MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA DINAMIKA PROSES PERAMBATAN PANAS [DPP] Koordinator LabTK Dr. Dianika Lestari / Dr. Pramujo Widiatmoko PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2014
Kontributor: Dr. Yogi Wibisono Budhi, Dr. Ardiyan Harimawan, Dhyna Analyes Trirahayu DPP ii
DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN... 1 BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN... 2 2.1. Tujuan Percobaan... 2 2.2. Sasaran Percobaan... 2 BAB III RANCANGAN PERCOBAAN... 3 3.1. Skema Alat Percobaan... 3 3.2. Alat dan Bahan Percobaan... 4 3.2.1. Alat... 4 3.2.2. Bahan... 4 BAB IV PROSEDUR PERCOBAAN... 5 4.1. Wet Test Meter... 5 4.2. Reverse Flow Reactor... 5 DAFTAR PUSTAKA... 7 LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH... 8 LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN... 9 DPP ii
DAFTAR TABEL Tabel A. 1. Data Kalibrasi Wet Test Meter... 8 Tabel A. 2. Data Pembacaan Termokopel... 8 DPP 3
DAFTAR GAMBAR Gambar 3. 1. Skema Reaktor Aliran Bolak Balik... 3 Gambar 3. 2. Skema Pipa Reaktor Aliran Bolak Balik... 3 Gambar 4. 1. Diagram Alir Kerja... 6 Gambar B. 1. Hasil Simulasi Temperatur... 10 DPP 4
BAB I PENDAHULUAN Perubahan dan perpindahan panas tidak dapat dipisahkan dari suatu reaksi, baik reaksi eksotermik maupun reaksi endotermik. Akumulasi panas (pada reaksi eksotermik) di dalam suatu sistem menjadi faktor yang perlu diperhatikan karena dapat mengganggu keberjalanan proses. Untuk menjaga sistem pada kondisi isotermal, transfer panas perlu dilakukan. Panas memiliki sifat mengalir dari suhu tinggi ke suhu yang lebih rendah. Jadi ketika dua sistem berada pada temperatur berbeda maka akan terjadi perpindahan panas namun, jika sistem tersebut berada pada temperatur yang sama maka tidak terjadi perpindahan panas. Sifat panas yang dinamik ini menjadi hal yang perlu diamati untuk mengetahui langkah langkah yang dapat dilakukan untuk memanfaatkan ataupun mengontrol keberadaan panas ini. Reaktor aliran bolak balik (RABB) merupakan salah satu cara untuk menjalankan proses pada keadaan tidak tunak. Pemanfaatan reaktor aliran bolak balik ini juga dapat menghemat energi panas yang diperlukan untuk melangsungkan reaksi (jika reaksi bersifat endotermik). Bagaimana sistem reaktor aliran bolak balik ini dapat menghemat penggunaan energi menjadi hal yang menarik untuk diteliti. Untuk itu percobaan mengenai dinamika perambatan panas pada RABB ini perlu dilakukan. DPP 1
BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN 2.1. Tujuan Percobaan Tujuan percobaan Dinamika Proses Perambatan Panas ini adalah mempelajari perilaku dinamik dalam proses perambatan panas di sepanjang unggun inert pada reaktor bolak-balik. 2.2. Sasaran Percobaan Sasaran percobaan Dinamika Proses Perambatan Panas adalah praktikan: 1. Mampu menggambarkan diagram alir reaktor aliran bolak-balik dan menjelaskan prinsip kerjanya. 2. Mampu menentukan daerah operasi dan distribusi temperatur berdasarkan karakteristik perambatan panas pada reaktor aliran bolak-balik. 3. Mampu mensimulasikan kelakuan dinamik dalam pemodelan komputer. 4. Mampu menghitung energy saving pada penggunaan reaktor bolak-balik berdasarkan penurunan kebutuhan energi untuk pemanasan umpan. DPP 2
BAB III RANCANGAN PERCOBAAN 3.1. Skema Alat Percobaan Diagram skematik sistem reaktor aliran bolak balik yang digunakan pada percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 3.1. Detail dimensi dan penempatan termokopel pada reaktor ditunjukkan pada Gambar 3.2. Gambar 3.1. Skema Reaktor Aliran Bolak Balik Gambar 3.2. Skema Pipa Reaktor Aliran Bolak Balik DPP 3
3.2. Alat dan Bahan Percobaan 3.2.1. Alat Peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah: 1. Reaktor pipa 2. Pemanas elektrik 3. Valve aliran udara 4. Set alat termokopel 5. Wet test meter 6. Manometer 7. Blower 8. Laptop 3.2.2. Bahan Material yang digunakan pada percobaan ini adalah: 1. Udara 2. Dolomit (material unggun inert) DPP 4
BAB IV PROSEDUR PERCOBAAN 4.1. Kalibrasi Manometer dengan Wet Test Meter 1. Cek posisi gelembung di bagian atas wet test meter dan pastikan posisinya berada di tengah. 2. Hubungkan outlet reaktor aliran bolak balik (RABB) ke inlet wet test meter. 3. Aturan bukaan valve dan nyalakan blower sehingga aliran udara dapat mengalir. 4. Atur perbedaan ketinggian cairan pada manometer dan catat waktu yang diperlukan untuk mendapatkan volume udara tertentu, misalnya 2 L. 5. Variasikan perbedaan ketinggian pada manometer dengan mengantur bukaan valve pada blower. 6. Dari data percobaan tersebut, kurva kalibrasi manometer terhadap wet test meter dapat diperoleh. 4.2. Reverse Flow Reactor 1. Pasang termokopel pada titik-titik yang ada pada reaktor 2. Buka valve 2 dan 2 (tutup 3 dan 3 ). 3. Nyalakan blower untuk mengalirkan udara ke dalam reaktor dengan menyambungkan kabel blower ke sumber listrik. 4. Atur ketinggian manometer dengan mengatur bukaan valve blower 5. Nyalakan heater dengan menghubungkan kabel heater ke sumber listrik dan menekan tombol ON, kemudian atur temperatur pemanasan sesuai variasi. 6. Amati profil panas di sepanjang reaktor hingga dicapai keadaan tunak. 7. Buka valve 3 dan 3 (tutup 2 dan 2 ) 8. Amati profil panas di sepanjang reaktor hingga dicapai switching time (misalnya: 30 menit). 9. Setelah alat SELESAI digunakan, turunkan temperatur secara perlahan-lahan, matikan blower dengan mencabut alat dari sumber listrik, matikan termokopel dengan menekan tombol OFF, matikan heater dengan memutar skala ke angka nol, dan TUTUP SELURUH VALVE. DPP 5
Gambar 4.1. Diagram Alir Kerja DPP 6
DAFTAR PUSTAKA Budhi, Y.W. 2005. Reverse Flow Reactor Operation for Control of Catalyst Surface Coverage, Disertasi Doktor, Technische Universiteit Eindhoven. Budhi, Y.W. 2008. Diktat Kuliah TK5058 Intensifikasi Proses, Institut Teknologi Bandung, Bandung. DPP 7
Switching Time 3 Switching Time 2 Switching Time 1 Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016 LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH A.1 Data Kalibrasi Wet Test Meter Tabel A. 1. Data Kalibrasi Wet Test Meter Δh manometer (cm) Q (L/s) A.2 Data Pengamatan Temperatur pada Termokopel Tabel A. 2. Data Pembacaan Termokopel Temperatur yang Terbaca pada Termokopel t (menit) 1 2 3 4 a b c 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 DPP 8
LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN B.1 Perhitungan Laju Alir Udara Kalibrasi manometer menggunakan wet test meter Persamaan: v = v ( ) v / v Keterangan: v = laju alir udara (m/s) Q = laju alir 9eactor9ic (m 3 /s) D = diameter 9eactor (m) H = perbedaan ketinggian manometer (m) menghasilkan persamaan regresi sebagai berikut: v = 0.6286 H 0.5 + 0.0276 Perbedaan ketinggian manometer yang digunakan: 3 cm (0.03 m) v = 0.6286 H 0.5 + 0.0276 = 0.6286(0.03) 0.5 + 0.0276 = 0.1365 m/s B.2 Simulasi mengunakan FlexPDE Gambar B.1 menunjukkan profil temperatur pada RABB hasil simulasi menggunakan flexpde. DPP 9
Gambar B. 1. Hasil Simulasi Temperatur DPP 10