BAB IV, V, VI FM.doc

BAB IV

HASIL PENGAMATAN

4.1. Ukuran Fluid Mixing

Tabel 4.1. Data Hasil Pengamatan

BaffleJenis

impellerrpm Dt Da H W E

Jenis pola

aliran

Tidak

Propeller

210

310

410

510

20,3

20,3

20,3

20,3

1,6

1,6

1,6

1,6

20,3

20,3

20,3

20,3

3

3

3

3

5,3

5,3

5,3

5,3

Aksial

Aksial

Aksial

Aksial

Ada

210

310

410

510

20,3

20,3

20,3

20,3

1,6

1,6

1,6

1,6

20,3

20,3

20,3

20,3

3

3

3

3

5,3

5,3

5,3

5,3

Aksial

Aksial

Aksial

Aksial

Tidak

Turbine

210

310

410

510

24,3

24,3

24,3

24,3

2,3

2,3

2,3

2,3

24,3

24,3

24,3

24,3

5

5

5

5

7,3

7,3

7,3

7,3

Radial

Radial

Radial

Radial

Ada

210

310

410

510

24,3

24,3

24,3

24,3

2,3

2,3

2,3

2,3

24,3

24,3

24,3

24,3

5

5

5

5

7,3

7,3

7,3

7,3

Radial

Radial

Radial

Radial

4.2. Gambar PolaAliran yang Terlihat

Tabel 4.2. Pola aliran pengamatan

Impeller Baffle 210 rpm 310 rpm 410 rpm 510 rpm

15

Propeller Tidak

Impeller Baffle 210 rpm 310 rpm 410 rpm 510 rpm

Propeller Ada

Turbine

Tidak

Ada

4.3. Perhitungan

4.3.1. Tipe impeller yang digunakan

Impeller yang digunakan ialah propeller dan disc-flat turbine.

Gambar 1. Propeller Gambar 2. Disc-flat Turbine

4.3.2. Konversisatuanmenjadisatuan yang sesuai

a. Untuk Propeller

Da (diameter impeller) = 1,6 cm = 0,05248 ft

Dt (diameter tabung) = 20,3 cm = 0,66584 ft

W (lebar daun tabung) = 3 cm = 0,09840 ft

E (jarak dasar tabung ke impeller) = 5,3 cm = 0,17384 ft

L (panjang daun impeller) = 5 cm = 0,16400 ft

H (tinggi larutan) = 31 cm = 1,01680 ft

n (kecepatan putar)

Rpm rps

210 3,5

310 5,2

410 6,8

510 8,5

b. Untuk Turbine

Da (diameter impeller) = 2,3 cm = 0,07544 ft

Dt (diameter tabung) = 24,3 cm = 0,79704 ft

W (lebar daun tabung) = 5 cm = 0,16400 ft

E (jarak dasar tabung ke impeller) = 7,3 cm = 0,23944 ft

L (panjang daun impeller) = 6 cm = 0,19680 ft

H (tinggi larutan) = 33 cm = 1,08240 ft

n (kecepatan putar)

17

Rpm rps

210 3,5

310 5,2

410 6,8

510 8,5

4.3.3. Perbandingan Da/Dt, E/Da, L/Da, W/Da

a. Untuk Propeller

b. Untuk Turbine

4.3.4. Perhitungan Reynold Number

Reynold Number dicari dengan rumus:

Data densitas dan viskositas air diambil dari buku Unit Operations of

Chemical Engineering, 7th edition oleh Mc Cabe, Smith, dan Harriot dengan nilai:

ρ = 996,67 kg/m3

μ = 0.000862 kg/m.s

Data diambil pada temperature 80oF atau ~27oC (suhu ruangan).

a. Perhitungan untuk propeller

n = 3,5 rps

NRe =

NRe = 1035,9818

Plot data pada buku Fluid Mechanics for Chemical Engineers 3rd edition

oleh Noel de Nevers didapatkan nilai Np ≈ 5

n = 5,2 rps

NRe =

NRe = 1539,1729



n = 6,8 rps

NRe =

NRe = 2012, 7646



n = 8,5 rps

NRe =

NRe = 2515,9558

19



b. Perhitungan untuk Turbine

n = 3,5 rps

NRe =

NRe = 2140,7593



n = 5,2 rps

NRe =

NRe = 3180,5566



n = 6,8 rps

NRe =

NRe = 4159,1895



n = 8,5 rps

NRe =

NRe = 5198,9868



4.3.5. Mencari Nilai Daya (P)

Untuk mencari berapa besar daya yang dihasilkan dari impeller,hal ini

dapat dicaridengan menggunakan rumus:

a. Perhitungan untuk Propeller

n = 3,5 rps

NRe = 1035,9818

Np ≈ 5

P = (5) (996,67 kg/ (0,016

P = 0,000224 watt

n = 5,2 rps

NRe = 1539,1729

Np ≈ 5

P = (5) (996,67 kg/ (0,016

P = 0,000735 watt

n = 6,8 rps

NRe = 2012, 7646

Np ≈ 5

P = (5) (996,67 kg/ (0,016

P = 0,00164 watt

n = 8,5 rps

NRe = 2515,9558

Np ≈ 5

P = (5) (996,67 kg/ (0,016

P = 0,00320 watt

b. Perhitungan untuk turbine

21

n = 3,5 rps

NRe = 2140,7593

Np ≈ 5

P = (5) (996,67 kg/ (0,023

P = 0,00137 watt

n = 5,2 rps

NRe = 3180,5566

Np ≈ 5

P = (5) (996,67 kg/ (0,023

P = 0,00451 watt

n = 6,8 rps

NRe = 4159,1895

Np ≈ 5

P = (5) (996,67 kg/ (0,023

P = 0,101 watt

n = 8,5 rps

NRe = 5198,9868

Np ≈ 5

P = (5) (996,67 kg/ (0,023

P = 0,019 watt

BAB V

PEMBAHASAN

Praktikum Fluid Mixing Apparatus ini bertujuan untuk mengamati

pengaruh jenis impeller dan kecepatan agitator terhadap pola aliran. Oleh karena

itu, pada percobaan ini kita menggunakan berbagai kecepatan agitator yang

berbeda (bervariasi diantara 75-300 rpm) dan jenis impeller yang berbeda, yaitu

propeller dan turbine.

Pada percobaan Fluid Mixing Apparatus ini, kita melakukan penambahan

pasir pada campuran. Penggunaan pasir ini bertujuan untuk mempermudah dalam

pengamatan jenis aliran. Pasir yang merupakan bahan yang tidak larut dalam air

akan membentuk pola sesuai dengan pola aliran pada saat proses pengadukan

dimulai, sehigga pola aliran yang terbentuk dapat diamati dengan jelas.

Hasil pengamatan pada percobaan ini memperlihatkan bahwa untuk jenis

impeller yang berbeda dihasilkan pola aliran yang berbeda pula. Untuk propeller

jenis aliran yang dihasilkan cenderung aliran aksial dimana arah aliran sejajar

23

dengan sumbu propellernya, sedangkan untuk turbine jenis aliran yang dihasilkan

cenderung radial. Dengan adanya penambahan baffle, tidak terdapat perbedaan

jenis aliran yang signifikan terhadap jenis aliran sebelum penambahan baffle, baik

untuk propeller maupun turbine. Namun, terdapat perbedaan antara bejana yang

memakai baffle dengan bejana yang tidak memakai baffle. Pada bejana yang

memakai baffle, aliran yang terlihat lebih stabil dan pencampuran fluida lebih

merata. Selain itu, vorteks yang terbentuk juga lebih sedikit jika dibandingkan

dengan fluida di dalam bejana yang tidak memakai baffle. Gerak pasir pada alat

fluid mixing apparatus cenderung membentuk kerucut jika tak digunakan baffle

dan cenderung menyebar jika menggunakan baffle.

Penambahan baffle berfungsi untuk mengurangi pembentukan vorteks

pada aliran. Vorteks sendiri adalah ruang kosong yang terbentuk pada fluida yang

mengalami mixing akibat adanya kecepatan aliran. Vorteks ini sebenarnya tidak

dikehendaki karena dengan adanya vorteks volume bejana otomatis harus

ditambah untuk mencegah terjadinya overflow. Oleh karena itu, digunakanlah

baffle. Cara kerjanya sendiri adalah, baffle akan menahan aliran laminer yang

terbentuk sehingga akan tercipta turbulensi pada aliran yang pada akhirnya akan

mengurangi pembentukan vorteks. Selain untuk pengurangan vorteks, turbulensi

aliran ini juga akan meningkatkan efektivitas pencampuran karena molekul-

molekul di dalam larutan akan berinteraksi lebih intens. Hal ini berarti bahwa

bahan-bahan yang bercampur akan lebih cepat homogen apabila menggunakan

baffle.Baffle biasanya tidak menempel pada dinding vessel sehingga secara

kebetulan akan terdapat celah antara baffle dengan dinding vessel.

Pada kecepatan yang berbeda, pola aliran juga tidak berubah secara

signifikan. Namun, kecepatan impeller mempengaruhi terbentuknya vorteks.

Semakin besar kecepatan impeller, maka dapat diamati bahwa vorteks yang

terbentuk juga semakin besar pula. Pada saat bejana ditambahkan baffle,

vorteksnya akan berkurang.

Variabel berikutnya yang diamati adalah perbandingan pola aliran jika

menggunakan agitator jenis propeller dan jenis turbine. Pada penggunaan

propeller, aliran yang terbentuk lebih laminer jika dibandingkan dengan turbine.

Hal ini berarti bahwa vorteks yang terbentuk juga lebih besar pada propeller.

Penyebabnya adalah kontur propeller tersebut dimana sudu-sudunya berada dalam

posisi miring. Kemiringan sudu ini cenderung akan membentuk pola aliran yang

miring pula sehingga vorteks yang terbentuk semakin besar. Sedangkan pada

turbine, sudu-sudunya berada dalam posisi yang lurus dan sejajar sehingga akan

membentuk pola aliran yang cenderung lebih turbulen. Dari pengamatan ini dapat

ditarik kesimpulan bahwa proses pencampuran akan lebih efektif jika

menggunakan turbine dengan catatan bahwa variabel-variabel lain seperti jenis

fluida dan penggunaan baffle diantara keduanya sama. Dari perhitungan dapat

diamati bahwa semakin tinggi kecepatan impeller, bilangan Reynold-nya juga

akan meningkat. Hal ini berarti bahwa dengan bertambahnya kecepatan impeller,

aliran akan meningkat turbulensinya. Peningkatan kecepatan impeller ini

dikompensasi dengan penambahan daya yang dibutuhkan oleh agitator, sehingga

untuk memutar impeller dengan kecepatan tinggi, daya yang dibutuhkan oleh

agitator juga akan semakin besar pula.

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

Dari percobaan Fluid Mixing yang telah dilakukan, maka diperoleh

kesimpulan sebagai berikut :

1) Semakin tinggi kecepatan impeller, maka vorteks yang terbentuk juga akan

semakin besar.

2) Dengan penggunaan baffle pada bejana, maka vorteks yang terbentuk bisa

dikurangi.

3) Gerak pasir pada alat fluid mixing apparatus cenderung membentuk kerucut

jika tak digunakan baffle dan cenderung menyebar jika menggunakan baffle.

4) Pencampuran menjadi lebih cepat homogen bila digunakan baffle.

5) Aliran yang terbentuk karena turbine lebih turbulen bila dibandingkan dengan

aliran karena propeller.

6.2. Saran

25

Adapun saran yang diberikan dari hasil percobaan ini bahwa untuk

memperoleh kehomogenan yang merata dan cepat tercapai yang merata dan cepat

tercapai, maka alat pencampuran atau fluid mixing apparatus lebih baik

menggunakan baffle dan dipakai pada kecepatan yang tinggi. Percobaan

hendaknya menggunakan paling sedikit dua bahan solid dan dua macam liquid

sehingga dapat dibuat perbandingan hasil. Selain itu hendaknya alat-alat yang

digunakan untuk percobaan ini benar-benar dapat berfungsi dengan baik.

LAMPIRAN

Gambar Alat

Flowmeter Flowmeter Gauge

Salter

BafflePropeller &

TurbineAgitator Gambar 1. Fluid Mixing Apparatus

BAB IV, V, VI FM.doc

Documents