Makalah Unit Operasi Proses MekanikMixing Cair-Cair
Disusun oleh :Dwi permata Wisuda21030113120068Yulia
Rachmayani21030113120073Bintang Rio Yudanto21030113140186Andika Eko
Mahendro21030113140179Muhammad Fikri Setiawan21030113130112Rizky
Adhi Prabowo21030113130113Kumara Haekal Hafidz A21030113130173
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS
DIPONEGORO2015
BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangDalam sebuah industri, mesin
merupakan peralatan yang sangat vital dimana mesin-mesin tersebut
mmenentukan kualitas dan optimalitas suatu industri. Untuk dapat
bersaing dalam pemasaran produk, dan untuk dapat memperoleh
keuntungan yang layak, industri harus bekerja secara efekif dan
efisien. Cara kerja demikian hanya dapat dicapai bila industri
tersebut didukung oleh sistem manajemen yang baik dan juga bantuan
mesin dan alat penunjang produksi yang tepat.Proses pencampuran
adalah suatu proses yang penting dilakukan dalam industri, bahkan
mesin pencampur ditemukan di hampir semua industri pengolahan
pangan maupun non pangan mulai dari pencampuran yang sederhana
sampai pencampuran yang rumit seperti pada industri farmasi. Mesin
pencampur dapat digolongkan dalam kategori mesin pengolah dalam
suatu industri yang menunjang proses pengolahan bahan menjadi
produk. Pencampuran diartikan sebagai suatu proses menghimpun dan
membaurkan bahan-bahan. Dalam hal ini diperlukan gaya mekanik untuk
menggerakkan alat pencampur supaya pencampuran dapat berlangsung
dengan baik. Proses pencampuran banyak dilakukan di dalam industri
pangan, seperti pencampuran susu dengan coklat, tepung dengan gula,
larutan gula dengan konsentrat buah-buahan, atau CO2 dengan air,
dan kegiatan pencampuran melibatkan berbagai jenis alat pencampur.
Derajat keseragaman pencampuran diukur dari sampel yang diambil
selama pencampuran, jika komponen yang dicampur telah terdistribusi
melalui komponen lain secara random, maka dikatakan pencampuran
telah berlangsung dengan baik1.2 Rumusan Masalah1. Apa yang
dimaksud dengan pencampuran cair-cair ?2. Apa saja alat-alat yang
di perlukan dalam proses pencampuran ?3. Bagaimana Peranan Mixing /
pencampuran dalam dunia industry ?
1.3 Tujuan Penulisan1. Mahasiswa memahami mengenai pencampuran
cair cair.2. Mahasiswa memahami alat-alat yang digunakan dalam
proses pencampuran beserta cara kerjanya.3. Mahasiswa mengetahui
penerapan mix cair-cair dalam dunia industry kimia.
BAB IIPEMBAHASAN2.1 Pengertian MixingMixing/ pencampuran adalah
operasi yang sangat penting bahkan dikatakan fundamental hampir di
tiap proses. Pencampuran zat cair bergantung pada pembentukan arus
aliran yang membawa bahan yang belum bercampur ke dalam zona
pencampuran di sekitar impeler. Keberhasilan proses operasi kimia
tergantung pada efektifitas pencampuran dan pengadukan dari fluida.
Pengadukan yang dilakukan akan menyebabkan suatu material akan
bergerak secara spesifik (tertentu), sedangkan pencampuran adalah
pendistribusian yang acak dan melalui satu atau yang lainnya dari
dua atau lebih phase. Suatu material yang homogen, seperti air
dingin dalam tanki yang penuh dalam tanki dapat diaduk tetapi tidak
dapat dilakukan pencampuran sebelum ditambahkan material lain ke
dalam tanki. Jadi jelaslah bahwa pengadukan (agitasi) tidaklah sama
dengan pencampuran (mixing). Tidak seperti unit pengoperasian yang
lainnya, proses pencampuran dibutuhkan untuk melakukan beberapa
tugas seperti pemompaan, perpindahan panas dan perpindahan massa
secara cepat. Pengadukan hampir terjadi di setiap proses industri.
Seperti apa pengadukan pun sesuai dengan feed dari industry
tersebut dan pengoperasian pada industri. Peralatan pencampuran
yang digunakan untuk kepentingan komersial sangatlah banyak,
misalnya pencampuran yang digunakan untuk memproduksi bahan kimia,
makanan, obat-obatan dan lain sebagainya. Tugas dari mixer
(pencampur) itu sendiri adalah :1) Mengontakan cairan-cairan yang
tidak dapat bercampur2) Proses emulsi untuk menghasilkan produk
yang stabil3) Melarutkan padatan kasar pada cairan dengan
viskositas rendah4) Dispersi padatan halus dalam cairan dengan
viskositas tinggi5) Dispersi padatan halus dalam cairan, misalnya
proses fermentasi6) Mengontakkan gas/padatan/cairan pada reaksi
katalitikTetapi yang menjadi masalah bahwa tidak satupun alat yang
dapat melakukanfungsi dari pencampuran secara menyeluruh dan
effisien karena disebabkan biaya pengoperasian yang sangat
tinggi.2.2 Mixing Cair-CairKeberhasilan operasi suatu proses
pengolahan sering amat bergantung pada efektifnya pengadukan dan
pencampuran zat cair dalam prose situ. Istilah pengadukan dan
pencampuran seringkali dianggap sama. Padahal sebenarnya mempunyai
arti yang berbeda. Pengadukan(agitation)menunjukkan gerakan yang
terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan didalam bejana,
dimana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi.
Sedangkan Pencampuran(mixing)merupakan salah satu proses penting
dalam industri kimia.yaituperistiwa menyebarnya bahan-bahan secara
acak, dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain
demikian pula sebaliknya, sedang bahan-bahan itu sebelumnya
terpisah dalam keadaan dua fase atau lebih yang akhirnya membentuk
hasil yang lebih seragam (homogen). Suatu bahan tunggal tertentu,
misalnya air satu tangki dapat diaduk, tetapi tidak dapat dicampur,
kecuali jka ada suatu bahan lain yang ditambahkan pada air itu
(mis: air panas, minyak tanah atau serbuk padat). Pada proses
pencampuran diperlukan gaya mekanik untuk menggerakkan bahan-bahan
sehingga didapat hasil yang homogen. Gaya mekanik diperoleh sebagai
akibat adanya aliran bahan ataupun dihasilkan oleh alat pencampur.
Beberapa peralatan yang biasa digunakan untuk mencampur zat cair
dapat juga digunakan untuk mencampur zat padat atau pasta, dan
demikian juga sebaliknya. Pencampuran dimaksudkan untuk membuat
suatu bentuk yang utuh (berupa campuran) dari beberapa bahan,
artinya bahan-bahan tersebut saling menyebar secara acak dan
merata. Campuran yang rata dinamakan campuran homogen. Bahan yang
dicampur bisa berbentuk cair dengan padat, cair dengan cair, bahkan
cair dengan gas. Berbagai proses pencampuran banyak dilakukan di
industri pangan, seperti pencampuran susu dengan cokelat, minyak
dengan tepung, dan sebagainya. Kegiatan pencampuran ini melibatkan
berbagai jenis alat pencampur ataumixer.Pencampuran digunakan pada
berbagai macam operasi untuk mendapatkan suatu campuran dari
bahan-bahan dengan homogenitas yang berbeda-beda, misalnya dua
macam zat cair digabungkan dalam satu tempat hingga seluruhnya
bercampur dengan baik. Proses pencampuran dapat dilakukan dalam
sebuah bejana atau tangki yang dilengkapi dengan sistem pengadukan.
Pencampuran cairan dengan cairan digunakan untuk mempersiapkan atau
melangsungkan proses-proses kimia dan fisika serta juga untuk
membuat produk akhir yang komersial. Alat yang digunakan untuk
pencampuran bahan cair-cair dapat berupa tangki atau bejana yang
dilengkapi dengan pengaduk. Tangki atau bejana biasanya berbentuk
silinder dengan sumbu terpasang vertikal, bagian atas bejana itu
bias terbuka saja ke udara atau dapat pula tertutup. Ujung bawah
tangki itu biasanya agak membulat, jadi tidak datar saja, maksudnya
agar tidak terdapat terlalu banyak sudut-sudut tajam atau daerah
yang sulit ditembus arus zat cair. Ke dalaman zat cair biasanya
hampir sama dengan diameter tangki. Di dalam tangki itu dipasang
pengaduk (impeller) pada ujung poros menggantung, artinya poros itu
ditumpu dari atas. Poros itu digerakkan oleh motor, yang
kadang-kadang dihubungkan langsung dengan poros itu, namun biasanya
dihubungkan melalui peti roda gigi untuk menurunkan
kecepatannya.Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pencampuran,
waktu pencampuran dan energi yang diperlukan untuk pencampuran
adalah :1) AliranAliran yang turbulen dan laju alir bahan yang
tinggi biasanya menguntungkan proses pencampuran. Sebaliknya,
aliran yang laminar dapat menggagalkan pencampuran.2) Ukuran
partikel/luas permukaanSemakin luas permukaan kontak bahan-bahan
yang harus dicampur, yang berarti semakin kecil partikel dan
semakin mudah gerakannya di dalam campuran, maka proses pencampuran
semakin baik.3) KelarutanSemakin besar kelarutan bahan-bahan yang
akan dicampur satu terhadap lainnya, semakin baik
pencampurannya.
2.3 Alat Pengaduk Cair-Cair1. Alat Pencampur cairan yang
tercampur (miscible)
Zat cair biasanya diaduk di dalam suatu tangki atau bejana yang
biasanya berbentuk silinder dengan sumbu terpasang vertikal. Bagian
atas bejana itu dapat terbuka ataupun tertutup. Bagian bawah atau
dasar tangki biasanya agak membulat sehingga dapat menghindari
terjadinya sudut-sudut tajam atau daerah yang sulit ditembus arus
zat cair. Di dalam tangki biasanya dipasang impeler (pengaduk) pada
ujung poros dengan sumbu vertikal menggantung ditumpu dari atas.
Poros tersebut digerakkan oleh motor yang biasanya dilengkapi
dengan gigi reduksi untuk menurunkan kecepatan motor penggerak.
Tangki biasanya dilengkapi dengan lubang masuk dan keluar, kumparan
kalor, mantel, dan sumur untuk menempatkan thermometer atau peranti
pengukuran suhu lainnya. Impeler yang berputar akan membangkitkan
pola aliran dalam sistem yang menyebabkan zat cair bersirkulasi di
dalam bejana. Tipe aliran dalam sistem pengadukan merupakan tipe
turbulen sehingga semakin tinggi perputaran impeler, maka semakin
tinggi tingkat turbulensinya.Skema lengkap dari sebuah tangki
berpengaduk sederhana ditunjukkan pada gambar :
Gambar 1. Sketsa dan dimensi tangki pengaduk sederhana
Dari segi arahnya, ada dua macam impeler yaitu :a. Impeler
aksial, yaitu membangkitkan arus yang sejajar dengan sumbu
impeler.b. Impeler radial, yaitu membangkitkan arus yang arahnya
radial atau tangensial.
Dari segi bentuknya, ada tiga jenis impeler yaitu :a.
PropelerPropeler merupakan impeler beraliran aksial berkecepatan
tinggi untuk zat cair berviskositas rendah. Propeler ukuran kecil
biasanya diputar dengan kecepatan motor penuh yaitu 1.150-1.750
rpm, sedangkan propeler ukuran besar berputar pada 400-800 rpm.
Arus zat cair yang meninggalkan propeler mengalir secara aksial
sampai dibelokkan oleh dinding bejana.b. Dayung (paddle)Dayung
(paddle) merupakan impeler untuk operasi sederhana, terdiri dari
satu dayung datar yang berputar pada poros vertikal. Dayung ini
berputar di tengah bejana dengan kecepatan rendah sampai sedang dan
mendorong zat cair secara radial atau tangensial. Dayung yang
digunakan di industri biasanya berputar dengan kecepatan antara 20
dan 150 rpm. Panjang total impeler dayung biasanya antara 50 sampai
80 persen dari diameter-dalam bejana. Lebar bladenya seperenam
sampai sepersepuluh panjangnya. Pada kecepatan yang sangat rendah,
dayung dapat memberikan pengadukan sedang di dalam bejana
tanpa-sekat, pada kecepatan yang lebih tinggi diperlukan pemakaian
sekat, sebab jika tidak, zat cair itu akan berputar-putar saja
mengelilingi bejana itu dengan kecepatan tinggi, tetapi tanpa
adanya pencampuran.. Pengaduk dayung sering digunakan untuk proses
pembuatan kanji, cat, bahan perekat dan kosmetik.c. TurbinTurbin
merupakan impeler berdaun banyak dengan daun-daun yang agak pendek,
berputar pada kecepatan tinggi pada suatu poros yang dipasang di
pusat bejana. Daun-daunnya ada yang lurus dan ada yang melengkung.
Impelernya terdiri dari 3 macam yaitu terbuka, setengah terbuka,
dan terselubung. Diameter impeler lebih kecil daripada diameter
dayung, berkisar antara 30-50% diameter bejana. Turbin biasanya
lebih efektif untuk jangkau viskositas yang cukup luas. Arus
utamanya bersifat radial sehingga dapat menghasilkan vortex dan
arus putar, yang harus dihentikan menggunakan sekat (baffle) atau
diffuser. dicegah dengan memasang sekat atau difuser.
Gambar 2. Bentuk-bentuk Pengaduk1. Pengaduk paddle (b) Pengaduk
propeller (c) Pengaduk turbine
Tabel.1 Kriteria ImpellerTipe ImpellerKecepatan
PutaranDimensiKeterangan
Paddle20-150 rpmDiameter : 50-80% lebar bakLebar : 1/6-1/10
diameter paddle
Turbin10-150 rpmDiameter : 30-50% lebar bak
Propeler400-1750 rpmDiameter : max 45 cmJumlah pitch 1-2
buah
Disamping itu, masih ada bentuk-bentuk pengaduk lain yang
biasanya merupakan modifikasi dari ketiga bentuk diatas.
Gambar 3. Tipe-tipe pengaduk jenis turbin1. Flate Blade (b)
Curve Blade (c) Pitched Blade1.
Gambar 4. Tipe-tipe pengaduk jenis propeler1. Standard three
baldes (b) Weedless (c) Guarded
Gambar 5 Tipe-tipe pengaduk jenis paddleBassic (b) Anchor (c)
Glassed2. Alat Pencampur antara cairan yang tidak saling bercampur
(immisible)Fungsi utamanozzleadalah memecah (atomisasi) larutan
semprot menjadi butiran semprot (droplet), dalam bidang mixing
nozzle dapat dgunakan sebagai alat mixing untuk cairan yang
immisible(tidak saling larut)1. Cone nozzle(nozzle kerucut)
Solid cone nozzlemenghasilkan semprotan halus. Pola semprotan
berbentuk bulat (kerucut). Terdiri dari 2 tipe, yaituzolid/full
cone nozzledanHollow cone nozzle.Solid cone nozzepola semprotan
bulat penuh berisi, sedangkanhollow cone nozzlemenghasilkan
semprotan berbentuk kerucut bulat kosong.2. Flat Fan Nozzle(nozzle
kipas standar)
Flat fan nozzlemenghasilkan pola semprotan berbentuk oval (V)
atau bentuk kipas dengan sudut tetap (65o 95o). Untuk mendapatkan
sebaran droplet yang merata diusahakan melakukanpenyemprotandengan
saling tumpang tindih (overlapping). 3.Even Flat Fan Nozzle(nozzle
kipas rata)
Even flat nozzlememiliki pola semprot berbentuk garis. Butiran
semprot tersebar merata. Pada tekanan rendah digunakan untuk
aplikasi herbisida pada barisan tanam atau antar barisan tanam..
Ukuran butiran semprot sedang hingga halus.
4.Nozzle Polijet
Pola semprotan pada dasarnya berbentuk garis atau cerutu.
Butiran semprot agak kasar hingga kasar. Tidak atau sangat sedikit
menimbulkan drift dan hanya digunakan untuk aplikasi herbisida.5.
Nozzle lubang empat
Nozzle ini menghasilkan pola semprotan berbentuk kerucut.
Butiran semprot halus sampai agak halus (tergantung tekanan). Flow
rate tinggi (karena jumlah lubangnya empat) karena itu cenderung
boros. 2.4 Pola AliranPola aliran zat cair dalam bejana yang sedang
diaduk bergantung pada jenis impeler, sifat fluida, ukuran serta
perbandingan ukuran dari tangki, sekat maupun agitator. Kecepatan
fluida pada setiap titik dalam tangki mempunyai 3 komponen dan pola
aliran keseluruhan di dalam tangki dipengaruhi oleh variasi dari 3
komponen tersebut. Tiga komponen tersebut yaitu radial yang bekerja
pada arah tegak lurus poros, longitudinal atau aksial yang pada
arah paralel dengan poros dan tangensial atau rotasional pada arah
singgung terhadap lintasan lingkar di sekeliling poros. Komponen
radial dan longitudinal biasanya sangat aktif dalam memberikan
aliran yang diperlukan untuk melakukan pencampuran dibandingkan
dengan komponen tangensial. Komponen tangensial cenderung
menimbulkan vorteks pada permukaan zat cair dan mengakibatkan
pencampuran tidak terjadi melainkan terjadi penggumpalan.
2.5 Draft TubesAliran balik ke sebuah impeler dan mencapai
impeler dari berbagai arah tidak dipengaruhi oleh permukaan
padatan. Aliran ke propeler dan dari propeler pada dasarnya sama
dengan aliran udara dari dan ke kipas yang beroperasi di dalam
sebuah ruang. Draft tubes digunakan untuk mengendalikan kecepatan
dan arah aliran menuju pengisap impeler, seperti terlihat pada
Gambar 3. Draft tubes untuk propeler biasanya dipasang
mengelililngi impeler, sedangkan draft tubes untuk turbin dipasang
persis di atas impeler. Draft tubes menyebabkan gesekan fluida di
dalam sistem bertambah, dan menyebabkan berkurangnya laju aliran,
sehingga apabila tidak terlalu diperlukan, draft tubes tersebut
tidak dipergunakan.
Gambar 3. Draft tubes, baffled tank: (a) turbine; (b) propeler.
(After Bissell et al.3)
2.7. Angka AliranAgitator turbin dan agitator propeler pada
dasarnya adalah suatu pompa impeler yang beroperasi tanpa selubung,
dengan aliran masuk dan aliran keluar yang tidak terarah.
Hubungan-hubungan penentu untuk turbin serupa dengan hubungan untuk
pompa sentrifugal. Perhatikan impeler turbin berdaun rata pada
Gambar 3.Tatanama yang digunakan pada angka aliran antara lain : u2
ialah kecepatan pada ujung daun; Vu2 dan Vr2 masing-masing adalah
kecepatan tangensial dan kecepatan radial sebenarnya daripada zat
cair yang meninggalkan ujung daun impeller, sedangkan V2 ialah
kecepatan total zat cair pada titik itu.
Gambar 4. Velocity vectors at tip of turbine impeller
bladeAsumsikan bahwa kecepatan tangensial zat cair merupakan suatu
fraksi k tertentu daripada kecepatan pada ujung daun,
atau(1.2)Karena u2 = Dan. Laju aliran volumetrik melalui impeler
ialah(1.3)Disini Ap merupakan luas silinder yang dibuat dengan
sapuan ujung daun impeler, atau(1.4)Dimana : Da = diameter
impellerW = lebar daun impellerDari geometri gambar
4(1.5)Substitusi terhadap Vu2 dari persamaan 1.2
menghasilkan(1.6)Laju aliran volumetri, dari persamaan 1.3 1.5
adalah(1.7)Untuk impeler-impeler yang geometrinya sama, W sebanding
dengan Da, sehingga untuk nilai k dan 2 (1.8)Rasio antara kedua
besaran itu disebut angka aliran (flow number) NQ yang
didefinisikan oleh(1.9)Persamaan 1.7 sampai 1.9 menunjukkan bahwa
jika 2 ditetapkan, NQ akan konstan. Untuk propeler kapal, 2 dan NQ
dapat dianggap konstan; untuk turbin, NQ merupakan fungsi dari
ukuran relatif impeler dan tangki. Untuk rancangan bejana aduk
bersekat, disarankan nilai-nilai berikut ini :Untuk propeler
kapal13b (jarak bagi bujur sangkar)NQ = 0,5Untuk turbin 4- daun 45o
13b (W/Da = )NQ = 0,87Untuk turbin rata 6-daun16 (W/Da = )NQ =
1,32.8. Kebutuhan DayaKebutuhan daya untuk mendorong impeler sangat
penting diperhitungkan dalam merancang bejana. Apabila aliran
didalam tangki adalah turbulen, kebutuhan daya dapat ditaksir dari
hasil kali aliran (q) yang didapatkan dari impeler dan nenrgi
kinetik (Ek) per satuan volume fluida. Besaran-besaran itu ialahq =
n Da3NQ(1.10)Ek = (1.11)Kecepatan V2 sedikit lebih kecil dari
kecepatan ujung u2. Jika rasio V2/u2 ditandai dengan , maka V2 =
nDa, dan kebutuhan daya ialahP = n Da3 NQ2 = (NQ)(1.12)Dalam bentuk
tanpa dimensi = NQ(1.13)Ruas kiri per ruas per ruas kanan dinamakan
angka daya (power number), Np, yang didefinisikan oleh Np
(1.14)Untuk turbin standart berdaun enam NQ = 1,3 dan jika dianggap
0,9 Np = 5,2.
Gambar 5. Angka daya Np vs NRE untuk turbin berdaun enam. Untuk
bagian kurva D dengan garis putus-putus,nilai Np dibaca dengan
NFrm
Gambar 6. Angka daya Np vs NRE untuk propeler berdaun tiga.
Untuk bagian kurva B, C dan D dengan garis putus-putus, nilai Np
dibaca dengan NFrm
Pada angka Reynolds yang rendah, yaitu dibawah kira-kira 300,
untuk tangki yang mempunyai sekat maupun untuk tangki tanpa sekat,
kurva angka dayanya adalah identik, yang dapat dilihat pada Gambar
6. Dalam daerah ini aliran laminar dan densitas tidak lagi
berpengaruh. Pada angka Reynolds yang lebih dari 10.000, kurva
memisah, dan angka daya tidak bergantung pada angka Reynold, serta
viskositas tidak berpengaruh. Kurva untuk tangki bersekat
ditunjukkan oleh kurva D pada Gambar 5 dan untuk tangki tanpa sekat
ditunjukkan oleh kurva B, C dan D pada Gambar 6. Di daerah Reynolds
demikian yang biasanya dihindarkan dalam praktek dengan tangki
tanpa sekat. Untuk tangki tak bersekat, angka daya Np yang dibaca
dari skala ordinat harus dikoreksi dengan mengalikannya dengan
angka Froude :Np = (NFr)m (1.15)dengan rumus m adalah m =
a-log10NRe/b(1.16)
3. Pencampuran Zat CairPencampuran digunakan pada berbagai macam
operasi untuk mendapatkan suatu campuran dari bahan-bahan dengan
homogenitas yang berbeda-beda, misalnya dua macam zat cair
digabungkan dalam satu tempat hingga seluruhnya bercampur dengan
baik. Proses pencampuran dapat dilakukan dalam sebuah bejana atau
tangki yang dilengkapi dengan sistem pengadukan. Pencampuran zat
cair dapat terjadi pada zat cair yang mampu-campur.3.1 Pencampuran
zat cair yang mampu-campurPencampuran zat cair yang mampu campur
(miscible) di dalam tangki merupakan proses yang berlangsung cepat
dalam daerah turbulen. Impeler yang terputar akan menghasilkan arus
kecepatan tinggi, dan fluida dapat bercampur dengan baik di daerah
sekitar impeler karena adanya keturbulenan yang tinggi. Pada waktu
arus melambat karena membawa ikut zat cair lain dan mengalir di
sepanjang dinding, terjadi juga pencampuran radial.Perhitungan yang
didasarkan atas model ini yaitu waktu pencampuran dapat
diperkirakan dari korelasi mengenai aliran total yang dihasilkan
dari berbagai jenis impeler. Untuk turbin berdaun enam standar,
berlaku :q = 0.92 . n . . (Dt/Da)(1.17)tT = (1.18)n . tT .(Da/Dt)2
(Dt/H) = konstan = 4.3(1.19)
Untuk tangki dan impeler tertentu, atau untuk berbagai sistem
yang secara geometris serupa, waktu pencampuran diperkirakan akan
berubah secara terbalik dengan kecepatan pengaduk, sebagaimana
dapat dilihat pada Gambar 7 dibawah ini.
Gambar 7. Waktu-campur dalam bejana yang diaduk. Garis
putus-putus adalah untuk tangki tanpa sekat; garis penuh untuk
tangki bersekat
Waktu pencampuran akan jauh lebih besar bila angka Reynolds
berkisar antara 10-1000, walaupun konsumsi daya tidak banyak
berbeda daripada keadaan turbulen. Faktor waktu pencampuran dapat
disusun kembali untuk menunjukkan perbedaannya dalam persamaan :fT
= n. tT .(Da/Dt)2 (Dt/H)1/2 . (g/n2 . Da)1/6(1.20)fT = (1.21)Dimana
: Da : diameter impelerDt : diameter tangkiImpeler-impeler jenis
lain mungkin lebih cocok untuk mencampur zat cair-zat cair
tertentu. Agitator pita heliks (helical ribbon agitator) hanya
memerlukan waktu campuran yang jauh lebih pendek dengan pemasukan
daya yang sama untuk zat cair yang sangat viskos, tetapi lebih
lambat daripada turbin dengan zat cair encer. Waktu pencampuran
dengan impeler lebih tinggi daripada turbin, tetapi konsumsi daya
tentu jauh lebih rendah untuk kecepatan pengaduk yang sama.Pada zat
cair pseudoplastik, waktu campur pada angka Reynolds dibawah
kira-kira 1000 jauh lebih lama dari pada untuk zat cair Newton pada
kondisi impeler yang sama. Dalam daerah geser rendah, jauh dari
impeler, viskositas semua zat cair pseudoplastik lebih besar
daripada di dekat impeler. Di daerah yang jauh-jauh ini, pusaran
turbulen hilang dengan cepat dan terbentuk zona dimana zat cair
hampir stagnan. Kedua efek itu mengakibatkan pencampuran yang
kurang baik dan waktu pencampuran yang panjang.
4. Contoh Soal Penerapan Berikut ini adalah beberapa contoh
persoalan agitasi yang ada di industri kimia:0. Sebuah flokulator
direncanakan untuk mengolah air dengan debit 1MGD. Panjang
flokulator tersebut 10m, lebar 4m dan dalamnya 1,5m. Flokulator
menggunakan paddle yang jumlahnya 4 unit. Paddle tersebut berukuran
4m dengan lebar 30 cm dan jari-jari 60 cm dari shaft yang terleak
di tengah-tengah kedalaman tangki. Setiap paddle memiliki 2blade
yang diputar dengan kecepatan 2,5rpm. Jika kecepatan air yang
timbul adalah dari kecepatan paddle dan kofisien drugnya 1,8,
temperatur air 50F. Tentukan: Kecepatan relatif Power yang
dibutuhkan Waktu detensiPenyelesaian :0.
0. =
2. Pengadukan dalam suatu industri biogas untuk melarutkan NaOH
50% sebagai penetralan dengan laju alir massa 15.227 kg/m3 yang
disimpan selama 30 hari dirancang menggunakan jenis three blades
propeller yang dipasang di pusat tangki dengan putaran pengaduk 60
rpm. Operasi berlangsung pada suhu kamar dan tekanan atmosfir,
densitas larutan 1550 kg/m3 dan viskositas 47.7 cP. Berapa HP
sesungguhnya yang dibutuhkan bila tangki berbuffle 4 buah dengan
efisiensi 80% ?Jawab :Data perhitungan:Kondisi penyimpanan :P = 1
atm = 14.2 psiT = 30oC = 303 KKebutuhan penyimpanan :t = 30
hariLaju alir masa: F =15.227 Kg/jamDensitas bahan: 1550
kg/m3Viskositas bahan: 47.7 cP = 0.00477 Pa.s
Perhitungan ukuran tangki 1. Volume tangkiVtotal = 1. Ukuran
tangkiDirencanakan tangki sebagai berikutTinggi silinder : diameter
(Hs : D) = 3:2
Sehingga Vs =D = =Hs = 3/2 D = 3/2 x 1.34 = 2.022 mJenis: three
blades propeller Kecepatan putaran : 60 rpm = 1 rpsEfisiensi motor
= 80 %Pengaduk di desain dengan standard sebagai berikut
(Geankoplis, 1997) :
Da : Dt = 1: 3 W : Da = 1 : 8 4 baffle : Dt/J = 10C : Dt =
1:3Dimana: Da = diameter pengaduk Dt = diameter mixer W = lebar
daun pengaduk C = jarak pengaduk dari dasar mixerJadi,Diameter
pengaduk (Da) = 1/3 x 1.34 m = 0.44 mLebar daun pengaduk (W) = 1/8
x Da = 1/8 x 0.44 m = 0.0558 mTinggi pengaduk dari dasar = 1/3 x Dt
= 1/3 x 1.34 = 0.44 mLebar baffle (J) = 1/10 x Dt = 1/10 x 1.34 m =
0.134 mBilangan reynold (Nre) = Dari gambar 3.4-4 (Geankoplis,
1997) untuk pengaduk jenis three blades propeller, diperoleh Np =
0.8
Maka, P = Np x = 0.8 X 1550 kg/m3 X (1 rps)3 X (0.64 m)5 =
325.058 J/s X 0.0013407 HP.s/J = 0.4358 HPDaya motor (Pm) = P/0.8=
0.4358 HP/0.8 = 0.54478 H(Abuzar, 2012)
BAB IIIKESIMPULANPencampuran digunakan pada berbagai macam
operasi untuk mendapatkan suatu campuran dari bahan-bahan dengan
homogenitas yang berbeda-beda, misalnya dua macam zat cair
digabungkan dalam satu tempat hingga seluruhnya bercampur dengan
baik. Proses pencampuran dapat dilakukan dalam sebuah bejana atau
tangki yang dilengkapi dengan sistem pengadukan. Pencampuran cairan
dengan cairan digunakan untuk mempersiapkan atau melangsungkan
proses-proses kimia dan fisika serta juga untuk membuat produk
akhir yang komersial. Alat yang digunakan untuk pencampuran bahan
cair-cair dapat berupa tangki atau bejana yang dilengkapi dengan
pengaduk.Dari segi bentuknya, ada tiga jenis impeler yaitu
propeller, dayung( paddle ), dan turbin.
DAFTAR PUSTAKA
Abuzar, Suarni S. 2012. Mixing. Universitas Andalas.
Padang.Brown, George. 1958. Unit Operations. Charles Company, Inc.
Japan.http://mhimns.blogspot.com/2013/04/tangki-berpengaduk.html
diakses tanggal 10 Juni
2015http://ekokiswantoblog.blogspot.com/2012/06/macam-macam-jenis-pengaduk-impeller.html
diakses tanggal 10 Juni 2015Ikhsan, Diyono dan Suherman, Diktat
Operasi Teknik Kimia I, Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro, Semarang) McCabe, Warren L., J.C. Smith,
dan Peter Harriott : Unit Operations of Chemical Engineering eds.
4, McGraw-Hill, New York, 1985,
diterjemahkanolehIr.E.JasjfiM.Sc