Tugas 10-6-6 [PDF]

Citation preview

10.6-1. Basbdbjagd 10.6-3. Gdhasgdj 10.6-6. Absorption of Ammonia in Packed Tower. A gas streams contains 4.0 mol % NH3 and its ammonia content is reduced to 0,5 mol % in packed absorption tower at 293 K and 1,013 x 105 Pa. The inlet pure water flow is 68,0 kg mol/h and the total inlet gas flow is 57,8 kg mol/h. The tower diameter is 0,747 m. The film mass-transfer coefficient are k’ ya = 0,0739 kg mol/ s . m3. mol frac and k’xa = 0,169 kg mol/ s. m3. mol frac. Using the design methods for dilute gas mixtures, do as follows: (a). Calculate the tower height using k’ya (b).Calculate the tower height using K’ya Penyelesaian: Diketahui : V2



L2



y2



x2



V1



L1



y1



x1



L2



= L’ = 68,0 kg mol/h



V’



= 57,8 (1-0,04) = 55,49 kg mol inert



air / h



x2



=0



T



= 20 oC



V1



= 57,8 kg mol/h



k’ya = 0,0739 kg mol/s. m3.mol frac



y1



= 0,04



k’xa = 0,169 kg mol/s. m3.mol frac



y2



= 0,005



Ditanya : a. Ketinggian tower menggunakan k’ya b. Ketinggian tower menggunakan k’xa



Jawab : - Mencari luas permukaan s = =



- Mencari nilai V2



π 2 D 4



V2 =



V' 1 - y2



55,49 = 1 - 0,005



3,14 (0,747)2 4



= 55,7688… = 55,77 kg mol/h



= 0,438 m2 - Mencari volume rata – rata Vav = =



V1 + V2 2 57,8 + 55,77 1 x 2 3600



= 0,0158 kg mol/s - Mencari neraca kesetimbangan keseluruhan denhan menggunakan persamaan 10.6-3: L’ 68,0



(



x2 y1 + V’ 1 – x2 1- y 1



(01 - 0



x1 y2 + V’ 1- x 1 1- y 2



) ( ) ( ) ( ) ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) + 55,49



= L’



x1 0,04 0,005 = 68,0 + 55,49 1 - 0,04 1 - 0,005 1- x 1



0 + 2,312 = 68,0 0,0298 =



x1 + 0,279 1- x 1



x1 1- x 1



0,0298 – 0,0298x1 = x1 1,0298x1 = 0,029 x1 = 0,029 - Mencari slope di titik y1 , x1 menggunakan persamaan 10.6-34 Slope = -



k' x a/ ( 1- x1 ) k' y a/ ( 1- y1 )



=-



0,169/ ( 1-0,029 ) 0,0739/ ( 1-0,04 )



=-



0,174 0,0769



= - 2,26



)



- Menggambar slope pada grafik, didapatkan yi1 = 0,027 dan xi1 = 0,034, dengan menggunakan persamaan 10.4-6 dan 10.4-7 didapatkan nilai: (1-y)iM = =



( 1- y i1 ) - ( 1- y 1) ln [ ( 1- y i1 ) / ( 1- y 1 ) ] ( 1-0,027 ) - ( 1-0,04 ) ln [ ( 1-0,027 ) / ( 1-0,04 ) ]



= 0,966 (1-x)iM = =



( 1- x 1 ) - ( 1- x i1) ln [ ( 1- x 1 ) / ( 1- x i1 ) ] ( 1-0,029 ) - (1-0,034 ) ln [ ( 1-0,029 ) / (1-0,034 ) ]



= 0,968 - Memasukkan nilai ( 1-x )iM dan ( 1-y )iM ke dalam persamaan 10.6-30 untuk mencari nilai slope : Slope = =-



k ’ x a/ ( 1- x 1 )iM k ’ y a/ ( 1- y 1 )iM 0,169/ ( 0,968 ) 0,0739/ ( 0,966 )



0,17458677 = - 0,0765010352 = -2,28 - Menggambar P1 M1, sehingga di dapatkan yi1 = 0,027 dan xi1 = 0,034 - Mencari slope di titik y2 , x2 Slope ≌ =-



k' x a/ ( 1- x2 ) k' y a/ ( 1- y 2) 0,169/ ( 1-0 ) 0,0739/ ( 1-0,005 )



= - 2,275 - Karena slope yang didapatkan pada titik 1 dan 2 konstan maka didapatkan nilai yi2 = 0,0014 dan xi2 = 0,0016



- Mencari nilai (y-yi)M dengan persamaan 10.6-24 (y – yi)M



( y 1 - y i1 ) - ( y2 - y i2) = ln [ ( y 1 - y i1 ) / ( y 2 - y i2 ) ] =



( 0,04-0,027 ) - ( 0,005-0,0014 ) ln [ ( 0,04-0,027 ) / ( 0,005-0,0014 ) ]



=



( 0,013 ) - ( 0,0036 ) ln [ ( 0,013 ) / ( 0,0036 ) ]



= 0,0073 - Mencari ketinggian tower menggunakan k’ya dengan persamaan 10.6-26 Vav ( y 1 - y 2 ) = k’ y az/ ( y- y i )M S 0,0158 x (0,04 – 0,005) 0,438



= (0,0739) z (0,0073)



z = 2,34 m (b). Menggunakan K’ya - Mencari nilai m’ pada titik 1 dengan y* = 0,023 m’1 =



y i1 - y* x i1 - x



0, 027 - 0,023 = 0,0 34 - 0,029 = 0,8 - Mencari nilai (1-y)∙M di titik 1 dengan menggunakan persamaan 10.4-25



(1 – y *1 ) - ( 1- y 1 ) ( 1- y )∙ M = ln [ ( 1 – y *1 ) / ( 1- y1 ) ] =



( 1 – 0,023 ) – ( 1 – 0,04 ) ln [ ( 1 – 0,023 ) / ( 1 – 0,04 ) ]



=



( 0,977 ) – ( 0,96 ) ln [ ( 0,977 ) / ( 0,96 ) ]



= 0,968



- Mencari nilai K’ya pada titik 1 dengan persamaan 10.4-24 1 1 m’ = ’ + ’ ' K y a / ( 1- y )∙M k y a / ( 1- y )iM k x a / ( 1- x )iM 1 K 'y a / 0,9 68



=



1 0,8 + 0,0739 / 0,9 66 0,169 / 0,9 68



0,9 68 K 'y a



=



1 0,8 + 0,0765 0,1746



0,9 68 K 'y a



= 13,072 + 4,582



0,968



= 17,654 K’ya



K’ya



= 0,0548 kalo di solution 5,451



- Mencari nilai m’2 pada titik 2 m’2 =



y i 2 - y* x i2 - x



0, 0014 - 0 = 0, 0016 - 0, = 0,88 - Mencari nilai (1-y)iM dan (1-x)iM di titik 2 (1-y)iM =



( 1- y i2 ) - ( 1- y 2) ln [ ( 1- y i2 ) / ( 1- y 2 ) ]



=



( 1-0,0 014 ) - ( 1-0,0 05 ) ln [ ( 1-0,0 014 ) / ( 1-0,0 05 ) ]



=



( 0,9986 ) – ( 0,995 ) ln [ ( 0,9986 ) / ( 0,995 ) ]



= 0,997 (1-x)iM =



( 1- x 2 ) - ( 1- xi2 ) ln [ ( 1- x 2 ) / ( 1- x i 2 ) ]



=



( 1-0 ) - ( 1-0,0 016 ) ln [ ( 1-0 ) / ( 1-0,0016 ) ]



=



( 1 ) – ( 0,9984 ) ln [ ( 1 ) / ( 0,9984 ) ]



= 0,999



- Mencari nilai (1-y)∙M di titik 2 dengan menggunakan persamaan 10.4-25



( 1- y )∙ M



(1 – y *2 ) - ( 1- y 2 ) = ln [ ( 1 – y *2 ) / ( 1- y2 ) ] =



( 1-0 ) - ( 1-0,005 ) ln [ ( 1-0 ) / ( 1-0,005 ) ]



=



( 1 ) – ( 0,995 ) ln [ ( 1 ) / ( 0,995 ) ]



= 0,998 - Mencari nilai K’ya pada titik 2 1 1 m’ = ’ + ’ ' K y a / ( 1- y )∙M k y a / ( 1- y )iM k x a / ( 1- x )iM 1 1 0, 88 = 0,0739 / 0,9 97 ¿ + 0,169 / 0,9 99 ' K y a / 0,9 9 8 ¿ 0,9 9 8 K 'y a



=



0,9 9 8 K 'y a



= 13,569 + 5,207



0,998



= 18,776 K’ya



K’ya



= 0,05318 kalo di solution 5,347



1 0 ,8 8 + 0,07 37 0,1 69



- Mencari nilai K’ya rata – rata K’ya =



0,05 5 + 0,05 3 2



= 0,054 ini aku pake angka sendiri - Mencari nilai (y-y*)M dengan persamaan 10.6-25 *



( y- y )M



( y 1 - y *1) - ( y 2 - y *2) = ln [ ( y 1 - y *1) / ( y 2 - y*2 ) ] =



( 0,04 - 0,0 23 ) - ( 0,005 - 0 ) ln [ ( 0,0 4 - 0,023 ) / ( 0,005 - 0 ) ]



=



( 0,017 ) – ( 0, 00 5 ) ln [ ( 0,017 ) / ( 0,00 5 ) ]



= 0,0098



- Mencari nilai z dengan persamaan 10.6-28 V ( y1- y2 ) S



= K ’ y az/ ( y - y* ) M



0,0158 (0,04 – 0,005) = (0,054) z (0,0098) 0, 438 0,0013 = 0,000529 z z



= 2,45m