BAB I
Laporan Praktikum OTK I Percobaan Efflux Time
BAB I
PENDAHULUANI.1 Latar Belakang Pada praktikum Operasi Teknik
Kimia kali ini, akan dilakukan percobaan efflux time dimana pada
percobaan ini akan diamati waktu yang dibutuhkan dan volume yang
didapat dari pengosongan tangki yang dilakukan pada ketinggian
tertentu.
Dalam bidang Teknik Kimia sangat dibutuhkan suatu kemampuan
untuk mengkuantifikasikan dari kelakuan suatu elemen proses atau
proses itu sendiri. Kemampuan tersebut dikenal dengan pemodelan.
Untuk melakukan pemodelan digunakan prinsip reaksi kimia, proses
fisika, dan matematika untuk memperoleh suatu persamaan. Dengan
mempergunakan persamaan tersebut dapat diperkirakan suatu kejadian
pada suatu hasil (produk) dengan mengubah suhu, tekanan, ukuran
alat dan sebagainya.Tahap awal dari pembuatan model suatu proses
adalah dengan melakukan analisa dari proses tersebut. Tujuan
analisa adalah mendapatkan gambaran dari kejadian secara fisik,
memprediksi kelakuan proses, membandingkan dengan kelakuan
sebenarnya mengevaluasi terhadap keterbatasan dari model yang telah
dibentuk, dan kemudian dapat diteruskan dengan perancangan alat
atau unit proses yang diperlukan.
I.2 Tujuan Percobaan
Percobaan ini bertujuan untuk mencari nilai dari q/A melalui
slope pada grafik H vs t dan mencari persamaan ln q = ln k + n.ln H
pada grafik ln q vs ln H sehingga didapat nilai dari ln k dan
n.
I.3 Manfaat Percobaan
Mahasiswa dapat mengetahui fungsi dari efflux time pada industri
dan dapat mengetahui variabel variabel yang dibutuhkan dalam efflux
time melalui perhitungan perhitungan yang dilakukan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKAII.1Secara UmumEfflux time adalah waktu yang di
perlukan untuk penurunan cairan dalam tangki melalui pipa vertikal
pada dasar tangki karena gaya beratnya sendiri.waktu penurunan
cairan itu dapat di pikirkan dengan persamaan teoritis yang
kemudian di kalikan dengan suatu faktor koreksi untuk mendapatkan
waktu penurunan sesunggunya.
Tangki penampung cairan biasanya ditempatkan pada kantungan
tertentu sehingga untuk mengalirkan cairan cukup menggunakan gaya
beratnya sendiri,dengan cara ini maka dapat di lakukan penghematan
pada biyaya penggunaan pompa.
Apabila aliran fluida dengan kelipata yang sama mengalir masuk
ke dalam sebuah pipa maka pada dinding pipa akan terbentuk lapisan
batas.fluida yang mengalir dari ruang yang besar akan masuk kedalam
pipa kecil sehingga pada enterncc akan terjadi friksi antara fluida
yang mengalirdengan dinding pipa.
Pada aliran fluida dalam pipa faktor gesikan harus di perhatikan
faktor ini akan mempengaruhi untuk yang di perlukan zat cair untuk
melewati pipa dengan panjang tertent.friksi yang terjadi semakin
lama akan semakin besar dengan bertambahnya panjang pipa.friksi
biasanya di nyatakan dalam panjang ekivalen terhadap pipa lukus.
(Mortom,1999)Faktor yang mempengaruhi bilangan Reynold dan masa
transisi lamiler ke aliran turbulin adalah:
1. Tekanan aliran
2. Aliran turbalin bebas
3. Aliran terlalu cepat
4. Temperatur dinding di lakukan dinding.
Jenis aliran flida dapat di ketahui dengan menggunakan bilangan
peynold (Re).untuk aliran laminer (Re>400). Untuk aliran
terbulen Re>4000 dan dengan pipa kekasaran 0,000,005.
(maryudi,2005)Faktor yang bekerja sepanjang pipa,akan Menyebabkan
penurunan head(tenaga persatuan berat).fluida yang mengalir
sepnjang pipa.rumus penuruna head di ajukan ole Darchy sebagai
berikut:
H = Harga f tergantung dari jenis aliran yang terjadi di dlam
pipa.untuk aliran lenier (Re >210) ...............
(brown,1950)
f = Dengan Re =Untuk aliran turbulen,dengan Re>400 dan pipa
dengan kekasaran 0,000005
F = ......... (brown,1950)
Adapun variabel -variabel Yang berpengaruh pada waktu
pengosongan tangki (t) adalah:a. Tinggi cairan dalam tangki (h)
b. Panjang pipa (l)
c. Diameter tangki (Dt)
d. Diameter pipa (Dp)
e. Percepatan gravitasi (g)
f. Viseositas fluida
g. Densitas fluida ()
harga faktor karesi merupakan fungsi dari besaran-besaran yang
berpengaruh, besar peubah yang di tinju adalah L (panjang) dan D
(diameter). (martono,1999)II.2 Secara Khusus
Dasar teori ini akan ditinjau contoh pemodelan suatu proses
sederhana seperti terlihat pada gambar yaitu suatu tangki dengan
luas penampang tetap (A), diisi dengan air pada ketinggian awal
(h0). Kemudian tangki tersebut dikosongkan dengan cara mengalirkan
air melalui lubang kecil (orifice) dibagian dasar tangki dengan
luas penampang orifice (Ao).
Pertanyaan yang harus dibuktikan adalah :
1. Berapa lama waktu pengosongan tangki tersebut ?
2. Bagaimana perubahan ketinggian air terhadap waktu ?
3. Apakah laju alir cairan berubah dengan berubahnya waktu atau
ketinggian(h) ?
4. Apakah suhu cairan berubah selama proses pengosongan tangki
tersebut ?
Untuk memperjelas situasi perlu ditetapkan symbol symbol berikut
ini :
q= laju alir volume cairan dari tangki (ft3/detik, liter/detik,
m3/detik)
A = Luas penampang tangki, (m2, ft2)A0 = Luas penampang lubang
kecil atau orifice, (m2, cm2, ft2)
h0 = Ketinggian cairan pada awal waktu, (cm, m, ft)
h = Ketinggian cairan dalam tangki terhadap perubahan waktu,
(ft, m, cm)
= Densitas cairan, (lb/ft3, kg/liter)
t = Waktu, (detik)
Massa cairan yang keluar tangki sama dengan perubahan massa di
dalam tangki. Massa cairan adalah .A.h jadi perubahan massa
tersebut adalah d[.A.h]/dt.
Perubahan massa dalam tangki = - (laju air massa keluar
tangki)
tanda negatif menyatakan bahwa aliran menghasilkan pengurangan
massa dalam tangki, dimana dan A adalah tetap (konstanta)
d Ah dt
Persamaan (2) adalah satu persamaan yang mempunyai dua variabel
yang tidak diketahui yaitu tinggi cairan, h dan laju alir volume,
q. Karena satu persamaan memiliki dua variabel yang tidak diketahui
maka dibutuhkan satu persamaan lagi yang berhubungan.
Cairan dalam tangki dapat mengalir disebabkan adanya perbedaan
tekanan dalam tangki yaitu (lebih besar) dari tekanan luar,
sehingga persamaan tersebut : q = q (p). Penyebab perbedaan tekanan
tersebut adalah ketinggian cairan di dalam tangki, h. Sehingga
besarnya laju alir volume merupakan fungsi dari h. Bisa juga
menggunakan persamaan :q = k.hn .. (3)
ln q = ln k + n ln h.. (4)
Maka dari itu, untuk mendapatkan nilai ln k dan n digunakan
grafik dengan sumbu x adalah ln h dan sumbu y adalah ln q.BAB
III
PELAKSANAAN PRAKTIKUMIII.1 Bahan Yang Digunakan
1. Air Kran
2. Air GaramIII.2 Alat Alat Yang Digunakan1. Stopwatch
2. Gelas ukur
3. Beaker glass
4. Spatula
5. Seperangkat alat efflux timeIII.3 Gambar Alat
Beaker Glass
Gelas Ukur
Stopwatch SpatulaAlat Efflux Time
III.4 Prosedur1. Siapkan alat
2. Tuangkan air pada ketinggian 15 cm (h0) pada tangki
3. Buka kran dan tampung air pada ember dan tutup kembali pada
selisih 3cm sebanyak 5 kali
4. Ulangi percobaan di atas untuk 2 tangki lainny yang mempunyai
diameter pipa dan tinggi pipa yang berbeda beda.
5. Lakukan langkah diatas untuk air garam.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Pengamatan
IV.1.1 Tabel untuk Air Kran
TANGKI I d=2.2 cm; l=44 cm
h (cm)t ( s )V ( ml )h (m)
104.4516000.1
84.2214500.08
6412400.06
43.49900.04
23.028000.02
TANGKI II
d = 1.3 cm; l= 43 cm
h (cm)t ( s )V ( ml )h (m)
1018.0910000.1
820.3912500.08
621.7814000.06
422.4912000.04
222.6111500.02
TANGKI III
d=1 cm; l=68 cm
h (cm)t ( s )V ( ml )h (m)
1019.9912700.1
817.1212500.08
617.0712300.06
415.9111700.04
214.0911300.02
IV.I.2 Tabel untuk Air Garam
TANGKI I d=2.2 cm;l=44 cm
h (cm)t (s)v (ml)h (m)
104.7013500.1
83.2411500.08
63.1010000.06
42.409700.04
22.029200.02
TANGKI II d= 1.3cm; l=43 cm
h (cm)t (s)v (ml)h (m)
1025.9914000.1
824.1013700.08
623.5713000.06
420.4912200.04
219.3210000.02
TANGKI III
d= 1cm; l= 68 cm
h (cm)t (s)v (ml)h (m)
1020.0815500.1
818.0314000.08
617.5411200.06
416.2210000.04
215.039700.02
IV.2 Hasil Perhitungan
IV.2.1 Tabel Luas (A) pada tangki
tangkiA(m2)
10.00037994
20.000132665
30.0000785
IV.2.2 Tabel Perhitungan pada Air Kran
TANGKI Idh/dt (m/s)q ln qln h
0.022471918.53798E-0611.670992.302585
0.018957357.20265E-0611.841062.525729
0.0155.6991E-0612.07522.813411
0.011764714.46988E-0612.318153.218876
0.006622522.51616E-0612.892783.912023
TANGKI IIdh/dt (m/s)q ln qln h
0.0055287.33361E-0714.125632.302585
0.0039235.2051E-0714.468462.525729
0.0027553.65468E-0714.822092.813411
0.0017792.35954E-0715.259633.218876
0.0008851.17351E-0715.95813.912023
TANGKI IIIdh/dt (m/s)q ln qln h
0.0050033.92696E-0714.750232.302585
0.0046733.66822E-0714.818392.525729
0.0035152.75923E-0715.103152.813411
0.0025141.9736E-0715.438243.218876
0.0014191.11427E-0716.00993.912023
IV.2.3 Tabel Perhitungan pada Air Garam
TANGKI I
dh/dt (m/s)q ln qln h
0.0212778.08383E-0611.725644812.302585093
0.0246919.38123E-0611.576799192.525728644
0.0193557.35368E-0611.820310042.813410717
0.0166676.33233E-0611.969841773.218875825
0.0099013.76178E-0612.490617733.912023005
TANGKI II
dh/dt (m/s)q ln qln h
0.0038476345.10446E-0714.487980352.302585
0.0033195024.40382E-0714.635623892.525729
0.0025456093.37713E-0714.901068842.813411
0.0019521722.58985E-0715.166496193.218876
0.0010351971.37334E-0715.800847243.912023
TANGKI III
dh/dt (m/s)q ln qln h
0.004980083.90936E-0714.754722.302585
0.0044370493.48308E-0714.870182.525729
0.0034207532.68529E-0715.130312.813411
0.0024660911.93588E-0715.457533.218876
0.0013306721.04458E-0716.074483.912023
IV.3 Grafik
IV.3.1 Grafik h terhadap t Pada air kran
Grafik IV.3.1.1 Hubungan h terhadap t pada tangki I
Grafik IV.3.1.2 Hubungan h terhadap t pada tangki II
Grafik IV.3.1.3 Hubungan h terhadap t pada tangki III
IV.3.2 Grafik q terhadap h pada air kran
Grafik IV.3.2.1 Hubungan q terhadap h pada Tangki I
Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :
ln k = 9.944 dan n = 0.749
Grafik IV.3.2.2 Hubungan q terhadap h pada Tangki II
Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :
ln k = 11.61 dan n = 1.119
Grafik IV.3.2.3 Hubungan q terhadap h pada Tangki III
Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :
ln k = 12.83 dan n = 0.810IV.3.3 Grafik h terhadap t Pada air
garam
Grafik IV.3.3.1 Hubungan h terhadap t pada tangki I
Grafik IV.3.3.2 Hubungan h terhadap t pada tangki II
Grafik IV.3.3.3 Hubungan h terhadap t pada tangki III
IV.3.4 Grafik q terhadap h pada air garam
Grafik IV.3.4.1 Hubungan q terhadap h pada Tangki I
Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :
ln k = 10.36 dan n = 0.524
Grafik IV.3.4.2 Hubungan q terhadap h pada Tangki II
Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :
ln k = 12.59 dan n = 0.813
Grafik IV.3.4.3 Hubungan q terhadap h pada Tangki III
Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :
ln k = 15.28 dan n = 1.195IV.4 Pembahasan
Pada percobaan efflux time yang telah dilakukan, telah didapat
pengamatan berupa waktu dan volume yang didapat dari 3 tangki yang
berbeda. Bila mengamati dari tabel pengamatan, dapat diambil suatu
pembahasan bahwa pada diameter pipa terbesar membutuhkan waktu
lebih cepat untuk menurunkan ketinggian air kran sebesar 3 cm,
diameter terbesar itu terdapat pada tangki I yaitu 2.2 cm, namun
pada tangki II sebesar 1.3 cm tidak lebih cepat dari tangki III
yang sebesar 1 cm, hal ini disebabkan karena panjang pipa juga
mempengaruhi. Dilihat kembali bahwa pada tangki III yang mempunyai
diameter 1 cm mempunyai panjang pipa sebesar 68 cm, yang merupakan
panjang pipa terpanjang dari ketiga tangki yang ada.
Untuk grafik hubungan h terhadap t dapat ditarik pembahasan
bahwa semua hasil grafik yang didapat adalah sama, baik itu air
kran maupun air garam, dan baik itu tangki I, atau tangki II,
maupun tangki III. Grafik tersebut mempunyai persamaan garis y =
-0.02x + 0.12. Dari persamaan garis tersebut dapat ditarik hasil
bahwa nilai dari q/A adalah -0.02 dimana -0.02 adalah slope yang
didapat.
Untuk grafik hubungan antara q terhadap h dapat ditarik hasil
mealui slope untuk mendapatkan nilai dari ln k dan n, seperti yang
telah ditulis pada bagian IV.3 Grafik, dimana persamaan garisnya
menjadi ln q = ln k + n ln h dimana sumbu y adalah ln q, sumbu x
adalah ln h, dan ln k adalah intersep dan n adalah slope. BAB
VKESIMPULAN DAN SARAN
V. 1 Kesimpulan
Pada percobaan efflux time ini dapat diambil kesimpulan bahwa
diameter pipa dan panjang pipa mempengaruhi dalam waktu yang
dibuthkan untuk pengosongan tangki dan juga volume yang dibutuhkan
pada saat pengosongan tangki dilakukan. Hal ini terlihat dari waktu
yang didapat untuk tangki II lebih lama dibandingkan dengan tangki
I karena diameter tangki II lebih kecil dibandingkan dengan
diameter tangki I, namun bila membandingkan antara tangki II dengan
tangki III, terlihat bahwa waktu pada tangki III lebih cepat
dibandingkan dengan tangki II, padahal diameter tangki II lebih
besar dari tangki III. Hal ini disebabkan karena tangki III
mempunyai panjang pipa yang lebih panjang dibandingkan dengan
tangki II.
Pada grafik h terhadap t terlihat bahwa semakin lama waktu maka
perbedaan ketnggian semakin kecil, dari grafik tersebut didapat
persamaan garis untuk tiap grafik sama, yaitu y=-0.02x+0.12. Dari
persamaan garis tersebut didapat nilai slope yang merupakan nilai
q/A sebesar -0.02.
Pada grafik q terhadap h terlihat bahwa semakin besar nilai q
maka diikuti pula dengan semakin besar nilai h. Dari grafik ini
pula didapat suatu persamaan garis y=ax+b dimana persamaan yang ada
dalam literatur adalah ln q = ln k + n ln h dimana ln q sebagai
sumbu y, ln h sebagai sumbu x, n sebagai slope, dan ln k sebagai
intersep.V.2 Saran1. Teliti dengan ketinggian air yan terlihat di
kertas grafik di tangki.2. Memanfaatkan waktu sebaik-baiknya.q
H0
A
?=densitas air
=q
..............................................................................
(1)
= dq
.............................................................................
(2)
dH
dt
PAGE 17Teknik Kimia UPN Veteran Jawa Timur
_1071987951.doc