Laporan Wetted Wall1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Absorpsi adalah proses penyerapan pada seluruh permukaan bahan atau zat

yang berlangsung dalam suatu kolom atau absorber. Zat yang diserap disebut fase

terserap sedangkan yang menyerap disebut absorben kecuali zat padat. Absorben

dapat pula berupa zat cair karena itu absorpsi dapat terjadi antara zat cair dengan zat

cair atau gas dengan zat cair. Terjadinya proses absorpsi dipengaruhi oleh beberapa

faktor diantaranya yaitu:

- kemampuan pelarut yang digunakan sebagai absorben

- laju alir dari pelarut

- jenis atau tipe kolom yang digunakan

- kondisi operasi yang sesuai, dll

Di dalam suatu kolom absorber, gas yang akan diserap dialirkan pada bagian

bottom kolom, sedangkan liquid atau pelarut dialirkan pada bagian top kolom. Hal ini

disebabkan karena gas lebih ringan dan mudah menyebar daripada liquid, sehingga

kontak antara liquid dan gas akan berlangsung dengan baik dan juga mempengaruhi

banyaknya gas yang diserap oleh pelarut atau liquid.

Absorpsi dikelompokan menjadi:

1. Proses absorpsi yang berlangsung secara fisika terdiri dari absorpsi dan dekripsi.

2. Proses absorpsi yang berlangsung secara kimia, proses ini biasanya disertai oleh

reaksi kimia.

Perpindahan massa merupakan perpindahan satu unsur dari konsentrasi yang

lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah. Misalnya kita masukan gula ke dalam

secangkir kopi, dimana gula akan larut dan kemudian berdifusi secara seragam ke

dalam secangkir kopi tersebut.

1

Perpindahan massa merupakan proses penting dalam proses industri, misalnya

dalam penghilangan polutan dari suatu aliran keluaran pabrik dengan absorpsi,

pemisahan gas dari air limbah, difusi neutron dalam reaktor nuklir.Absorpsi gas

merupakan operasi dimana campuran gas dikontakan dengan liquid yang bertujuan

untuk melewatkan suatu komposisi gas atau lebih dan menghasilkan larutan gas

dalam liquid.

Pada operasi absorpsi gas terjadi perpindahan massa dari fase gas ke fase

liquid. Kecepatan larut gas dalam absorben liquid tergantung pada kesetimbangan

yang ada, karena itu diperlukan karakteristik sistem gas liquid.

I.2. Tujuan

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah:

1) Untuk mengetahui berapa banyak konsentrasi O2 yang terserap

2) Untuk menghitung koefisien perpindahan massa dalam fase liquid (kl)

3) Untuk mengetahui dan memahami proses kerja alat Wetted Wall Absorption

Column.

I.3. Permasalahan

Masalah dari percobaan ini adalah:

1) Bagaimanakah menentukan Re dan Sh dari data percobaan?

2) Bagaimanakah menentukan koefisien perpindahan massa dalam liquid?

3) Membandingkan nilai Sh vs Re pada masing-masing laju alir udara yaitu 2000

cc/min, 3000 cc/min, dan 4000 cc/min.

I.4. Hipotesis

Jika dilihat dari data yang diperoleh dapat diambil kesimpulan bahwa

besarnya O2 yang terserap dipengaruhi oleh kecepatan laju alir udara dan laju alir air

itu sendiri. Hal ini disebabkan karena semakin banyak udara yang masuk, maka

2

makin mudah penyerapan O2, juga dengan makin banyaknya air yang disuplai akan

menyebabkan luas bidang penyerapan bertambah sehingga memudahkan terjadiunya

penyerapan.

I.5. Manfaat

Manfaat dari penggunaan Wetted Wall Absorption Colomn dalam industri

diantaranya adalah:

1. Dapat mengetahui cara kerja alat wetted wall absorption secara lebih jelas.

2. Dapat menentukan nilai Sh dan nilai Re dari suatu senyawa dengan

menggunakan metode wetted wall absorption.

3. Dapat mengetahui hubungan antara Sh number dengan Re number dengan

melihat grafik.

4. Dapat membuktikan secara langsung bahwa memang benar terjadi peristiwa

absorpsi bila suatu gas dilewatkan pada suatu cairan.

BAB II

3

TINJAUAN PUSTAKA

Perpindahan massa yang terjadi dari suatu unsur yang berkonsentrasi tinggi ke

konsentrasi rendah dipengaruhi oleh ciri aliran liquid, seperti pada kasus heat

transfer, mekanisme perpindahan massa terjadi dengan cepat. Jika sejumlah

campuran gas yang terdiri dari dua jenis molekul atau lebih, di mana konsentrasi

masing-masing berbeda, maka masing-masing molekul ini cenderung menuju ke

komposisi yang sama ( seragam ). Proses ini terjadi secara alami. Perpindahan massa

makroskopis ini tidak tergantung pada konveksi dalam sistem. Proses ini

didefinisikan sebagai difusi molekul.

Pada persamaan perpindahan massa ditunjukkan hubungan antara flux dari

substant yang terdifusi dengan gradient konsentrasi.

JA,Z = -DAB

Di mana JA,Z merupakan molar flux pada Z, merupakan perubahan konsentrasi

serta DAB adalah difusitas massa atau koefisien difusitas komponen A yang terdifusi

melalui komponen B. Karena perpindahan massa atau difusi hanya terjadi dalam

campuran, maka pengaruh dari tiap komponen harus diperhitungkan. Misalnya untuk

mengetahui laju difusi dari setiap komponen relatif terhadap kecepatan campuran.

Kecepatan campuran harus dihitung dari kecepatan rata-rata tiap komponen.

Persamaan di atas dikenal dengan persamaan Hukum Frek’s ,dimana DAB adalah

koefisien difusivitas. Koefisien Difusivitas. Koefisien Difusivitas tergantung pada :

- Tekanan

- Temperatur

- Komposisi sistem

Koefisien Difusivitas masing-masing fase berbeda-beda. Koefisien difusivitas

untuk gas lebih tinggi, yaitu antara 5.10-6 – 10-5 m2/s ; untuk liquid 10-10 – 10-9 m2/s

dan untuk solid 10-14 – 10-10 m2/s.

4

Perpindahan massa konvektif termasuk perpindahan antara fluida yang

bergerak atau dua fluida yang bergerak yang tidak tercampur. Model ini tergantung

pada mekanisme perpindahan dan karakterisitk gerakan fluida. Persamaan laju

perpindahan massa konvektif sebagai berikut:

NA = k . A

Dimana, NA = Perpindahan massa molar zat A

A = Perbedaan konsentrasi antara permukaan dengan konsentrasi

rata-rata fluida.

k = Koefisien perpindahan massa konvektif

Mekanisme perpindahan massa antara permukaan dan fluida termasuk perpindahan

massa molekul melalui lapisan tipis fluida stagnan dan aliran laminer.

Beberapa operasi perpindahan massa yang termasuk difusi suatu komponen

gas ke suatu komponen yang tidak berdifusi antara lain adalah absorpsi dan

humidifikasi. Persamaan yang digunakan untuk menggambarkan koefisien

perpindahan massa konvektif adalah :

dimana:

NAZ = laju perpindahan molar

DAB = difusivitas

P = tekanan

R = konstanta gas

T = temperatur

Z = jarak

Persamaan ini diperoleh dari teori lapisan atau film theory, di mana gas

melewati permukaan liquid. Teori lapisan ini didasarkan pada model dimana tahanan

5

untuk berdifusi dari permukaan liquid ke aliran gas diasumsikan terjadi dalam suatu

stagnant film atau laminer film tebal .

Dengan kata lain menunjukkan tebal lapisan liquid.

Transfer Massa dari gas ke film falling liquid.

Transfer massa dalam wetted wall column

Kebanyakan data dari PM antara perm pipa dan aliran fluida telah ditentukan

dengan menggunakan wetted wall columns.Alasan mendasar untuk menggunakan

kolom-kolom ini untuk penyelidikan PM adalah untuk mengkontakkan luas area

antara 2 fase sehingga dapat dihitung dengan tepat.

Koefisien PM konvektif untuk falling liquid film dikorelasikan oleh vivian

dan peacemen dengan korelasi :

Dimana: Z = Panjang

DAB = Difusivitas massa antara komponen A dan B]

= Densitas liquid B

= Viskositas liquid B

g = Percepatan gravitasi

sc = Schmidt Number (dievaluasikan pada temp film liquid)

Re = Reynold number

Koefisien film liquid lebih rendah 10 sampai 20% daripada pers secara teoritis untuk

absorpsi dalam film laminer.

Pada wetted wall columns, liquid murni yang mudah menguap dialirkan ke

bawah di dalam permukaan pipa ciecular sementara itu gas ditiupkan dari atas atau

6

dari bawah melalui pusat inti pengukuran kelajuan penguapan liquid ke dalam aliran

gas diatas permukaan.

Untuk menghitung koefisien PM untuk fase gas, gunakan perbedaan gas-gas

dan liquid menghasilkan variasi untuk . Untuk itu, Sherwood dan Gilland

menetapkan nilai-nilai untuk Re dari 2000 sampai 35000, sc dari 0,6 sampai 2,5 dan

tekanan gas 0,1 sampai 3 atm.

Hubungan data-data tersebut secara empirik adalah :

dimana:

Sh = Sherwood number

Re = Reynold number

Sc = Schmidt number

Dalam beberapa operasi perpindahan massa, massa berubah antara dua fase.

Contohnya dalam peristiwa absorpsi. Salah satu alat yang digunakan untuk

mempelajari mekanisme yang terjadi dalam operasi perpindahan massa adalah wetted

wall column. Pada wettea-wall column, area kontak antara dua fase dibuat

sedemikian rupa. Dalam operasi ini aliran lapisan tipis liquid ( Thin Liquid Film)

sepanjang dinding kolom kontak dengan gas. Dalam percobaan ini gas yang

digunakan adalah udara biasa. Lama waktu kontak dengan gas dan liquid ini relatif

singkat selama operasinya normal. Karena hanya sejumlah kecil massa yang

terabsorpsi sedangkan liquid diasumsikan konstant ( tidak berubah ). Kecepatan

falling film sebenarnya tidak dipengaruhi oleh proses difusi. Pada proses ini terjadi

perpindahan massa dan perpindahan momentum.

Persamaan differensial untuk perpindahan momentum;

7

dimana:

= shear stress

= density

g = gravitasi

y = jarak

Persamaan untuk profil kecepatan;

dimana:

Vx = kecepatan arah x

= tebal film

= viskositas

Kecepatan maksimum;

dimana:

Vmax = kecepatan maximum

Absorpsi gas adalah operasi di mana campuran gas dikontakkan dengan liquid

untuk tujuan melewatkan suatu komposisi gas atau lebih dan menghasilkan larutan

gas dalam liguid. Pada operasi absorpsi gas terjadi perpindahan massa dari fase gas

ke liquid. Kecepatan larut gas dalam absorben liquid tergantung pada kesetimbangan

yang ada, karena itu diperlukan karakteristik kesetimbangan sistem gas-liquid.

Sistem Dua Komponen

Bila sejumlah gas tunggal dikontakkan dengan liquid yang tidak mudah

menguap, yang akan larut sampai tercapai keadaan setimbang. Konsentrasi gas yang

larut disebut kelarutan gas pada kondisi temperatur dan tekanan yang ada. Pada T

8

tetap, kelarutan gas akan bertambah bila P dinaikkan pada absorben yang sama. Gas

yang berbeda mempunyai kelarutan yang berbeda. Pada umumnya kelarutan gas akan

menurun bila T dinaikkan.

Sistem Multikomponen

Bila campuran gas dikontakkan dengan liquid pada kondisi tertentu, kelarutan

setimbang, gas tidak akan saling mempengaruhi kelarutan gas, yang dinyatakan

dalam tekanan parsiil dalam campuran gas. Bila dalam campuran gas ada gas yang

sukar larut maka kelarutan gas ini tidak mempengaruhi kelarutan gas yang mudah

larut. Pada beberapa komponen dalam campuran gas mudah larut dalam liquid,

kelarutan masing-masing gas tidak saling mempengaruhi bila gas tidak dipengaruhi

oleh sifat liquid. Ini hanya terjadi pada larutan ideal.

Karakteristik larutan ideal yaitu:

1. Gaya rata-rata tolak menolak dan tarik menarik dalam larutan tidak berubah,

dalam campuran bahan, volume larutan berubah secara linear.

2. Pada pencampuran bahan tidak ada panas yang diserap maupun yang dilepaskan.

3. Tekanan uap total larutan berubah secara linear dengan komposisi.

Suatu alat yang banyak digunakan dalam absorpsi gas dan beberapa operasi

lain ialah menara isian. Alat ini terdiri dari sebuah kolom berbentuk sekunder atau

menara yang dilengkapi dengan pemasukan gas dan ruang distribusi pada bagian

bawah, pemasukan zat cair dan distributornya pada bagian atas, sedang pengeluaran

gas dan zat cair masing-masing pada bagian atas dan bagian bawah serta tower

packing. Penyangga itu harus mempunyai fraksi ruang terbuka yang cukup besar

untuk mencegah terjadinya pembanjiran pada piring penyangga itu. Zat cair yang

masuk disebut weak liquor berupa pelarut murni atau larutan encer zat terlarut di

dalam pelarut, didistribusikan di atas isian itu dengan distributor, sehingga pada

operasi yang ideal membebaskan permukaan isian secara seragam. Gas yang

mengandung zat terlarut disebut fat gas, masuk ke ruang pendistribusian yang

9

terdapat di bawah isian dan mengalir ke atas melalui celah-celah antara isian

berlawanan arah dengan aliran zat cair. Isian itu memberikan permukaan yang luas

untuk kontak zatcair dan gas serta membantu terjadinya kontak antara kedua fase.

Persyaratan pokok yang diperlukan untuk isian menara ialah:

1. Harus tidak bereaksi kimia dengan fluida di dalam menara

2. Harus kuat, tetapi tidak terlalu berat.

3. Harus mengandung cukup banyak laluan untuk kedua arus tanpa terlalu banyak

zat cair yang terperangkap atau menyebabkan penurunan tekanan terlalu tinggi.

4. Harus memungkinkan terjadinya kontak yang memuaskan antara zat cair dengan

gas.

5. Harus tidak terlalu mahal.

Prinsip-prinsip absorpsi tergantung pada banyaknya gas atau zat cair yang

akan diolah sifat-sifatnya, rasio antara kedua arus itu, tingkat perubahan konsentrasi

dan pada laju perpindahan massa persatuan volume isian. Laju optimum zat cair

untuk absorpsi didapatkan dengan menyeimbangkan biaya operasi untuk kedua unit

dan baiaya tetap untuk peralatan. Bila gas hanya diumpankan ke dalam menara

absorpsi, suhu di dalam menara itu berubah secara menyolok dari dasar menara ke

puncaknya. Kalor absorpsi zat terlarut menyebabkan naiknya suhu larutan,

penguapan pelarut cenderung menyebabkan suhu turun. Efeknya secara menyeluruh

ialah peningkatan suhu larutan, tetapi di dekat dasar kolom suhu itu bisa sampai

melewati maksimum. Bentuk profil suhu bergantung pada laju penyerapan zat

terlarut, penguapan dan kondensasi pelarut, serta perpindahan kalor antara kedua

fase.

Laju absorpsi dapat dinyatakan dengan 4 cara yang berbeda yaitu:

1. Menggunakan koefisien individual

2. Menggunakan koefisien menyeluruh atas dasar fase gas atau zat cair.

3. Menggunakan koefisien volumetrik.

4. Menggunakan koefisien persatuan luas.

10

BAB III

METODOLOGI

III.1 Waktu dan Tempat

Waktu : Rabu, 29 Oktober 2003

Tempat : Labolatorium Operasi Teknik Kimia

Jurusan Teknik Kimia – Universitas Sriwijaya

III.2. Alat dan bahan

A. Alat yang digunakan, yaitu :

1. kolom deoksigenator

2. pump

11

3. kompresor

4. sensor probe

5. tangki penampungan air

6. flowmeter udara

7. flowmeter air

B. Bahan yang digunakan, yaitu ;

1. air

2. udara

III.3. Prosedur Percobaan

Tekan tombol power lalu tekan tombol supply

Tekan tombol pump 1untuk mengalirkan air dari bak penampung ke kolom

deoksigenator

Atur flowmetter untuk air sesuai dengan laju alir yang ditetapkan

Bila kolom deoksigenator penuh dengan air, hidupkan pump 2 yang

berfungsi untuk menyedot air dan dialirkan ke flowmetter dan sensor probe

dimana alat ini digunakan untuk menghitung laju alir air dan O2 yang

terserap dari inlet.

Kemudian air akan mengalir ke puncak Wetted Wall Absorption Colomn

dan selanjutnya akan turun dari puncak ke dasar kolom secara laminer

yang berupa lapisan tipis (film)

Bersamaan dengan itu tekan tombol kompresor untuk mengalirkan udara

secara counter current ke dalam Wetted Wall Absorbtion Coloumn. Udara

yang dialirkan oleh kompresor sebelumnya masuk dalam flowmeter udara

untuk menghitung laju alir udara.

Kemudian air yang sudah bebas O2 masuk ke sensor probe untuk

menghitung O2 outlet. Dimana kedua alat ini dihubungkan dengan DO

meter.

12

BAB IVHASIL PENGAMATAN

DANPENGOLAHAN DATA

IV.1. Hasil Pengamatan

Laju Udara (cc/min)

Laju Air (cc/min)

Konsentrasi O2 in (mg/l)

Konsentrasi O2 out (mg/l)

1000

5090110140160180210

4.84.94.95.25.45.45.5

6.36.46.56.56.66.66.5

13

2000

5090110140160180210

5.65.75.75.96.06.06.1

5.85.95.95.97.07.17.2

3000

5090110140160180210

5.75.85.86.06.16.16.2

6.07.07.07.07.17.27.3

IV.2. Pengolahan Data

Untuk Laju udara 1000 cc/min

1. a. Konversi laju alir udara cc/min menjadi cm3/s

b. konversi laju alir cc/min menjadi kg/s

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

14

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

2. Menghitung ΔCLm (kg/m3)

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

15

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

3. Menghitung Wetted Wall Perimeter

4. Menghitung laju alir volumetrik air (kg/ms)

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

16

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

5. Menghitung Re

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

17

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

6. Menghitung Fluks massa

untuk 50 cc/min (0.83x10-3 kg/s)



untuk 140 cc/min ( )


untuk 180 cc/min (3x10-3 kg/s)

18


7. Menghitung luas kolom

8. Menghitung koefisien perpindahan massa (KL, m/s)

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

19

untuk 210 cc/min

9. Menghitung Sherwood Number, Sh

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

20


1. a. konversi laju alir udara cc/min menjadi cm3/s

b. konversi laju alir air cc/min menjadi kg/s

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min


21

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min



22

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

5. Menghitung bilangan Reynold, Re

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

23

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min






24






untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

25

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min


untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

26

untuk 210 cc/min


1. a. Konversi laju alir udara cc/min menjadi cm3/s

b. konversi laju alir cc/min menjadi kg/s

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

27


untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

28



untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

29

5. Menghitung Re

untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min



30









untuk 50 cc/min

31

untuk 90 cc/min

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min


untuk 50 cc/min

untuk 90 cc/min

32

untuk 110 cc/min

untuk 140 cc/min

untuk 160 cc/min

untuk 180 cc/min

untuk 210 cc/min

Hasil Perhitungan untuk laju alir udara 1000 cc/min

Laju alir air

(cc/min)

Δ CLM

(kg/m3)

Reynold

number

(Re)

Fluks massa

(J, kg/s)

Koef. PM

(KL, m/s)

Sherwood

Number (Sh)

50

90

110

140

160

180

210

5.516. 10-3

5.617. 10-3

5.662. 10-3

4.601. 10-3

5.979. 10-3

5.979. 10-3

5.986. 10-3

47.45

85.49

104.31

132.94

152.16

170.98

199.61

1.25. 10-3

2.25. 10-3

2.93. 10-3

3.03. 10-3

3.2. 10-3

3.6. 10-3

3.5. 10-3

3.295

5.825

7.586

9.577

7.783

8.756

8.503

2.89 . 107

5.10. 107

6.64. 107

8.39. 107

6.82. 107

7.67. 107

7.45. 107


33

Laju alir air

(cc/min)

Δ CLM

(kg/m3)

Reynold

number

(Re)

Fluks massa

(J, kg/s)

Koef. PM

(KL, m/s)

Sherwood

Number (Sh)

50

90

110

140

160

180

210

5.699. 10-3

5.799. 10-3

5.799. 10-3

0

6.487 . 10-3

6.535 . 10-3

6.635 . 10-3

47.45

85.49

104.31

132.94

152.16

170.98

199.61

0.166. 10-3

0.3. 10-3

0.366. 10-3

0

267 . 10-3

3.3. 10-3

3.85. 10-3

0.423

0.752

0.918

0

5.985

7.343

8.438

0.37 . 107

0.66 . 107

0.80 . 107

0

5.24 . 107

6.43 . 107

7.39 . 107


Laju alir air

(cc/min)

Δ CLM

(kg/m3)

Reynold

number

(Re)

Fluks massa

(J, kg/s)

Koef. PM

(KL, m/s)

Sherwood

Number (Sh)

50

90

110

140

160

180

210

6.281 . 10-3

6.381 . 10-3

6.381. 10-3

6.487 . 10-3

6.587 . 10-3

6.635 . 10-3

6.735 . 10-3

47.45

85.49

104.31

132.94

152.16

170.98

199.61

0.996 . 10-3

1.8 . 10-3

2.196 . 10-3

2.33 10-3

2.67 . 10-3

3.3. 10-3

3.85. 10-3

2.306

4.102

5.005

5.223

5.895

7.223

8.313

2.02 . 107

3.593 . 107

4.384 . 107

4.575 . 107

5.164 . 107

6.336 . 107

7.282 . 107

34

Mencari Persamaan Sheewood

Sh = a . Reb

Log Sh = log a + b log Re

Y = b + a X

Laju alir udara 1000 cc/min

No X= log Re Y= log Sh XY X2

1

2

3

4

5

6

7

1.68

1.93

2.02

2.12

2.18

2.23

2.30

7.46

7.71

7.82

7.92

7.83

7.88

7.87

12.533

14.880

15.796

16.790

17.069

17.572

18.101

2.822

3.725

4.080

4.494

4.752

4.973

5.290

Σ 14.46 54.49 112.743 30.136

35

maka :

b = A

= 0.686

log a = B

log a = 6.639

a = 2.34 x 106

Persamaan : Sh = 2.34 x 106 Re0.686



1

2

3

4

5

6

7

1.68

1.93

2.02

2.12

2.18

2.23

2.30

7.46

6.82

6.90

0

7.72

7.81

7.87

11.038

13.163

13.938

0

16.830

17.416

18.101

2.822

3.725

4.080

4.494

4.752

4.973

5.290

Σ 14.46 43.69 90.485 30.136

36

maka :

b = A

= 0.88

log a = B

log a = 4.424

a = 2.65 x 104




1

2

3

4

1.68

1.93

2.02

2.12

7.31

7.56

7.64

7.66

12.281

14.591

15.433

16.239

2.822

3.725

4.080

4.494

37

5

6

7

2.18

2.23

2.30

7.71

7.80

7.86

16.808

17.394

18.078

4.752

4.973

5.290

Σ 14.46 53.54 110.823 30.136

maka :

b = A

= 0.846

log a = B

log a = 5.903

a = 7.99 x 105



Persamaan grafik : Y = 2.34 x 106 X + 0.686

38





39

40

BAB V

PEMBAHASAN

Wetted wall absorption column adalah alat yang digunakan untuk mengamati

terbentuknya lapisan tipis film dari fluida yang mengalir dan terjadinya kontak

dengan udara dimana terjadi perpindahan massa dan perpindahan momentum secara

bersamaan. Dalam hal ini terjadi peristiwa difusi dimana gas diserap oleh fluida

sehingga fluida mengandung sejumlah gas dan fluida menguap ke dalam gas

sehingga gas juga mengandung sejumlah cairan. Peristiwa ini terjadi melalui suatu

lapisan tipis yang disebut lapisan film.

Dalam peristiwa ini juga terjadi absorpsi dimana terjadi perubahan bentuk

massa lapisan film yang terbentuk pada daerah yang dekat dengan permukaan kolom

sehingga aliran fluida akan laminer.

Setelah air masuk ke pompa 2 dan melalui debit air, air masuk ke sensor

probe 1. sensor probe merupakan alat untuk mengukur kadar O2 yang terkandung

dalam air sebelum air masuk ke kolom wetted wall tempat terjadinya absorpsi.

Setelah masuk, kompresor udara dihidupkan maka udara akan masuk ke dalam kolom

wetted wall melalui suatu penyaring udara sehingga tidak semua gas yang terkandung

dalam udara tersebut akan ikut masuk ke dalam kolom. Hal ini dimaksudkan agar

hanya O2 saja yang mengalir dalam kolom sehingga dapat diketahui perubahan kadar

O2 setelah terjadi kontak dengan fluida yang mengalir (dalam hal ini adalah air).

Perubahan kadar O2 diketahui dari fluida yang mengalir melalui sensor probe 2 yang

mengukur kadar O2 yang keluar dari kolom.

Pompa 1 berfungsi untuk menyedot air yang disuplai dalam bak air agar dapat

masuk ke dalam kolom deocsigenerator. Kolom ini berfungsi untuk mengurangi

kandungan O2 dalam fluida sebelum fluida tersebut dialirkan ke dalam kolom wetted

wall absorption. Selain itu kolom ini juga berfungsi sebagai penstabil fluida agar

1

fluida tersebut pada saat memasuki kolom wetted wall tidak memberikan gejolak

yang dapat mengganggu jalannya percobaan sehingga pada akhirnya akan

mempengaruhi hasil pengamatan.

Dari percobaan yang dilakukan dapat dilihat adanya perbedaan kadar O2 yang

masuk dan keluar dari kolom wetted wall. Perbedaan ini terjadi untuk semua laju alir

udara yang berbeda.

Hasil data yang diperoleh menunjukkan bahwa kadar O2 keluaran lebih besar

daripada kadar O2 pada inlet. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi penyerapan

oksigen (O2) oleh fluida (air) sehingga air yang keluar memiliki kadar iksigen yang

lebih besar.

Apabila flowrate udara dinaikkan dan flowrate air tetap, maka proses

penyerapan oksigen juga akan bertambah besar, hal ini dikarenakan oleh luas

permukaan air akan menjadi lebih besar sehingga kontak dengan udara akan

bertambah besar yang menyebabkan proses penyerapan oksigen menjadi lebih besar.

Pada laju alir air yang berbeda terdapat data yang sama, hal ini mungkin

disebabkan oleh kalibrasi angka pada alat pengukur kadar O2 (DOmeter) yang tidak

mencapai angka 100. Selain itu kemungkinan disebabkan oleh adanya kebocoran

pada alat, khususnya pada tabung deoksigenerator.

Kesalahan yang terjadi dalam percobaan ini adalah kurang telitinya dalam

pembacaan skala pada DOmeter (alatnya tidak berfungsi dengan baik) dan kurang

tepatnya meletakkan skala pada laju alir O2 dan laju alir air.

Dalam pelaksanaan percobaan ini alat percobaan mengalami gangguan

dimana penyaring udara menjadi basah oleh air yang mengalir turun dari kolom

wetted wall. Hal ini dapat mempengaruhi percobaan dimana hembusan udara yang

masuk ke dalam kolom wetted wall dapat berkurang karena penyaring yang basah

menyebabkan udara sulit melewati penyaring tersebut. Akibatnya O2 yang terserap

hanya sedikit sehingga kadar O2 keluaran tidak jauh berbeda dengan kadar O2 yang

masuk ke kolom absorpsi.

2

Pengukuran kadar O2 dilakukan setelah fluida mengalir dalam kolom wetted

wall dan membentuk lapisan film yang tipis dan kompresor udara dihidupkan. Untuk

mengukur kadar O2 ini harus ditunggu dahulu selama beberapa menit atau setidaknya

setelah 60 detik untuk memberi waktu pada O2 yang masuk untuk melalui saringan

udara khusus sampai O2 tersebut berkontrak dengan fluida.

Pada percobaan yang telah kami lakukan terlihat bahwa pembentukan lapisan

film pada kolom kurang sempurna. Kami berasumsi bahwa banyak faktor yang

menyebabkan hal ini terjadi, diantaranya:

a. Posisi kolom yang tidak tepat tegak lurus.

b. Dinding di dalam tabung dimana dilalui liquid sekaligus tempat terjadinya absorpsi

kurang begitu bersih.

c. Adanya kebocoran kolom deoksigenerator.

Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan diperoleh hubungan Reynold

number dengan Sherwood number adalah sebagai berikut :

a. Untuk laju alir udara 1000 cc/min : Sh = 2.34 x 106 Re0.686

b. Untuk laju alir udara 2000 cc/min : Sh = 2.65 x 104 Re0.88

c. Untuk laju alir udara 3000 cc/min : Sh = 7.99 x 105 Re0.846

Sedangkan secara teori diperoleh hubungan Reynold number dengan

Sherwood number adalah :

Dari rumus di atas dapat kita lihat bahwa nilai Sherwood number lebih kecil dari nilai

Reynold number. Nilai Sherwood number akan semakin besar apabila nilai Reynold

number kita tingkatkan [ rumus Re = ].

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

3

VI. 1. Kesimpulan

1. Absorpsi gas adalah suatu operasi dimana campuran gas dikontakkan dengan

liquid dengan tujuan untuk melewatkan suatu komposisi gas dan menghasil

larutan gas dalam liquid.

2. Pada operasi absorpsi gas terjadi perpindahan massa dari fase gas menuju fase

liquid.

3. Wetted wall absorption column merupakan alat yang digunakan untuk

membuktikan terjadinya proses absorpsi O2 oleh air yang ditandai dengan

terbentuknya lapisan film dan meningkatnya kadar O2 outlet pada air lebih

besar daripada inlet.

4. Proses penyerapan O2 oleh air dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya

laju alir air, laju alir udara, ketelitian alat yang digunakan dalam percobaan,

dan lain-lain.

5. Makin besar laju alir air maupun udara maka makin besar pula O2 yang

diserap oleh air.

VI. 2. Saran

Alat yang digunakan diharapkan dapat berfungsi sebagaimana mestinya

(kerusakan dapat diminimalisasi), untuk itu diperlukan sikap yang bertanggung jawab

dari kita sebagai praktikan dalam menggunakan alat tersebut, dalam arti bahwa kita

jangan sampai berbuat sesuka hati terhadap semua peralatan yang ada sehingga pada

akhirnya dapat menimbulkan kerusakan yang tentunya akan merugikan kita sendiri

sebagai praktikan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Robert E. Treyball, 1987, “ Mass Transfer Operation, “ 3 rd edition, Mc. Graw

Hill Book Company, New York.

4

2. Welty, J.R., C.E. Wicks, R.E. Wilson, 1984, “Fundamental of Momentum, Heat,

and Mass Transfer “, 3rd edition, John Wiley & Sons Inc., New York

3. Perry, RH and Chiton, CH,1984, “ Chemical Engineering Hand Book, “ 7 th

edition, Mc. Graw Hill Kogakusha Ltd. Tokyo.

4. Warren L. Mc. Cabe, Julian c. Smith, dan Peter Harriot, 1993 “ Operasi Teknik

Kimia “, Penerbit Erlangga, Jakarta.

GAMBAR ALAT

WETTED WALL ABSORPTION COLUMN

5

6

Laporan Wetted Wall1

Documents