VLE dar orelas nla Penggunaan utama hubungan kesetmbangan fasa, yatu dalam perancangan proses pemsahan yang bergantung pada kecenderungan zat-zat kma yang dberkan untuk mendstrbuskan dr, terutama dalam satu atau lan fasa kesetmbangan. Sebuah ukuran yang mudah terhadap kecenderungan n berkenaan dengan VLE yatu raso kesetmbangan, yang dapat dnyatakan sebaga sebuah fungs dar varabelvarabel termodnamk melalu : y (1) x
Atau : y x l v P v P sat (2) Sebuah nla (-value) atau koefsen dstrbus berlaku sebaga ukuran kernganan sebuah komponen, yatu kecenderungannya untuk terkonsentras dalam fasa uap. Jka >1 komponen terkonsentras dalam fasa uap Jka <1 komponen terkonsentras dalam fasa car, dan danggap sebaga sebuah komponen berat
x 1 Dar pers (1) d atas : y x (3) karena : y 1 (4) Untuk menghtung ttk gelembung (bubble pont) dmana x dketahu, Bagamana menemukan nla yang sesua persamaan (5)? x 1 (5)
x 1 Alernaf lan pers (1) : x y (6) karena : x 1 (7) Untuk menghtung ttk embun (dew pont) dmana y dketahu, Bagamana menemukan nla yang sesua persamaan (8)? y 1 (8)
Raso nla (-value) untuk dua komponen menunjukkan volatltas relatfnya : j α j = volatltas komponen relatf terhadap komponen j j Persamaan-persamaan d atas membentuk bass dua alternatf pendekatan untuk perhtungan ksetmbangan uap-car. l v berdasarkan EOS (9) P v P sat berdasarkan model koefsen aktftas fasa car
Contoh 1 : Untuk campuran 10 % mol metana, 20 % mol etana, dan 70% mol propana pada 50 o F. Tentukan : a. Tekanan ttk embun (dew pont) b. Tekanan ttk gelembung (bubble pont) Nla dberkan pada gambar d sampng. dew calculaton bubble calculaton
Penyelesaan : a) etka sstem pada ttk embunnya hanya sedkt jumlah caran yang ada, dan fraks mol yang dberkan adalah nla y Untuk temperatur yang dberkan, nla tergantung pada pemlhan P, dan dengan tral-error kta car nla yang sesua persamaan (8). Hasl untuk beberapa nla P dberkan berkut : Speses P = 100 (psa) P = 150 (psa) P = 126 (psa) y y / y / y / Metana Etana Propana 0,10 0,20 0,70 20,00 3,25 0,92 0,005 0,062 0,761 13,2 2,25 0,65 0,008 0,089 1,077 16,00 2,65 0,762 0,006 0,075 0,919 (y / ) = 0,828 (y / ) = 1,174 (y / ) = 1,000 Hasl yang dberkan pada dua kolom terakhr menunjukkan bahwa persamaan (8) sesua ketka P =126 (psa). In adalah tekanan dewpont, komposs dew dberkan oleh nla x = y / tertera d kolom terakhr tabel.
b) etka campuran hampr terkondensas seluruhnya, konds n merupakan ttk gelembungnya, dan fraks mol yang dberkan sebaga nla x. Dalam kasus n kta mencar dengan tral-error nla P yang nla -nya sesua persamaan (5). Hasl untuk beberapa P dberkan pada tabel berkut Speses P = 380 (psa) P = 400 (psa) P = 385 (psa) x x x x Metana Etana Propana 0,10 0,20 0,70 5,60 1,11 0,335 0,65 0,222 0,235 5,25 1,07 0,32 0,525 0,214 0,224 5,49 1,10 0,33 0,549 0,220 0,231 x = 1,017 x = 0,963 x = 1,000 Hasl yang dberkan pada dua kolom terakhr menunjukkan bahwa persamaan (5) sesua ketka P = 385 (psa). In adalah tekanan dewpont, komposs dew dberkan oleh nla y = x tertera d kolom terakhr tabel.
Nla dan Perhtungan Flash o Jka keadaan kesetmbangan sebuah sstem PVT tertutup, yang terbentuk dar jumlah awal tertentu zat kma yang dcampurkan, dtentukan sepenuhnya oleh dua sfat sstem sembarang, asalkan dua sfat n merupakan varabel bebas pada kesembangan. o Suhu dan tekanan memenuh syarat sebag sfat sepert tu, untuk semua sstem yang terdr dar lebh satu komponen. Maka, menurut teorema Duhem, secara prnsp kta dapat menghtung komposs fase-fase kesembangan pada t dan P tertentu, jka kta tahu seluruh fraks mol z 1, z 2,,z m dar m komponen. o omputas jens n apabla dkerjakan untuk sebuah VLE dsebut perhtungan klat (flash calculaton) o Flash merupakan dstlas dengan satu tahap kesetmbangan
o Msalkan suatu proses sederhana dmana umpan multkomponen dpsahkan menjad fasa uap dan car yang berada dalam kesetmbangan. o Neraca massa otal dan komponen dapat dtulskan : F V L (10) Fz Vy Lx (11) F : laju alr umpan V : laju alr uap dar separator L : laju alr uap dar separator z : mol fraks komponen dalam umpan y : mol fraks komponen dalam uap x : mol fraks komponen dalam caran
o Hubungan kesetmbangan uap-car dapat dapat ddefnskan dakan nla y x o Per. (9) sampa (12) dapat dselesakan untuk menyatakan komposs fasa uap dan car yang menngalkan separator y x V F z V 1 F V F 1 1 1 z o Fraks uap (V/F) pada per. (13) dan (14) terleak pada ksaran 0 V/F 1. (12) (13) (14)
Pada tekanan dan suhu tertentu per. (13) dan (14) perlu dseleakan secara tral dan error. Dberkan dengan: N N y x 1 N adalah jumlah komponen, selanjutnya: (15) N N y x 0 Subttus persamaan (13) dan (14) ke per (16) dperoleh: (16) 1 N z 0 V 1 1 F f V F (17)
Untuk menyelesakan persamaan (17), mula dengan asums nla V/F dan htung nla f(v/f) dan car nla V/F sampa fungs mendekat nol. Pada saat perhtungan bubble pont maka nla V/F : 0. Pers. (17) menjad : dan karena : N N z 1 0 z Pers. (18) menjad: 1 (18) (20) N z 1 (21)
Pada saat perhtungan dew pont maka nla V/F : 1. Pers. (17) menjad : N z 1 Jka konds umpan z dketahu, pers (21) dan (22) dapat dgunakan untuk mendapatkan T pada P tertentu atau mendapatkan P pada T tertentu. (22)