Laporan Pendahuluan Laboratorium Unit Operasi Fluid Mixing Disusun Oleh : David Saputra (03121003027) Adelina Tenriyulhan (03121003040) Abdul Hafiz Muslim (03121003059) Mahdi (03121003085) Teguh Novriyansyah (03121003090) Lusi Marselina (03121003091) Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya 2014
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Laporan Pendahuluan
Laboratorium Unit Operasi
Fluid Mixing
Disusun Oleh :
David Saputra (03121003027)
Adelina Tenriyulhan (03121003040)
Abdul Hafiz Muslim (03121003059)
Mahdi (03121003085)
Teguh Novriyansyah (03121003090)
Lusi Marselina (03121003091)
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sriwijaya
2014
BAB IP E N D A H U L U A N
I.1 Latar Belakang
Pada suatu proses industri didalam suatu pabrik pastilah ada sebuah proses
pencampuran bahan baik itu bahan cair-cair, cair-padat, cair-gas, dan gas- padat.
Didalam proses ini kedua kondisi harus kita lakukan sebagaimana mestinya sesuai
dengan apa yang kita harapkan. Untuk conntoh sample yang kuantitasnya atau
jumlahnya yang masih kecil, kita dapat menggunakan media seperti bejana,
tangki, dan kemudian semua bahan yang ada kita lakukan pencampuran didalam
bejana atau tangki, setelah itu lakukan pengadukan dengan menggunakan stir atau
pengaduk yang biasa terbuat dari kayu atau bahkan dengan bantuan teknologi
tanpa tenaga manusia. Pada ruang lingkup kecil ini ada kemungkinan terjadinya
suatu fenomena homogenitas atau keseragaman dan semua itu tidak jadi masalah
dan bias saja dilakukan. Akan tetapi pada saat kita melakukan pada ruang lingkup
yang besar yang mengoperasikan suatu pencampuran dengan kuantitas yang tinggi
( contohnya 150 ton) tentu kita akan mengalami kendala dan memerlukan solusi
yang cepat,tepat dan juga akurat.
Oleh karena alasan-alasan itulah dibutuhkan peralatan mixing yang
membantu sesuai dengan fungsinya dengan keadaan konstan, serta dapat diatur
kecepatan pengadukannya untuk diperoleh hasil yang optimal, serta
kehomogenitasan yang tinggi, dan gerakan mixing dengan tenaga yang
dibutuhkan minimum. Dengan kata lain, Pengadukan (agitation) adalah
pemberian gerakan tertentu sehingga menimbulkan reduksi gerakan pada bahan,
biasanya terjadi pada suatu tempat seperti bejana. Gerakan hasil reduksi tersebut
mempunyai pola sirkulasi. Akibat yang ditimbulkan dari operasi pengadukan
adalah terjadinya pencampuran (mixing) dari satu atau lebih komponen yang
teraduk. Ada beberapa tujuan yang ingin diperoleh dari komponen yang
dicampurkan, yaitu membuat suspensi, blending, dispersi dan mendorong
terjadinya transfer panas dari bahan ke dinding tangki. Pada industri kimia seperti
proses katalitik dari hidrogenasi, pengadukan mempunyai beberapa tujuan
sekaligus. Pada bejana hidrogenasi gas hidrogen disebarkan melewati fasa cair
dimana partikel padat dari katalis tersuspensi. Pengadukan juga dimaksudkan
untuk menyebarkan panas dari reaksi yang dipindahkan melalui cooling coil dan
jaket.
Dalam proses mixing ini digunakan impeller sebagai mixer yang akan
mencampurkan dua fase atau lebih yang terpisah. Ada beberapa tipe impeller yang
biasa digunakan antara lain : propeller, paddle dan turbine. Setiap impeller ini
memiliki tingkat efisiensi yang berbeda terhadap proses pencampuran. Arus yang
ditimbulkan oleh gerakan impeller ini menyebabkan terbentuknya vortex yang
sangat tidak diinginkan dalam proses mixing. Untuk mencegah terjadinya vortex
ketika fluida diaduk dalam tanki silinder dengan impeller yang berada pada
pusatnya maka digunakan baffle yang dipasang pada dinding vessel. Baffle yang
digunakan biasanya memiliki jarak yang sama. Baffle biasanya tidak menempel
pada dinding vessel sehingga secara kebetulan akan terdapat celah antara baffle
dengan dinding vessel.
I.2. Tujuan
Adapun tujuan dari percobaan ini adalah :
1. Mengetahui prinsip dan cara kerja Fluid Mixing Apparatus.
2. Mengetahui factor yang mempengaruhi perbedaan pola aliran.
3. Mengetahui pengaruh dari penggunaan baffle pada proses pencampuran.
4. Mengetahui bentuk-bentuk impeller.
5. Mengetahui perhitungan Fluid Mixing.
6. Mengetahui aplikasi dari Fluid Mixing Apparatus.
I.3. Permasalahan
Permasalahan yang timbul dalam suatu proses dengan Fluid Mixing antara
lain :
1. Bagaimanakah pengaruh jenis impeller pada suatu Fluid Mixing?
2. Apakah pola aliran dari ragam putaran impeller sama?.
3. Apakah ada pengaruhnya penggunaan baffle pada Fluid Mixing ?
4. Bagaimanakah pengaruh bahan yang digunakan terhadap proses Fluid
Mixing ?
5. Bagaimanakah kondisi yang optimal agar pencampuran dengan Fluid
Mixing berjalan lancar ?
I.4. Hipotesa
1. Semakin besar kecepatan putaran impeller yang digunakan, semakin
cepat terjadinya homogenitas.
2. Semakin kecil ukuran padatan yang akan dicampur, semakin cepat
terjadinya homogenitas.
3. Semakin kecil viscositas cairan yang digunakan, semakin cepat
terjadinya homogenitas.
4. Semakin banyak blade pada impeller semakin cepat terjadinya
homogenitas.
5. Pada kecepatan perputaran impeller tinggi maka pola aliran yang terjadi
turbulen dan juga sebaliknya.
I.5. Manfaat
Manfaat dari percobaan ini adalah :
1. Dapat mengetahui dan menambah wawasan darui prinsip dasar Fluid
Mixing Apparatus.
2. Dapat mengetahui perbedaan pola aliran yang ditimbulkan oleh tiga buah
impeller yang berbeda (Propeller, Turbin dan Paddle).
3. Dapat mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan pola aliran yang
berbeda seperti padatan yang digunakan, viscositas cairan yang
digunakan, kecepatan putaran dari impeller dan lain-lain.
4. Dapat mengetahui pola aliran air dan pasir yang ditimbulkan dari
pemakaian baffle.
5. Mempersiapkan diri terhadap suatu riset-riset maupun kerja praktek.
BAB IIBAB II
TINJAUAN PUSTAKATINJAUAN PUSTAKA
Pada percobaan kali ini digunakan alat Fluid Mixing Apparatus dengan
impellernya. Impeller inilah yang akan membangkitkan pola aliran di dalam
sistem, yang menyebabkan zat cair bersikulasi di dalam bejana untuk akhirnya
kembali ke impeller. Pengaduk/impeller, digunakan untuk mengaduk campuran,
jenis dari impellerberagam disesuaikan pada sifat dari zat yang akan dicampurkan.
Jenis-jenis impeller yang umumnya digunakan adalah : Tree-blades/ marine
impeller digunakan untuk pencampuran dengan bahn dengan viscositas rendah
dengan putaran yang tinggi, Turbine with flat vertical blades impeller digunakan
untuk cairan kental dengan viscositas tinggi, horizontal plate impeller digunakan
untuk zat berserat dengan sedikit terjadinya pemotongan, Turbine with blades are
inclined impeller paling cocok digunakan untuk tangki yang dilengkapi jaket
pemanas, curve bade Turbines impeller efektif untuk bahan berserat tanpa
pemotongan dengan viskositas rendah, flate plate impeller digunakan untuk
pencampuran emulsi, cage beaters impart impeller cocok digunakan untuk
pemotongan dan penyobekan, anchore paddle impeller digunakan campuran
dengan viscositas sangat tinggi berupa pasta.
Ada dua macam impeler pengaduk : Impeler jenis pertama disebut impeler
aliran aksial (axial flow impeller), impeler jenis ini akan membangkitkan arus
sejajar dengan sumbu poros impeler sedang yang kedua disebut impeller aliran
radial (radial flow impeller) impeller aliran radial akan membangkitkan arus pada
arah tangensial atau radial. .Impeller jenis pertama membangkitkan arus sejajar
dengan sumbu poros impeller, dan yang kedua membangkitkan arus pada arah
tengensial atau radial.
Dari segi
bentuknya ada tiga jenis impeler : Propeler (baling-baling), Dayung
(Paddle), dan Turbin. Masing-masing jenis terdiri lagi atas berbagai variasi dan
sub-jenis. Ada lagi jenis-jenis impeller lain yang dimaksudkan untuk situasi-
situasi tertentu, namun ketiga jenis itu agaknya dapat digunakan untuk
menyelesaikan 95 persen dari semua masalah agitasi zat cair.
1. Propeler / baling
Propeler merupakan impeler aliran aksial berkecepatan tinggi untuk zat
cair berviskositas rendah. Propeler kecil biasanya berputar pada kecepatan motor
penuh, yaitu 1150 atau 1750 putaran/menit, sedang propeler besar berputar pada
400-800 putaran/menit. Arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat
cair menurut arah tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana.
Jenis yang paling banyak dipakai adalah propeler kapal berdaun tiga, sedang
propeler berdaun empat, bergigi, atau dengan rancang lain digunakan untuk
tujuan-tujuan khusus. Selain itu, kadang dua atau lebih propeler dipasang pada
satu poros, biasanya dengan arah putaran yang sama. Namun bisa juga dipasang
dengan arah yang berlawanan, atau secara tolak/tarik sehingga menciptakan zone
fluida yang sangat turbulen di antara kedua propeler tersebut.
2. Dayung
Untuk tugas-tugas sederhana, impeler yang terdiri dari beberapa dayung
datar yang berputar pada poros vertikal merupakan pengaduk yang cukup efektif.
Desain daun-daunnya bisa dibuat miring, atau vertikal. Dayung ini berputar di
tengah bejana dengan kecepatan rendah sampai sedang, dan mendorong zat cair
secara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan vertikal pada impeller
kecuali bila daunnya agak miring. Arus yang terjadi bergerak keluar kearah
dinding lalu membelok ke atas atau ke bawah. Pada tangki-tangki yang dalam,
kadang-kadang dipasang beberapa dayung pada satu poros. Dalam beberapa
rancangan, daunnya disesuaikan dengan bentuk dasar bejana, yang mungkin bulat
atau cekung, sehingga diharapkan dapat mengikis atau menyapu seluruh
permukaan Pada kecepatan yang rendah, dayung memberikan efek pengadukan
sedang(medium) pada bejana tanpa sekat, namun untuk kecepatan yang lebih
tinggi diperlukan pemakaian sekat, sebab jika tidak zat cair akan berputar-putar
saja mengelilingi bejana tanpa adanya pencampuran.
3. Turbin
Pada dasarnya, turbin menyerupai dayung berdaun banyak dengan daun-
daunnya yang agak pendek, dan berputar pada kecepatan tinggi pada suatu poros
yang di pasang di pusat bejana. Daun-daunnya bisa lurus atau lengkung, bisa
bersudut atau vertikal Diameter impelernya biasa lebih kecil dari diameter
dayung, yaitu berkisar antara 30-50% dari diameter bejana. Turbin biasanya
efektif untuk menjangkau viskositas yang cukup luas. Di dekat impeler akan
terdapat zone arus deras yang sangat turbulen dengan geseran yang kuat. Arus
utamanya bersifat radial dan tangensial. Komponen tangensialnya menimbulkan
vortex ( cekungan ) dan arus putar, yang harus dihentikan dengan menggunakan
sekat atau diffuser agar impeler itu menjadi sangat efektif.
Gambar 1. Jenis impeler (a) baling (b) turbin (c) disk turbin
4.Helical-Ribbon
Jenis pengaduk ini digunakan pada larutan pada kekentalan yang tinggi
dan beroperasi pada rpm yang rendah pada bagian laminer. Ribbon (bentuk seperti
pita) dibentuk dalam sebuah bagian helical (bentuknya seperti baling-balling
helicopter dan ditempelkan ke pusat sumbu pengaduk). Cairan bergerak dalam
sebuah bagian aliran berliku-liku pada bagiam bawah dan naik ke bagian atas
pengaduk.
Gambar 9. Pengaduk Jenis (a), (b) & (c) Hellical-Ribbon, (d) Semi-Spiral
Jenis aliran di dalam bejana yang sedang diaduk bergantung pada jenis
impeler, karakteristik fluida, ukuran dimensi (proporsi) tangki, sekat dan
kecepatan putar. Kecepatan fluida pada setiap titik dalam tangki mempunyai tiga
komponen arah dan pola alir keseluruhan didalam tangki itu bergantung pada
variasi dari ketiga komponen arah kecepatan tersebut dari satu lokasi ke lokasi
lain. Komponen kecepatan yang pertama adalah komponen radial yang bekerja
pada arah tegak lurus terhadap poros impeler. Komponen kedua ialah komponen
longitudinal yang bekerja pada arah pararel dengan poros. Komponen ketiga
adalah komponen tangensial atau rotasional yang bekerja pada arah singgung
terhadap lintasan lingkar di sekeliling poros. Dalam keadaan biasa, dimana poros
impeller terpasang vertikal, komponen radial dan tangensial berada dalam satu
bidang horizontal dan komponen longitudinalnya vertikal.
Penggunaan impeller diatas tergantung pada geometri vessel (tanki, viskositas
cairan.
Untuk viskositas yang < 2000 cp, maka digunakan impeller dengan