OPERASI TEKNIK KIMIA I - teknologiindustriumi.ac.id · Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I 5 1.1.2 Tangki Pengaduk Salah satu sarana untuk pencampuran fase cair adalah tangki

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I

1

PENUNTUN PRAKTIKUM

OPERASI TEKNIK KIMIA I

NAMA MAHASISWA :

NOMOR STAMBUK :

KELAS/KELOMPOK :

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

MAKASSAR

2016


2

KATA PENGANTAR

Assalamu ‘alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh...

Dengan rahmat Allah SWT, kami mengucapkan puji syukur kehadirat-

Nya atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusunan

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia ini dapat diselesaikan.

Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia ini diharapkan dapat

membantu mahasiswa dalam mengikuti kegiatan praktikum pada laboratorium

Operasi Teknik Kimia.

Dengan adanya buku penuntun ini bukan berarti mahasiswa tidak perlu

lagi mencari dan membaca buku-buku lainnya tetapi juga dibutuhkan informasi

dari beberapa referensi demi menambah pengetahuan sehingga mahasiswa dapat

betul-betul mendalami materi dari setiap judul percobaan yang akan dilakukan.

Penyusunan penuntun ini mengacu dari modul yang disusun oleh

perancang alat Laboratorium di Institut Teknologi Bandung (ITB).

Kami menyadari dalam penyusunan penuntun ini masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya

membangun demi menyempurnakan penuntun ini dan penuntun-penuntun

selanjutnya.

Semoga penuntun praktikum ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Insya

Allah. Amin ya Rabbal ‘alamin.

Wassalamu ‘alaikum warahmatullahi wabarakatuh...

Makassar, April 2016

Tim Penyusun

Laboratorium Operasi Teknik Kimia

Universitas Muslim Indonesia


3

DAFTAR ISI

Kata Pengantar

Tangki Pengaduk ............................................................................................4

Aliran Fluida ………………….....................................................................13

Heat Exchenger……. ....................................................................................19

Sedimentasi ..................................................................................................25


4

PERCOBAAN I

TANGKI PENGADUK

1.1 Tujuan Percobaan

Mempelajari karakteristik sistem pengadukan cairan dalam tangki.

1.2 Dasar Teori

Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan didalam

bahan yang diaduk. Tujuan dari pada operasi pengadukan terutama adalah

terjadinya pencampuran.

Pencampuran merupakan suatu operasi yang bertujuan untuk mengurangi

ketidaksamaan komposisi, suhu atau sifat lain yang terdapat dalam suatu

bahan. Pencampuran dapat terjadi dengan cara menimbulkan gerak di dalam

bahan itu yang menyebabkan bagian-bagian bahan saling bergerak satu

terhadap lainnya, sehingga operasi pengadukan hanyalah salah satu cara untuk

operasi pencampuran. Pencampuran fasa cair dapat dibagi dalam dua

kelompok yaitu pertama pencampuran antara cairan yang saling tidak

bercampur atau tercampur sebagian(immiseible) dan campuran cairan yang

tercampur (miseible).

1.1.1 Proses Pencampuran

Proses pencampuran dalam fasa cair dilandasi oleh mekanisme

perpindahan momentum didalam aliran turbulen, pencampuran terjadi

pada tiga skala yang berbeda, yaitu :

a. Pencampuran sebagai akibat aliran cairan secara keseluruhan (bulk

flow), disebut mekanisme konvektif.

b. Pencampuran karena adanya gumpalan-gumpalan fluida yang

terbentuk dan tercampakkan didalam median aliran dikenal

sebagai “eddies”.

c. Pencampuran karena gerak molekul air merupakan mekanisme

pencampuran yang dikenal sebagai difusi.

Ketiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling

menentukan adalah eddy diffution. Mekanisme ini membedakan

pencampuran dalam medan aliran laminer.


5

1.1.2 Tangki Pengaduk

Salah satu sarana untuk pencampuran fase cair adalah tangki

pengaduk. Hal yang penting daripada pengadukan didalam

penggunaannya adalah :

a. Bentuk : pada umumnya digunakan bentuk silindris dan bagian

bawahnya cekung.

b. Ukuran : yaitu diameter dan tinggi tangki

c. Kelengkapannya :

- Ada tidaknya bafle, yang berpengaruh pada pola aliran

didalam tangki

- Jacket atau coil pendingin/pemanas yang berfungsi sebagai

pengendali suhu

- Letak lubang pemasukan dan pengeluaran untuk proses

kontinyu.

- Kelengkapan lainnya seperti tutup tangki dan sebagainya

d. Pengaduk (impeler)

1.1.3 Pengaduk

Pencampuran didalam tangki pengaduk terjadi karena adanya gerak

rotasi dari pengaduk didalam fluida. Gerak pengaduk ini memotong

fluida tersebut dan dapat memantulkan arus eddy yang bergerak

keseluruh sistem fluida tersebut. Oleh sebab itu pengaduk merupakan

bagian yang paling penting dalam suatu operasi pencampuran fasa cair

dengan tangki pengaduk. Pencampuran yang baik akan diperoleh bila


6

dipehatikan bentuk dan dimensi pengaduk yang digunakan, karena

akan mempengaruhi keefektifan proses pencampuran, serta daya yang

diperlukan. Menurut aliran yang dihasilkan, pengaduk dapat dibagi

menjadi tiga golongan :

a. Pengaduk aliran aksial, akan menimbulkan aliran yang sejajar

dengan sumbu putaran

b. Pengaduk dengan aliran radial, akan menimbulkan aliran yang

berarah tangensial dan radial terhadap bidang rotasi pengaduk.

Komponen aliran tangensial menyebabkan timbulnya vorteks dan

terjadinya pusaran, dan dapat dihilangkan dengan pemasangan

baffle atau cruciform baffle.

c. Pengaduk aliran campuran, merupakan gabungan dari kedua jenis

pengaduk diatas.

Menurut bentuknya, pengaduk dapat dibagi menjadi tiga golongan

yaitu :

a. Turbin, yang menimbulkan aliran arah radial dan tangensial

sekitar turbin terjadi daerah turbulensi yang kuat antar fluida

b. Propeller yang terutama menimbulkan aliran arah aksial, arus

aliran meninggalkan pengaduk secara kontinyu melewati fluida ke

suatu arah tertentu sampai dibelokkan oleh dinding atau dasar

tangki.

c. Padel, yang menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan

hampir tanpa gerak vertikal sama sekali. Arus yang bergerak ke

arah horizontal setelah mencapai dinding akan dibelokkan ke atas

atau ke bawah. Bila digunakan pada kecepatan tinggi, akan terjadi

agitasi.

Disamping itu masih ada bentuk-bentuk pengaduk lain yang biasanya

merupakan modifikasi dari ketiga bentuk di atas.

a. Flat Blade

b. Curved Blade

c. Pitbhed Blade


7

Gambar 1. Pengaduk Jenis Turbin

Gambar 2. Pengaduk Jenis Propeller

Gambar 3. Pengaduk Jenis Padel

Gambar 4. Pola Aliran Pada Pengaduk Jenis Propeller

1.1.4 Pola Aliran

Pola aliran yang terjadi dalam aliran yang diaduk tergantung pada

jenis pengaduk, karakteristik fluida yang diaduk dan ukuran serta

perbandingan ukuran antara tangki, pengaduk dan sekat.

Kecepatan partikel fluida di setiap titik dapat diuraikan dalam tiga

komponen, yaitu :

a. Standard Three Blade

b. Weedless

c. Guarded

a. Basic

b. Anchor

c. Glassed


8

1. Komponen radial, bekerja dalam arah tegak lurus terhadap sumbu

pengaduk.

2. Komponen longitudinal, bekerja dalam arah sejajar sumbu.

3. Komponen tangensial atau rotasional, bekerja dalam arah garis

singgung lintasan melingkar sekeliling sumbu. Aliran tangensial

yang mengikuti lintasan melingkar sekeliling sumbu,

menimbulkan vorteks di permukaan cairan. Jika tangki tidak

bersekat, maka pengaduk jenis aliran aksial maupun radial akan

menghasilkan aliran melingkar. Karena pusaran itu terlalu kuat,

pola aliran akan sama saja untuk semua jenis pengaduk, dan

vorteks yang terbentuk akan mencapai pengaduk, sehingga gas di

atas permukaan akan terhisap. Hal ini umumnya diinginkan.

Ada tiga cara untuk mencegah pusaran dan vorteks :

1. Pengaduk dipasang off center atau miring.

2. Pada dinding tangki dipasang sekat vertikal

3. Permukaan diffuser ring pada pengaduk jenis turbin

1.1.5 Waktu Pencampuran

Waktu pencampuran merupakan lamanya operasi pencampuran

sehingga diperoleh keadaan yang serba sama. Pada operasi

pencampuran dengan tangki pengaduk, waktu pencampuran ini

dipengaruhi oleh beberapa hal :

1. Yang berkaitan dengan alat, yaitu

a. Ada tidaknya bafle atau cruciform bafle

b. Bentuk dan jenis pengaduk (turbin, propeller, padel)

c. Ukuran pengaduk (diameter, tinggi)

d. Laju perputaran pengaduk

e. Kedudukan pengaduk pada tangki :

- Jarak terhadap dasar tangki

- Pola pemasangannya :

Center, vertikal

Off center, vertikal

Miring (inclined) dari atas

Horizontal

f. Jumlah daun pengaduk

g. Jumlah pengaduk yang terpasang pada poros pengaduk.

2. Yang berhubungan dengan cairan yang diaduk

a. Perbandingan kerapatan (density) cairan yang diaduk

b. Perbandingan viskositas cairan yang diaduk

c. Jumlah kedua cairan yang diaduk


9

d. Jenis cairan yang diaduk (miscible, immiscible)

Gambar 5. Posisi Pengaduk pada Tangki Pengaduk

1.1.6 Kebutuhan Daya

Untuk melakukan perhitungan dalam spesifik tangki pengaduk telah

dikembangkan beberapa teori dan hubungan empiris. Para peneliti

telah mengembangkan beberapa hubungan empiris yang dapat untuk

memperkirakan ukuran alat dalam pemakaian yang atas dasar

percobaan yang dilakukan pada skala laboratorium. Persyaratan dari

pada penggunaan hubungan empiris tersebut adalah adanya :

a. Kesamaan geometris, yang menentukan kondisi batas peralatan

artinya bentuk kedua alat harus sama dan perbandingan ukuran-

ukuran geometris berikut ini sama untuk keduanya.

b. Kesamaan dinamika dan kesamaan kinetik, yaitu terdapat

kesamaan harga perbandingan antara gaya yang bekerja disuatu

kedudukan (gaya viskositas terhadap gaya gravitasi, gaya inersi

terhadap gasya viskositas).

c. Faktor yang mempengaruhi kebutuhan daya (power) P untuk

pengadukan adalah diameter pengaduk (D), kekentalan cairan,

kecepatan cairan, medan gravitasi (g) dan laju putar pengaduk (N).

Maka secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

P = f(D,π,ρ,g,N)

a. Center, vertikal

b. Off center, vertikal

c. Miring (inclined)

d. Horizontal


10

Bila dianggap hubungan besaran-besaran tersebut seperti

persamaan berikut :

P = K(Da,π

b,ρ

c,g

f,N

g)

Dimana K adalah konstanta dengan analisa dimensi dimana

dimensi yang digunakan adalah :

M = massa

L = panjang

T = waktu.

Maka :

(

) (

)

(

)

(

)

(

)

Dengan menyelesaikan persamaan tersebut di atas maka diperoleh

:

( ) *

( )

+

(

)

Dimana :

( ) disebut power number = Npo

( )

disebut Reynold Number = NRe

disebut Froude Number = NFr

1.3 Prosedur Percobaan

Mengukur diameter dalamtangkidan diameter pengaduk. Kemudian

dimasukkanair dengan volume tertentukedalamtangkitanpabufflekemudian di

ukurtinggicairan. Pengaduk dimasukkan ke dalam tangki lalu alat dikalibrasi

dengan waktu tertentu.Kemudian bahan dimasukkan ke dalam tangki dan di

catat daya dan putarannya.Prosedur di atas diulangi dengan menggunakan

tangki dengan buffle.

1.4 Pengolahan Data

Untuk memperoleh persamaan :

Npo = K. Nre-b

.NFr-c

Dilakukan pengukuran besaran-besaran selama percobaan sebagai berikut :

1. P = (V.I)

2. D

3.

4. N

5. π = (t-θ)k


11

6. konstanta-konstanta K, -b, dan –c dihitung dengan cara linearisasi dan

regresi polinomial persamaan di atas.

Perhitungan regresi berdasarkan metode least square dapat dilakukan

dengan bantuan program komputer lotus, atau program-program lain

yang dibuat dalam bahasa BASIC.


12

TABEL ASISTENSI

NAMA :

STAMBUK :

KELOMPOK :

KELAS :

ASISTEN :

JUDUL PENETAPAN :

NO HARI/TGL URAIAN PARAF KET

Makassar, 20

( )

ASISTEN


13

PERCOBAAN II

ALIRAN FLUIDA

1.1 Pengantar

Dalam pabrik kimia, transportasi fluida (cairan atau gas) dapat dikatakan

selalu terjadi. Transportasi fluida di pabrik umunya dilaksanakan dengan

saluran tertutup (closed channel), dengan saluran berupa pipa. Sebagai

gambaran pentingnya masalah transportasi fluida, biaya pemipaan bisa

mencapai 40% dari harga alat pabrik. Untuk itu, tentunya peralatan

transportasi fluida perlu diperhitungkan dengan seksama. Teori aliran fluida

menjadi teramat penting dalam teknik kimia.

Diantara peralatan transportasi fluida, pompa, kran, alat ukur alir (orificemeter

dan floatmeter) teramat penting. Percobaan ini akan mempelajari karakteristik

pompa, kran, orificemeter dan floatmeter.

1.2 Landasan Teori

Dua konsep dasar yang selalu dipakai dalam perhitungan fluida adalah :

1. Kontinuitas aliran (neraca massa)

Berdasar Neraca Massa dapat diperoleh persamaan :

minput = moutput

dengan m adalah laju alir massa (massa/waktu). Dapat pula ditulis :

(A.v.ρ)input = (A.v.ρ)output

Dengan A adalah luas penampang aliran pipa, v adalah kecepatan rata-rata

aliran dan ρ adalah rapat massa fluida. Jika fluida incompressible maka ρ

tetap sehingga bisa dicoret. Jika ukuran pipa sama, maka A bisa dicoret.

2. Neraca energi mekanis (persamaan Bernoulli)

Neraca energi mekanis untuk sistem aliran cairan berbentuk :

f = f (Re) (tersedia grafik, misal di buku Brown)

Dalam hal ini : P = tekanan, ρ = rapat massa cairan, g = percepatan

gravitasi, z = jarak antar pipa, v = kecepatan, F = friction head, Ws =

work head, Re = bilangan Reynold, π = viskositas cairan. Neraca energi

mekanis tersebut bisa dikenakan untuk pompa, kran, orificemeter dan dan

floatmeter.


14

Jika tekanan sebelum dan sesudah pompa dapat diukur maka –Ws (head

pompa) dapat dihitung.

Pompa

Untuk titik-titik sebelum dan sesudah pompa, dapat diasumsi z1 = z2, v1 =

v2 (jika kran pipa sebelum dan sesudah pompa sama), sehingga diperoleh :

Jika tekanan sebelum dan sesudah pompa dapat diukur maka –Ws (head

pompa dapat dihitung).

Kran

Untuk titik-titik sebelum dan sesudah kran, dapat diasumsi z1 = z2, -Ws =

0, v1 = v2 sehingga diperoleh :

Jika beda tekanan sebelum dan sesudah kran dapat diukur, maka panjang

ekivalen kran dapat dihitung (Le). Panjang ekivalen kran adalah panjang

pipa lurus yang memberikan gesekan terhadap aliran dengan yang

diberikan kran. Nilai panjang ekivalen ini tergantung derajat pembukaan

kran.

Orificemeter

Skema orificemeter (alat ukur debit aliran) adalah seperti gambar berikut :

1 2

Jika pipa dipasang penghalang yang tengahnya berlubang. Dengan adanya

penghalang tersebut luas penampang aliran menyempit (A2< A1), sehingga

kecepatan aliran 1 berbeda dengan di 2. Akibatnya tekanan di 1 berbeda

dengan di 2. Tekanan di 2 tidak dapat diukur tepat ditempatnya, tetapi bisa

didekati dengan tekanan sedikit dibelakang penghalang.

Persamaan kontinuitas aliran :


15

Karena ρ1 = ρ2, maka :

Neraca energi mekanis dengan anggapan z1 = z2, F = 0, W = 0 menghasilkan :

( )

√ ( )

[ (

)

]

Debit aliran bisa dihitung sebagai :

Q = A2v2

√ ( )

[ (

)

]

Rumus tersebut perlu dikoreksi (faktor koreksi = coefficient of discharge =

Co), karena P2 tidak diukur tepat pada lubang orifice dan pada prakteknya

gesekan (F), sehingga diperoleh :

√ ( )

[ (

)

]

Maka P1 dan P2 dapat diukur, maka nilai Co bisa dihitung.

Floatmeter

Floatmeter adalah alat ukur debit aliran dengan sketsa prinsip seperti

tergambar.

Cairan mengalir ke atas lewat tabung yang luas penampangnya makin ke atas

makin besar. Dalam tabung terdapat padatan (float) yang jika tak ada cairan

akan tenggelam. Akibat adanya aliran, float akan naik. Jika debit aliran makin

besar, luas celah yang dibutuhkan untuk aliran makin besar, sehingga posisi


16

float akan makin tinggi (diameter tabung makin ke atas makin besar). Jadi ada

hubungan antara debit aliran dan posisi ketinggian float. Hal ini bisa

dimanfaatkan untuk alat ukur debit aliran.


1. Membuat grafik hubungan debit dan head pompa

2. Membuat grafik hubungan panjang ekivalen kran (Le) dengan derajat

pembukaan kran

3. Membuat grafik hubungan antara Co dengan bilangan Reynold

orificemeter

4. Membuat grafik hubungan antara debit aliran dengan tinggi float.

5.

1.4 Percobaan

a. Bahan

Air dan air raksa untuk pengisi manometer pengukur beda tekanan

b. Alat

Rangkaian alat percobaan ditunjukkan secara skematis pada gambar

berikut :

Tangki

Pompa

Pipa 1

P-8

Pipa 3

Pipa 2

Pipa 4

LI

VenturimeterOrificemeter

c. Jalannya Percobaan

Dibuat sistem aliran seperti pada gambar di atas. Debit diatur dengan kran

dan kran sirkulasi. Debit air pada tangki diukur dengan mengukur jumlah

air yang lewat dengan gelas ukur dan mengukur waktu yang diperlukan.

Debit air pada tangki adalah volume dibagi waktu. Beda tinggi kolom air


17

pada pompa, kran dan orificemeter dicatat, demikian pula posisi

ketinggian float. Percobaan dilakukan berulang-ulang dengan debit aliran

yang dibuat berbeda. Diameter dalam pipa dan diameter orifice diamati

pula.

1.5 Hasil Pengolahan Data

Dibuat grafik-grafik seperti disebutkan dalam tujuan percobaan. Selanjutnya

dibandingkan dengan data dari pustaka, dan dilakukan pembahasan serta

penyimpulan.


18

TABEL ASISTENSI

NAMA :

STAMBUK :

KELOMPOK :

KELAS :

ASISTEN :

JUDUL PENETAPAN :


Makassar, 20

( )

ASISTEN


19

PERCOBAAN III

ALAT PENUKAR PANAS (HEAT EXCHANGER)

1.1 Pengantar

Dalam pabrik kimia, proses pemanasan dan pendinginan bahan,

penguapan maupun pengembunan selalu dilakukan. Prinsip proses-proses

tersebut adalah menambahkan atau mengambil panas dari suatu bahan.

Medium pemberi panas adalah bahan yang suhunya lebih tinggi (pemanas)

sedang medium pengambil panas adalah bahan yang suhunya lebih rendah

(pendingin). Dalam hal ini panas berpindah dari tempat yang suhunya lebih

tinggi ke tempat yang suhunya lebih rendah.

Alat yang umum dipakai untuk penambahan atau pengambilan panas

disebut alat penukar panas atau heat exchanger.

1.2 Landasan Teori

Panas adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu

tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama

sekali. Dalam suatu proses, panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan

suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan.

Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung,

yaitu fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin

tanpa adanya pemisah dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida

panas dan fluida dingin tidak berhubungan langsung tetapi dipisahkan oleh

sekat-sekat pemisah. Pada umumnya perpindahan panas dapat berlangsung

melalui 3 cara yaitu secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

a. Konduksi (hantaran)

Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling

berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh

perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik.

Daya hantar panas konduksi (k) tiap zat berbeda-beda. Daya hantar

tinggi disebut penghantar panas (konduktor panas) dan yang rendah

adalah penyekat panas (isolator panas ).

Q = k * A * (T1-T2) / X

A : luas bidang perpindahan panas

X : Panjang jalan perpindahan panas(tebal)

q ; panas yang dipindahkan

b. Konveksi (aliran/edaran)

Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan

gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik.

Q = h * A * (T2 – T1)

http://pelatihanguru.net/teknologi-geothermal

http://pelatihanguru.net/teknologi-geothermal


20

h = koefisien perpindahan panas suatu lapisan fluida.

Q = panas yang dipindahkan

A = luas perpindahan panas

c. Radiasi (pancaran)

Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul).

Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya

(dari benda panas ke benda yang dingin) dengan pancaran gelombang

elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah

menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.

Gambar 1. Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger

Panas dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Perpindahan seperti ini tidak memerlukan zat antara/media.

Q = σ . T4

Q = jumlah panas yang dipancarkan

T = suhu mutlak

σ = tetapan Stefan – Boltzman, = 4,92 kkal / (jam. m2.K4 )

d. Isolasi Panas

Mencegah kehilangan panas alat –alat, pipa-pipa steam/gas yang

bersuhu tinggi ke sekeliling yang suhunya lebih rendah, atau

sebaliknya.

Untuk alat-alat dengan suhu rendah, isolasi mencegah masuknya

panas karena suhu sekitarnya yang lebih tinggi.Isolasi juga mencegah

bahaya yangdapat timbul bila orang menyentuh permukaan benda

yang panas atau dingin sekali.

e. Perbedaan Suhu Rata-rata

Dalam perpindahan panas perbedaan suhu mengendalikan laju

pemindahan panas. Suhu fluida dalam alat sering tidak tetap. Untuk

perhitungan digunakan perbedaan suhu rata-rata.


21

( ) ( )

( )

( )

Perbedaan suhu ini disebut perbedaan suhu rata-rata

logaritma (log mean temperature diffrence) disingkat LMTD

Q = U * A *(Δ T) LMTD

Shell And Tube Heat Exchanger

Gambar 2.Penukar Panas Jenis shell and Tube

Tipe-tipe yang dikenal dari jenis heat exchanger ini adalah :

Fixed tube sheet

Floating tube sheet

Tipe pipa U

Tipe fixed tube sheet dengan sambungan (bagian) ekspansi pada

shellnya.


22

Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 4 macam aliran yaitu :

Counter current flow (aliran berlawanan arah)

Paralel flow/co current flow (aliran searah)

Cross flow (aliran silang)

Cross counter flow (aliran silang berlawanan)

Komponen Heat Exchanger

Adapun komponen-komponen dari heat exchanger antara lain:

1. Heat Exchanger (HE)

Alat untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida bagi pemanasan

aliran fluida lainnya.

2. Heater

Untuk memanaskan (menaikkan suhu) suatu fluida proses.

Sebagai pemanas digunakan steam atau fluida panas lain yang

ada.

3. Cooler

Untuk pendinginan (menurunkan suhu) suatu fluida proses. Sebagai

pendingin digunakan air, udara, atau fluida lain yg perlu dipanaskan.

4. Condensor

Pendingin (cooler) untuk mengembunkan (mengambil) panas

latennya.

5. Evaporator

Untuk menguapkan air dari larutan dan memperoleh larutan pekat.

6. Vaporazer

Untuk menguapkan cairan/pelarut yang bukan air.

7. Reboiler

Penyedia panas untuk menguapkan sebagian cairan, misalnya untuk

distilasi, absorpsi, stripping.


Mengevaluasinilaikoefisienperpindahanpanaspermukaanpada shell and tube

heat exchanger.

1.4 Percobaan

Alat shell and tube heat exchanger dinyalakan, pendingin dialirkan.

Diatur suhu pemanas (Tw1) kemudian mengatur kecepatan alir pemanas.

Setelah kecepatan pemanas diatur maka kecepatan pendingin dan pemanas

dicatat.Setelah suhu yang diinginkan (Tw1) mendekati suhu pemanas yang

masuk maka semua suhu dicatat.


23

1.5 Hasil Pengolahan Data

Untukmenghitungnilaipanas yang ditransfertiapwaktudihitungdenganrumus :

Q = m.cp.dt

UntukmenghitungLMTD :

(

)

LuasPermukaanuntukperpindahanpanas :

Kecepatanmassadihitungdenganrumus :

SehinggabilanganReynolddapatdihitungdenganrumus :

DAFTAR PUSTAKA

Artono Koestoer, Raldi .”Perpindahan Kalor”. Salemba Teknika. Jakarta 2002

Holman, JP. Alih bahasa E.Jasifi. “Perpindahan Kalor”. Penerbit

Erlangga.Jakarta.1995

MC. Cabe, W.L, Smith, JC, Harriot, P, “ Unit Operation of Chemical

Enginering”, 4th ed, Mc.Graw-Hill, New York, 1985, Chapter 11, 12, 15

Kern, DQ, “Process Heat Transfer”, Mc.Graw-Hill, New York, 1965

Kays,W.M. and London, A.L, “Compact Heat Exchanger”, 2 nd Edition McGraw-

Hill, New York, 1964

Kern,D.Q. 1952.Process Heat Transfer.


24

TABEL ASISTENSI

NAMA :

STAMBUK :

KELOMPOK :

KELAS :

ASISTEN :

JUDUL PENETAPAN :


Makassar, 20

( )

ASISTEN


25

PERCOBAAN IV

SEDIMENTASI


Mempelajari cara pemisahan padatan dari suatu suspensi dengan

pengukuran laju pengendapan

1.2 Dasar Teori

Sedimentasi merupakan salah satu cara yang paling ekonomis untuk

memisahkan padatan dari suatu suspensi, bubur atau slurry. Operasi ini

banyak digunakan pada proses-proses untuk mengurangi polusi dari limbah

industri. Rancangan peralatan sedimentasi selalu didasarkan pada percobaan

sedimentasi pada skala yang lebih kecil.

Pada percobaan batch, bubur/slurry di endapkan dan laju pengendapannya

diukur dengan cara mengukur perpindahan batas antara fase (padatan dan

cairan), dari atas ke bawah. Setelah pengendapan berjalan selama waktu to,

periode pengendapan dengan laju tetap akan berlangsung beberapa saat dan di

ikuti oleh pengendapan dengan laju menurun. Kurva pengendapan dapat

dibagi dalam empat zona yang ditunjukkan pada gambar1 berikut:

Ho

Solid liquid

interface

zone 2 zona 2

fig 2

zona 4

Gambar 1. Kurva Pengendapan

Pembagian zona-zona pengendapan pada alat pengendap berisi lumpur

terlihat pada gambar 2. Cairan jernih produk pengendap (Zona 1) dan zona

kompresi (zona 3) menempati bagian terbesar dalam tangki pengendap. Pada


26

umumnya, zona pemekatan suatu suspensi (zona 2) sangta tipis dan kadang-

kadang tidak jelas terlihat. Kedalaman dari zona pemadatan (Compaction)

ditentukan dari karakteristik padatan dan rancangan alat. Pada peralatan

pengendap yang beroperasi secara komersial, mekanisme penggaruk (ruko)

dipasang pada dasar tangki pengendap untuk mempengaruhi pengumpulan

suspensi pekat dari dasar tangki.

1.3 Peralatan dan Bahan

Peralatan utama dalam percobaan ini adalah tabung klarifikasi seperti

ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar 2 Tabung Klarifikasi

1

2

3

4

4


27

Keterangan :

1. Tangki penampung

2. Pompa

3. Tabung klarifikasi

4. Zat uji

5. Kerangan sampel

6. Kerangan pengatrur

Dimensi alat keseluruhan :

Panjang : 2 m

Lebar : 1 m

Tinggi : 3,5 m

Tabung sedimentasi :

Tinggi : 275 cm

Diameter : 15,24 cm

Utilitas :

- Daya listrik : 300 watt

- Air (PDAM atau sumur pompa)

Peralatan-peralatan penunjang yang diperlukan pada percobaan sedimentasi

adalah sebagai berikut :

1. Neraca elektronik/ digital

2. Oven

3. Corong Buncher (3buah)

4. Labu erlenmeyer bercabang + sumbat (3 buah)

5. Kaca arloji (3 buah)

6. Gelas ukur 10 ml (3 buah)


28

7. Water jet

8. Botol semprot

9. Spatula

10. Tang/ pemegang benda panas

11. Kertas filter

12. Selang

13. Kertas Ph

14. Tangga

15. Stopwatch

16. Mistar

Bahan-bahan yang diperlukan :

1. Padatan CaCO3

2. Air

3. Koagulan Al2(SO4)3

4. Asam dan basa (HCl dan NaOH)

5. Aquades

Prosedur Percobaan :

1. Memasukkan zat uji

- Cairan yang mengandung padatan ditampung pada tangki penampung

kemudian dipompakan ke dalam tabung klarifikasi melalui bagian

bawah tabung tersebut hingga mencapai ketinggian tertentu.

- Catat harga ketinggian tersebut dan tandai permukaan cairan tersebut

sebagai titik acuan pengukuran kedalaman.

2. Pengambilan sampel

- Ambil 3 sampel pada tiap kedalamn tertentu masing-masing sebanyak

10 ml dengan menggunakan gelas ukur dan catat harga kedalaman

tersebut.

- Lakukan hal tersebut diatas untuk setiap waktu tertentu


29

3. Menganalisa sampel

- Timbang kertas filter kering + kaca arloji dengan menggunakan

neraca elektronik dan catat harganya

- Masukkan filter tersebut ke dalam permukaan corong buchler hingga

menutupi seluuruh permukaan.

Dengan D= diameter dalam pipa dan L = Panjang pipa, selanjutnya dihitung

Dalam hal ini (lihat teori di muka)

(

)

Pustaka mengatakan bahwa koefisien perpindahan panas pengembunan steam

sangat besar, sehingga tidak mengontrol. Diperoleh :

Atau

Ui = hi

Dari data percobaan diperoleh berbagai data hi pada berbagai debit aliran (V)

kecepatan aliran air dalam pipa dapat dihitung dengan :

Selanjutnya dibuat grafik hubungan

versus bilangan reynolds (Re =

).

Nilai k (konduktivitas panas air) dapat diperoleh dibandingkan dengan pustaka,

lalu dibahas dan disimpulkan.

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G,G., 1950, “ Unit Operation”, Modern Asia Edition, John Willey and

Sons Inc,. New York

Foust, A. S., 1980, “ Principles of Unit Operations”, 2 ed., John Wiley and Sons

Inc., New York.

Kern., D.Q 1950, “Process Heat Transfer”, Mc Graw Hill Book Company. Inc.,

New York.


30

TABEL ASISTENSI

NAMA :

STAMBUK :

KELOMPOK :

KELAS :

ASISTEN :

JUDUL PENETAPAN :


Makassar, 20

( )

ASISTEN

Documents

OPERASI TEKNIK KIMIA I - teknologiindustriumi.ac.id · Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I 5 1.1.2 Tangki Pengaduk Salah satu sarana untuk pencampuran fase cair adalah tangki