![Laporan LABTEK Tangki Pengaduk [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-labtek-tangki-pengaduk.jpg)
5 0 943 KB
LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM TEKNIK KIMIA 1 TANGKI BERPENGADUK
DOSEN PENGAMPU: Evelyn, MSc.PhD ASISTEN PRAKTIKUM: Elisa Pebrianti
OLEH: KELOMPOK 8 KELAS C ANGGOTA: Dimas Bayu Darmawan
(1807124981)
Geta Arianty
(1807113625)
Meidillah Harfani
(1807125257)
Riska Fadila B.S
(1807124329)
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2020
LEMBAR PENUGASAN LABTEK I Semester Ganjil Tahun Ajaran 2020 Modul Praktikum Kelompok/Kelas Nama Praktikan
: Tangki Berpengaduk : Kelompok 8 S1 C 2018 : 1. Dimas Bayu Darmawan 2. Geta Arianty 3. Meidillah Harfani 4. Riska Fadila B.S
No
Penugasan
Pekanbaru,______________ Dosen Pembimbing Praktikum
(_______________________________)
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRATIKUM Laboratorium Intruksional Teknik Kimia I i
TANGKI BERPENGADUK Dosen Pengampu Pratikum Laboratorium Intruksional Teknik Kimia I dengan ini menyatakan bahwa: Kelompok VIII: Dimas Bayu Darmawan
(1807124981)
Geta Arianty
(1807113625)
Meidillah Harfani
(1807125257)
Riska Fadila B.S
(1807124329)
1. Telah melakukan perbaikan-perbaikan yang disarankan oleh dosen pengampu/asisten pratikum. 2. Telah menyelesaikan laporan lengkap praktikum Tangki Berpengaduk dari Laboratorium Intruksional Teknik Kimia I yang disetujui oleh dosen pengampu/asisten pratikum. Catatan Tambahan:
Pekanbaru, Dosen Pengampu
Evelyn, MSc.PhD NIP.
ABSTRAK Pengadukan merupakan proses yang menyebabkan terjadinya gerakan pada zat yang diaduk dan biasanya dilakukan dalam alat berupa tangki berpengaduk.
ii
Praktikum tangki berpengaduk bertujuan untuk menentukan pola aliran, pengaruh penggunaan sekat dan tanpa sekat, menghitung kebutuhan daya yang diperlukan dan menentukan karakteristik daya pengaduk. Pada percobaan digunakan impeller jenis propeller dan paddle dengan sekat dan tanpa sekat. Pola aliran yang dihasilkan oleh impeller paddle dan propeller pada tangki tanpa sekat adalah pola tangensial dan vorteks muncul di permukaan fluida dengan cepat. Pola aliran yang dihasilkan oleh impeller propeller dan paddle pada tangki bersekat adalah pola aksial dan radial serta vorteks tidak terbentuk. Diperoleh hasil bahwa semakin meningkat kecepatan pengadukan yang digunakan, semakin besar daya yang ditimbulkan. Kecepatan pengadukan diatur pada 190 rpm, 200 rpm dan 210 rpm dengan ketinggian fluida 20 cm. Daya yang dihasilkan pada tangki berpengaduk tanpa sekat dengan impeller paddle adalah 2.6263 W, 2.8798 W dan 3.1447 W, sedangkan pada tangki berpengaduk dengan sekat dihasilkan daya sebesar 3.7206 W, 4.1469 W dan 4.4752 W. Daya yang dihasilkan pada tangki berpengaduk tanpa sekat dan dengan sekat dengan impeller propeller adalah 0 W untuk ketiga variasi kecepatan pengadukan. Kata kunci: Pengadukan, sekat, impeller, propeller, paddle, votrteks, daya.
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENUGASAN.......................................................................................i LEMBAR PENGESAHAN...................................................................................ii ABSTRAK.............................................................................................................iii DAFTAR ISI..........................................................................................................iv DAFTAR GAMBAR.............................................................................................vi DAFTAR TABEL................................................................................................vii BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................1 1.1
Pernyataan Masalah...................................................................................1
1.2
Tujuan Percobaan......................................................................................2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................3 2.1
Pencampuran.............................................................................................3
2.2
Pengadukan...............................................................................................4
2.3
Tangki Pengaduk.......................................................................................5
2.4
Jenis Pengaduk (Impeller).........................................................................6
2.4.1
Propeller.................................................................................................6
2.4.2
Paddle.....................................................................................................7
2.4.3
Turbine...................................................................................................7
2.4.4
Helical-ribbon........................................................................................8
2.4.6
Pola Aliran Fluida..................................................................................9
2.5
Vortex (Pusaran)........................................................................................9
2.6
Geometri dan Dimensi Tangki................................................................10
2.6.1
Laju dan Waktu Pencampuran............................................................12
2.6.2
Kurva Karakteristik.............................................................................12
BAB III METODE PERCOBAAN ....................................................................14 3.1
Bahan yang digunakan............................................................................14
3.2
Alat yang digunakan................................................................................14
3.3
Prosedur Percobaan.................................................................................14
3.3.1
Penentuan Pola Aliran Fluida..............................................................14
3.3.2
Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk.............................................15
3.4
Rangkaian Alat Tangki Berpengaduk.....................................................15
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................17
v
4.1
Hasil.........................................................................................................17
4.1.1
Pola Aliran...........................................................................................17
4.1.2
Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk.............................................17
4.2
Pembahasan.............................................................................................19
4.2.1
Pola Aliran Tangki Berpengaduk........................................................19
4.2.2
Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk.............................................20
BAB V KESIMPULAN.......................................................................................24 5.1
Kesimpulan..............................................................................................24
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................25 LAMPIRAN..........................................................................................................26
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Tangki Pengaduk...............................................................................5 Gambar 2.2. Three-blade propeller........................................................................7 Gambar 2.3. (a)Four-blade paddle dan (b)Anchor paddle....................................7 Gambar 2.4. (a)six-blade open turbine dan (b)pithced-blade................................8 Gambar 2.5. Beberapa tipe impeller helical-ribbon..............................................9 Gambar 2.6. (a)Turbine (b)Propeller (c)Paddle dan (d) Helical-ribbon...............9 Gambar 2.7. Tangki yang dilengkapi dengan baffle (a) penampang samping (b) penampang atas................................................................................................10 Gambar 2.8. Kurva karakteristik dengan berbagai tipe impeller.........................13 Gambar 3.1 Rangkaian Alat Tangki Berpengaduk............................................. 15 Gambar 4.1 Perbandingan Laju Putaran Terhadap Daya Pengadukan pada Pengaduk Jenis Paddle Menggunakan Sekat dan Tanpa Sekat.............................20 Gambar 4.2 Perbandingan Laju Putaran Terhadap Daya Pengadukan pada Pengaduk Jenis Propeller Menggunakan Sekat dan Tanpa Sekat.........................21 Gambar 4.3 Perbandingan Laju Putaran Terhadap Daya Pengadukan pada Pengaduk Jenis Paddle dan Propeller Menggunakan Sekat..................................22 Gambar 4.4 Perbandingan Laju Putaran Terhadap Daya Pengadukan pada Pengaduk Jenis Paddle dan Propeller Tanpa Sekat..............................................22 Gambar 4.5 Hubungan Antara Reynold Number dan Power Number pada Pengaduk Jenis Paddle...........................................................................................23
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Pola Aliran Tangki Berpengaduk...............................................................17 Tabel 4.2 Data Karakteristik Daya Pengaduk Paddle tanpa menggunakan Sekat 17 Tabel 4.3 Data Karakteristik Daya Pengaduk Paddle dengan menggunakan Sekat ....................................................................................................................18 Tabel 4.4 Data Karakteristik Daya Pengaduk Propeller tanpa menggunakan Sekat ....................................................................................................................18 Tabel 4.5 Data Karakteristik Daya Pengaduk Propeller dengan menggunakan Sekat...........................................................................................................18
vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Pernyataan Masalah Pengoperasian industri kimia atau industri pengolahan lainnya banyak
bergantung pada proses pengadukan dan pencampuran cairan yang efektif. Umumnya, pengadukan mengacu pada kekuatan fluida yang digerakkan oleh motor pengaduk untuk membentuk pola aliran didalam suatu bejana. Pencampuran biasanya melibatkan pengambilan dua atau lebih fase terpisah, seperti cairan dan bubuk padat, atau dua cairan, dan menyebabkan penyebaran secara acak satu sama lain (Geankoplis, 1993). Sering kali terjadi kesalahpahaman tentang pengadukan dan pencampuran. Sebenarnya pengadukan (agitation) menunjukkan gerakan pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu mempunyai pola sirkulasi tertentu. Sedangkan pencampuran (mixing) adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak dimana bahan yang satu menyebar kebahan lainnya sebelum bahan tersebut terpisah dalam dua fasa atau lebih. Pencampuran diartikan sebagai suatu proses menghimpun dan membaurkan suatu bahan-bahan (Geankoplis, 1993). Pencampuran
diartikan
sebagai
suatu
proses
menghimpun
dan
membaurkan bahan-bahan. Proses utama pada pencampuran adalah penyisipan antar partikel jenis yang satu di antara partikel jenis yang lain. Dalam hal ini diperlukan gaya mekanik untuk menggerakkan alat pencampur supaya pencampuran dapat berlangsung dengan baik. Proses pencampuran bisa dilakukan dalam sebuah tangki berpengaduk. Aplikasi pengadukan dan pencampuran bisa ditemukan dalam rentang yang luas, diantaranya dalam proses suspensi padatan, dispersi gas-cair dan dispersi cair-cair (Geankopolis, 1993). Menurut Geankoplis (1993), pencampuran (mixing) dan pengadukan (agitation) dilakukan untuk mencapai beberapa tujuan yaitu; mencampur dua cairan yang mudah larut, seperti etil alkohol dan air, melarutkan zat padat dalam cairan, seperti garam dalam air, mendispersikan gas dalam cairan sebagai gelembung halus, seperti oksigen dari udara dalam suspensi mikroorganisme untuk fermentasi atau proses lumpur aktif dalam pengolahan limbah, suspensi partikel padat halus dalam slurry, pengadukan cairan dilakukan untuk
1
2
meningkatkan perpindahan panas antara fluida dengan dinding bejana, zat cair dengan kumparan atau mantel pemanas kalor. 1.2 1.
Tujuan Percobaan Dapat
menjelaskan
pola‐pola
aliran
yang
terjadi
dalam
tangki
berpengaduk. 2.
Dapat menjelaskan pengaruh penggunaan sekat dan tanpa sekat pada pola aliran yang ditimbulkan.
3.
Dapat menghitung kebutuhan daya yang diperlukan untuk suatu operasi pencampuran.
4.
Dapat menentukan karakteristik daya pengaduk.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Pencampuran Pencampuran merupakan suatu kondisi yang bertujuan untuk mengurangi
ketidaksamaan kondisi, suhu, atau sifat lain yang terdapat dalam suatu bahan. Pencampuran dapat terjadi dengan cara menimbulkan gerak di dalam bahan. Sehingga menyebabkan bagian-bagian bahan saling bergerak satu terhadap yang lainnya. Oleh karena itu operasi pengadukan merupakan salah satu cara di dalam proses pencampuran. Dilihat dari jenis fluidanya, pencampuran dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu pencampuran single phase dan pencampuran multi phase. Dimana untuk pencampuran single phase meliputi fasa cair-cair, padat-padat, atau gas-gas. Untuk pencampuran multiphase meliputi fasa cair-padat, cair-gas, cair-gas-solid, ataupun cair-gas-gas. Suspensi padat-cair yang diaduk secara turbulen banyak ditemukan secara luas pada proses industri. Contohnya pada reaktor slurry katalis dimana partikel solid yang membawa material katalis disuspensikan pada aliran turbulen yang dihasilkan oleh impeller. Aliran fluida turbulen menjaga partikel tetap tersuspensi, dan meningkatkan transfer massa dan panas antara solid dan liquid, dengan demikian memungkinkan terjadi reaksi pada zat kimia yang terkandung dalam fase liquid (Briliant et al., 2012). Pencampuran terjadi pada tiga tingkatan yang berbeda yaitu (Mc Cabe, 2004): 1. Mekanisme konvektif, merupakan pencampuran yang disebabkan aliran cairan secara keseluruhan (bulk flow). 2. Eddy diffusion, merupakan pencampuran karena adanya gumpalangumpalan fluida yang terbentuk dan tercampakan dalam medan aliran. 3. Diffusion, merupakan pencampuran karena gerakan molekuler. Pada operasi pencampuran dalam tangki berpengaduk, waktu pencampuran ini dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu sebagai berikut. 1. Kerkaitan dengan alat, seperti:
Ada tidaknya buffle
3
4
Bentuk atau jenis pengaduk (turbin, propele, padel) Ukuran pengaduk (diameter, tinggi) Laju putaran pengaduk 2. Kedudukan pengaduk pada tangki, seperti: Jarak pengaduk terhadap dasar tangki Pola pemasangan (center-vertical, off center-vertical, miring atau inclined dan horizontal) Jumlah daun pengaduk 3. Hubungan dengan cairan yang diaduk, seperti: Perbandingan kerapatan atau densitas cairan yang diaduk Perbandingan viskositas cairan yang diaduk Jumlah kedua cairan yang diaduk Jenis cairan yang diaduk (miscible, immiscible) 2.2
Pengadukan Pengadukan merupakan suatu prose menciptakan gerakan dari bahan yang
diaduk seperti molekul-molekul, zat-zat yang bergerak sehingga komponennya menyebar. Pengadukan (agitation) menunjukkan gerakan pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu mempunyai pola sirkulasi tertentu. Sedangkan pencampuran (mixing), ialah peritiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak, dimana bahan yang satu menyebar ke bahan yang lain, dimana sebelumnya bahan tersebut terpisah dalam dua atau lebih fase liquid (Geankoplis, 1993). Pengadukan bertujuan untuk mempercepat proses pencampuran fluida karena dapat mempercepat terjadinya perpindahan massa dan energy yang berupa panas, baik yang disertai reaksi kimia maupun tidak. Biasanya dalam alat tangki berpengaduk yang merupakan satu sistem pencampuran dapat dilengkapi dengan impeller dan baffle. Prinsip kerja tangki pengaduk sendiri adalah mengubah energi mekanis motor yang memutar shaft impeller menjadi energi kinetik aliran fluida dalam tangki berpengaduk. Energi kinetik tersebut menimbulkan sirkulasi aliran fluida di ujung impeller sehingga terjadi proses pencampuran (Briliant et al., 2012). Menurut Geankoplis (1993) tujuan dari pengadukan yakni:
5
1.
Mencampurkan dua larutan yang saling mencampur,seperti alkohol dan air.
2.
Melarutkan padatan didalam cairan, seperti garam didalam air.
3.
Mendispersikan gas didalam cairan dalam bentuk gelembung halus, seperti oksigen dari udara yang disuspensikan oleh mikroorganisme fermentasi
4.
Suspensi partikel padatan didalam cairan seperti hidrogenasi katalitik dari cairan dimana partikel katalis padat dan gelembung hydrogen di dispersikan didalam cairan.
5.
Pengadukan fluida untuk meningkatkan transfer panas antara fluida dan koil atau jaket didalam dinding kolom.
2.3
Tangki Pengaduk Tangki pengaduk sederhana terdiri dari, bejana/tangki (vessel), motor,
impeller, sekat, dan accessories. Ujung bawah tangki, umumnya membulat, bertujuan untuk mengurangi sudut tajam pada tangki, yang dapat mempengaruhi pola sirkulasi di dalam tangki itu sendiri. Pengaduk (impeller) dipasang pada ujung poros pemutar yang ditumpu dari atas. Poros tersebut digerakkan oleh motor. Gambar 2.1 adalah gambar tangki pengaduk sederhana motor pereduksi gerak
aliran inlet mantel pemanas
permukaan cairan sumur termometer poros
sekat
impeler
katup pengeluaran
Gambar 2.1. Tangki
Pengaduk (Sumber:
McCabe et al., 1985) Aksesoris lain yang melengkapi tangki pengaduk sederhana yakni seperti lubang masuk dan keluaran, kumparan pemanas (koil kalor) untuk pengadukan yang membutuhkan kalor, jacket (mantel) untuk menjaga suhu pengadukan agar tetap konstan, lubang thermometer untuk menganalisa suhu pengadukan, dan lainlain.
6
Suatu tangki berpengaduk memiliki berbagai kelengkapan untuk menunjang pengoperasian yang dilakukan dalam tangki tersebut. Komponen kelengkapan tersebut terdiri dari (Harnby N., 1992): a. Ada tidaknya buffle yang mempengaruhi pola aliran didalam tangki b. Keberadaan jaket 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 2.4
Jenis Pengaduk (Impeller) Impeller merupakan suatu alat pengaduk yang memiliki fungsi sebagai
penggerak fluida yang ada disekelilingnya (Herliati, 2005). Pengaduk dalam tangki memiliki fungsi sebagai pompa yang menghasilkan laju volumetrik tertentu pada tiap kecepatan putaran dan input daya. Input daya dipengaruhi oleh geometri peralatan dan fluida yang digunakan. Profil aliran dan derajat turbulensi merupakan aspek penting yang mempengaruhi kualitas pencampuran. Rancangan pengaduk sangat dipengaruhi oleh jenis aliran, laminar atau turbulen. Aliran laminar biasanya membutuhkan pengaduk yang ukurannya hampir sebesar tangki itu sendiri. Hal ini disebabkan karena aliran laminar tidak memindahkan momentum sebaik aliran turbulen (Wallas., 1998). Pencampuran di dalam tangki pengaduk terjadi karena adanya gerak rotasi dari pengaduk dalam fluida. Gerak pengaduk ini memotong fluida tersebut dan dapat menimbulkan arus yang bergerak keseluruhan sistem fluida tersebut. Oleh sebab itu, pengaduk merupakan bagian yang paling penting dalam suatu operasi pencampuran fasa cair dengan tangki pengaduk. Pencampuran yang baik akan diperoleh bila diperhatikan bentuk dan dimensi pengaduk yang digunakan, karena akan mempengaruhi keefektifan proses pencampuran, serta daya yang diperlukan. 2.4.1
Propeller Bentuknya seperti baling-baling. Pola aliran yang dominan terbentuk
adalah pola aliran aksial (aliran sejajar sumbu pengaduk). Baling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm (revolutions per
7
minute) dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah (Geankoplis., 1993). Berikut ini akan ditampilkan impeller jenis Three-blade propeller pada gambar 2.2
Gambar 2.2. Three2.4.2
blade propeller
Paddle Pola aliran impeller paddle yang dominan adalah pola aliran (aliran tegak
lurus sumbu pengaduk) namun juga terjadi sedikit aliran aksialdan digunakan pada kecepatan rendah diantaranya 20 hingga 200 rpm. Dayung datar berdaun dua atau empat biasa digunakan dalam sebuah proses pengadukan. Panjang total dari pengadukan dayung biasanya 60 - 80% dari diameter tangki dan lebar dari daunnya 1/6 - 1/10 dari panjangnya. Berikut ini ditampilkan dua tipe dari bentuk paddle pada gambar 2.3.
8
Gambar 2.3. (a) Four-blade paddle dan (b) Anchor paddle(Geankoplis., 1993) 2.4.3
Turbine Istilah turbine ini diberikan bagi berbagai macam jenis pengaduk tanpa
memandang rancangan, arah discharge ataupun karakteristik aliran. Turbine merupakan pengaduk dengan sudut tegak datar dan bersudut konstan. Pengaduk jenis ini digunakan pada viskositas fluida rendah seperti halnya pengaduk jenis propeller. Pengaduk turbine menimbulkan aliran arah radial dan tangensial. Di sekitar turbine terjadi daerah turbulensi yang kuat, arus dan geseran yang kuat antar fluida. Salah satu jenis pengaduk turbine adalah pitchedblade. Pengaduk jenis ini memiliki sudut sudu konstan. Aliran terjadi pada arah aksial, meski demikian terdapat pula aliran pada arah radial. Aliran ini akan mendominasi jika sudu berada dekat dengan dasar tangki. Pengaduk turbine adalah pengaduk yang memiliki banyak daun pengaduk dan berukuran lebih pendek, digunakan pada kecepatan tinggi untuk cairan dengan rentang kekentalan yang sangat luas. Diameter dari sebuah turbin biasanya antara 30 - 50% dari diameter tangki. Turbin biasanya memiliki empat atau enam daun pengaduk (Geankoplis., 1993). Gambar 2.4. akan menampilkan turbine tipe six-blade open turbine dan pithced-blade.
Gambar 2.4. (a) six-blade open turbine dan (b) pithced-blade (Geankoplis.,1993) 2.4.4
Helical-ribbon Pengaduk tipe helical-ribbonberbentuk seperti tangga spiral di sekeliling
sumbu. Aliran yang dominan berbentuk tangensial. Helical-ribbon digunakan untuk larutan yang kental dan dioperasikan dengan kecepatan yang rendah
9
didalam keadaan laminar. Helical-ribbon ditampilkan pada gambar 2.5 dibawah ini.
Gambar 2.5.
Beberapa tipe
Ribbon (bentuk seperti pita) dibentuk dalam sebuah bagian helical (bentuknya seperti baling-balling helicopter dan ditempelkan ke pusat sumbu pengaduk). Cairan bergerak dalam sebuah bagian aliran berliku-liku pada bagiam bawah dan naik ke bagian atas pengaduk. 2.4.6
Pola Aliran Fluida Menurut Mc. Cabe et al (1994) bentuk pola alir pada pengadukan suatu
larutan dalam tangki terbagi atas: 1.
Pola aliran aksial, yaitu pola alir yang sejajar dengan sumbu impeller.
2.
Pola aliran radial, yaitu pola alir yang tegak lurus terhadap sumbu impeller.
3.
Pola aliran tangensial, yaitu pola alir yang mengelilingi sumbu impeller.
Pola-pola aliran yang terbentuk dari penggunaan dari ke-4 macam jenis impeller dapat dilihat pada gambar 2.6 berikut ini.
2.5
Vortex (Pusaran)
10
Di dalam operasi pengadukan, terjadi peristiwa arus putar (pola alir yang melingkar) di sekitar pengaduk yang lama kelamaan dapat menyebabkan terjadinya vortex. Pada tangki tidak bersekat dengan pengaduk yang berputar di tengah, energi sentrifugal yang bekerja pada fluida meningkatkan ketinggian fluida pada dinding dan memperendah ketinggian fluida pada pusat putaran. Vortex dapat terbentuk di sekitar pengaduk ataupun di pusat tangki yang tidak menggunakan baffle. Fenomena vortex ini sangat tidak diinginkan dalam suatu proses pengadukan, karena dapat mengakibatkan pencampuran menjadi tidak sempurna. Selain itu, vortex juga dapat menyebabkan campuran tumpah dari tangki. Menurut McCabe et al (1985) untuk menghindari agar fenomena vortex ini tidak terjadi, maka dapat dilakukan beberapa usaha, antara lain: 1.
Pada tangki kecil, pengaduk dipasang di luar sumbu tangki/eksentrik.
Porosnya digeser sedikit dari garis pusat tangki, lalu dimiringkan dalam suatu bidang yang tegak lurus terhadap pergeseran itu. 2.
Pada tangki besar, pengaduk dipasang di sisi tangki dengan poros pada
bidang horizontal, tetapi membentuk sudut dengan jari-jari tangki. 3.
Menggunakan
sekat
(baffle)
secara
vertikal
terhadap
dinding
tangki.Pemasangan baffle pada tangka berpengaduk menggunakan impeller jenis propeller di perlihatkan pada gambar 2.7.
Gambar 2.7. Tangki yang dilengkapi dengan baffle (a) penampang samping (b) penampang atas (Geankoplis., 1993) 2.6
Geometri dan Dimensi Tangki Salah satu pertimbangan awal untuk merancang alat ini adalah dengan
mencari nilai dari diameter yang sama dengan tangki untuk kapasitas fluida yang
11
diinginkan dalam pengadukan dan pencampuran. Tangki dengan diameter yang lebih kecil dibandingkan ketinggiannya memiliki kecendrungan menambah jumlah pengaduk yang digunakan. Geometri dari tangki dirancang untuk menghindari terjadinya dead zone yaitu daerah dimana fluida bisa digerakkan oleh aliran pengaduk. Geometri dimana terjadinya dead zone yaitu daerah dimana fluida tidak bisa digerakkan oleh aliran pengaduk, dan biasanya berbentuk sudut ataupun lipatan dari dinding-dindingnya. Beberapa bilangan tidak berdimensi yang berhubungan dengan proses pengadukan adalah: 1.
Bilangan Reynold Rasio
antara
gaya
inersia
terhadap
gaya
viskositas
yang
mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Persamaan Bilangan Reynold: N Re =
D2a Nρ .............................................(2.1) μ
Dimana Da diameter impeller atau pengaduk didalam m, N adalah kecepatan dalam rev/s, ρ adalah densitas fluida dalam satuan kg/m 3, dan µ adalah viskositas dengan satuan kg/m.s. Aliran akan disebut laminar jika nilai N Re< 10, aliran akan turbulen jika N Re>104 kemudian untuk batasan 10 sampai 104 dinamakan aliran transisi (Geankoplis., 1993). 2.
Bilangan Power Bilangan tak berdimensi lainnya adalah bilangan power. Persamaan yang
digunakan untuk menghitung bilangan power seperti yang ditampilkan oleh persamaan 2.2 sebagai berikut: NP= NP=
P (SI)..............................................(2.2) ρ N 3 D 5a P gc ρ N 3 D 5a
(English) .....................................(2.3)
Dimana P adalah power dalam satuan J/s atau sama dengan W. Dalam Satuan british, P berada dalam satuan ft.lbf/s (Geankoplis., 1993) Pada sistem bersekat, bilangan power sangat bergantung pada bilangan Reynolds. Namun pada saat bilangan Reynold mencapai nilai besar dari 10 4(aliran
12
turbulen). Bilangan power akan konstan dan tidak lagi bergantung pada bilangan Reynold. Bilangan Reynolddan bilangan power diperlukan untuk membuat kurva karakteristik pengaduk. Skala yang dipakai pada kurva ini adalah skala logaritmik. Kurva karakteristik pengadukan merupakan suatu kurva yang menyatakan hubungan antara bilangan daya dan bilangan Reynold. Bilangan daya berada pada sumbu y dan bilangan Reynold berada pada sumbu x. 2.6.1
Laju dan Waktu Pencampuran Waktu pencampuran (mixing time) adalah waktu yang dibutuhkan
sehingga diperoleh keadaan yang homogen untuk menghasilkan campuran atau produk dengan kualitas yang telah ditentukan. Sedangkan laju pencampuran (rate of mixing) adalah laju dimana proses pencampuran berlangsung hingga mencapai kondisi akhir.Pada operasi pencampuran dalam tangki berpengaduk, waktu pencampuran ini dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu sebagai berikut: 1. Kerkaitan dengan alat, seperti: a. Ada tidaknya buffle b. Bentuk atau jenis pengaduk (turbin, propele, padel) c. Ukuran pengaduk (diameter, tinggi) d. Laju putaran pengaduk 2. Kedudukan pengaduk pada tangki, seperti: a. Jarak pengaduk terhadap dasar tangki b. Pola pemasangan (center-vertical, off center-vertical, miring atau inclined dan horizontal) c. Jumlah daun pengaduk 3. Hubungan dengan cairan yang diaduk, seperti: a. Perbandingan kerapatan atau densitas cairan yang diaduk b. Perbandingan viskositas cairan yang diaduk c. Jumlah kedua cairan yang diaduk d. Jenis cairan yang diaduk (miscible, immiscible) Persamaan umum untuk daya pengadukan dapat dinyatakan sebagai berikut. P=Torque × ω..................................................................................(2.4)
13
2.6.2
Kurva Karakteristik Kurva karakteristik merupakan kurva yang menyatakan hubungan antara
bilangan Reynold terhadap bilangan power. Dari kurva karakteristik, maka dapat ditentukan besarnya daya atau power yang diperlukan pada bilangan Reynold tertentu. Kurva karakteristik pengadukan dibentuk dengan menggunakan skala logaritmik dari komponen absis maupun ordinatnya. Kurva tersebut menunjukkan adanya hubungan yang berbanding terbalik antara komponen absis dan komponen ordinatnya, yakni bilangan Reynold dan bilangan power. Berikut ini disajikan kurva karakteristik pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Kurva karakteristik dengan berbagai tipe impeller (Brodkey dan Hershey, 1998) Dari gambar diatas maka penentuan bilangan power akan lebih mudah untuk dilakukan karena sata setiap impeller yang digunakan sudah termasuk kedalam masing-masing kurva yang tertera pada kurva.
BAB III METODE PERCOBAAN 3.1 Bahan yang digunakan 1. Air 2. Potongan plastik warna merah
3.2 Alat yang digunakan 1. Rangkaian alat tangki berpengaduk 2. Impeller paddle 3. Impeller propeller 4. Sekat 5. Penggaris 6. Dinamometer
3.3 Prosedur Percobaan 3.3.1 Penentuan Pola Aliran Fluida 1.
Tangki diisi dengan air hingga ketinggian 20 cm dari dasar tangki.
2.
Ukur diameter kedua jenis impeller yaitu paddle dan propeller.
3.
Pengaduk dipasang pada posisi yang tersedia pada batang poros tangki pengaduk.
4.
Potongan plastik berwarna merah dimasukkan dalam tangki yang telah terisi air.
5.
Motor pengaduk dihidupkan.
6.
Kecepatan putar motor diatur 200 rpm untuk kedua jenis impeller yaitu paddle dan propeller
7.
Pola aliran yang terbentuk diamati dan digambarkan.
8.
Masukkan sekat kedalam tangki
9.
Kemudian, pengaduk (paddle dan propeller) dipasang pada posisi yang tersedia.
10. Motor pengaduk dihidupkan dengan kecepatan yang sama yaitu 200 rpm. 11. Pola aliran yang terbentuk dari 2 jenis impeller diamati dan digambarkan.
14
15
3.3.2 Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk 1.
Tangki diisi dengan fluida air hingga ketinggian 20 cm dari dasar tangki.
2.
Dinamometer dipasang
3.
Pada percobaan ini digunakan 2 jenis impeller yaitu paddle dan propeller
4.
Kecepatan diatur 155 rpm kemudian perubahan pada dinamometer dilihat.
5.
Dilakukan prosedur yang sama untuk kedua jenis impeller dengan interval kecepatan 155, 205, 255 dan 305 rpm untuk melihat perbedaan peningkatan pada dinamometer.
6.
Setelah
semua
kecepatan
diamati,
dilakukan
percobaan
dengan
menggunakan sekat untuk kedua jenis impeller. 7.
Kecepatan diatur 155 rpm dan diamati perubahan pada dinamometer.
8.
Dilakukan juga prosedur yang sama dengan interval kecepatan 155, 205, 255 dan 305 rpm.
9.
Kemudian diamati dan dicatat perubahan gaya untuk setiap kenaikan kecepatan putaran pada kedua jenis impeller.
3.4 Rangkaian Alat Tangki Berpengaduk
Gambar 3.1 Rangkaian Alat Tangki Berpengaduk Keterangan Gambar: 1.
Panel Kontrol
2.
Speedometer
3.
Motor Penggerak Pengaduk
16
4.
Pegas
5.
Impeller
6.
Sekat
7.
Batang Pengaduk
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Hasil
4.1.1 Pola Aliran Tabel 4.1 Pola Aliran Tangki Berpengaduk Jenis Impeller Propeller
Gambar Impeller
Sketsa Pola Aliran Sekat Tanpa Sekat
Aksial
Tangensial
Paddle
Radial
Tangensial
4.1.2 Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk Jenis pengaduk : Paddle Diameter paddle : 0,195 m Tinggi cairan : 20 cm a. Impeller Paddle tanpa sekat Tabel 4.2 Data Karakteristik Daya Pengaduk Paddle tanpa menggunakan Sekat No
Rpm
Gaya, F (N)
Laju
Torque,
Daya,
Putaran ω
T
W
(N/m2) 0.132
Po
NRe
1
190
1.2
(rad/s) 19.8967
2
200
1.25
20.9439
0.1375
(watt) 2.6263 0.0012487 787337,694 2.8798 0.0011734 828776.52
3
210
1.3
21.9911
0.143
3.1447 0,00110742
b. Impeller paddle dengan sekat 17
870215,346
18
Tabel 4.3 Data Karakteristik Daya Pengaduk Paddle dengan menggunakan Sekat No
Rpm
Gaya, F (N)
Laju
Torque,
Daya,
Putaran ω
T
W
(rad/s)
(N/m2)
(watt)
Po
NRe
1
190
1.7
19.8967
0.187
3.7206
0.001769
787337.694
2
200
1.8
20.9439
0.198
4.1469
0.001690
828776.52
3
210
1.85
21.9911
0.2035
4.4752
0.001575
870215.346
c. Impeller propeller tanpa sekat Jenis pengaduk : Propeller Diameter propeller : 0,105 m Tinggi cairan : 20 cm Tabel 4.4 Data Karakteristik Daya Pengaduk Propeller tanpa menggunakan Sekat No
Rpm
Gaya, F (N)
Laju
Torque,
Daya,
Putaran ω
T
W
(rad/s)
(N/m2)
(watt)
Po
NRe
1
190
0
19.8967
0
0
0
228281,3432
2
200
0
20.9439
0
0
0
240296,1508
3
210
0
21.9911
0
0
0
252310,9583
d. Impeller propeller dengan sekat Tabel 4.5 Data Karakteristik Daya Pengaduk Propeller dengan menggunakan Sekat No
Rpm
Gaya, F (N)
Laju
Torque,
Daya,
Putaran ω
T
W
(rad/s)
(N/m2)
(watt)
Po
NRe
1
190
0
19.8967
0
0
0
228281,3432
2
200
0
20.9439
0
0
0
240296,1508
3
210
0
21.9911
0
0
0
252310,9583
4.2
Pembahasan
4.2.1 Pola Aliran Tangki Berpengaduk
19
Pola aliran pada tangki berpengaduk dipengaruhi oleh jenis impeller, karakteristik fluida dan kecepatan putar yang digunakan. Variasi kecepatan putaran pengaduk bisa memberikan gambaran mengenai pola aliran yang dihasilkan dan daya listrik yang dibutuhkan dalam proses pengadukan dan pencampuran. Pada percobaan ini impeller yang digunakan adalah paddle dan propeller A. Impeller Paddle Pengadukan dengan impeller paddle, pola aliran yang dapat dilihat pada pada tabel 4.1. Dapat dilihat dari pengamatan, arah gerak searah dengan arah putaran dari paddle. Pola aliran yang searah ini disebut juga dengan pola aliran tangensial. Pada tangki bersekat pola aliran yang dihasilkan adalah pola aliran radial, dimana disini aliran tidak terbentuk vortex pada bagian atas permukaan fluida. Pola aliran radial menciptakan zona sirkulasi dibagian atas dan bawah tangki, tidak terbentuknya vortex dikarenakan adanya sekat pada tangki. Sekat pada tangki berkontribusi terhadap turbulensi dengan mencegah terbentuknya pusaran (Harnby, dkk., 2001). Pada tangki tanpa sekat, pola aliran yang dihasilkan adalah pola aliran radial aksial dan pola aliran tangensial, dikarenakan terbentuknya vortex pada bagian permukaan fluida. Vortex ini terbentuk dikarenakan adanya energi sentrifugal yang menyebabkan semakin tingginya permukaan fluida pada tangki. Vortex akan semakin tinggi seiring dengan semakin tingginya kecepatan. Vortex yang semakin tinggi dapat menyebabkan tumpahnya fluida. B.
Impeller Propeller Dapat dilihat pada tabel 4.1 pola aliran yang didapatkan dalam percobaan
dengan menggunakan impeller propeller marine adalah pola aliran aksial. Sedangkan untuk tangki yang tidak bersekat maka akan menghasilkan pola aliran tangensial. Pola aliran aksial adalah pola aliran yang sejajar dengan sumbu impeller. Pola aliran tangensial, bekerja dalam arah garis singgung lintasan melingkar sekeliling sumbu. Aliran tangensial yang mengikuti lintasan melingkar sekeliling sumbu, menimbulkan vorteks dipermukaan cair (Mc. Cabe et al,1985) 4.2.2 Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk
20
A. Hubungan Laju Putaran Vs Daya Pada Impeller Paddle 5 4.5 4
Daya (Watt)
3.5 3 2.5 Paddle Dengan Sekat Paddle Tanpa Sekat
2 1.5 1 0.5 0 19.5
20
20.5
21
21.5
22
22.5
Laju Aliran (rad/s)
Gambar 4.1 Perbandingan Laju Putaran Terhadap Daya Pengadukan pada Pengaduk Jenis Paddle Menggunakan Sekat dan Tanpa Sekat Dari gambar 4.1 dapat dilihat bahwa hubungan antara kecepatan laju putaran dan daya dari pengaduk jenis paddle berbanding lurus. Semakin meningkat kecepatan pengadukan yang digunakan, semakin besar daya yang ditimbulkan dan pada gambar didapatkan bahwa hasil percobaan menggunakan sekat pada kecepatan putaran yang sama, membutuhkan daya yang lebih besar dibandingkan dengan percobaan tanpa menggunakan sekat. Saat proses pengadukan berjalan, sekat akan menjadi hambatan bagi aliran fluida yang menyebabkan adanya daya dorong fluida ke tengah menuju poros pengadukan karena terkena sekat. Dengan begitu daya yang dibutuhkan untuk pengaduk lebih besar. Hal ini dapat dilihat dari hasil percobaan untuk pengaduk bersekat pada laju putaran 19,8967 rad/s, daya yang dibutuhkan sebesar 3,7206 watt. Daya yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan dengan daya yang dibutuhkan untuk laju putaran 19,8967 rad/s pada tangki tak bersekat, yaitu sebesar 2,6263 watt.
B. Hubungan Laju Putaran Vs Daya Pada Impeller Propeller
21
1 0.9 0.8
Daya (Watt)
0.7 0.6 0.5 Propeller Dengan Sekat Propeller Tanpa Sekat
0.4 0.3 0.2 0.1 0 19.5
20
20.5
21
21.5
22
22.5
Laju Putaran (rad/s)
Gambar 4.2 Perbandingan Laju Putaran Terhadap Daya Pengadukan pada Pengaduk Jenis Propeller Menggunakan Sekat dan Tanpa Sekat. Baling-baling jenis propeller biasanya digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah (Walas, 1990). Secara umum, untuk mendapatkan kecepatan pengaduk yang besar, dapat dilakukan dengan memperbesar kecepatan putar dari masing-masing pengaduk. Hal ini pula yang menyebabkan daya pada propeller tidak terbaca yang disebabkan oleh kecepatan putar yang kecil, diameter yang kecil dan lebar daun yang kecil sehingga menghasilkan daya yang kecil.
22
C. Hubungan Laju Putaran Vs Daya Pada Impeller Paddle dan Propeller Selanjutnya adalah perbandingan daya yang dibutuhkan antara dua jenis pengaduk yaitu paddle dan propeller baik yang bersekat maupun tak bersekat. Untuk mengetahui perbandingan tersebut, dibuat grafik hubungan antara daya dan laju putaran untuk dua jenis pengaduk. 5 4.5 4 3.5 Daya (Watt)
3 2.5 Paddle bersekat Propeller bersekat
2 1.5 1 0.5 0 19.5
20
20.5
21
21.5
22
22.5
Laju Aliran (rad/s)
Gambar 4.3 Perbandingan Laju Putaran Terhadap Daya Pengadukan pada Pengaduk Jenis Paddle dan Propeller Menggunakan Sekat 3.5 3
Daya (Watt)
2.5 2 Paddle Tanpa Sekat Propeller Tanpa Sekat
1.5 1 0.5 0 19.5
20
20.5
21
21.5
22
22.5
Laju Aliran (rad/s)
Gambar 4.4 Perbandingan Laju Putaran Terhadap Daya Pengadukan pada Pengaduk Jenis Paddle dan Propeller Tanpa Sekat
23
Dari kedua grafik tersebut didapatkan bahwa daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan pada pengaduk jenis paddle lebih besar dibanding pada pengadukan jenis propeller. Hal ini disebabkan oleh besarnya diameter dari pengaduk jenis paddle, sehingga lebih banyak kontak antara fluida dengan permukaan pengaduk yang menyebabkan besarnya daya yang dibutuhkan. D. Hubungan Antara NRe Dan Npo Untuk Tipe Jenis impeller Paddle 0 0 0 Power Number
0 0 0 Paddle bersekat Paddle Tanpa Sekat
0 0 0 0 0 780000
800000
820000
840000 860000
880000
Reynold Number
Gambar 4.5 Hubungan Antara Reynold Number dan Power Number pada Pengaduk Jenis Paddle Grafik menunjukkan hubungan antara bilangan reynold (NRe) dengan bilangan power (Npo) yang mana keduanya memiliki hubungan yang berbanding terbalik, ketika bilangan power semakin bertambah maka bilangan reynold semakin berkurang. Hal ini menunjukkan semakin besar nilai NRe maka energi yang diperlukan pada proses pengadukan akan semakin kecil.
BAB V KESIMPULAN 5.1 1.
Kesimpulan Berdasarkan percobaan yang dilakukan diketahui bahwa pola aliran yang terbentuk dari 2 jenis impeller yaitu pada impeller propeller tanpa sekat membentuk pola aliran tangensial dan dengan sekat membentuk pola aliran aksial. Pada impeller paddle dengan tanpa sekat membentuk pola aliran tangensial dan dengan sekat membentuk pola aliran radial
2.
Dari hasil percobaan yang di lakukan di peroleh data pada saat tanpa sekat pola aliran yang terbentuk adalah pola aliran tangensial dan terbentuk vortex di permukaan air. Sedangkan pada penggunaan sekat pada kedua jenis impeller pola aliran berubah menjadi pola aliran radial dan aksial tanpa terbentuk vortex di permukaan air. Hal ini disebabkan karena pada saat diberi sekat vortex tidak terbentuk karena sekat pada tangki berkontribusi terhadap turbulensi dengan mencegah terbentuknya pusaran.
3.
Hasil percobaan pada impeller paddle untuk pengaduk bersekat pada laju putaran 19,8967 rad/s, daya yang dibutuhkan sebesar 3,7206 watt. Daya yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan dengan daya yang dibutuhkan untuk laju putaran 19,8967 rad/s pada tangki tak bersekat, yaitu sebesar 2,6263 watt. Pada impeller propeller daya pada propeller tidak terbaca yang disebabkan oleh kecepatan putar yang kecil, diameter yang kecil dan lebar daun yang kecil sehingga menghasilkan daya yang kecil.
4.
Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan pada pengaduk jenis paddle lebih besar dibanding pada pengadukan jenis propeller. Hal ini disebabkan oleh besarnya diameter dari pengaduk jenis paddle, sehingga lebih banyak kontak antara fluida dengan permukaan pengaduk yang menyebabkan besarnya daya yang dibutuhkan.
24
25
DAFTAR PUSTAKA Brodkey, R.S. dan H.C. Hersey, 1998, Transport Phenomena- A Unifield Approach, McGraw-Hill Book Co. Inc., Singapore. Geankoplis, C.J., 1993, Transport Process and Unit Operation, 3rd edition, Prentice Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey. Harnby, N., M. F. Edwards, dan A. W. Nienow, 2001, Mixing In The Process Industries Second Edition, Butterworth-Heinneman, USA. Herliati.,
2005,
Aplikasi
Mixing
Di
Industri
(Reaktor
Tangki
Berpengaduk),Jurnal Teknologi, Volume 3. Ludwig, Ernest. E., 1999, Applied Process Design For Chemical and Petrochemical Plants Volume 1 Third Edition, Butterworth-Heinneman, USA. Mc Cabe, W.L., J.C Smith and P. Harriot, 1985, Unit Operation of Chemical Engineering, 5th edition, McGraw-Hill Book Co. Inc., New York. Mc Cabe, W.L. 2004. Unit Operation of Chemical Engineering. 3rd Ed. McGrawHill Young. Tokyo Robinson, M dan Clearly, P. W., 2012, Flow Mixing Performance In Helical Ribbon Mixers, Journal Chemical Engineering Science, Volume 84. S, Brilliant. G., S, Ayu.R, Nurwoto, T., dan Winarda, S., 2012, Simulasi Pola Aliran Tangki Berpengaduk Menggunakan Side-Entering Impeller Untuk Suspensi Padat Cair,Jurnal Teknik Pomits, Volume 1. Wallas, Stanley, 1988, Chemical Process Equipment, Selection and Desain., Butterworth-Heinneman, USA. Wallas, Stanley, 1990, Chemical Process Equipment, Selection and Desain., Butterworth-Heinneman, USA.
LAMPIRAN PERHITUNGAN 1.
Paddle tanpa sekat D = 0.195 m Ketinggian cairan = 20 cm a. 190rpm Kecepatan putaran ( ω )=
rpm× 2 π 60 ¿
190rpm ×2(3.14 ) =19.8967 rad /s 60
Gaya (F) = 1.2 N Torsi ( τ )=F × 0.11 m=1.2 x 0,11 m=0.132 N . m Daya (P) = τ x ω = 2.6263 watt
Power Number, N P=
P 2,6263 watt ¿ =0.00124878 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(19.8967 rad / s)3 (0.195 m)5
Reynold Number, N Re =
D 2a Nρ ( 0.195 m)2 (19.8967 rad / s)(947 kg /m3) ¿ =¿ 787337,694 0,00091kg /m. s μ
b. 200 rpm Kecepatan putaran ( ω )=
rpm× 2 π 60 ¿
200rpm ×2(3.14 ) =20.933rad /s 60
Gaya (F) = 1.25 N Torsi ( τ )=F × 0.11 m=0.1375 N . m Daya (watt) = Torsi x Kec. putaran = 2.8798 watt Power Number, N P=
P 2.8798 watt ¿ = 0,001173979 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(20.9333 rad / s)3 (0.195 m)5
26
27
Reynold Number D 2a Nρ ( 0.195 m)2 (20.9333 rad / s)(947 kg /m3 ) = ¿ =¿828776.52 N Re = 0.00091kg /m. s μ c. 210 rpm Kecepatan putaran
( ω )=
rpm× 2 π 210rpm ×2(3.14 ) ¿ =¿21,9912 rad / s 60 60
Gaya (F) = 1.3 N Torsi ( τ )=F × 0.11 m=0.143 N .m Daya (watt) = Torsi x Kec. putaran = 3,14474 watt Power Number,
N P=
P 3,1447 watt ¿ =¿0,001107427 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(21.9912 rad /s )3( 0.195 m)5
Reynold Number N Re =
No
2.
Rpm
D 2a Nρ ( 0.195 m)2 (26.1667 rad / s)(947 kg /m3) ¿ =¿870215,346 0.00091kg /m. s μ Gaya, F (N)
Laju
Torque,
Daya,
Putaran ω
T
W
(rad/s)
(N/m2)
(watt) 2.626
1
190
1.2
19.8967
0.132
2
200
1.25
20.9439
0.1375
3
210
1.3
21.9911
0.143
3 2.879 8 3.144 7
Po
NRe
0.001248
787337,69
7 0.001173 4
4 828776.52
0,0011074 2
870215,346
Paddle dengan sekat a. 190rpm Kecepatan putaran ( ω )=
rpm× 2 π 60 ¿
Gaya (F) = 1.7 N
190rpm ×2(3.14 ) =19.8967 rad /s 60
28
Torsi ( τ )=F × 0.11 m=1.7 x 0,11 m=0.187 N . m Daya (P) = τ x ω = 3,7207016 watt
Power Number, N P=
P 3,7207 watt ¿ =¿0,001769099 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(19.8967 rad / s)3 (0.195 m)5
Reynold Number, N Re =
D 2a Nρ ( 0.195 m)2 (19.8967 rad / s)(947 kg /m3) ¿ =¿ 787337,694 0,00091kg /m. s μ
b. 200 rpm
Kecepatan putaran ( ω )=
rpm× 2 π 200rpm ×2(3.14 ) ¿ =¿20,933 rad / s 60 60
Gaya (F) = 1.8 N Torsi ( τ )=F × 0.11 m=¿0,198 N . m Daya (watt) = Torsi x Kec. putaran = 4,146912 watt Power Number,
N P=
P 4,1469 watt ¿ = 0,001690 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(20.9333 rad / s)3 (0.195 m)5
Reynold Number N Re =
D2a Nρ ( 0.195 m)2 (20.9333 rad / s)(947 kg /m3 ) = ¿ =¿ 828776,52 0.00091kg /m. s μ
c. 210 rpm Kecepatan putaran
( ω )=
rpm× 2 π 210rpm ×2(3.14 ) ¿ =¿21,9912 rad / s 60 60
Gaya (F) = 1.85 N Torsi ( τ )=F × 0.11 m=0.2035 N .m Daya (watt) = Torsi x Kec. putaran = 4,4752092 watt Power Number,
N P=
P 4.3175 watt ¿ =¿ 0,001575954 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(26.1667 rad /s)3 (0.195 m)5
Reynold Number
29
D2a Nρ ( 0.195 m)2 (26.1667 rad / s)(947 kg /m3) ¿ =¿870215,346 N Re = 0.00091kg /m. s μ
30
No
3.
Gaya,
Rpm
F (N)
Laju
Torque,
Daya,
Putaran ω
T
W
(rad/s)
(N/m2)
(watt)
Po
NRe
1
190
1.7
19.8967
0.187
3.7206
0.001769
787337.694
2
200
1.8
20.9439
0.198
4.1469
0.001690
828776.52
3
210
1.85
21.9911
0.2035
4.4752
0.001575
870215.346
Propeller tanpa sekat D = 0.105 m Ketinggian cairan = 20 cm a. 190rpm Kecepatan putaran ( ω )=
rpm× 2 π 60 ¿
190rpm ×2(3.14 ) =19.8967 rad /s 60
Gaya (F) = 0 N Torsi ( τ )=F × 0.11 m=0 x 0,11 m=0 N . m Daya (P) = τ x ω = 0 watt
Power Number, N P=
P 0 watt ¿ =0 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(19.8967 rad / s)3 (0.105 m)5
Reynold Number, D2a Nρ ( 0.105 m)2 (19.8967 rad / s)(947 kg /m3) ¿ =¿ 228281,3432 N Re = 0,00091kg /m. s μ
b. 200 rpm Kecepatan putaran ( ω )=
rpm× 2 π 200rpm ×2(3.14 ) ¿ =¿20,944 rad / s 60 60
Gaya (F) = 0 N Torsi ( τ )=F × 0.11 m=¿0 N . m Daya (watt) = Torsi x Kec. putaran = 0 watt
31
Power Number,
N P=
P 0 watt ¿ =0 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(20.944 rad /s)3 (0.105 m)5
Reynold Number N Re =
D2a Nρ ( 0.105 m)2 (20.944 rad /s)(947 kg/m3) = ¿ = 240296,1508 0.00091 kg/m. s μ
32
c. 210 rpm Kecepatan putaran
( ω )=
rpm× 2 π 210rpm ×2(3.14 ) ¿ =¿21.9912 rad / s 60 60
Gaya (F) = 0 N Torsi ( τ )=F × 0.11 m=0 N.m Daya (watt) = Torsi x Kec. putaran = 0 watt Power Number,
N P=
P 4.3175 watt ¿ =¿0 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(21.9912 rad /s )3(0.105 m)5
Reynold Number
D2a Nρ ( 0.105 m )2 (21.9912 rad /s )(947 kg /m3 ) = 870215,346 ¿ N Re = 0.00091 kg /m. s μ
No
4.
Rpm
Gaya, F (N)
Laju
Torque,
Daya,
Putaran ω
T
W
(rad/s)
(N/m2)
(watt)
Po
NRe
1
190
0
19.8967
0
0
0
228281,3432
2
200
0
20.9439
0
0
0
240296,1508
3
210
0
21.9911
0
0
0
252310,9583
Propeller dengan sekat a. 190rpm Kecepatan putaran ( ω )=
rpm× 2 π 60 ¿
190rpm ×2(3.14 ) =19.8967 rad /s 60
Gaya (F) = 0 N Torsi ( τ )=F × 0.11 m=0 x 0,11 m=0 N . m Daya (P) = τ x ω = 0 watt
Power Number, N P=
P 0 watt ¿ =0 3 5 3 ρ N Da (947 kg/m )(19.8967 rad / s)3 (0.105 m)5
33
Reynold Number, D2a Nρ ( 0.105 m)2 (19.8967 rad / s)(947 kg /m3) ¿ =¿ 228281,3432 N Re = 0,00091kg /m. s μ
No
Rpm
Gaya, F (N)
Laju
Torque,
Daya,
Putaran ω
T
W
(rad/s)
(N/m2)
(watt)
Po
NRe
1
190
0
19.8967
0
0
0
228281,3432
2
200
0
20.9439
0
0
0
240296,1508
3
210
0
21.9911
0
0
0
252310,9583
