Laporan Praktikum Pelarutan Padat Cair

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pengadukan adalah suatu operasi kesatuan yang mempunyai sasaran untuk menghasilkan pergerakan tidak beraturan dalam suatu cairan, dengan alat mekanis yang terpasang pada alat di atas. Walaupun pengadukan sering disalahartikan dengan campuran, dan mereka tidaklah bersinonim. Pengadukan mengacu pada pergerakan dalam suatu material dalam bentuk spesifik; bagaimanapun, ini merupakan suatu distribusi secara acak antara dua atau lebih tahap yang pada awalnya terpisah. Pola aliran yang terjadi dalam cairan yang diaduk tergantung pada jenis pengaduk, karakteristik fluida yang diaduk dan ukuran serta perbandingan ukuran antara tangki, pengaduk dan sekat. Tujuan dari pada operasi pengadukan terutama adalah terjadinya pencampuran. Pencampuran merupakan suatu operasi yang bertujuan mengurangi ketidaksamaan komposisi, suhu atau sifat lain yang terdapat dalam suatu bahan.

Rangkaian prosedur praktikum proses pelarutan padat cair adalah sebagai berikut. Bahan yang digunakan sebagai pelarut dimasukkan ke dalam tangki / bejana dengan volume yang sudah ditentukan. Kemudian timbang zat padat yang akan dilarutkan dengan berat yang sudah ditentukan, dan masukkan ke dalam tangki yang berisi pelarut secara perlahan - lahan. Lakukan operasi pengadukan dengan putaran atau kecepatan pengaduk serta waktu pengadukan yang dibuat bervariasi. Tahap selanjutnya yaitu menyaring larutan yang sudah diaduk sehingga fase padat dapat dipisahkan dari fase cairnya. Percobaan tersebut diulangi sesuai variable yang ditentukan.

Percobaan ini mempunyai tujuan yaitu menghitung konsentrasi zat dan viskositas larutan sesuai yang didapat pada percobaan. Selain itu, tujuan lainnya adalah membuat kurva hubungan antara waktu dengan konsentrasi zat padat. Tujuan ketiga dari percobaan ini yaitu menentukan koefisien perpindahan massa padat - cair di dalam tangki berpengaduk yang digunakan sebagai data perencanaan peralatan tangki pelarutan.

I.2 Tujuan Percobaan

•            Menghitung konsentrasi zat padat larutan pada percobaan
•         Membuat kurva hubungan antara konsentrasi dengan berat zat padat
•     Menentukan koefisien perpindahan massa cair dalam tangki berpengaduk yang digunakan sebagai data perencanaan peralatan tangki pelarutan

I.3 Manfaat

•    Agar praktikan mengetahui faktor - faktor yang mempengaruhi proses    pelarutan padat –      cair
•       Agar praktikan mampu menggunakan dan mengetahui cara kerja dari alat yang dipakai dalam percobaan ini 
•       Agar praktikan mengetahui proses pencampuran yang terjadi selama percobaan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Landasan Teori

II.1.1 Pengertian Kelarutan

Kelarutan atau solubilitas adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu, zat terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent. Kelarutan dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut pada kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat tertentu dapat larut dengan perbandingan apapun terhadap suatu pelarut. Contohnya adalah etanol di dalam air. Sifat ini lebih dalam bahasa Inggris lebih tepatnya disebut miscible.

            Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat murni ataupun campuran. Zat yang terlarut, dapat berupa gas, cairan lain, atau padat. Kelarutan bervariasi dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga sulit terlarut, seperti perak klorida dalam air. Istilah "tak larut" (insoluble) sering diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya hanya ada sangat sedikit kasus yang benar-benar tidak ada bahan yang terlarut. Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh (supersaturated) yang metastabil.

Secara kuantitatif,kelarutan suatu zat dinyatakan sebagai suatu konsentrasi zat terlarut di dalam larutan jenuhnya pada suhu dan tekanan tertentu. Kelarutan dinyatakan dalam satuan mililiter pelarut yang dapat melarutkan satu gram zat. Misalnya 1 gr asam salisilat akan larut dalam 550 ml air. Suatu kelarutan juga dapat dinyatakan dalam satuan molalitas, molaritas dan persen. Pelepasan zat aktif dari suatu bentuk sediaannya sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat kimia dan fisika zat tersebut serta formulasinya.

II.1.2 Faktor yang mempengaruhi kelarutan

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kelarutan suatu zat antara lain :

1.      Pengaruh PH

Zat aktif yang sering digunakan di dalam dunia pengobatan umumnya adalah Zat organik yang bersifat asam lemah, dimana kelarutannya sangat dipengaruhi oleh pH pelarutnya. Kelarutan asam-asam organik lemah seperti barbiturat dan sulfonamide dalam air akan bertambah dengan naiknya pH karena terbentuk garam yang mudah larut dalam air. Sedangkan basa-basa organik lemah seperti alkoholida dan anastetika lokal pada umumnya sukar larut dalam air. Bila pH larutan diturunkan dengan  penambahan asam kuat maka akan terbentuk garam yang mudah larut dalam air.

2.      Pengaruh suhu atau temperatur

Kelarutan zat padat dalam larutan ideal tergantung kepada temperatur, titik leleh zat padat dan panas peleburan molar zat tersebut. Kelarutan suatu zat padat dalam air akan semakin tinggi bila suhunya dinaikan. Adanya panas (kalor) mengakibatkan semakin renggangnya jarak antar molekul zat padat tersebut. Merenggangnya jarak antar molekul zat padat menjadikan kekuatan gaya antar molekul tersebut menjadi lemah sehingga mudah terlepas oleh gaya tarik molekul-molekul air.

3.      Pengaruh jenis pelarut

Kelarutan suatu zat sangat dipengaruhi oleh polaritas pelarut. Pelarut polar akan melarutkan lebih baik zat-zat polar dan ionik, begitu pula sebaliknya. Kelarutan juga bergantung pada struktur zat, seperti perbandingan gugus polar dan non polar dari suatu molekul. Makin panjang rantai gugus non polar suatu zat, makin sukar zat tersebut larut dalam air.

4.      Pengaruh bentuk dan ukuran partikel

Kelarutan suatu zat akan naik dengan berkurangnya ukuran partikel suatu zat, sesuai dengan persamaan berikut :

Log S/So = 2 v/2,303 RTr

Keterangan :

S = kelarutan dari partikel halus

So = kelarutan zat padat yang ukuran partikelnya lebih besar

r = Tegangan permukaan partikel zat padat

v = volume partikel dalam cm2 per mol

R = jari-jari akhir partikel dalam cm2

T = temperatur absolut

Konfigurasi molekul dan bentuk susunan kristal juga berpengaruh terhadap kelarutan zat. Partikel yang bentuknya tidak simetris lebih mudah larut bila dibandingkan dengan partikel yang bentuknya simetris.

5.      Pengaruh konstanta dielektrik

Kelarutan suatu zat sangat dipengaruhi oleh polaritas pelarut. Pelarut polar mempunyai konstanta dielektrik yang tinggi dapat melarutkan zat-zat non polar sukar larut di dalamnya, begitu pula sebaliknya. Adakalanya suatu zat lebih mudah larut dalam pelarut campuran dibandingkan pelarut tunggalnya. Fenomena ini dikenal dengan istilah co-solvency dan pelarut yang mana dalam bentuk campuran dapat menaikkan kelarutan suatu zat diseut co solvent.

6.      Pengaruh penambahan zat lain

Surfaktan adalah suatu zat yang sering digunakan untuk menaikan kelarutan suatu zat. Molekul surfaktan terdiri atas dua bagian yaitu bagian polar dan non polar apabila didispersikan dalam air pada konsentrasi yang rendah, akan berkumpul pada permukaan dengan mengorientasikan bagian polar ke arah air dan bagian non polar kearah udara, surfaktan mempunyai kecenderungan berasosiasi membentuk agregat yang dikenal sebagai misel. Konsentrasi pada saat misel mulai terbentuk disebut konsentrasi misel kritik (KMK)

(Anonim, 2015)

II.1.3 Pengadukan dan Pencampuran

Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan didalam bahan yang diaduk. Tujuan dari pada operasi pengadukan terutama adalah terjadinya pencampuran. Pencampuran adalah suatu operasi yang bertujuan untuk mengurangi ketidaksamaan komposisi, suhu, atau sifat yang lain yang terdapat dalam suatu bahan atau bisa juga pencampuran adalah penggabungan dua atau lebih bahan yang berbeda fase, seperti fluida atau padatan halus dan hal ini bertujuan untuk mengacak yang satu terhadap yang lain sehingga terjadi distribusi. Pencampuran dapat menimbulkan gerak didalam bahan itu yang menyebabkan bagian-bagian bahan saling bergerak satu terhadap yang lainnya, sehingga operasi pengadukan hanyalah salah satu cara operasi pencampuran.

Pengadukan zat cair digunakan untuk berbagai maksud bergantung dari tujuan langkah pengolahan itu sendiri. Tujuan pengadukan antara lain :

a)      Untuk membuat suspensi partikel zat padat

b)      Untuk meramu zat cair yang mampu bercampur (miscible), umpamanya metil alkohol dan air.

c)      Untuk menyebarkan (dispersi) gas di dalam zat cair dalam bentuk gelembung-gelembung kecil

d)       Untuk menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair yang lain, sehingga dapat membentuk emulsi atau suspensi butiran halus

e)      Untuk mempercepat perpindahan kalor zat cair dengan kumparan atau mentol kalor.

(anonym,2013)

Pencampuran adalah operasi yang menyebabkan tersebarnya secara acak suatu bahan ke bahan yang lain dimana bahan-bahan tersebut terpisah dalam dua fasa atau lebih. 

Pencampuran terjadi pada tiga tingkatan yang berbeda yaitu :

1. Mekanisme konvektif : pencampuran yang disebabkan aliran cairan secara keseluruhan  (bulk flow).
2. Eddy diffusion : pencampuran karena adanya gumpalan - gumpalan fluida yang terbentuk dan tercampakan dalam medan aliran.
3. Diffusion : pencampuran karena gerakan molekuler.

(anonym,2011)

II.1.4  Pola Aliran dalam Tangki Berpengaduk

Jenis aliran didalam bejana yang sedang diaduk bergantung pada jenis impeller, karakteristik fluida, dan ukuran serta perbandingan (proporsi) tangki, sekat, dan agitator. Kecepatan fluida pada setiap titik dalam tangki mempunyai tiga komponen, dan pola aliran keseluruhan didalam tangki itu tergantung pada variasi dari ketiga komponen itu dari satu lokasi ke lokasi lain. Komponen kecepatan yang pertama ialah komponen radial yang bekerja pada arah tegak lurus terhadap poros impeller. Komponen kedua, ialah komponen tangensial, atau rotasional, yang bekerja pada arah singgung terhadap lintasan terhadap lintasan lingkar disekeliling poros.

Dalam keadaan biasa, dimana poros itu vertikal, komponen radial dan tangensial berada dalam satu bidang horizontal, dan komponen longitudinalnya vertikal.

Komponen radial dan komponen longitudinal sangat aktif dalam memberikan aliran yang diperlukan untuk melakukan pencampuran. Bila poros itu vertikal dan terletak persis dipusat tangki, komponen tangensial biasanya kurang menguntungkan. Arus tangensial itu mengikuti suatu lintasan berbentuk lingkaran disekeliling poros, dan menimbulkan voteks pada permukaan zat cair, seperti terlebih dalam gambar. Adanya sirkulasi aliran laminar, cenderung membentuk stratifikasi pada berbagai laisan tanpa adanya aliran longitudinal antara lapisan-lapisan itu.

Pola aliran yang terjadi dalam cairan yang diaduk tergantung pada jenis pengaduk. Karakteristik fluida yang diaduk dan ukuran serta perbandingan ukuran antara tangki, pengaduk dan sekat. Kecepatan partikel fluida disetiap titik dapat diuraikan dalam tiga komponen yaitu:

a)      Komponen radial, bekerja dalam arah tegak lurus terhadap sumbu pengaduk.

b)      Komponen longitudinal, bekerja dalam arah sejajar sumbu.

c)      Komponen tangensial atau rotasional, bekerrja dalam arah garis singgung lintasan melingkar sekeliling sumbu. Aliran tangensial yang mengikuti lintasan melingkar sekeliling sumbu, menimbulkan vorteks dipermukaan cairan. Jika tangki tidak bersekat, maka pengaduk jenis aliran axial maupun radial akan menghasilkan aliran melingkar. Karena pusaran itu terlalu kuat, pola aliran akan sama saja untuk semua jenis pengaduk dan vorteks yang terbentuk akan mencapai pengaduk, sehingga gas diatas permukaan akan terhisap.

Ada tiga cara untuk mencegah pusaran dan vorteks antara lain ;

a)      Pengadukdipasang off center atau miring.

b)      Pada dinding tangki dipasang sekat vertikal.

c)      Pemakaian diffuser ring pada tangki pengaduk jenis turbin.

(Mc Cabe, 1993)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2013. “ Tangki Berpengaduk”(http://mhimns.blogspot .co.id /2013 /04/tangki-berpengaduk .html ).diakses pada tanggal 21 Maret 2016 pukul 16.00 WIB

Anonim, 2011. “Pengadukan dan Pencampuran” (http://tekimku. blogspot. co.id/ 2011/08/pengadukan-dan-pencampuran.html).Diakses pada tanggal 21 Maret 2016 pukul 17.05 WIB

Anonim, 2015 “kelarutan atau solubility” (http:// Kelarutan atau solubilitas _ Eko Putera Sampoerna.htm) Diakses pada tanggal 21 Maret 2016 pukul 19.00 wib

McCabe, Warren.L. 1993. ”Operasi Teknik Kimia Jilid 1”. Jakarta: Penerbit          Erlangga

By: Unknown On 06.49.00

Continue Reading

Laporan Praktikum Tangki Berpengaduk

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Keberhasilan suatu proses pengolahan sering amat bergantung pada efektifnya pengadukan dan pencampuran zat cair dalam proses itu. Istilah pengadukan dan pencampuran yang sering dikacaubalaukan itu sebenarnya tidaklah sinonim satu dengan yang lain. Pengadukan adalah suatu operasi kesatuan yang mempunyai sasaran untuk menghasilkan pergerakan tidak beraturan dalam suatu cairan dengan alat mekanis. Pengadukan mengacu pada pergerakan dalam suatu material dalam bentuk spesifik. Bagaimanapun ini merupakan suatu distribusi secara acak antara dua atau lebih tahap cairan yang awalnya terpisah.

Pada percobaan kali ini pertama timbang densitas cairan dengan menggunakan piknometer. Timbang pikno kosong lalu masukan cairan kedalam piknometer tersebut dan hitung selisihnya. Setelah itu pasang satu set alat berpengaduk. Masukan masing-masing bahan kedalam beaker glass (tangki) dengan volume 1 liter dengan kecepatan dan ketinggian dari dasar tangki yang berbeda-beda yaitu kecepatan 100 rpm, 150 rpm dan 250 rpm kemudian ketinggian 1cm, 1.5cm, dan 2cm. Lakukan pengamatan dengan menggunakan buffle maupun tanpa buffle apakah terdapat vortex atau tidak. Ulangi percobaan sesuai variabel yang ditentukan.

Dalam proses kimia khususnya dalam zat cair atau fase cair. Pengadukan merupakan salah satu cara di dalam proses pencampuran komponen untuk mendapat hasil yang diinginkan. Proses pengadukan sendiri banyak digunakan secara luas dalam proses industri. Hampir semua proses pencampuran memerlukan pengadukan. Pabrik cat misalnya

I.2 TUJUAN PERCOBAAN

• Mengembangkan hubungan empiris untuk memperkirakan ukuran alat pada pemakaian yang sebenarnya pada percobaan laboratorium
• Menentukan konstanta-konstanta dalam persamaan empiris
• Membuat kurva hubungan antara bilangan power (Npo) dengan bilangan reynold dengan variasi jenis cairan dan ada tidaknya buffle

I.4 MANFAAT

• Agar praktikan mengetahui proses dan alat yang digunakan dalam percobaan tangki berpengaduk
• Agar praktikan mengetahui apa penyebab dan ada tidaknya pusaran yang terjadi
• Praktikan dapat mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengadukan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 LANDASAN TEORI

II.1.1 TANGKI BERPENGADUK

Keberhasilan operasi suatu proses pengolahan sering amat bergantung pada efektifnya pengadukan dan pencampuran zat cair dalam proses itu. Istilah pengadukan dan pencampuran yang sering dikacau balaukan itu sebenarnya tidaklah sinonim satu sama lain. Pengadukan (agitation) menunjukan gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana. Dimana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi. Pencampuran (mixing) dilain pihak ialah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak dimana bahan yang satu menyebar kedalam bahan yang lain dan sebaliknya.

Pengadukan zat cair dilakukan untuk berbagai maksud berujung dari tujuan langkah pengolahan itu sendiri. Tujuan pengadukan antara lain:

•        Untuk membuat suspensi partikel zat
•        Untuk meramu zat cair yang mampu campur (miscible) umpamanya metil alkohol dan air
•        Untuk menyebarkan (dispersi) gas di dalam zat cair dalam bentuk gelembung-gelembung kecil
•    Untuk menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair lain sehingga membentuk emulsi
•        Untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan kumparan atau mantel kalor.

Kadang-kadang pengaduk (agitator) digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus seperti umpamanya dalam hidrogenasi katalitikdaripada zat cair. Dalam bejana hidrogenasi gas hidrogen didispersikan melalui zat cair dimana terdapat partikel-partikel katalis padat dalam keadaan suspensi, sementara kalor reaksi diangkut ke luar melalui kumparan atau mantel.

            (Mc cabe, 1993)

Yang dimaksud dengan tangki berpengaduk (tangki reaksi) adalah bejana pengaduk tertutup yang berbentuk silinder , bagian atas dan tutupnya cembung. Tangki berpengaduk terutama digunakan untuk reaksi-reaksi kimia pada tekanan diatas tekanan atmosfer dan pada tekanan vakum. Namun tangki ini juga sering digunakan untuk proses yang lain misalnya untuk pencampuran, pelarutan, ekstraksi, dan kristalisasi.

Untuk perttukaran panas tangki biasanya dilengkapi dengan mantel ganda yang dilas atau di sambung dengan flens atau dilengkapi dengan kumparan yang berbentuk belahan pipa yang di las. Untuk mencegah kehilangan panas yang tidak dikehendaki tangki dapat diisolasi. Hal penting dari tangki berpengaduk antara lain :

•            Bentuk : pada umumnya digunakan bentuk silinder dan bagian bawahnya cekung
•         Ukuran :diameter dan tinggi tangki
•         Kelengkapan seperti :

a)      Ada tidaknya buffle yang mempengaruhi pola aliran didalam tangki

b)      Jacket atau koil pendingin / pemanas yang berfungsi sebagai pengendali suhu

c)      Letak lubang pemasukan dan pengeluaran untuk proses kontinu

d)      Sumur untuk menempatkan termometer atau piranti untuk pengukuran suhu

e)      Kumparan kalor, tangki dan kelengkapan lainya pada tangki berpengaduk

                                   

            

          

 Gambar I : sketsa sederhana tangki berpengaduk

Pencampuran di dalam tangki berpengaduk terjadi karena adanya gerak rotasi dari pengaduk dengan fluida. Gerak dari pengaduk ini memotong fluida tersebut dan dapat menimbulkan arus yang bergerak kedalam seluruh sistem tersebut. Oleh karena itu pengaduk merupakan bagian yang paling pneting dalam suatu operasi fase cair dengan tangki berpengaduk. Alat pengaduk dapat dibuat dari berbagai bahan yang sesuai dengan bejana pengaduknya. Misal dari baja, baja tahan karat, dan lain sebagainya. Suatu alat pengaduk diusahakan menghasilkan pengadukan yang sebaik mungkin dengan pemakaian daya yang sekecil mungkin. Ini berarti seluruh isi bejana pengaduk sedapat mungkin digerakan secara merata.

(Anonim, 2013)

II.1.2 ALAT PENGADUK

Alat pengaduk merupakan bagian dari sistem pengaduk, yang selain mencakup bagian penggerak (biasanya elektro motor sebagai penggerak tunggal) juga berbagai rangkaian pengalih (roda, gigi, kopling, bantalan) serta sering kali penyekat sumbu pengaduk. Alat pengaduk yang sebagian telah di standarisasi untuk tangki pengaduk dipasang pada tutup tangki dengan perantaraan pemegang. Pada bejana pengaduk terbuka yang kecil seringkali digunakan alat pengaduk yang dapat diatur posisinya. Atau yang dapat dijepitkan pada dinding bejana.

Zat cair biasanya diaduk di dalam sautu tangki atau bejana, biasanya yang berbentuk silinder dengan sumbu yang terpasang vertikal. Bagian atas bejana itu mungkin saja terbuka ke udaraatau dapat pula tertutup. Ukuran proporsi tangki itu bermacam-macam, bergantung pada masalah pengadukan itu sendiri. Walaupun demikian rancangan standart mungkin dapat digunakan dalam berbagai situasi. Ujung tangki itu biasanya agak membulat, tidak datar saja maksudnya agar tidak terlalu banyak sudut tajam atau daerah yang susah ditembus zat cair.

Menurut bentuknya, pengaduk dapat di bagi menjadi tiga golongan yang terdiri dari :

1.           Propeler, merupakan impeler aliran aksial berkecepatan tinggi untuk zat cair berviskositas rendah atau viskositas dibawah 3 Pa. s ( 3000 cp ). Propeler kecil biasanya berputar pada kecepatan motor penuh, yaitu 1.150 atau 1.750 put/min, sedangkan propeler besar berputar pada 400 sampai 800 put/min. Arus yang meninggalkan propeler mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana. Kolam zat cair yang berputar dengan sangat turbulennya itu meninggalkan impeler dengan membawa ikut zat cair stagnan yang dijumpainya dalam perjalanannya itu, dan zat cair stagnan yang terbawa ikut itu mungkin lebih banyak dari yang dibawa kolom arus sebesar itu kalau berasal dari nosel stationer. Daun-daun propeler merobekkan menyeret zat cair itu. Oleh karena itu arus aliran ini sangat gigih, agitator sangat efektif dalam bejana besar.

2.           Padel, untuk tugas-tugas sederhana agitator yang terdiri dari satu dayung datar berputar pada poros vertikal merupakan pengaduk yang cukup efektif. Kadang-kadang daunnya dibuat miring tapi biasanya vertikal saja. Dayung ini berputar ditengah bejana dengan kecepatan rendah sampai sedang dan mendorong zat cair secara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan vertikal pada impeler, kecuali bila daunnya agak miring.

3.           Turbin, kebanyakan turbin itu menyerupai agitator berdaun banyak dengan daun-daun yang agak pendek dan berputar pada kecepatan tinggi pada suatu poros yang dipasang pada pusat bejana. Daun-daunnya boleh lurus dan boleh juga lengkung, sudut vertikal. Impelernya mungkin terbuka, setengah terbuka atau terselubung. Diameter impeler baiasanya lebih kecil dari diameter dayung yaitu berkisar antara 30 sampai 50 persen dari diameter bejana. Turbin biasanya efektif untuk jangkauan viskositas yang cukup luas. Turbin viskositasnya dapat digunakan dibawah 100 Pa.s (100000 cP).

(Anonim, 2012)

By: Unknown On 06.36.00

Continue Reading

Laporan Praktikum Fluidisasi

BAB 1

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Fluidisasi adalah suatu cara untuk mengontakan butiran padat dengan fluida baik cairan maupun gas. Pada laju alir yang rendah butiran padat dalam kolom fluidisasi akan tetap diam karena fluida hanya mengalir pada ruang partikel tanpa menyebabkan perubahan pada partikel tersebut. Keadaan tersebut dinamakan unggun diam. Apabila laju alir dinaikan akan mencapai suatu keadaan dimana padatan akan tersuspensi di dalam fluida yang melaluinya. Pada keadaan ini masing-masing butiran akan terpisah dan akan bergerak lebih mudah. Sifat unggun akan menyerupai cairan dengan viskositas tinggi misalnya adanya kecenderungan untuk mengalir. Atas dasar sifat ini unggun disebut terfluidakan (fluidized bed).

Aspek utama yang akan dipeajari dalam percobaan ini adalah untuk mengetahui besarnya preasure drop (∆P) dalam unggun padatan yang terfluidakan. Untuk prosedur percobaan kali ini sederhana. Pertama tentukan densitas dan ukur butiran padatan. Lalu ukur diameter kolom dan tinggi unggun diam. Operasi fluidisasi dilakukan dengan mengalirkan air dari dasar kolom dan ukur preasure drop didalam kolom yang berisi padatan untuk laju alir yang berbeda-beda. Tentukan kecepatan fluidisasi minimum.

Aplikasi fluidisasi dalam proses industri cukup banyak. Hal ini dimulai pada tahun 1926 untuk gasfier winkler berskala, lalu fluidized bed catalyc cracking (FCC) crude oil menjadi bensin pada tahun 1942. Lalu fluidisasi kontinu banyak dimanfaatkan dalam pabrik pengolahan untuk memindahkan padatan dari satu tempat ke tempat lain dalam jumlah besar sehingga proses lebih ekonomis. Selain itu proses fluidisasi banyak juga digunakan untuk pelapisan plastik, proses drying, dan sebagainya.

I.2 TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan kurva karakterisitik fluidisasi, yaitu kurva yang menggambarkan hubungan ∆P dengan U.
2. Menentukan kecepatan fluidisasi minimum.
3. Mengetahui fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi fluidisasi berlangsung secara visual

I.3 MANFAAT PERCOBAAN

1. Praktikan dapat mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi proses fluidisasi.
2. Praktikan mampu mengamati dan menemukan pengaruh variabel-variabel yang mempengaruhi proses fluidisasi
3. Praktikan dapat mengetahui jenis-jenis fluidisasi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 LANDASAN TEORI

II.1.1 PENGERTIAN FLUIDISASI

Fluidisasi adalah metode pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida baik cair maupun gas. Dengan metode ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. Sebagai illustrasi, tinjau suatu kolom berisi sejumlah partikel padat berbentuk bola. Melalui padatan unggun ini kemudian dialirkan gas dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah butiran padat akan tetap diam karena gas hanya mengalir pada ruang partikel tanpa menyebabkan perubahan pada partikel tersebut. Keadaan yang demikian disebut unggun diam atau fixed bed.  (Anonim, 2009)

Ketika fluida atau gas mengalir dengan laju kecil pada kolom berisi unggun padatan maka tekanan gas akan berkurang sepanjang unggun padatan. Apabila laju alir gas diperbesar maka besarnya penurunan tekanan gas disepanjang unggun akan bertambah. Hingga pada suatu saat dimana butiran padatan tersebut terangkat oleh aliran gas maka penurunan tekanan menjadi tetap.

Keadaan dimana padatan terangkat hingga tidak berupa unggun diam disebut terfluidisasi, artinya padatan tersuspensi dalam gas dan dalam keadaan ini sifat dari padatan tidak lagi seperti semula tetapi berubah menjadi seperti fluida yaitu dapat dialirkan melalui pipa maupun keran. Besarnya kecepatan minimum yang di perlukan untuk membuat padatan unggun diam menjadi terfluidisasi tergantung beberapa faktor seperti besarnya diameter padatan, porositas padatan, rapat masa padatan dan faktor bentuk dari butiran padat.

(Anonim, 2010)

Ketika zat cair dan gas dilewatkan pada kecepatan rendah melalui hamparan partikel padat, maka partikel-partikel itu tidak bergerak dan penurunan tekanan nya dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan ergun. Partikel-partikel tersebut akhirnya bergerak apabila kecepatan fluida berangsur-angsur dinaikan.

Jika kecepatan alir zat cair naik secara teratur maka preasure drop (∆P) dan pergerakan individu dari partikel juga meningkat, dan akhirnya partikel mulai bergerak dan tersuspensi dengan fluida. Istilah fluidized bed digunakan untuk mendeskribsikan suatu kondisi dimana semua partikel tersuspensi, sejak suspensi bersifat seperti fluida. Unggun yang terfluidakan dapat dialirkan melaui pipa dan kran seperti zat cair dan sifat cairan ini adalah salah satu keunggulan utama dalam penggunaan fluidisasi untuk mengalirkan partikel padat.

(Mc cabe, 1993)

II.1.2 JENIS – JENIS FLUIDISASI

1. Fluidisasi partikulat

Dalam fluidisasi air dan pasir, partikel-partikel itu bergerak menjauh satu ama lain dan gerakannya bertambah hebat dengan meningkatnya kecepatan, tetapi densitas unggun rata-rata pada suatu kecepatan tertentu sama di semua bagian unggun. Proses ini disebut fluidisasi partikulat dan bercirikan ekspansi hamparan yang cukup besar tetapi seragam pada kecepatan tinggi.

Akan tetapi tidak semua fluida liquid pasti menghasilkan fluidisasi partikulat, hal ini dipengaruhi oleh perbedaan densitas. Dalam kasus dimana densitas fluida dan solid tidak terlalu berbeda, ukuran partkel kecil, dan kecepatan aliran fluida rendah, unggun akan terfluidisasi merata dengan tiap partikel bergerak sendiri-sendiri melalui jalur bebas rata-rata yang relatif sama. Fase padat ini memiliki banyak karakteristik liquid dan disebut dengan fluidisasi partikulat

2. Fluidisasi agregat / fluidisasi gelembung

Unggun yang terfluidisasikan dengan udara biasanya menunjukan fluidisasi agregat. Pada kecepatan superfisial yang jauh melewati Umf kebanyakan gas akan melewati unggun sebagai gelembung atau rongga-rongga kosong yang tidak berisikan zat padat dan hanya sebagian kecil gas yang mengalir dalam saluran-saluran yang terbentuk diantara partikel. Gelembung yang terbentuk berperilaku sama dengan gelembung udara di dalam air atau gelembung uap di dalam zat cair yang mendidih, dan karena itu fluidisasi jenis ini sering disebut fluidisasi didih (boiling bed)

3. Fluidisasi kontinu

Bila kecepatan fluidisasi melalui hamparan zat padat cukup besar, maka semua partikel dalam hamparan itu akan akan terbawa ikut oleh fluida hingga memberikan suatu fluidisasi kontinu. Prinsip fluidisasi ini terutama diterapkan dalam pengangkutan zat padat dari suatu titik ke titik lain dalam suatu pabrik pengolahan di samping ada beberapa reaktor gas zat padat lama yang bekerja dengan prinsip ini. Contohnya adalah dalam transportasi lumpur dan transportasi pneumatic

Ketika laju alir fasa fluida melewati kecepatan terminal partikel, unggun terfluidisasi akan kehilangan identitasnya karena partikel solid akan terbawa dalam aliran fluida. Metoda pengangkutan ini sering digunakan dalam industri, biasanya dengan udara sebagai fasa fluida, antara lain untuk mengangkut produk dari pengering semprot. Keuntungan metoda ini adalah kehilangan yang terjadi sedikit, prosesnya bersih dan kemampuan untuk memindahkan sejumlah besar solid dalam waktu singkat. Tetapi kerugiannya adalah kemungkinan terjadi kerusakan partikel solid serta korosi pada pipa.

II.1.3 FENOMENA PADA FLUIDISASI

1. Fenomena fixed bed yang terjadi ketika laju alir fluida kurang dari laju minimum yang dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada kondisi ini partikel padatan tetap diam.
2. Fenomena minimum or incipient fluidization yang terjadi ketika laju alir fluida mencapai laju alir minimum yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. Pada kondisi ini partikel-partikel padat mulai terekspansi.
3. Fenomena smooth or homogenously fluidization terjadi ketika kecepatan dan distribusi aliran fluida merata, densitas dan distribusi partikel dalam unggun sama atau homogen sehingga ekspansi pada setiap partikel padatan seragam
4. Fenomena bubbling fluidization yang terjadi ketika gelembung –gelembung pada unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen. Kondisi ini ditunjukkan pada Gambar.

5. Fenomena slugging fluidization yang terjadi ketika gelembung-gelembung besar yang mencapai lebar dari diameter kolom terbentuk pada partikel-partikel padat. Pada kondisi ini terjadi penorakan sehingga partikel-partikel padat seperti terangkat. Kondisi ini ditunjukkan pada Gambar

6. Fenomena chanelling fluidization yang terjadi ketika dalam ungggun partikel padatan terbentuk saluran-saluran seperti tabung vertikal. Kondisi ini ditunjukkan pada Gambar

7. Fenomena disperse fluidization yang terjadi saat kecepatan alir fluida melampaui kecepatan maksimum aliran fluida. Pada fenomena ini sebagian partikel akan terbawa aliran fluida dan ekspansi mencapai nilai maksimum.

Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor:

1. laju alir fluida dan jenis fluida
2. ukuran partikel dan bentuk partikel
3. jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel
4. porositas unggun
5. distribusi aliran,
6. distribusi bentuk ukuran fluida
7. diameter kolom
8. tinggi unggun.

Faktor-faktor di atas merupakan variabel-variabel dalam proses fluidisasi yang akan menentukan karakteristik proses fluidisasi tersebut.  (Anonim, 2015)


 

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. “fluidisasi” (http://akademik. che. Itb . ac .id /labtek/wp-content /uploads/2009/02/modul-213-fluidisasi.pdf) diakses pada tanggal 19 februari 2016 pukul 16.05

Anonim. 2015. ”fluidisasi” ( http://id.scribd.com/doc/91779131 /laporan- FLUIDISASI#scribd) Diakses pada 19 februari 2016 pukul 16.10

Anonim. 2010 “fluidisasi pada gas” (http://matekim.blogspot.co.id/2010/05/ fluidisasi-pada-gas.html) Diakses pada 19 februari 2016 pukul 16.15

McCabe.1993.”Unit Operation Of Chemical Engineering”.New York: McGraw Hill.

 

By: Unknown On 06.12.00

Continue Reading