• >enentuan rasio esetimbangan # 1 dan # 2
K i= Pi
sat
P
K 1=69,53 kPa
25 kPa =2,7812
K 2=15,91kPa
25kPa =0,6364
• >enentuan nilai : dan
∑i
zi K i
1+V ( K i−1)
z1 K 1
1+V ( K 1−1 )+
z2 K 2
1+V ( K 2−1)=1
(0,5 × 2,7812 )1+V ( 2,7812−1 )
+ (0,5 × 0,6364 )1+V (0,6364−1 )
=1
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 2#
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
22/41
>elalui trial and error diperoleh data perhitungan : sebagai beriut )
#arena G : B1, dan sstem berada di daerah 2 fasa, maa nilai : harus H 1. Sehingga, : B
0,44
Setelah dietahui nilai : maa selan6utna dapat ditentuan nilai
: G B 1
B 1 E :
B 1 E 0,44
B 0,01
• >enentuan nilai 1 dan 2
y i= z i K i
1+V ( K i−1)
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 22
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
23/41
y1= (0.5×2,7812 )1+0.99 (2,7812−1 )
=0,50322
y2= (0.5×0,6364 )
1+0.99 (0,6364−1 )=0,4976
• >enentuan nilai x1 dan x2
x i= z i
L+ K i(1− L)
x1= 0,5
0,01+2,7812 (1−0,01 )=0.1809
x2= 0,5
0,01+0,6364 (1−0,01 )=0.7812
9engan menggunaan flash calculations diperoleh hasil ang sediit berbeda dengan hasil
sebagai beriut )
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 23
Komposisi +airan Komposisi 8ap
C$ C! D$ D!
0 1809 0.7812 0,50322 0,4976
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
24/41
SOAL 5
=rom S:+ boo $3th edition, problem 12.3&
:< data for methl tert-butl ether$l&Cdichloromethane$2& at "0.15 # $"5I& $extracted from =.+. >ato, . erro, and +. 'tneloux, !" hem.
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
25/41
7awab)
a& >enentuan " parameter >argules) %1$ , %$1 , dan C
/ntu menentuan nilai +21, +12, dan dapat diselesaian dengan peralian matris +. x B .
;uti langah-langah beriut)
1. Tentuan simpangan bau dari persamaan >argules
S B Σ$& E '(T $+21.x1 G +12.x2 E x1x2& x1x2&
B Σ¿¿ & E '(T $+21.x12x2 G +12.x1x22 E $x1x2&2&
2. Turunan persamaan simpangan bau terhadap nilai ang dicari $+21, +12, dan & L hasilturunan B 0
S B Σ ¿¿ & E '(T $+21.x12x2 G +12.x1x22 E $x1x2&2&
&!$
S B Σ¿¿ & E '(T $+21.x12x2 G +12.x1x22 E $x1x2&2&
d!
A 21 B Σ $& E '(T $+21.x1
2x2 G +12.x1x22 E $x1x2&
2& $-x12x2& B 0
&$!
S B Σ ¿¿ & E '(T $+21.x12x2 G +12.x1x22 E $x1x2&2&
d!
A12
B Σ $& E '(T $+21.x12x2 G +12.x1x2
2 E $x1x2&2& $-x1x2
2& B 0
+
S B Σ¿¿ & E '(T $+21.x12x2 G +12.x1x22 E $x1x2&2&
d!
C B Σ $& E '(T $+21.x1
2x2 G +12.x1x22 E $x1x2&
2& $x1x2&2 B 0
". 'indahan & E '(T e ruas anan, sisana e ruas iri
&!$
+21 Σ$x1!x2
2& G +12 Σ$x1"x2
"& E Σ$x1!x2
"& B Σ $& E '(T &. $x12x2&
&$!
+21 Σ$x1"x2
"& G +12 Σ$x12x2
!& E Σ$x1"x2
!& B Σ $& E '(T)" $x1x22&
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 25
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
26/41
+
+21 Σ$x1!x2
"& G +12 Σ$x1"x2
!& E Σ$x1!x2
!& B Σ $& E '(T &. $x1x2&2
!. uat matrisna men6adi +.x B
∑ (" # / $T )( x1
2
x2)¿∑ (" # / $T )( x1 x22)
x1
∑ (" # / $T )(¿¿2 x22)
[∑ x14 x22
∑ x 13 x23
∑ x14 x23
∑ x13 x23
∑ x12 x24
∑ x13 x24
∑ x14 x23
∑ x13 x24
∑ x14 x24] [ A 21 A12−C ]=¿
5. >asuan data ang telah dietahui $experimental& e dalam >s.
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
27/41
5 4
8%00
50%332
20%#"!
50%!
80%802
50%8#4!
350%"584
48
-0%2048
"
-0%0424
40%0"
!5%0"
0%388
00%245
!0%#2
00%!54
30%830
840%"40"
!#
-
0%#855#
-
0%0084
0%#0"
85"%5
#0%503
0%38
0%4"
40%3#
40%8!"8
240%88"8
5
-0%#280
3-
0%##!0%#22
"5%83
30%5!4
"0%45
40%425
#0%543
0%"0"2
00%8523
5
-0%0"5#
8
-0%#5"!
0%#22
#053%8
"0%!3
0%588
20%32
40%4##
80%"44!
4"0%!"44
2#
-0%058
4
-0%230#
4 0%##3
##5#%2
00%!!
0%!#!
0%232
40%282
40%"!24
40%!35
58
-0%02!"
2
-0%30"
"0%0"2
#250%45
50%84!
0%823
80%#52
40%#!
20%"88#
"0%84#
55
-0%0##8
!
-0%3!"5
!0%0!
#34"%"2
0%"0"
30%"00
20%0"0
!0%0""
80%""0
#!0%442
8!
-0%003"
"
-0%43"
# 0%043
#44"%!2
00%"52
"0%"50
20%04!
#0%04"
80%"""0
"0%#5
5#-
0%000"
-0%483
#0%023
Σ"00%2
2#%54!
!5%54#
0!%452
38%45"
0#2%02
2#2%082
2-
2%2342-
2%2544 0%""#
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 2!
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
28/41
3. ari nilai nilai untu perhitungan matris +.x B
$o% '# '2
'#,3%'2,3
'#,4%'2,3
'#,3%'2,4
'#,4%'2,2
'#,2%'2,4
'#,4%'2,4
'#,2%'
2
'#%'2,2
'#,2,2
#0%033
00%"
!03%24"54E-
05#%0!235E-
03%#423E-
05#%#08"4E-
00%000"
52#%03"E-
00%00#0
530%0308
580%00
20%05!
"0%"4
2#0%000#2
303"%3"!35E-
00%000#52
"#"%"!48"E-
00%002
4#8%85324E-
00%003#
580%05#3
8"0%00
3
0%0"2
4
0%"0
!
0%00058"
!"3
5%44"8E-
05
0%000535
3
%0045E-
05
0%005!
"3
4%"4#3E-
05
0%00!!
4"
0%0!#
#3
0%00
40%#
50%83
350%002!2
!5!0%000445
0#40%00222!
!40%000533
"#0%0#33
80%0003!0
"#"0%023#
00%##5
!#0%0
50%248
20%!5
#80%004"
""#0%00##2
5530%004884
440%002#44
"230%0#"
!"0%00#2#2
3#80%043
#30%#402
830%03
0%332
20%
!80%0#0"#!
8!50%0032
"#80%00!2"0
"0%00543#
#440%02#"
4!0%002422
050%0!3
"0%#48#
4!0%04
!0%388
00%#
200%0#338"
040%005#"4
"480%008#"4
0"0%008488
4!0%02##
#"0%003#!"
3080%0"2#
330%#453
230%05
80%503
0%4"
40%0#522
5!0%00!8!
520%00!!55
040%0#584"
#!0%0#53
""0%003"05
440%#258
"30%#240
"40%0
"0%5!4
"0%42
5#0%0#45"
55#0%0083"#
55!0%00204
""0%0#"!40
#"50%0#0!
"30%0035!
25# 0%#4050%#038
"0%05
#0
0%!3
0%32
4
0%0#028
#2
0%00!#5"
#0
0%0034"
02
0%02#"33
534
0%005#
5
0%00233
!32 0%#48#
0%0!#!
3
0%04
##0%!!
0%23
240%005!
"20%00435!
0"0%00#3#"
320%0#8!50
480%00#!
#"0%00#0#2
!080%#3"
320%04#4
580%03
#20%84!
0%#5
240%002#55
3""0%00#82
"#0%000328
480%0##"8!
4#0%0003
880%0002!8
4220%#0"4
880%0#"
80%0
#30%"0"
30%0"
0!0%00050
"!50%0005#0
0"45%088E-
050%00523
"!4 5%E-054%25E-
050%0!4"
"30%00!4
80%00
#40%"52
"0%04
!#"%040!E-
058%#4"4E-
054%2582E-
00%00#82"
0!34%4!E-
04%05!3E-
00%042!
80%002#
#40%00
Σ %54! !%45 0%0835"2 0%04##43 0%042448 0%##2383 0%##"0 0%0#83"4 #%0258 #%0!82 0%3"
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 28
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
29/41
! 23 2# 358 85 3 2# 82" 84 !#
>asuan nilai-
nilai Σ ang telah dicari
pada tabel >s. s.
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
30/41
=mmult(minverse(matriks A),(matriks B)
9ari peralian matris pada >s.
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
31/41
#) 'repare a plot of ;n # γ 1¿ , ;n # γ 2¿ , and &E'#1 $ (T) :S. * I showing both the correlation and experimental (alues.
E>perimen'al "a'a
$o%&(k&a) '# # '2 2 # γ2 ln γ # ln γ2 E*+T
#*('#%'2)
E*('#%'2)+T
#83%40
20%033
00%0#4
#0%"!
00%"85
"0%!#8#
080%""!2
8
-0%33##
4
-0%002!
4
-0%0#35
!3#%33!
#
-0%425324
2#
282%20
20%05!
"0%025
30%"42
#0%"!4
!0%!238
230%""!4
3!
-0%3232
#
-0%0025
!
-0%02##
3#8%332
2
-0%38!3"#
5"
380%48
#0%0"2
40%04#
0%"0!
0%"58
40%!30#
80%""!
24
-0%3#44
8
-0%0032
8
-0%0320
4##%"24
32
-0%3820#0
05
4!%!#
"0%#
50%080
40%833
50%"#"
0%!45
40%""2!
#!
-0%2"23
#
-0%00!3
#
-0%054!
!%205!
-0%3"45"8
!5
5!2%42
20%248
20%#3#
40%!5#
80%88
0%!!2
3#0%"8#3
35
-0%25!"
5
-0%0#88
4
-0%0!8#
"5%35"#
5
-0%4#"02
"2
8%00
50%332
20%#"!
50%!
80%802
50%8#4!
350%"584
48
-0%2048"
-0%04244
-0%0"4#
4%50!8"
-0%4345"8#
!5%0"
0%388
00%245
!0%#2
00%!54
30%830
840%"40"
!#
-0%#855
#
-0%008
4
-0%#0"2
#4%2##3
0!
-0%45""25
85"%5
#0%503
0%38
0%4"
40%3#
40%8!"8
240%88"8
5
-0%#280
3-
0%##!
-0%#224
#4%0002
0!
-0%48"4!
!5" 5%83
30%5!4
"0%45
40%425
#0%543
0%"0"2
00%8523
5-
0%0"5#-
0%#5"!-
0%#224%0"#8
2#-
0%50#!"!
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 3#
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
32/41
8 3 2!
#053%8
"0%!3
0%588
20%32
40%4##
80%"44!
4"0%!"44
2#
-0%058
4
-0%230#
4-
0%##344%5482
8
-0%5#5!88
"#
##5#%2
00%!!
0%!#!
0%232
40%282
40%"!24
40%!35
58
-0%02!"
2
-0%30"
"
-0%0"2!
85%05
88 -0%52008#
#2 50%455 0%84! 0%8238 0%#524 0%#!2 0%"88#" 0%84#55
-
0%0##8!
-
0%3!"5!
-
0%0!"# !%!4#482
-
0%525!30
#34"%"2
0%"0"
30%"00
20%0"0
!0%0""
80%""0
#!0%442
8!
-0%003"
"
-0%43"
#-
0%0435#2%#25
##
-0%52!4#
#5
#44"%!2
00%"52
"0%"50
20%04!
#0%04"
80%"""0
"0%#5
5#-
0%000"
-0%483
#
-0%023
422%280
85
-0%52!2"
##
Σ"00%2
2#%54!
!5%54#
0!%452
38%45"
0#2%02
2#2%082
2-
2%2342-
2%2544-
0%""##43%2!
#4
-%5#0082
84
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 32
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
33/41
0%0000
#%0000
2%0000
-0%
-0%5
-0%4
-0%3
-0%2
-0%#
0
ln 1, ln 2, GE/(X1.X2)RT VS. X1
ln amma#
ln amma2
E*('#%'2)+T
X1
ln 1, ln 2, GE/(X!.X2)RT
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 33
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
34/41
/ntu mencari nilai data +orrela'ion Value, maa perhitungan lnγ 1, dan lnγ 2 adalah seperti beriut)
9ari perhitungan poin +, maa nilai %1$ , %$1 , dan C telah dietahui dan dapat disubstitusian edalam persamaan diatas)
[ A21
A12C ]
=
[−0.5153
−0.31840.2837 ]
+orrela'ion Value "a'a
$o% & (k&a) '# # '2 2 ln γ # ln γ 2 E*+T#*('#%'2)
E*('#%'2)+T
# 83%4020%033
00%0#4
#0%"!
00%"85
"
-0%2"32
-0%0004
2
-0%0#00
83#%33!
#
-0%3#585"52
2 82%2020%05!
"0%025
30%"42
#0%"!4
!
-0%2!2
2
-0%00#2
2
-0%0#!#
5#8%332
2
-0%3#433"85
"
3 80%48#0%0"2
40%04#
0%"0!
0%"58
4
-
0%2550
-
0%002"4
-
0%0223
##%"2432
-
0%3#28#5""
4 !%!#"0%#
50%080
40%833
50%"#"
-0%2#!5
2
-0%0084
!
-0%0432
!!%205!
-0%3##825#3
5
5 !2%4220%248
20%#3#
40%!5#
80%88
-0%#852
5
-0%0#8
-0%058
5%35"#
5
-0%3#434424
8%005 0%332
20%#"!
50%!
80%802
5-
0%#58#-
0%02!"-
0%0!##4%50!
8"-
0%320883#4
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 34
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
35/41
2 "
! 5%0"0%388
00%245
!0%#2
00%!54
3
-0%#420
2
-0%03!0
#
-0%0!!!
54%2##3
0!-
0%32!43"""
8 5"%5#0%503
0%38
0%4"
40%3#
4-
0%##0#
-0%028
!
-0%08
4%0002
0!
-0%344504
8
" 5%833 0%5!4" 0%454 0%425# 0%543
-
0%0"034 -0%08#
-
0%08854 4%0"#82#
-
0%322!#05!
#0 53%8"0%!3
0%588
20%32
40%4##
8
-0%02
#-
0%#32
-0%0854
54%5482
8
-0%388233
"
## 5#%200%!!
0%!#!
0%232
40%282
4
-0%03!0
8
-0%#""0
"
-0%0!4!
35%05
88
-0%4#8"35"#
2
#2 50%4550%84!
0%823
80%#52
40%#!
2
-0%0#8#
8
-0%2!"#
!
-0%05!"
5!%!4#4
82
-0%4484"8
#
#3 4"%"20%"0"
30%"00
20%0"0
!0%0""
8
-0%00!#
#
-0%35"!
!-
0%03"##2%#25
##
-0%4!404!#
!
#4 4"%!200%"52
"0%"50
20%04!
#0%04"
8
-0%0020
5
-0%4285
#
-0%022#
422%280
85
-0%4"32"5!
#
Σ"00%22
#%54!
!5%54#
0!%452
38%45"
0
-#%854"
5
-#%42"
5-
0%!58"#43%2!
#4-
5%#500#555
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 35
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
36/41
0%0000
#%0000
2%0000
-0%
-0%5
-0%4
-0%3
-0%2
-0%#
0
ln 1, ln 2, GE/(X1.X2)RT VS. X1
ln amma#
ln amma2
E*('#%'2)+T
X1
ln 1, ln 2, GE/(X!.X2)RT
'erbandingan antara
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
37/41
(c) 'repare a +--y diagram Jsee =ig. 1$"#a)K that compares the experimental data with the
correlation determined in #a)"
'lot grafi '-x,
E>perimen'al "a'a
$o%
&
(k&a) '# #
#83%40
20%033
0
0%00000%20000%40000%0000%8000#%0000#%2000
0
20
40
0
80
#00
Grafk P-X,Y (experiment)
'#
#
X1, Y1
P (kPa)
0%0#4#
282%20
20%05!
"0%025
3
3
80%48
#
0%0"2
4
0%04#
4!%!#
"0%#
50%080
4
5!2%42
20%248
20%#3#
4
8%00
50%332
20%#"!
5
!5%0"
0%388
00%245
!
85"%5
#0%503
0%38
"5%83
30%5!4
"0%45
4
#053%8
"0%!3
0%588
2
##5#%2
00%!!
0%!#!
#2 50%45 0%84! 0%823
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 3!
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
38/41
5 8
#34"%"2
0%"0"
30%"00
2
#44"%!2
00%"52
"0%"50
2
Σ"00%2
2#%54!
!5%54#
0
+orrela'ion "a'a
9ari nilai ln γ 1 dan ln γ 2 untu correlation (alue ang telah dihitung pada poin b, maa ita
dapat mengetahui nilai γ 1 dan γ 2 dengan meng-exp-an nilai tersebut. alu mencari nilai '
correlation dan F correlation ang sesungguhna dengan)
$o
%
&
(k&a)
'# # '2 2 γ1 γ2 ln γ1ln γ2
#83%3
80%033
00%0#4
0%"!
00%"85
40%!458
320%"""5
84
-0%2"32
-0%0004
2
282%4#
00%05!
"0%02
50%"42
#0%"!3
50%!58
40%""8!
!!
-0%2!2
2
-0%00#2
2
380%!#
30%0"2
40%044
00%"0!
0%"5
00%!!48
!0%""!0
!
-0%2550
-0%002"
4
4!!%##
0%#
50%08
20%833
50%"#3
80%8045
#40%""#5
8
-0%2#!5
2
-0%0084
!
5!3%2
40%248
20%#3"
!0%!5#
80%80
3 0%830"0%"832
!8
-0%#852
5
-0%0#8
"%44
0%332
20%202
!0%!
80%!"!
30%853!
##0%"!24
8
-0%#58#
-0%02!"
2
!
%""
#
0%388
0
0%24"
4
0%#2
0
0%!50
0%8!
0
0%"3
!
-0%#420
2
-0%03!0
#
82%#3
20%503
0%30
30%4"
40%3"
!0%8"5!
4#0%"3"0
-
0%##0#
-0%028
!
"5"%32
#0%5!4
"0%43"
40%425
#0%50
0%"#3
240%"#!5
02
-0%0"03
4-
0%08##0 55%!! 0%!3 0%53 0%32 0%43! 0%"3"3 0%8!58 - -
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 38
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
39/41
3 0 4 0 #4 #30%02
# 0%#32
##52%"4
30%!!
0%"3
30%232
40%30
!0%"35
"50%8#"4
!!
-0%03!0
8
-0%#""0
"
#25#%#3
30%84!
0%80!
80%#52
40%#"2
20%"8#"
850%!54
##
-0%0#8#
8
-0%2!"#
!
#350%20
00%"0"
30%8"2
50%0"0
!0%#0!
50%""2"
#50%"!8
35
-0%00!#
#
-0%35"!
!
#44"%80
0%"52
"0%"4!
50%04!
#0%052
50%""!"
480%5#4
!8
-0%0020
5
-0%4285
#
Σ
"#4%8
85
%54!
!
5%4
!%452
3
8%533
4
#2%32#
2
#2%53
""
-#%854"
5
-#%42"
5
0%00000%20000%40000%0000%8000#%0000#%2000
0
20
40
0
80
#00
Grafk P-X,Y (rrelatin)
'#
#
X1, Y1
P (kPa)
'erbandingan Arafi '-M,F experiment dengan correlation
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 3"
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
40/41
0%0000 0%2000 0%4000 0%000 0%8000 #%0000 #%2000
0
20
40
0
80
#00
Grafk P-X,Y
'# (e.perimen/)
# (e.perimen/)
'# (orrela/ion)
# (orrela/ion)
X1, Y1
P (kPa)
Vapour-Liquid Equilibria (VLE) – Kelompok 8 Termodinamika 02 | 40
8/17/2019 Makalah Pemicu - Vapor-Liquid Equilibria
41/41
"&7T&/ P8,T&K&
+sme. 2003" .team Tales Compact Edition. ew For) Three 'ar +(enue.
7. >. Smith, . . (an ess, and >. >. +bbott $S:+&. 2001 " Introduction to Chemical
Engineering Thermodynamics, / th
ed . ew For) >cAraw ill.>oran, >ichael 7. 200!. Termodinami0a Te0ni0 imia !ilid I Edisi 4. 7aarta)