MODUL 1.03 DINAMIKA PROSES. Oleh : Ir. Tatang Kusmara, M.Eng

Transkripsi

1 MODUL 1.03 DINMIK PROSES Ole : Ir. Tatag Kusmara, M.Eg LBORTORIUM OPERSI TEKNIK KIMI JURUSN TEKNIK KIMI UNIVERSITS SULTN GENG TIRTYS CILEGON BNTEN 2008

2 2 Modul 1.03 DINMIK PROSES I. Pedaulua Dalam bidag Tei Kimia sagat dibutua suatu emampua utu meguatifiasia dari elaua suatu eleme proses atau proses itu sediri. Kemampua tersebut dieal dega pemodela. Utu melaua pemodela diguaa prisip reasi imia, proses fisia, da matematia utu memperole suatu persamaa. Dega memperguaa persamaa tersebut dapat diperiraa suatu ejadia pada suatu asil (produ) dega meguba suu, teaa, uura alat da sebagaiya. Taap awal dari pembuata model suatu proses adala dega melaua aalisa dari proses tersebut. Tujua aalisa adala medapata gambara dari ejadia secara fisi, mempredisi elaua proses, membadiga dega elaua sebearya megevaluasi teradap eterbatasa dari model yag tela dibetu, da emudia dapat diterusa dega peracaga alat atau uit proses yag diperlua. II. Dasar Teori Dasar teori ii aa ditijau coto pemodela suatu proses sederaa seperti terliat pada gambar yaitu suatu tagi dega luas peampag tetap (), diisi dega air pada etiggia awal ( 0 ). Kemudia tagi tersebut diosoga dega cara megalira air melalui lubag ecil (orifice) dibagia dasar tagi dega luas peampag orifice (o).? = desitas air 0 q

3 3 Pertayaa yag arus dibutia adala : 1. Berapa lama watu pegosoga tagi tersebut? 2. Bagaimaa perubaa etiggia air teradap watu? 3. paa laju alir caira beruba dega berubaya watu atau etiggia ()? 4. paa suu caira beruba selama proses pegosoga tagi tersebut? Utu memperjelas situasi perlu ditetapa simbol simbol beriut ii : q = Laju alir volume caira dari tagi, (ft 3 /deti, liter/deti, m 3 /deti) = Luas peampag tagi, (m 2, ft 2 ) 0 = Luas peampag lubag ecil atau orifice, (m 2, cm 2, ft 2 ) 0 = Ketiggia caira pada awal watu, (cm, m, ft) = Ketiggia caira dalam tagi teradap perubaa watu, (ft, m, cm) = Desitas caira, (lb/ft 3, g/liter) t = Watu, (deti) Massa caira yag eluar tagi sama dega perubaa massa di dalam tagi. Massa caira adala.. jadi perubaa massa tersebut adala d[..]/. Perubaa massa dalam tagi = - (laju air massa eluar tagi) tada egatif meyataa bawa alira megasila peguraga massa dalam tagi, dimaa da adala tetap (ostata). d ( ) ( d) ( d) q... (1) q atau q... (2) Persamaa (2) adala satu persamaa yag mempuyai dua variabel yag tida dietaui yaitu tiggi caira, da laju alir volume, q. Karea satu persamaa memilii dua variabel yag tida dietaui maa dibutua satu persamaa lagi yag berubuga.

4 4 Caira dalam tagi dapat megalir disebaba adaya perbedaa teaa dalam tagi yaitu (lebi besar) dari teaa luar, seigga persamaa tersebut : q = q ( p). Peyebab perbedaa teaa tersebut adala etiggia caira di dalam tagi,. Seigga besarya laju alir volume merupaa fugsi dari. Utu meyederaaa masala diasumsia bawa q = c walaupu al ii tida seratus perse bear. Utu q = c maa persamaa 2 mejadi : d C... (3) Itegrasi persamaa (3) utu t 1 da t 2 t2 t2 d C C = ( t2 )... (4) C ( t ) ( t ) ( t ) Utu memperjelas eadaa ditetua bawa t 1 = 0 pada 0 = tiggi caira alira awal, sedag t 2 = disebut t merupaa watu setiap eadaa, maa : Ct Ct ( t) = = (5) 0 Meurut persamaa diatas ubuga atara dega watu t merupaa persamaa garis lurus dega itercept = 0 da gradie (slope) = - C /. Butia dari asil pegamata ada (maasiswa) apaa ubuga persamaa (5) diatas merupaa garis lurus pada semua titi atau aya beberapa titi awal saja. Pada eyataa membutia bawa pada mecapai ol maa q juga ol seigga persamaa utu watu yag lama adala q = b seigga persamaa (2) mejadi : d b... (6) atau

5 5 d b... (7) ( 2) ( 1) l d ( 2) ( 1) b t2 Tetapa t 1 = 0, t 2 = t ( t) b ( t2 )... (8) bt l... (9) 0 bt ( t) e = 0... (10) Utu persamaa (9) didapat bawa 0 = itercept da b/ adala gradie. Persamaa (10) membutia bawa ubuga teradap t tida liier. Selajutya perlu digeeralisasi pedeata model yag dipertimbaga ubuga atara da q dalam betu q = dimaa adala orde dari yag argaya berada atara 0 da 1 atau 0 < < 1. Persamaa (2) mejadi : d d. d ( t ) 0 d t= t t= 0 atau ( 1 ) ( 1 ) t... (11) Diselesaia secara aljabar mejadi : ( t ) ( 1 ) 1 ( 1 ) = 0 1 ( )... (12) 1 0

6 6 Mempredisi arga orde persamaa d = q = d l = l + l Dega demiia grafi atara d l teradap l aa megasila sebagai gradie dari persamaa tersebut. Utu memperole arga dideati dari percobaa perubaa teradap watu. d t Seigga persamaa mejadi : l l + l t III Metoda Percobaa 3. Satu Tagi d dapat 1. Isi tagi omor 1 dega air igga mecapai etiggia masimum (seitar 40 cm). 2. Bua era eluara caira tersebut dega buaa yag sagat ecil (seitar 4 %) da amati perubaa etiggia teradap watu. 3. Catat watu yag diperlua setiap perubaa etiggia caira setiggi 2 cm sampai tagi osog. 4. Ulagi prosedur 1 sampai 3 seigga didapat data tiga ali percobaa yag sama. 5. Laua prosedur 1 sampai 4 utu buaa era seitar 7 %. 3.B Dua Tagi Dipasag Seri 1. Isi tagi omor 1 seperti pada bagia 3.a. da isi juga tagi omor 2 atau 3.

7 7 2. Bua era pada tagi omor 1 da juga diiuti dega membua tagi omor 2 atau 3 tersebut diatas. 3. mati watu yag diperlua pada perubaa etiggia dari edua tagi tersebut. 4. Laua cara tersebut sebaya masig masig dua ali utu odisi yag sama.

8 8 PROSEDUR PRKTIKUM KONVERSI ENERGI Percobaa ii dilaua sesuai dega lembar tugas yag diberia da megiuti prosedur sebagai beriut :. Percobaa Satu Tagi 1. Isi tagi omor 1 dega air igga mecapai etiggia masimum (seitar 40 cm). 2. Bua era eluara caira tersebut dega buaa yag sagat ecil (seitar 4 %) da amati perubaa etiggia teradap watu. 3. Catat watu yag diperlua setiap perubaa etiggia caira setiggi 2 cm sampai tagi osog. 4. Ulagi prosedur 1 sampai 3 seigga didapat data tiga ali percobaa yag sama. 5. Laua prosedur 1 sampai 4 utu buaa era seitar 7 %. B. Percobaa Tagi Dipasag Seri 1. Isi tagi omor 1 seperti pada bagia 3.a. da isi juga tagi omor 2 atau Bua era pada tagi omor 1 da juga diiuti dega membua tagi omor 2 atau 3 tersebut diatas. 3. mati watu yag diperlua pada perubaa etiggia dari edua tagi tersebut. 4. Laua cara tersebut sebaya masig masig dua ali utu odisi yag sama. Keteraga : Buaa valve (% buaa) disesuaia dega diameter orifice yag ditugasa (orifice, B, C, D, atau E)

9 9