Post on 12-Oct-2015
description
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.jpg5/22/2018 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/sedimentasi5/22/2018 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.