TRANSFER MASSA ANTAR FASE. Kode Mata Kuliah :

Transkripsi

1 TRANSFER MASSA ANTAR FASE Kode Mata Kuliah : Bobot : 3 SKS

2 ALAT-ALAT TRANSFER MASSA Perancangan alat transfer massa W A = W A = N A A jumlah A yang ditransfer waktu N A : Fluks molar atau massa = = mol waktu mol waktu.sat luas Dengan N A diketahui A dapat dicari A = W A N A

3 ALAT-ALAT... N A Harus dicari lebih dahulu N A tergantung mekanisme perpindahan massa : 1.Difusi N A = - D dc A AB dz 2.Konveksi N A =k c (C Ai -C Ab )

4 ALAT-ALAT... Alat-alat transfer massa Menara Sembur (spray tower)

5 ALAT-ALAT...

6 ALAT-ALAT... Digunakan untuk: 1. Gas yang diserap dan atau gas terlarutnya (larutan) korosif 2. Gas mengandung debu/ partikel-partikel kecil yang akan menyumbat jika digunakan menara bahan isian. 3. Hanya satu/ maksimum 2 stage teoritis yang diperlukan 4. Pressure drop kecil 5. Untuk gas yang mudah larut

7 ALAT-ALAT... Kelemahan Energi untuk membuat semburan cairan harus ada penangkap kabut (mist eliminator) dan menara cukup tinggi.

8 ALAT-ALAT... Menara bahan isian (Packed Tower) Keuntungan: 1. Fabrikasi sederhana, hanya perlu penyangga packing dan distributor cairan tiap 10 ft

9 ALAT-ALAT Flexible, packing dapat diganti dengan mudah, jika ada perubahan: kapasitas, atau perubahan spesifikasi umpan atau hasil 3. Dapat digunakan untuk fluida korosif misal digunakan bahan keramik 4. Pressure drop kecil 5. Harga relatif murah packing plastic

10 ALAT-ALAT... Menara gelembung (bubble tower) Untuk gas yang relatif sukar larut

11 ALAT-ALAT... Menara Pelat (Tray Tower) Menara yang di dalamnya terdapat tray (pelat), misal sieve tray, bubble cap tray, valve tray dll

12 ANALISIS ALAT KONTAK KONTINYU Berdasarkan cara kontak maka alat transfer massa dapat dibagi menjadi 1. Kontak kontinyu (Continous contact): menara gelembung, menara sembur, menara packing 2. Kontak bertingkat (Stage wise contact): menara pelat, menara tray

13 KONTAK KONTINYU Menara bahan isian, menara sembur, menara gelembung berbeda dengan menara pelat, fluida saling berkontak secara kontinyu sepanjang menara. Komposisi gas dan cairan berubah sepanjang menara.

14 MISAL Bahan A terdapat dalam gas akan diserap dengan cairan solven, sehingga A akan terlarut dalam solven sedang gas lainnya tidak terlarut. Neraca massa A total dalam kolom G 1 y 1 + L 2 x 2 = G 2 y 2 + L 1 x 1 Dengan L, G = kecepatan cairan dan gas, mol/j ft 2 X, y = fraksi mol A dalam L, G

15 Jika dinyatakan dalam bebas solut: X = x 1 x ; Y = y 1 y Komponen yang terdiri dari komponen A + gas inert Komponen A akan terlarut (terserap) oleh solven B dan inert tidak maka komponen A akan keluar dengan cairan B dari bagian bawah menara sedang sisa A dan gas Inert yang tidak terserap akan keluar dari bagian atas menara.

16 ASUMSI: tidak ada gas inert yang terlarut tidak ada solven yang menguap X = fraksi mol A di fasa cair dengan dasar solven bebas solut (A) X = mol A ; Y = mol A mol solvent mol gas inert L s, G s = kecepatan bebas solut

17 Persamaan menjadi G s (Y 1 Y 2 ) = L s (X 1 X 2 ) Neraca massa A di gas dalam elemen volum S Δz, steady state, A masuk A keluar A yang pindah ke cairan = akumulasi 0 S G s Y z S G s Y z + Δz N A S Δz = 0

18 N A = K Y a (Y Y * ) dz G s dy = K Y a (Y Y * ) dz z 0 dz = Y 2 Y 1 G S K Y a dy Y Y Neraca massa A di loop B: L S X + G S Y 2 =L S X 2 + GS Y X = G S L S Y + X 2 - G S L S Y 2 (garis operasi) Y * = fraksi mol A di fasa gas yang ada dalam kesetimbangan dengan fraksi mol A di fasa cair (X)

19 Asumsi = K y a (Koefisien perpindahan massa overall volumetris) sepanjang menara relatif konstan) Z = G S K Y a Y 2 Y 1 dy Y Y

20 Untuk mencari tebal packing, K Y a diketahui, integrasi numeris bisa dilakukan dengan cara sebagai berikut:

21 X 2 X 1 y dx = luas kurva di bawah y = f(x), jika persamaan f(x) diketahui maka integrasi dilakukan secara analitis. Jika tidak diketahui, maka dapat dilakukan secara numeris, dengan cara trapezoidal rule. Luas = y 0 + y y 2 + y y n 2 Δx

22 Perhitungan dimulai dari Y 1 untuk menghitung X 1, dari garis operasi, dengan kurva kesetimbangan dapat dicari Y 1*, perhitungan dilanjutkan dengan Y+ΔY, 1 kemudian dicari luas daerah di bawah kurva versus Y. Y Y

23

24 Dalam perhitungan diperlukan k L a dan k G a yang dapat dicari dari persamaan empiris untuk sistem di dalam menara bahan isian. k La D L = α L 1 n µ L µ 0,5 L ρ L D L k L a = lbmol/ j. cuft (lbmol/ cuft) = 1/ jam D L = diffusivitas solute dalam cairan, ft 2 /j α, n = konstanta, tergantung jenis packing L = kecepatan massa cairan, lb/j.ft 2, dasar kosong µ L = viskositas cairan, lb/ft.j ρ L = densitas cairan, lb/cuft

25

26 LATIHAN/ TUGAS Absorpsi amonia dari udara dengan air dilakukan dengan menara bahan isian z=27 in, 1 in Rascing ring diperoleh data; Suhu cairan : 28 0 C Kec cairan (bebas amonia) : 3000 lb/j.ft 2 Tek top Tek bottom : 755,2 mmhg : 755,5 mmhg Kec udara (bebas amonia) : 230 lb/j.ft 2

27 LATIHAN/ TUGAS Komposisi; Top cairan : 0, lb NH 3 /lb H 2 O Bottom cairan : 0, lb NH 3 /lb H 2 O Top gas : 0, lb NH 3 /lb udara Bottom gas : 0,00837 lb NH 3 /lb udara a. Cari K G a (jawab: 11,57 lbmol/f.cuft.atm) b. Cari k G a (jawab: 15,45 lbmol/g.cuft.atm) c. Check dengan persamaan empiris (k G a)

28 FINISH SELAMAT BELAJAR SEMOGA SUKSES UTS NYA!