LABORATORIUM PERLAKUAN MEKANIK

Transkripsi

1 LABORATORIUM PERLAKUAN MEKANIK SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013 / 2014 MODUL PEMBIMBING : Mixing : Ir. Gatot Subiyanto, M.T. Tanggal Praktikum : 03 Juni 2014 Tanggal Pengumupulan : 10 Juni 2014 (Laporan) oleh : Kelompok 8 Sarah Eka Putri D Ulfia Tiaravani Yuliani Wardani S Alfa Tri Annisa Kelas 2A-TKPB PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2014

2 I. TUJUAN 1. Mengetahui proses mixing dalam tangki berpengaduk 2. Mengetahui kondisi homogen dari nilai densitas dan viskositas sample 3. Mengetahui waktu pencapaian kondisi homogen 4. Mengetahui hubungan kecepatan putar terhadap waktu pencapaian kondisi homogen 5. Mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi efektivitas pencampuran II. DASAR TEORI Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan dari bahan yang diaduk seperti molekul- molekul, zat-zat yang bergerak atau komponennya menyebar (terdispersi). Pencampuran adalah operasi yang menyebabkan tersebarnya secara acak suatu bahan ke bahan yang lain dimana bahan-bahan tersebut terpisah dalam dua fasa atau lebih. Pemilihan pengaduk yang tepat menjadi salah satu faktor penting dalam menghasilkan proses dan pencampuran yang efektif. Pengaduk jenis baling-baling (propeller) dengan aliran aksial dan pengaduk jenis turbin dengan aliran radial menjadi pilihan yang lazim dalam pengadukan dan pencampuran. Jenis-jenis Pengaduk Secara umum, terdapat tiga jenis pengaduk yang biasa digunakan secara umum, yaitu pengaduk baling baling, pengaduk turbin, dan pengaduk dayung. Pengaduk jenis baling-baling (propeller) Ada beberapa jenis pengaduk yang biasa digunakan. Salah satunya adalah baling-baling berdaun tiga. Baling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm (revolutions per minute) dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah. Pengaduk Dayung (Paddle)

3 Berbagai jenis pengaduk dayung biasanya digunakan pada kesepatan 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. Pengaduk dayung menjadi tidak efektif untuk suspensi padatan, karena aliran radial bisa terbentuk namun aliran aksial dan vertikal menjadi kecil. Sebuah dayung jangkar atau pagar, yang terlihat pada gambar biasa digunakan dalam pengadukan. Jenis ini menyapu dan mengeruk dinding tangki dan kadang-kadang bagian bawah tangki. Jenis ini digunakan pada cairan kental dimana endapan pada dinding dapat terbentuk dan juga digunakan untuk meningkatkan transfer panas dari dan ke dinding tangki. Bagaimanapun jenis ini adalah pencampuran yang buruk. Pengaduk dayung sering digunakan untuk proses pembuatan pasn kanji, cat, bahan perekat dan kosmetik. Pengaduk Turbin Pengaduk turbin adalah pengaduk dayung 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 diamter tangki. Turbin biasanya memiliki empat atau enam daun pengaduk. Turbin dengan daun yang datar memberikan aliran yang radial. Jenis ini juga berguna untuk dispersi gas yang baik, gas akan dialirkan dari bagian bawah pengadukdan akan menuju ke bagian daun pengaduk lalu tepotong-potong menjadi gelembung gas. Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 45 o, seperti yang terlihat pada gambar 8, beberapa aliran aksial akan terbentuk sehingga sebuah kombinasi dari aliran

4 aksial dan radial akan terbentuk. Jenis ini berguna dalam suspensi padatan kerena aliran langsung ke bawah dan akan menyapu padatan ke atas. Terkadang sebuah turbin dengan hanya empat daun miring digunakan dalam suspensi padat. Pengaduk dengan aliran aksial menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar dan pencampuran per satuan daya dan sangat berguna dalam suspensi padatan. Kebutuhan Daya Pengaduk Bilangan Reynold Bilangan tak berdimensi yang menyatakan perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskos yang terjadi pada fluida. Sistem pengadukan yang terjadi bisa diketahui bilangan Reynold-nya dengan menggunakan persamaan 3. dimana : Re = Bilangan Reynold ρ = dnsitas fluida µ = viskositas fluida Dalam sistem pengadukan terdapat 3 jenis bentuk aliran yaitu laminer, transisi dan turbulen. Bentuk aliran laminer terjadi pada bilangan Reynold hingga 10, sedangkan turbulen terjadi pada bilangan Reynold 10 hingga 10 4 dan transisi berada diantara keduanya. 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 :

5 1. Yang berkaitan dengan alat, seperti : Ada tidaknya baffle atau cruciform vaffle Bentuk atau jenis pengaduk (turbin, propele, padel) Ukuran pengaduk (diameter, tinggi) Laju putaran pengaduk Kedudukan pengaduk pada tangki, seperti : a. Jarak pengaduk terhadap dasar tangki b. Pola pemasangan : - Center, vertikal - Off center, vertical - Miring (inclined) dari atas - Horisontal Jumlah daun pengaduk Jumlah pengaduk yang terpasang pada poros pengaduk 2. Yang berhubungan dengan cairan yang diaduk : Perbandingan kerapatan atau densitas cairan yang diaduk Perbandingan viskositas cairan yang diaduk Jumlah kedua cairan yang diaduk Jenis cairan yang diaduk (miscible, immiscible) Faktor-faktor tersebut dapat dijadikan variabel yang dapat dimanipulasi untuk mengamati pengaruh setiap faktor terhadap karakteristik pengadukan, terutama tehadap waktu pencampuran. Waktu pencampuran secara umum, diberikan oleh Norwood dan Metzner adalah :

6 Mixing time factor dapat diperkirakan dari gambar grafik dibawah ini : III. PERCOBAAN III.1 Alat dan Bahan Alat Stopwatch Viscometer Piknometer Neraca analitik Gelas kimia 25 ml Gelas ukur Beaker plastik Erlenmeyer Batang pengaduk

7 Bahan Kapur Air Kran III.2 Prosedur Kerja ukur Buat densitas larutan dengan dengan piknometer massa dan viskositas kapur 500 air gram dan slurry dalam acuan 5 liter (1air / gram dalam Ukur densitas 10 ml Ambil sample dengan piknometer setiap 1 menit dan viskositas tiap selama 10 menit sample Lakukan percobaan tersebut pada nilai rpm berbeda III.3 Data Pengamatan Diameter tangki = 30 cm Massa piknometer kosong = 29,17 gr Massa piknometer + air = 52,19 gr Massa air = 23,02 gr Massa piknometer + slurry = 53,17 gr Massa slurry = 24 gr Acuan Slurry 1 gram dalam 10 ml Masukan larutan umpan dalam tangki mixing Atur pengadukan pada rpm tertentu Acuan Densitas (gr/cm3) Viskositas (cp) Air 0, Slurry 1, RPM Ke-1 Menit ke- Massa pikno + larutan (gr) Massa Larutan (gr) 1 52,74 23, ,88 23, ,96 23, ,99 23,82 Densitas (gr/cm3) 1, , , , Viskositas (cp)

8 5 53,08 23, ,15 23, ,24 24, ,29 24, ,3 24, ,3 24,13 1, , , , , , RPM Ke-2 Menit ke- Massa pikno + larutan (gr) Massa Larutan (gr) 1 52,94 23, ,99 23, ,06 23, ,13 23, ,19 24, ,33 24, ,42 24, ,46 24, ,46 24, ,46 24,29 Densitas (gr/cm3) 1, , , , , , , , , , Viskositas (cp) IV. PENGOLAHAN DATA RPM 1

9 RPM 2 V. PEMBAHASAN Oleh Sarah Eka Putri D ( ) Oleh Ulfia Tiaravani ( ) Oleh Yuliani Wardani Saputra ( ) Oleh Alfa Tri Annisa ( ) VI. KESIMPULAN Larutan kapur mencapai kondisi homogen pada densitas 1,0405 gr/ml dan viskositas 128 cp. Pengadukan pada rpm pertama membutuhkan 9 menit untuk mencapai kondisi homogen, sementara pengadukan pada rpm pertama membutuhkan 8 menit. Pengadukan pada rpm kedua membutuhkan waktu yang lebih singkat, karena semakin cepat pengadukan yang dilakukan, larutan akan semakin cepat mencapai kondisi homogen.

10 Pengadukan dapat dipengaruhi oleh kecepatan pengadukan, jenis pengaduk, jenis cairan yang diaduk, jumlah cairan yang diaduk, serta perbandingan vikositas cairan yang diaduk. VII. DAFTAR PUSTAKA Jobsheet Praktikum Perlakuan Mekanik Modul Mixing. Politeknik Negeri Bandung.