pzp1

LAPORAN TETAP PRAKTIKUM

SATUAN OPERASI II

PENGERINGAN ZAT PADAT I

Disusun Oleh

KELOMPOK : II (4 KA)

1. Astri Handayani(061330400290)

2. Diah Lestari(061330400294)

3. Dwi Sandi Wahyudi(061330400297)

4. Intan Nevianita(061330400300)

5. Nurul Agustini(061330400306)

6. Ridho Tri Julian(061330400311)

Instruktur: Ir. Selastia Yuliati, M.T.

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2015

PENGERINGAN ZAT PADAT

1. TUJUAN PERCOBAAN

Untuk mengeringkan bahan padat dan mengalirkan udara panas dan menentukan laju alir pengeringan

2. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

2.1 Alat yang digunakan

a. Termometer1 buah

b. Termometer bola basah1 buah

c. Plate dryer1 set

d. Neraca analitik1 buah

e. Stopwatch 1 buah

2.2 Bahan yang digunakan

a. Kemplang 4 buah

3. DASAR TEORI

Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair dari bahan padat. Pengeringan biasanya merupakan langkah akhir dari sederetan operasi. Hasil pengeringan lalusiap dikemas. Zat padat yang akan dikeringkan mungkin berbentuk biji, serbuk, kristal, lempengan/lembaran.

Klasifikasi pengeringan meliputi pengeringan adiabatik, non adiabatik, atau gabungan keduanya. Pengeringan adiabatik dimana zat padat bersentuhan langsung dengan gas panas sebagai media pengeringa. Pengering non adiabatik dimana perpindahan kalor langsung dari medium luar atau pengering tak langsung.

Udara memasuki ruang pengering jarang sekali berada dengan keadaan benar kering. Tapi selalu mengandung air dan kelembaban relative. Air bebas adalah selisih antara kandungan air total didalam zat padat dalam keadaan kering:

X=Xt-X*

Dalam perhitungan kg menjadi pekdian adalah X, bukan Xt pada basis kering:

X=kg H2O/kg zat padat kering tulang

Dengan berjalannya waktu, kandungan kebasahan akan berkurang seperti contoh yang ditunjukan pada gambar A. Selanjutnya saat umpan dipanaskan sampai suhu penguapan dan sesudah itu grafik menjadi linier. Untuk kemudian melengkung lagi kearah horizontal dan akhirnya mendatar. Lalu pengeringan menunjukkan laju pengeringan kemudian melengkung kebawah.

Sesudah periode penyesuaian masing-masing kurva mempunyai segmentasi horizontal AB kg dinamakan laju pengeringan periode konstan. Periode ini diartikan oleh laju pengeringan yang tidak bergantung pada kandungan kebasahan.

Selama periode konstan, laju pengeringan persatuan luas adalah:

RC= kg/jam.m2

Bila udara panas mengalir sejajar permukaan zat padat, maka koefisien perpindahan panas (h):

H= 0,002040,8

Dimana : h= W/m C dan G= kg/jam m2

Humiditi volume udara panas dapat ditaksir dengan persamaan:

Vh=(2,8 X10-3 + 4,56 X10-3 H)T

Density udara ():

=kg/m3

Kecepatan massa:

G= V kg/jam m2

Waktu pengeringan selama periode konstan:

Tc=

Bila difusi zat cair terkendali oleh laju pengeringan pada periode menurun, maka saat laj pengeringan berkurang berlaku hukum ficks II tentang difusi:

= DL

Bila diasumsi kandngan kebasahan terdistribusi merata pada saat t=0 maka integral.

Bila difusi dimulai dari X1=X2 maka persamaan menjadi:

=e

Sehingga waktu pengeringan adalah:

T=

1. Pengertian Pengeringan (Drying)

Pengeringan (drying) zat padat berarti pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai terendah yang dapat diterima. Pengeringan biasanya merupakan alat terakhir dari sederetan operasi, dan hasil pengeringan biasanya siap untuk dikemas. (McCabe, 2002)

2. Klasifikasi Pengering

Ada pengering yang beroperasi secara kontinyu (sinambung) dan batch.Untuk mengurangi suhu pengeringan, beberapa pengering beroperasi dalam vakum.Beberapa pengering dapat menangani segala jenis bahan, tetapi ada pula yang sangat terbatas dalam hal umpan yang ditanganinya.

Pembagian pokok pengering (dryer) :

Pengering (dryer) dimana zat yang dikeringkan bersentuhan langsung dengan gas panas (biasanya udara) disebut pengering adiabatik (adiabatic dryer) atau pengering langsung (direct dryer).

Pengering (dryer) dimana kalor berpindah dari zat ke medium luar, misalnya uap yang terkondensasi, biasanya melalui permukaan logam yang bersentuhan disebut pengering non adiabatik (non adiabatic dryer) atau pengering tak langsung (indirect dryer). (Mc. Cabe, 2002)

3. Konsep Dasar Sistem Pengeringan

Proses pengeringan merupakan proses perpindahan panas dari sebuah permukaan benda sehingga kandungan air pada permukaan benda berkurang. Perpindahan panas dapat terjadi karena adanya perbedaan temperatur yang signifikan antara dua permukaan. Perbedaan temperatur ini ditimbulkan oleh adanya aliran udara panas diatas permukaan benda yang akan dikeringkan yang mempunyai temperatur lebih dingin.

4. Prinsip-prinsip Pengeringan

Banyaknya ragam bahan yang dikeringkan di dalam peralatan komersial dan banyaknya macam peralatan yang digunakan orang, maka tidak ada satu teori pun mengenai pengeringan yang dapat meliputi semua jenis bahan dan peralatan yang ada.Variasi bentuk dan ukuran bahan, keseimbangan kebasahannya (moisture) mekanisme aliran bahan pembasah itu, serta metode pemberian kalor yang diperlukan untuk penguapan.

Prinsip prinsip yang perlu diperhatikan dalam pembuatan alat pengering antara lain :

Pola suhu di dalam pengering

Perpindahan kalor di dalam pengering

Perhitungan beban kalor

Satuan perpindahan kalor

5. Rotary Dryer

Rotary Dryer merupakan suatu alat pengering yang berbentuk silinder dan bergerak secara berputar yang berfungsi untuk mengurangi kadar air dari bahan solid dengan cara mengontakkannya dengan udara kering. Bahan yang akan dikeringkan masuk ada ujung pengering yang tinggi, dengan adanya putaran dari pengering maka produk akan keluar secara perlahan lahan pada ujung yang lebih rendah.

Sumber panas untuk pengering berupa udara panas yang mengalir di dalam pengering disebut direct-heated dryer, panas tersebut dapat disuplai dari luar shell dryer disebut indirect heated dryer.

Gambar 1. Rotary Dryer

Pada alat Rotary Dryer panas diperoleh dari pembakaran bahan bakar atau memanaskan udara dengan steam. Pemanasan dilakukan dengan kontak langsung dengan udara panas yang mengalir secara berlawanan arah. Rotary Dryer tepat digunakan untuk proses pengeringan zat padat.

4. LANGKAH KERJA

Mengeringkan zat padat dengan ukuran tebal tertentu dalam oven 2 jam hingga tidak mengandung air lagi, mendinginkan lalu menimbang. Ini adalah zat padat kering tulang.

Merebus zat padat dalam air mendidih selam 15 menit dan mendinginkan hingga suhu ruang, menimbang beratnya.

Selisih berat zat padat basah kering tulang dengan zat padat kering adalah kadar air awal zat padat yang akan dikeringkan

Menyiapkan alat pengering, menghidupkan blower dan elemen pemanas hingga suhu konstan 65oC.

Mencatat volume humidity suhu bola basah udara masuk ruang panggang, menentukan dew point udara dengan menggunakan humidity chart.

Membaca tekanan uap air dari tabel tekanan uap dengan temperatur dew point.

Mancatat laju alir udara.

Menetukan laju alir udara kering masuk ruang pengering dengan persamaan: (Nt - NH2O) . BM adalah massa udara kering masuk ruang panggang.

Mencatat relative humidity setiap 15 menit.

Mengulangi percobaan diatas.

Laju alir udara dan suhu pengering selama percobaan dijaga konstan.

5. DATA PENGAMATAN

Waktu (menit)

Suhu (oC)

H

Rh

Dew Point

(oC)

TBB

TBK

0

31

60

0,017

12%

22

15

39

62

0,037

22%

35

30

40

63

0,039

23%

36

45

47

65

0,063

28%

44

60

47

64

0,064

34%

45

75

47

64

0,064

34%

45

90

46

64

0,064

33%

44

105

46

63

0,060

33%

43

120

46

63

0,060

33%

43

Waktu

(menit)

X

(kg/ kg dry air)

Vh

(m3/ kg dry air)

g

(kg/ m3)

G

(kg/ jam.m2)

h

(kg/ jam.m2)

Rc

(kg/ jam.m2)

0

0,4121

0,9927

1,0349

6147,306

21,9068

1108,9298

15

-2,4494

1,0136

1,0230

6076,62

21,7050

836,4575

30

-5,5931

1,0166

1,0220

6070,68

21,6880

803,2262

45

-14,1956

1,0536

1,0089

5992,866

21,4653

570,3893

60

-19,3739

1,0552

1,0083

5989,302

21,4551

570,1183

75

-24,3199

1,0552

1,0083

5989,302

21,4551

570,1183

90

-27,8742

1,0506

1,0099

5998,806

21,4824

602,7056

105

-32,0483

1,049

1,0105

6002,37

21,4926

602,9917

120

-36,6838

1,049

1,0105

6002,37

21,4926

602,9917

X*= 0,01

d cerobong= 3,7 cm = 0,037 m

A cerobong= r2 = 3,14 (0,037)2

= 1,047 . 10-3 m2

v= 2,5 m/s

udara= 1,22 kg/ m3

V= 1,65 m/s = 5940 m/ jam

6. PERHITUNGAN

Q= v. A

= 2,5 m/s . 3,14 (0,0185)2 m2

= 2,68 . 10-3 m3/s

Berat udara per jam= Q . udara

= 2,68 . 10-3 m3/s . 1,22 kg/ m3

= 11,79 kg/jam

1. t= 0 menit

H= 0,017 kg H2O/ kg dry air

berat udara kering= 11,79 kg/jam . 1/60 jam/menit . 0 menit

= 0 kg

Kg H2O= H . berat udara kering

= 0,017 kg H2O/ kg dry air . 0 kg

= 0 kg

(XT=0) =

=

= 0,4221 kg/kg dry air

Xo = (XT=0) X*

= (0,4221 0,01) kg H2O/ kg dry air

= 0,4121 kg H2O/ kg dry air

Vh (volume humidity); T= 65 + 273 = 338 K

Vh= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . H]T

= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . 0,017 kg H2O/ kg dry air] 338 K

= 0,9827 m3K / kg dry air

g=

=

= 1,0349 kg / m3

G= . Vg

= 1,0349 kg / m3 . 5940 m / jam

= 6147,306 kg/ jam.m2

h= 0,0204 G0,8

= 0,0204 (6147,306 kg/ jam.m2)0.8

= 21,9068 kg/ jam.m2

Rc= kg/ jam.m2

= kg/ jam.m2

= 1108,9298 kg/ jam.m2

2. t= 15 menit



= 2,9475 kg


= 0,037 kg H2O/ kg dry air . 2,9475 kg

= 0,1091 kg

(WT=15)= Wo kg H2O

= (0,05424 0,1091) kg

= -0,0549 kg

(XT=15) =

=

= -2,4394 kg/kg dry air

Xo = (XT=15) X*

= (-2,4394 0,01) kg H2O/ kg dry air

= -2,4494 kg H2O/ kg dry air


Vh= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . H]T

= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . 0,037 kg H2O/ kg dry air] 338 K


g=

=

= 1,0230 kg / m3

G= . Vg

= 1,0230 kg / m3 . 5940 m / jam

= 6076,62 kg/ jam.m2

h= 0,0204 G0,8

= 0,0204 (6076,62 kg/ jam.m2)0.8

= 21,7050 kg/ jam.m2

Rc= kg/ jam.m2

= kg/ jam.m2

= 836,4575 kg/ jam.m2

3. t= 30 menit



= 5,895 kg


= 0,039 kh H2O/ kg dry air . 5,895 kg

= 0,229 kg

(WT=30)= Wo kg H2O

= (0,05424 0,229) kg

= -0,1748 kg

(XT=30) =

=


Xo = (XT=15) X*

= (-5,5831 0,01) kg H2O/ kg dry air



Vh= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . H]T

= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . 0,039 kg H2O/ kg dry air] 338 K


g=

=

= 1,0220 kg / m3

G= . Vg

= 1,0220 kg / m3 . 5940 m / jam

= 6070,68 kg/ jam.m2

h= 0,0204 G0,8

= 0,0204 (6070,68 kg/ jam.m2)0.8

= 21,6880 kg/ jam.m2

Rc= kg/ jam.m2

= kg/ jam.m2

= 803,2262 kg/ jam.m2

1. t= 45 menit



= 8,8425 kg


= 0,063 kg H2O/ kg dry air . 8,8425 kg

= 0,5571 kg

(WT=45)= Wo kg H2O

= (0,05424 0,5571) kg

= -0,5029 kg

(XT=45) =

=


Xo = (XT=45) X*

= (-14,1856 0,01) kg H2O/ kg dry air



Vh= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . H]T

= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . 0,063 kg H2O/ kg dry air] 338 K


g=

=

= 1,0089 kg / m3

G= . Vg

= 1,0089 kg / m3 . 5940 m / jam

= 5992,866 kg/ jam.m2

h= 0,0204 G0,8

= 0,0204 (5992,866 kg/ jam.m2)0.8

= 21,4653 kg/ jam.m2

Rc= kg/ jam.m2

= kg/ jam.m2

= 570,3893 kg/ jam.m2

2. t= 60 menit



= 11,79 kg


= 0,064 kg H2O/ kg dry air . 11,79 kg

= 0,7546 kg

(WT=60)= Wo kg H2O

= (0,05424 0,7546) kg

= -0,7004 kg

(XT=60) =

=


Xo = (XT=60) X*

= (-19,3639 0,01) kg H2O/ kg dry air



Vh= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . H]T

= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . 0,064 kg H2O/ kg dry air] 338 K


g=

=

= 1,0083 kg / m3

G= . Vg

= 1,0083 kg / m3 . 5940 m / jam

= 5989,302 kg/ jam.m2

h= 0,0204 G0,8

= 0,0204 (5989,302 kg/ jam.m2)0.8

= 21,4551 kg/ jam.m2

Rc= kg/ jam.m2

= kg/ jam.m2

= 570,1183 kg/ jam.m2

3. t= 75 menit



= 14,7375 kg


= 0,064 kg H2O/ kg dry air . 14,7375 kg

= 0,9432 kg

(WT=75)= Wo kg H2O

= (0,05424 0,9432) kg

= -0,8090 kg

(XT=75) =

=


Xo = (XT=75) X*

= (-24,3089 0,01) kg H2O/ kg dry air



Vh= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . H]T

= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . 0,064 kg H2O/ kg dry air] 338 K


g=

=

= 1,0083 kg / m3

G= . Vg

= 1,0083 kg / m3 . 5940 m / jam

= 5989,302 kg/ jam.m2

h= 0,0204 G0,8

= 0,0204 (5989,302 kg/ jam.m2)0.8

= 21,4551 kg/ jam.m2

Rc= kg/ jam.m2

= kg/ jam.m2

= 570,1183 kg/ jam.m2

4. t= 90 menit



= 17,685 kg


= 0,061 kg H2O/ kg dry air . 17,685 kg

= 1,0788 kg

(WT=90)= Wo kg H2O

= (0,05424 1,0788) kg

= -1,0246 kg

(XT=90) =

=


Xo = (XT=90) X*

= (-27,8642 0,01) kg H2O/ kg dry air



Vh= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . H]T

= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . 0,061 kg H2O/ kg dry air] 338 K


g=

=

= 1,0099 kg / m3

G= . Vg

= 1,0099 kg / m3 . 5940 m / jam

= 5998,806 kg/ jam.m2

h= 0,0204 G0,8

= 0,0204 (5998,806 kg/ jam.m2)0.8

= 21,4824 kg/ jam.m2

Rc= kg/ jam.m2

= kg/ jam.m2

= 602,7056 kg/ jam.m2

5. t= 105 menit



= 20,6325 kg


= 0,060 kg H2O/ kg dry air . 20,6325 kg

= 1,2380 kg

(WT=105)= Wo kg H2O

= (0,05424 1,2380) kg

= -1,1838 kg

(XT=105) =

=


Xo = (XT=105) X*

= (-32,0383 0,01) kg H2O/ kg dry air



Vh= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . H]T

= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . 0,06 kg H2O/ kg dry air] 338 K


g=

=

= 1,0105 kg / m3

G= . Vg

= 0,9776 kg / m3 . 5940 m / jam

= 6002,37 kg/ jam.m2

h= 0,0204 G0,8

= 0,0204 (6002,37 kg/ jam.m2)0.8

= 21,4926 kg/ jam.m2

Rc= kg/ jam.m2

= kg/ jam.m2

= 602,9917 kg/ jam.m2

6. t= 120 menit



= 23,58 kg


= 0,06 kg H2O/ kg dry air . 23,58 kg

= 1,4148 kg

(WT=120)= Wo kg H2O

= (0,05424 1,4148) kg

= -1,36056 kg

(XT=120) =

=


Xo = (XT=120) X*

= (-36,6738 0,01) kg H2O/ kg dry air



Vh= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . H]T

= [2,83. 10-3 + 4,56 . 10-3 . 0,06 kg H2O/ kg dry air] 338 K


g=

=

= 1,0105 kg / m3

G= . Vg

= 1,0105 kg / m3 . 5940 m / jam

= 6002,37 kg/ jam.m2

h= 0,0204 G0,8

= 0,0204 (6002,37 kg/ jam.m2)0.8

= 21,4926 kg/ jam.m2

Rc= kg/ jam.m2

= kg/ jam.m2

= 602,9917 kg/ jam.m2

3. Hitung waktu pengeringan periode konstan (tc).

Jawab:

Waktu

(menit)

Tc

(menit)

0

0,792

15

6,234

30

14,826

45

32,598

60

72,36

75

90,828

90

98,538

105

113,238

120

129,546

4. Hitung laju pengeringan periode konstan.

Jawab:

Berdasarkan hasil perhitungan didapat:

Waktu

(menit)

Rc

(kg/ jam.m2)

0

1108,9298

15

836,4575

30

803,2262

45

570,3893

60

570,1183

75

570,1183

90

602,7056

105

602,9917

120

602,9917

5. Hitung waktu pengeringan periode konstan.

Jawab:

a. t= 0 menit

Tc=

=

= 0,792 menit

b. t= 15 menit

Tc=

=

= 6,234 menit

c. t= 30 menit

Tc=

=

= 14,826 menit

d. t= 45 menit

Tc=

=

= -32,598 menit

e. t= 60 menit

Tc=

=

= 72,36 menit

f. t= 75 menit

Tc=

=

= 90,828 menit

g. t= 90 menit

Tc=

=

= 98,538 menit

h. t= 105 menit

Tc=

=

=113,238 menit

i. t= 120 menit

Tc=

=

= 129,546 menit

6. ANALISA PERCOBAAN

Pengeringan zat padat (drying) dapat diartikan sebagai pemisahan sejumlah kecil air atau zat dari bahan padat sehingga dapat mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu samapai suatu nilai terendah yang dapat diterima (Mc.Cabe, 2002). Pengeringan dapat terjadi karena adanya perbedaan kelembapan (humidity) antara udara kering dengan bahan yang dikeringkan.

Pada percobaan ini sampel yang digunakan adalah kemplang yang telah direndam di dalam air kurang lebih selama 1 jam yang kemudian dioven selama kurang lebih 20 menit baru selanjutnya dimasukkan ke dalam alat pengering (Plate Dryer). Prinsip pemisahan pada plate dryer ini adalah akan terjadi perpindahan massa air yang terdapat pada kemplang dengan adanya penambahan panas. Perpindahan panas dapat terjadi karena adanya perbedaan temperature oleh adanya aliran udara panas di atas permukaan kemplang yang akan dikeringkan ke dalam alat pengering, maka kandungan air di dalam kemplang tersebut menguap. Uap air ini akan dikeluarkan melalui cerobong asap dengan dibawa oleh udara. Udara panas yang mengalir tersebut sejajar dengan bahan padat yang dikeringkan sehingga disebut konveksi. Selain itu di dalam percobaan ini salah satu factor yang paling penting adalah temperatur, dalam percobaan ini temperatur harus dijaga konstan (60oC) karena plate drying ini termasuk ke klasifikasi pengeringan adiabatic yang dimana memiliki arti tidak ada panas yang masuk ataupun keluar selama proses pengeringan berlangsung dan bahan padat yang dikeringkan bersentuhan langsung dengan gas panas sebagai media pengering.

Kadar air adalah pesentase kandungan air suatu bahan yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah atau berat kering. Kadar air basah mempunyai batas maksimum teoritis sebesar 100% sedangkan berat kering dapat lebih dari 100%. Kadar air memegang peranan penting pada percobaan ini, selain kadar air laju pengeringan pun salah satu factor yang diperlukan untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan oleh pengering untuk mengeringkan zat padat tersebut. Dari grafik antara hubungan humididtas terhadap waktu dapat dilihat bahwa semakin lama waktu pengeringan maka semakin naik perbedaan suhu media pemanas, namun aka nada waktunya suhu itu tetap dan suhu itu akan menurun seiring berjalannya waktu, inilah yang dikenal dengan laju pengeringan konstan dan laju pengeringan menurun. Unutk humidity, relaatif humidity, dan dew point dapat dilihat melalui humidity chart. Dan untuk mengetahui nilai-nilai tersebut sebelumnnya harus diketahui terlebih dahulu berapa temperature bola basah (TBB) dan temperature bola kering (TBK), setelah keduanya dihubungkan maka akan didapat nilai humidity, relative humidity dan dew point.

7. KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan ini dapat disimpulkan bahwa:

a. Perpindahan panas dapat terjadi karena adanya perbedaan temperatur oleh adanya aliran udara panas yang mengalir pada bahan padat yang dikeringkan. Udara panas tersebut mengalir sejajar dengan bahan padat atau konveksi dan berlangsung secara adiabatik.

b. Laju pengeringan pada kadar air (setimbang) atau equilibrium moisture yang merupakan kandungan uap air yang terendah yang didapat pada proses pengeringan. Laju pengeringan Rc semakin menurun dengan lamanya proses pengeringan.

c. Semakin lama waktu pengeringan maka kelembaban bahan padat semakin berkurang dan kelembaban uap semakin meningkat.

8. DAFTAR PUSTAKA

Tim Laboratorium. 2015. Penuntun Praktikum Satuan Operasi II. Palembang: Politeknik Negeri Sriwijaya.

pzp1

Documents

termometer bola basah1

v kgjam m2 waktu pengeringan

plate dryer1 set d

perhitungan kg menjadi

koefisien perpindahan

neraca analitik1 buah