8.tangki Berpengaduk [PDF]

Citation preview

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I “TANGKI BERPENGADUK”



GRUP K



1. Devri Eko Nurwahyuwono



17031010053



2. Dewi Permatasari



17031010058



Tanggal Percobaan :08 Mei 2019



LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UPN “VETERAN” JAWA TIMUR SURABAYA 2019



TANGKI BERPENGADUK



LEMBAR PENGESAHAN



LAPORAN TUGAS PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I “TANGKI BERPENGADUK”



1. Devri Eko Nurwahyuwono



17031010053



2. Dewi Permatasari



17031010058



Telah diperiksa dan disetujui oleh :



Kepala Laboratorium Operasi Teknik Kimia I



Dosen Pembimbing



Ir. Caecilia Pujiastuti, M.T. NIP. 19630305 198803 2 001



Ir. Sukamto NEP, M.T. NIP. 19541019 198503 1 001



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



i



TANGKI BERPENGADUK



KATA PENGANTAR Puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, atas berkat dan rahmat-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Laporan Resmi Operasi Teknik Kimia I ini dengan judul “Tangki Berpengaduk”. Laporan Resmi ini merupakan salah satu tugas mata kuliah praktikum Operasi Teknik Kimia I yang diberikan pada semester IV. Laporan ini disusun berdasarkan pengamatan hingga perhitungan dan dilengkapi dengan teori dari literatur serta petunjuk asisten pembimbing yang dilaksanakan pada tanggal 08 Mei 2019 di Laboratorium Operasi Teknik Kimia. Laporan hasil praktikum ini tidak dapat tersusun sedemikian rupa tanpa bantuan baik sarana, prasarana, pemikiran, kritik dan saran. Oleh karena itu, tidak lupa penyusun ucapkan terima kasih kepada: 1. Ir. Caecilia Pujiastuti,MT selaku Kepala Laboratorium Operasi Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional ‘Veteran’ Jawa Timur. 2. Ir. Sukamto NEP , M.T. selaku dosen pembimbing. 3. Seluruh asisten laboratorium yang membantu dalam pelaksanaan praktikum 4. Rekan – rekan mahasiswa yang membantu dalam memberikan masukanmasukan dalam praktikum. Penyusun sangat menyadari dalam penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan. Maka dengan rendah hati, kami selalu mengharapkan kritik dan saran, seluruh asisten laboratorium yang turut membantu dalam pelaksaan kesempurnaan laporan ini. Akhirnya penyusun mengharapkan semua laporan praktikum yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa Fakultas Teknik khususnya jurusan Teknik Kimia.



Surabaya, 13 Mei 2019



Penyusun



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



ii



TANGKI BERPENGADUK



DAFTAR ISI



LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... i KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iii INTISARI ............................................................................................................. iv BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... iv I.1 Latar Belakang..............................................................................................1 I.2 Tujuan ............................................................................................................2 I.3 Manfaat ..........................................................................................................2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................................3 II.1 Secara Umum...............................................................................................3 II.2 Sifat Bahan ...................................................................................................8 II.3Hipotesa .......................................................................................................10 II.4 Diagram Alir ..............................................................................................11 BAB III PELAKSANAAN PRAKTIKUM ........................................................12 III.1 Bahan yang Digunakan ...........................................................................12 III.2 Alat yang Digunakan ...............................................................................12 III.3 Gambar Alat.............................................................................................12 III.4 Rangkaian Alat ........................................................................................13 III.5 Prosedur....................................................................................................14 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... ..15 IV.1 Tabel HasilPengamatan..........................................................................15 IV.2 Tabel Hasil Perhitungan.........................................................................16 IV.3 Grafik ....................................................................................................... 17 IV.4 Pembahasan ............................................................................................. 17 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................20 V.1 Kesimpulan...............................................................................................20 V.2 Saran..........................................................................................................20 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 21 APPENDIX ........................................................................................................... 22 LAMPIRAN .......................................................................................................... 24 PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



iii



TANGKI BERPENGADUK



INTISARI Pengadukan (agitation) menunjukkan gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan didalam 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. Sedang bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih. Suatu bahan tunggal tertentu, umpama air satu tangki, dapat diaduk, tetapi tidak dapat dicampur, kecuali jika ada suatu bahan lain yang ditambahkan pada air itu. Tujuan dari percobaan tersebut untuk memperoleh data bilangan Reynold dan bilangan Power dari proses pengadukan. Untuk mengetahui hubungan antara bilangan Reynold dan bilangan Power melalui kurva yang dibuat berdasarkan data dengan variasi kecepatan, ketinggian dan ada tidaknya baffle. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi pada proses pengadukan. Selain itu dapat menentukan kondisi optimum pencampuran. Dapat mengetahui hubungan antara waktu pencampuran dengan kecepatan putaran. Dan mengetahui kebutuhan daya yang dibutuhkan dalam proses pengadukan. Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan putaran, adalah konsentrasi suatu larutan, yaitu berpengaruh terhadap viskositas liquid tersebut. Semakin tinggi konsentrasi nya semakin tinggi pula viskositas liquid semakin lambat pengadukan, begitupun sebaliknya. Hubungan antara konsentrasi dengan viskositas adalah berbanding lurus sedangkan hubungan antara konsentrasi dengan kecepatan adalah berbanding terbalik. Ada tidaknya baffle juga berpengaruh pada pengadukan, baffle bertujuan untuk menghilangkan vortex saat pengadukan, vortex sangat tidak diinginkan pada proses pengadukan karena menyebabkan zat tersebut tidak homogen karena tidak terdistribusi merata.



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



iv



TANGKI BERPENGADUK



BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Pengadukan merupakan proses pencampuran dua zat atau lebih yang bertujuan untuk membuat campuran yang homogen. Pencampuran dilakukan untuk mengurangi ketidakseragaman suatu sistem seperti konsentrasi, viskositas, temperatur, dan lainnya. Digunakan untuk mendistribusikan secara acak dua fase atau lebih. Dalam praktiknya, operasi pengadukan hampir selalu mempunyai multifungsi yaitu ketika proses dilakukan didalam tangki berpengaduk mekanis. Pengaduk menjalankan tugas sebagai contoh dalam tangki kristalisasi yang harus memperhatikan heat transfer dan suspensi kristal. Pada percobaan ini diawali dengan menimbang piknometer kosong. Membuat larutan



dan



mengukur densitasnya



dengan menggunakan



piknometer. Kemudian memasang satu set alat tangki berpengaduk. Percobaan dilakukan dengan memasukkan larutan kedalam tangki berpengaduk. Motor dinyalakan dengan kecepetan sesuai variabel yang ditentukan dan lakukan pengamatan terhadap proses pengadukan. Selanjutnya, pasang baffle pada beaker glass dan lakukan kembali pengamatan terhadap ada atau tidaknya vortex pada pengadukan. Mengulangi percobaan sesuai dengan variabel yang ditentukan. Percobaan ini bertujuan untuk membuat kurva hubungan antara bilangan power dan bilangan reynold dengan variasi jenis cairan dan ada atau tidaknya baffle pada saat pengadukan. Untuk mengetahui pengaruh baffle terhadap ada atau tidaknya vortex dalam pengadukan. Serta untuk mengetahui hubungan antara viskositas dan konsentrasi larutan terhadap daya diperlukan untuk proses pengadukan. Adapun salah satu manfaat yang diperoleh setelah melakukan percobaan adalah agar praktikan dapat memahami prinsip dari mekanisme pengadukan serta penerapannya dalam industri kimia.



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



1



TANGKI BERPENGADUK



I.2.Tujuan 1. Untuk membuat kurva hubungan antara bilangan power dan bilangan reynold dengan variasi jenis cairan serta ada atau tidaknya baffle. 2. Untuk mengetahui pengaruh baffle terhadap ada atau tidaknya vortex dalam proses pengadukan. 3. Untuk mengetahui hubungan antara viskositas dan konsentrasi larutan terhadap daya yang diperlukan untuk proses pengadukan.



I.3.Manfaat 1. Agar praktikan dapat memahami prinsip mekanisme pengadukan. 2. Agar praktikan dapat mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengadukan. 3. Agar praktikan dapat mengetahui pengaruh vortex terhadap proses pengadukan sehingga dapat me-minimalisirnya.



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



2



TANGKI BERPENGADUK



BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Secara Umum Pengadukan adalah suatu operasi kesatuan yang mempunyai sasaran untuk menghasilkan pergerakan tidak beraturan dalam suatu cairan, dengan alat mekanis yang terpasang pada alat diatas. 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 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 proses pengadukan terutama adalah terjadinya pencampuran. Pencampuran merupakan suatu operasi yang bertujuan mengurangi ketidaksamaan komposisi, suhu atau sifat lain yang terdapat dalam suatu bahan. Yang dimaksud dengan tangki berpengaduk (tangki reaksi) adalah bejana pengaduk tertutup yang berbentuk silinder, bagian alas dan tutupnya cembung. Tangki pengaduk terutama digunakan untuk reaksi-reaksi kimia pada tekanan diatas tekanan atmosfer dan tekanan vakum. Namun tangki ini juga sering digunakan untuk proses yang lain misalnya untuk pencampuran, pelarutan, penguapan ektraksi dan kristalisasi. II.1.1 Faktor- faktor yang mempengaruhi Kebutuhan daya dan baik buruknya hasil pengadukan tergantung antara lain pada faktor-faktor : 1. Jenis alat pengaduk Jenis alat pengaduk ini yaitu benntuk, ukuran, perbandingan diameter daun pengaduk terhadap diameter bejana, frekuensi putaran, posisi daun bejana pengaduk. 2. Jenis bejana pengaduk



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



3



TANGKI BERPENGADUK



Bejana



pengaduk



ini



dapat



dilihat



dari



segi



bentuk,



ukuran,



perlengkapannya didalamnya, dan derajat keisian 3. Jenis dan jumlah bahan Dimana jenis bahan ini dapat mempengaruhi pengaduk seperti viskositas, jenis campuran, kerapatan, perbedaan kerapatan dalam campuran, besar dan bentuk partikel padat yang diaduk. (Septiani, 2013) Suatu proses pengolahan sering bergantung terhadap efektifnya pengadukan dan pencampuran zat cair dalam proses tersebut. Istilah pengadukan dan pencampuran yang sering dikacaubalaukan sebenarnya tidaklah sinonim satu sama lain. Pengadukan (agitation) menunjukkan gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan didalam 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. Sedang bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih. Suatu bahan tunggal tertentu, umpama air satu tangki, dapat diaduk, tetapi tidak dapat dicampur, kecuali jika ada suatu bahan lain yang ditambahkan pada air itu. Campuran cairan diaduk untuk berbagai tujuan, bergantung tujuan dari langkah pemrosesan. Tujuan ini termasuk : 1. Untuk membuat suspense partikel padat. 2. Untuk mencampur cairan yang mudah larut (miscible), seperti metil alkohol dan air. 3. Untuk mendispersikan gas melalui cairan dalam bentuk gelembung kecil. 4. Mendispersikan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair lain sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus. 5. Untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan kumparan atau jaket II.1.2 Jenis-Jenis Pengaduk 1. Propeller



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



4



TANGKI BERPENGADUK



Propeller merupakan impeller aliran aksial, berkecepatan tinggi untuk gas yang berviskositas rendah. Propeller kecil biasanya berputar pada kecepatan motor penuh yaitu 1150 atau 1750 putaran per menit, sedangkan propeller besar berputar pada 400-800 putaran per menit. Arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana. Arus aliran ini sangat gigih, agitator propeller sangat efektif dengan bejana besar. Propeller yang berputar, membuat pola helix dalam zat cair dan jika tidak ada gelincirantara dalam zat cair dan propeller tersebut, satu putaran penuh propeller akan memindahkan zat cair secara longitudinal pada jarak tertentu, bergantung dari sudut kemiringan daun propeller. 2. Dayung Dayung ini berputar dengan kecepatan rendah sampai sedang dan mendorong zat cair secara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan vertical pada impeller, kecuali bila daunnya agak miring. Agigator dayung yang digunakan di industri biasanya berputar dengan kecepatan antara 20 dan 150 put/min. Panjang total impeller dayung biasanya antara 50- 80% dari diameter dalam bejana. Pada kecepatan yang sangat rendah dayung dapat memberikan pengadukan sedang didalam bejana tanpa sekat, pada kecepatan yang lebih tinggi diperlukan pemakaiansekat, jika tidak zat cair itu akan berputar – putar saja mengelilingi bejana itu dengan kecepatan tinggi, tetapi tanpa adanya pencampuran. 3. Turbin Diameter impeller berukuran 30-50 persen dari diameter bejana. Turbin biasanya efektif untuk jangkau viskositas yang cukup luas. Arus utamanya bersifat radial dan tangensial. Komponen tangensialnya menimbulkan vortex dan arus putar yang diperlukan buffle. (McCabe, 2005) II.1.3 Perpindahan Panas Dan Keseragaman Temperatur Peristiwa perpindahan panas sering diperlukan untuk operasi massa tertentu, terutama yang melibatkan teaksi kimia. Akibatnya, reaktor dilengkapi dengan koil pemanas (atau pendingin) atau dinding bermantel. Dalam beberapa kasus, pengaduk harus ditempatkan di dekat kumparan (koil) atau dinding berjaket. PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



5



TANGKI BERPENGADUK



Bahkan, pengaduk harus menghasillkan aliran dalam jumlah besar, sehingga semua isi tangki terbawa ke seluruh permukaan panas jika keseragaman suhu berlaku diseluruh sistem. Impeller yang berukuran besar dengan operasi pada kecepatan rendah biasanya cocok untuk operasi ini. Dalam beberapa kasus, dapat diperlukan untuk mencegah panas yang berlebih teralokasi pada area tertentu dari permukaan perpindahan panas dengan membiarkan pengaduk (impeller) kecil yang berkecepatan tinggi untuk menimbulkan turbulensi. (Brown, 1978) II.1.4 Analisa Reaktor Alir Tangki Berpengaduk Agar proses kimia dapat berjalanan dengan lancar dimana terjadinya suatu hasil yang sesuai dengan produk yang diinginkan, maka diperlukan suatu alat yang disebut reaktor alir tangki berpengaduk. Reaktor tersebut adalah suatu alat industri kimia, reaktor alir tangki berpengaduk ini adalah pencampuran dua fluida direaksikan bersamaan untuk menghasilkan, suatu fluida yang berbeda dengan fluida lainnya. 1. Agitator Pengaturan pengaduk biasa adalah proses penggerak yang dipasang dipusat dengan unit penggerak dengan yang diatas pisau impeller dipasang pada poros 2. Mixing Proses fisik yang bertujuan untuk mengurangi non-keseragaman dalam cairan dengan menghilangkan gradien konsentrasi, temperatur dan properti lainnya. (Saputro,2011) II.1.5 Parameter Hidrodinamika Dalam Tangki Berpengaduk Dalam suatu peningkatan skala pada tangki berpegaduk, jika kesamaan geometrik peralatan skala kecil ke skala besar dipertahankan pada kondisi yang sama, maka bagian – bagian yang relevan dengan perilaku cairan dalam tangki berpengaduk adalah tenaga yang digunakan untuk agitasi (P) dan kecepatan putaran pengaduk (N). Konsumsi energi oleh tangki berpengaduk digambarkan dengan bilangan power. Bilangan power merupakan bilangan tak berdimensi yang diperoleh dari persamaan 𝑃



𝑁𝑝 = 𝜌 𝑁3 𝐷5…………………..…….…………(1) PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



6



TANGKI BERPENGADUK



Dimana :



Np = Bilangan power P



= Tenaga eksternal dari agitator (J/detik)



ρ



= Densitas cairan dalam tangki (kg/m3)



N = Kecepatan putaran pengadukl (rpm) D = Diameter pengaduk (m) Pergerakan cairan didalam tangki pengaduk dapat digambarkan dengan bilangan tak berdimensi lain, yaitu bilangan Reynolds (NRe). Bilangan Reynolds merupakan rasio antara inersia dengan kekentalan. Bilangan Reynold (NRe) didefinisikan 𝑁𝑅𝑒 =



𝜌 . 𝑁 . 𝐷2



…………………….…………….(2)



𝜇



Dimana : NRe = Bilangan Reynolds μ



= viskositas cairan (kg/m.s)



ρ



= Densitas cairan (kg/m3)



N = Kecepatan putaran pengaduk (rpm) D = Diameter pengaduk (m) Bilangan tak berdimensi ini menunjukkan perbandingan antara gaya inersia dengan gaya gravitasi. Bilangan Fraude dapat dihitung dengan persamaan berikut: 𝑉2



𝐹𝑟 = 𝐷.𝑔 =



(𝑁𝐷)2 𝐷.𝑔



=



𝑁 2 .𝐷 𝑔



. . . . . . . . . . . . . . . . . .(3)



Dimana: Fr = Bilangan Fraude N = Kecepatan putaran pengaduk (Rpm) D = Diameter pengaduk G = Percepatan gravitasi (m/s2) Bilangan Fraude bukan merupakan variabel yang signifikan. Bilangan ini hanya diperhitungkan pada sistem pengadukan dalam tangki tidak bersekat. Pada sistem ini bentuk permukaan cairan dalam tangki akan dipengaruhi gravitasi



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



7



TANGKI BERPENGADUK



sehinggamembentuk pusaran (vortex). Vorteks menunjukkan keseimbangan antara gaya gravitasi dengan gaya inersia. (Kurniawan,2011)



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



8



TANGKI BERPENGADUK



II.2 Sifat Bahan 1. Air A. Sifat fisika 1. Titik beku



: 0oC



2. Titik didih



: 100oC



3. Densitas



: 1 g/cm3



4. Fase



: Cair



B. Sifat kimia 1. Rumus Molekul : H2O 2. Berat Molekul : 18,02 gr/mol 3. Stabilitas



: Bersifat stabil



4. Korosifitas



: Tidak korosif



C. Fungsi Sebagai bahan pelarut dan pencampur bahan dalam proses pengadukan (MSDS, 2013 “Water”) 2. Kopi A. Sifat fisika 1. Fase



: Padat



2. Densitas



: 1,2 gr/cm3



3. Titik didih



: 178oC



4. Titik lebur



: 238oC



B. Sifat Kimia 1. Stabilitas



: Bersifat stabil



2. Flammable



: Tidak mudah terbakar



3. Toksisitas



: Tidak beracun



4. Korosifitas



: Tidak korosif



C. Fungsi Sebagai bahan terlarut dan pencampur lainya (MSDS, 2013 “Coffee”)



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



9



TANGKI BERPENGADUK



II.3 Hipotesa Pada percobaan tangki berpengaduk, semakin cepat putaran pengadukan, maka waktu tempuh larutan untuk mencapai titik homogen semakin cepat. Semakin besar konsentrasi larutan maka viskositasnya juga besar sehingga daya yang dibutuhkan pengaduk semakin besar.



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



10



TANGKI BERPENGADUK



II.4 Diagram Alir Menimbang piknometer kosong 10 mL



Membuat larutan percobaan dengan konsentrasi sesuai variabel Memasukkan larutan pada piknometer 10 mL sebagai piknometer isi yang ditimbang beratnya Pasang satu set alat berpengaduk



Memasukkan larutan percobaan dengan kecepatan putaran pengaduk 100 rpm dan 125 rpm. Aduk tanpa penggunaan baffle



Melakukan pengamatan mengenai ada atau tidaknya vortex dalam percobaan



Ulangi percobaan dengan menggunakan baffle pada kecepatan putaran 100 rpm dan 125 rpm



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



11



TANGKI BERPENGADUK



BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN III.1. Bahan yang Digunakan 1. Air 2. Kopi III.2. Alat yang Digunakan 1. Beaker glass



8.



Kaca arloji



2. Gelas ukur



9.



Motor



3. Piknometer



10. Propeller



4. Stopwatch



11. Viskometer ostwald



5. Penggaris



12. Spatula



6. Pipet



13. Baffle



7. Neraca analitik



14. Karet pompa



III.3. Gambar Alat



Beaker Glass



Gelas Ukur



Piknometer



Pipet



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



Viskometer Ostwald



Stopwatch



12



TANGKI BERPENGADUK



Kaca Arloji Pengaduk



Neraca Analitik



Spatula



Penggaris



Sekat (Baffle)



Pompa Karet III.4. Rangkaian Alat



Keterangan : A B



A = Motor B = Batang Pengaduk (Shaft) C = Tangki (Beaker Glass)



C D = Pengaduk (Impeller) D



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



13



TANGKI BERPENGADUK



III.5. Prosedur 1. Menimbang piknometer kosong dengan volume 10 ml. 2. Masukkan masing-masing bahan yang digunakan untuk diukur densitasnya dalam piknometer kosong dan timbang kembali sebagai piknometer isi. 3. Memasang satu set alat berpengaduk. 4. Masukkan semua bahan ke dalam beaker glass (tangki) dengan volume total 1 liter dengan kecepatan dan konsentrasi berbeda-beda, kecepatan 100 rpm dan 125 rpm dan dengan konsentrasi 6%,7%, dan 8%. 5. Lakukan pengamatan dengan menggunakan baffle dan tanpa menggunakan baffle untuk mengetahui adanya vortex atau tidak. 6. Ulangi percobaan diatas dengan variabel percobaan yang ditentukan.



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



14



TANGKI BERPENGADUK



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Tabel Hasil Pengamatan Tabel 1. Pengamatan pengadukan larutan Kopi tanpa menggunakan Baffle Kecepatan



Lama waktu



Viskositas



Densitas



Pengadukan



pengadukan



campuran



campuran



(rpm)



(t) menit



μ (poise)



ρ (gr/mL)



1



0,0112



1,04757



Ada



1



0,013



1,0597



Ada



8%



1



0,015



1,08991



Ada



6%



1



0,012



1,0557



Ada



1



0,014



1,0649



Ada



1



0,017



1,0936



Ada



Konsentrasi Kopi 6% 7%



7%



100



125



8%



Vortex



Tabel 2. Pengamatan pengadukan larutan Kopi dengan menggunakan Baffle Kecepatan



Lama waktu



Viskositas



Densitas



Pengadukan



pengadukan



campuran



campuran



(rpm)



(t) menit



μ (poise)



ρ (gr/mL)



1



0,0122



1,0517



Tidak Ada



1



0,0154



1,0627



Tidak Ada



8%



1



0,018



1,0917



Tidak Ada



6%



1



0,015



1,0573



Tidak Ada



1



0,0163



1,06655



Tidak Ada



1



0,0193



1,1065



Tidak Ada



Konsentrasi Kopi 6% 7%



7% 8%



100



125



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



Vortex



15



TANGKI BERPENGADUK



IV.2 Tabel Perhitungan Tabel 3. Pengadukan larutan Kopi tanpa pemasangan Baffle Konsentrasi Kopi 6% 7% 8%



N (rps) 1,66667 2,08333 1,66667 2,08333 1,66667 2,08333



t (detik) 60 60 60 60 60 60



NRe



NPo



NFr



3897,21 4582,031 3396,474 3961,682 3027,528 3350,49



0,6 0,5 0,66 0,56 0,68 0,64



0,014172 0,022144 0,014172 0,022144 0,014172 0,022144



P (J/s) 9093,49 14915,47 10118,86 16850,9 10722,49 19777,2



Tabel 4. Pengadukan larutan Kopi dengan pemasanganBaffle Konsentrasi Kopi 6% 7% 8%



N (rps) 1,66667 2,08333 1,66667 2,08333 1,66667 2,08333



t (detik) 60 60 60 60 60 60



NRe



NPo



NFr



3591,872 3671,181 2875,271 3407,944 2527,083 2986,021



0,62 0,6 0,73 0,63 0,76 0,72



0,014172 0,022144 0,014172 0,022144 0,014172 0,022144



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



P (J/s) 9433,652 17925,69 11223,54 18986,64 12003,65 22511,8



16



TANGKI BERPENGADUK



IV.3 Grafik A. Tanpa baffle 1. Konsentrasi larutan kopi 6 % 0.7 0.6



Npo



0.5



y = -0.0001x + 1.1691 R² = 1



0.4



Konsentrasi 6% Tanpa Baffel



0.3 0.2 0.1 0 0



1000



2000



3000



4000



5000



NRe



Gambar 1 Hubungan antara bilangan power dan bilangan reynold dari larutan kopi 6 % tanpa pemasangan baffle



2. Konsentrasi larutan kopi 7% 0.7 0.6



y = -0.0002x + 1.2609 R² = 1



Npo



0.5 0.4 Konsntrasi 7% Tanpa Baffel



0.3 0.2 0.1 0 0



1000



2000



3000



4000



5000



NRe



Gambar 2 Hubungan antara bilangan power dan bilangan reynold dari larutan kopi 7 % tanpa pemasangan baffle



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



17



TANGKI BERPENGADUK



3. Konsentrasi larutan kopi 8 % 0.8 0.7 y = -0.0001x + 1.055 R² = 1



0.6



Npo



0.5



0.4 Konsentrasi 8% Tanpa Baffel



0.3 0.2 0.1 0 0



1000



2000



3000



4000



Nre



Gambar 3 Hubungan antara bilangan power dan bilangan reynold dari larutan kopi 8 % tanpa pemasangan baffle



B. Dengan buffle 1. Konsentrasi larutan kopi 6% 0.7 0.6



y = -0.0003x + 1.5258 R² = 1



Npo



0.5 0.4



Konsentrasi 6% dengan Baffel



0.3 0.2 0.1 0 0



1000



2000



3000



4000



NRe



Gambar 4 Hubungan antara bilangan power dan bilangan reynold dari larutan kopi 6 % dengan pemasangan baffle



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



18



TANGKI BERPENGADUK



2. Konsentrasi larutan kopi 7 % 0.8 0.7 y = -0.0002x + 1.2698 R² = 1



0.6



Npo



0.5 0.4 Konsentrasi 7% dengan Baffel



0.3 0.2 0.1 0 0



1000



2000



3000



4000



Nre



Gambar 5 Hubungan antara bilangan power dan bilangan reynold dari larutan kopi 7 % dengan pemasangan baffle



3. Konsentrasi larutan kopi 8 % 0.8



y = -9E-05x + 0.9803 R² = 1



0.7 0.6



Npo



0.5 0.4 Konsentrasi 8% dengan Baffel



0.3 0.2



0.1 0



0



1000



2000



3000



4000



Nre Gambar 6 Hubungan antara bilangan power dan bilangan reynold dari larutan kopi 8 % dengan pemasangan baffle



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



19



TANGKI BERPENGADUK



IV.4



Pembahasan Dari percobaan yang telah dilakukan, percobaan ini memiliki tujuan untuk



membuat kurva hubungan antara bilangan power dengan bilangan reynold dengan variasi jenis cairan serta dengan ada atau tidaknya baffle dalam percobaan. Untuk mengetahui pengaruh baffle terhadap ada atau tidaknya vortex dalam proses pengadukan. Serta untuk mengetahui hubungan antara viskositas dan konsentrasi larutan terhadap gaya yang diperlukan untuk proses pengadukan. Dalam percobaan ini terdapat manfaat yang diperoleh setelah melakukan percobaan. Salah satunya yaitu agar praktikan dapat memahami prinsip dari mekanisme pengadukan serta penerapannya dalam industri kimia. Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah aquadest sebagai pelarut dan bubuk kopi sebagai zat terlarut. Dalam percobaan ini, terdapat variasi konsentrasi, yaitu 6 %, 7 %, dan 8 % kopi yang diencerkan dengan aquadest hingga 1 liter. Adapun kecepatan pengadukan untuk masing-masing konsentrasi adalah 100 dan 125 rpm dalam waktu 1 menit. Prosedur percobaan dari praktikum tangki berpengaduk diawali dengan mengukur densitas dan viskositas setiap konsentrasi, kecepatan pengadukan, dan penggunaan baffle. Pengamatan yang perlu diperhatikan adalah ada atau tidaknya suatu vortex dalam setiap proses pengadukan. Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan, untuk konsentrasi 6 % tanpa baffle dengan kecepatan pengadukan 100 rpm, viskositasnya sebesar 0,0112 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,04757 gr/ml. Konsentrasi 6 % tanpa baffle dengan kecepatan pengadukan 125 rpm, viskositasnya sebesar 0,012 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,0557 gr/ml. Dan untuk yang menggunakan baffle dengan kecepatan pengadukan 100 rpm, viskositasnya sebesar 0,0122 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,0517 gr/ml. Konsentrasi 6 % dengan baffle dengan kecepatan pengadukan 125 rpm, viskositasnya sebesar 0,015 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,0573 gr/ml. Untuk konsentrasi 7 % tanpa baffle dengan kecepatan pengadukan 100 rpm, viskositasnya sebesar 0,013 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,0597 gr/ml. PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



20



TANGKI BERPENGADUK



Konsentrasi 7 % tanpa baffle dengan kecepatan pengadukan 125 rpm, viskositasnya sebesar 0,014 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,0649 gr/ml. Dan untuk yang menggunakan baffle dengan kecepatan pengadukan 100 rpm, viskositasnya sebesar 0,0154 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,0627 gr/ml. Konsentrasi 7 % dengan baffle dengan kecepatan pengadukan 125 rpm, viskositasnya sebesar 0,0163 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,06655 gr/ml. Untuk konsentrasi 8 % tanpa baffle dengan kecepatan pengadukan 100 rpm, viskositasnya sebesar 0,015 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,08991 gr/ml. Konsentrasi 8 % tanpa baffle dengan kecepatan pengadukan 125 rpm, viskositasnya sebesar 0,017 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,0936 gr/ml. Dan untuk yang menggunakan baffle dengan kecepatan pengadukan 100 rpm, viskositasnya sebesar 0,018 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,0917 gr/ml. Konsentrasi 8 % dengan baffle dengan kecepatan pengadukan 125 rpm, viskositasnya sebesar 0,0193 gr/cm.s dan densitasnya sebesar 1,1065 gr/ml. Dari pengamatan yang telah dilakukan, proses pengadukan tanpa menggunakan baffle akan menimbulkan vortex sedangkan proses pengadukan menggunakan baffle tidak menimbulkan vortex. Dari percobaan, dapat disimpulkan bahwa hubungan antara densitas dan viskositas adalah berbanding lurus. Semakin besar densitas suatu campuran, maka semakin besar pula viskositasnya. Hubungan ini juga berbanding lurus dengan kecepatan pengadukan. Karena semakin cepat pengadukan, maka campuran semakin cepat mencapai kehomogenan, yang artinya semakin besar pula nilai dari densitas dan viskositas dari suatu campuran. Penggunaan baffle berguna untuk memecah terjadinya vortex, dengan adanya baffle campuran atau suspensi yang didapat akan mencapai tingkat kehomogenan yang lebih tinggi daripada proses pengadukan tanpa baffle. Adapaun data yang didapat dari grafik hubungan antara bilangan power dan bilangan Reynolds adalah berbanding terbalik, semakin besar nilai bilangan Reynolds, maka nilai bilangan powernya akan semakin kecil. Dari percobaan yang telah dilakukan, diketahui pula bahwa bilangan power dan kecepatan pengadukan berbanding lurus dengan daya yang dibutuhkan dalam proses pengadukan, semakin besar nilai bilangan power dan kecepatan pengadukan, maka daya yang dibutuhkan dalam proses pengadukan juga akan semakin besar. PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



21



TANGKI BERPENGADUK



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



22



TANGKI BERPENGADUK



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN



V.1 Kesimpulan 1. Hubungan antara bilangan power dan bilangan reynold adalah semakin besar nilai dari bilangan reynold, maka semakin kecil nilai dari bilangan power. 2. Penggunaan baffle dalam percobaan akan membuat campuran menjadi lebih homogen, karena baffle dapat memecah pusaran vortex. 3. Hubungan antara viskositas dengan daya yang diperlukan adalah semakin besar viskositas dari suatu campuran, maka daya yang diperlukan juga semakin besar.



V.2 Saran 1. Sebaiknya praktikan menggunakan bahan yang mudah untuk diamati mengenai tingkat kehomogenan dari suatu campuran. 2. Sebaiknya praktikan memperhatikan dengan teliti dalam mengukur nilai densitas dan viskositas dari suatu campuran. 3. Sebaiknya praktikan memperhatikan dalam pemasangan baffle pada tangki agar saat proses pengadukan, pengaduk tidak mengenai baffle.



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



23



TANGKI BERPENGADUK



DAFTAR PUSTAKA Brown, George Granger. 1978. “Unit Operations”. Tokyo : Modern Asia Editions. Kurniawan, Rahmat. 2011. “Pengadukkan dan Pencampuran”. (http://tekkimku. blogspot.com/2011/08/pengadukan-pencampuran.html). Diakses pada 27 April 2019 pukul 20.00 WIB. Mc.Cabe, Warren L., Julian C. Smith, dan Peter Harriott. 2005. “Unit Operations of Chemical Engineering Seventh Edition”. New York : Mc.Graw-Hill,Inc. MSDS. 2013. “Etanol”. (http://www.sciencelab.com/msds.php?MsdsId=992765 4). Diakses pada tanggal 27 April 2019 pukul 21.30 WIB. MSDS. 2013. “Natrium Klorida”. (http://www.sciencelab.com/ msds.php?msds Id=992731 2) Diakses pada tanggal 27 April 2019 pukul 21.20 WIB. Supatro, Doni.2011 “Tangki Berpengaduk” vol.1 No.3 Septiani,Mimin. 2013. “Tangki Berpengaduk”. (http://mimins.blogpost.com/2 013/04/tangki-berpengadukhtml?m=1). Diakses pada tanggal 27 April 2019 pukul 09.03 WIB.



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



24



TANGKI BERPENGADUK



APPENDIX



1. Pembuatan bahan Kopi 6% dalam 1 liter air mkopi = %kopi x Vpelarut 6



mkopi =



x 1000 mL



100



= 60 gr Jadi, kopi 60 gr dilarutkan dengan aquadest sampai volumenya 1000 mL 2. Densitas 𝜌= =



𝑃𝑖𝑘𝑛𝑜 𝑖𝑠𝑖−𝑃𝑖𝑘𝑛𝑜 𝑘𝑜𝑠𝑜𝑛𝑔 𝑉𝑝𝑖𝑘𝑛𝑜 21,5157 𝑔𝑟𝑎𝑚−11,04 𝑔𝑟𝑎𝑚 10 𝑚𝑙



= 1,04757 gr/ml 3. Viskositas η=



=



ρ bahan x t bahan 𝜌 𝑎𝑖𝑟 𝑥 𝑡 𝑎𝑖𝑟



𝑥 η air



𝑔𝑟 𝑥 1,2 𝑠 𝑚𝑙 𝑔𝑟 0,998 𝑥 4,29 𝑠 𝑚𝑙



1,04757



𝑥 0,00891



𝑔𝑟 𝑐𝑚.𝑠



= 0,01122gr/cm.s 4. Menghitung NRe Diameter pengaduk = 5 cm 𝑁𝑅𝑒 =



𝜌 𝑥 𝐷2 𝑥 𝑁 𝜇



=



1.04757



𝑔𝑟 𝑥 (5 𝑐𝑚) 2 𝑚𝑙



𝑥 1,667 𝑟𝑝𝑠



0,01122 gr/cm.s



= 3897.21 5. Menghitung Nfr 𝑁𝑓𝑟 =



𝑁2 𝑥 𝐷



=



𝑔 (1,667 𝑟𝑝𝑠) 2 𝑥 5 𝑐𝑚 980 𝑐𝑚/𝑠 2



= 0,014172



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



25



TANGKI BERPENGADUK



6. Perhitungan bilangan power (NPo) dengan melihat grafik 9.14 pada buku Unit Operations of Chemical Engineering karangan Mc. Cabe tahun 1999 halaman 243. 7. Menghitung power pengaduk 𝑃= =



𝑁 3 𝑥 𝑁𝑃𝑜 𝑥 𝜌 𝑥 𝐷 5 𝑔 (1,667 𝑟𝑝𝑠)3 𝑥 0,6 𝑥 1.04757 𝑐𝑚2 𝑠



gr 𝑥 ml



(5 𝑐𝑚)5



980



= 9433,652 gr. cm/s



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



26



TANGKI BERPENGADUK



PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I



27