PERPINDAHAN PANAS PADA TANGKI BERPENGADUK
(STIRRED TANK REAKTOR)
Tujuan percobaan
Setelah melakukan percobaan ini,
diharapkan dapat:
1. Memahami proses perpindahan panas di dalam tangki berpengaduk berjaket, yang tergolong kelompok proses unsteady state.
2. Memahami perpinadahan panas pada tangki dengan memberikan variasi putaran pengaduk.
Stired Tank (tangki berpengaduk) dalam industri kimia
digunakan untuk reaksi-reaksi batch ‘tumpak’ dalam skala kecil. Alat ini
terdiri dari tangki silindris yang dilengkapi dengan agitator ‘pengaduk’.
Tangki ini digunakan untuk pemanasan atau pendinginan, dipakai jaket sehingga
air panas atau air dingin dapat dialirkan (dipindahkan).
Pengadukan
dipakai dalam berbagai aplikasi, misalnya :
Dispersi suatu zat terlarut dalam
suatu pelarut, penyatuan dua cairan yang dapat dicampur , produksi slurry dari
padatan halus didalam suatu cairan, pengadukan suatu cairan homogen untuk
meningkatkan heat transfer ke cairan.
Peralatan
pengaduk mempunyai berbagai macam variasi menurut aplikasinya.
One.
Axial flow impeler
untuk cairan viskositas sedang yang memerlukan gerakan cepat.
Two.
Flat blade turbine
yang menghjasilkan aliran turbulen pada arah radial, tetapi
memerlukan power
yang lebih besar.
Three. Turbin untuk pengadukan yang merata sekali.
Four.
Anchor impeller
untuk tingkat turbulensi rendah dan efektif digunakan untuk tangki yang
dipanaskan atau didinginkan dengan jaket.
Five.
Helical impeller
untuk pengadukan padat cair atau untuk mengadauk pasta, lumpur, atau adonan.
Perpindahan panas
dan energi pada proses tangki berpengaduk berjaket pada praktikum ini terjadi
sangat berbeda dengan proses perpindahan panas yang sering kita jumpai Hal ini
disebabkan karena proses yang terjadi adalah proses tak tetap (unsteady state).
Jadi koefesien perpindahan panas (U) tidak dapat digunkan dalam persamaan
Fourier, yaitu Q = U.A.∆T. Persamaan Fourier tersebut hanya bisa
digunakan bila tangki beroperasi secara sinambung/steady state. Dalam semua kasus, laju total perpindahan
panas dapat diekspresikan dalam bentuk daya gerak penurunan temperatur dan
hambatan.
Persamaan Fourier
Q = U . A . (T1 – T2)
Dimana: Q = laju
perpindahan panas ;
T1 = temperatur
pada titik 1 ;
T2 = temperatur
pada titik 2 ;
U = koefisien keseluruhan perpindahan panas ;
A = luas permukaan yang dilalui panas.
1.
Menghidupkan peralatan pengendalian proses PCT 10
2. Mensirkulasikan air di dalam jaket dengan membuka keran utama air dengan bukaan valve ¾, dan menghidupkan pompa sirkulasi.
3.
Buka katup utama steam
4. Melakukan penyetingan suhu T1 (suhu air pemanas masuk) pada suhu 60oC, atur katup utama steam supaya T1 cepat tercapai, dan setelah suhu penyetingan tercapai dilakukan supaya kondisi tetap konstan (60 ( 2oC).
5. Sambil menunggu tercapainya suhu 60oC, dilakukan penentuan putaran pengaduk pada 70 RPM.
6.
Matikan pengaduk, masukkan air umpan sebanyak 100 liter.
7. Jalankan pengaduk dan dilakukan pencatatan suhu T1(air pemanas masuk), T2 (air pemanas keluar), dan t (suhu air dalam tangki) dengan selang waktu 2 menit. Dilakukan sampai T1 sama dengan t.
8. Lakukan langkah diatas untuk 90, 100 DAN 110 RPM, dengan mengkondisikan umpan di dalam tangki pada saat awal pencatatan sekitar 30oC.
Volume air yang dijadikan sebagai
umpan adalah 100 L tiap RUN.
Data Percobaan
Run I (90 RPM)
|
Waktu (Menit) |
TIC-6 (t) |
TIC-7(T1) |
TC (T2) |
T1-T2 |
T1-t |
|
0 |
28.6 |
60 |
57.5 |
2.5 |
31.4 |
|
2 |
37.8 |
59.2 |
55.1 |
4.1 |
21.4 |
|
4 |
41.7 |
57.8 |
55.3 |
2.5 |
16.1 |
|
6 |
45.1 |
59.6 |
56.8 |
2.8 |
14.5 |
|
8 |
47.6 |
59.6 |
57.3 |
2.3 |
12 |
|
10 |
50.4 |
63 |
60.2 |
2.8 |
12.6 |
|
12 |
52.6 |
60.5 |
58.2 |
2.3 |
7.9 |
|
14 |
54 |
58.2 |
56.5 |
1.7 |
4.2 |
|
16 |
54.8 |
60.9 |
59.8 |
1.1 |
6.1 |
|
18 |
56.1 |
60.2 |
58.4 |
1.8 |
4.1 |
|
20 |
56.9 |
58.8 |
57.7 |
1.1 |
1.9 |
|
22 |
57.8 |
62.6 |
60.7 |
1.9 |
4.8 |
|
24 |
58.7 |
61.9 |
60.1 |
1.8 |
3.2 |
|
26 |
59.3 |
60.4 |
59.1 |
1.3 |
1.1 |
|
28 |
59.6 |
59.7 |
58.6 |
1.1 |
0.1 |
Grafik run I
Run II (90 RPM)
|
Waktu (Menit) |
TIC-6 (t) |
TIC-7(T1) |
TC (T2) |
T1-T2 |
T1-t |
|
0 |
35.9 |
60.1 |
58.3 |
1.8 |
24.2 |
|
2 |
43 |
59.3 |
56.2 |
3.1 |
16.3 |
|
4 |
46.4 |
60.9 |
58.1 |
2.8 |
14.5 |
|
6 |
48.9 |
57.5 |
55.2 |
2.3 |
8.6 |
|
8 |
50.9 |
61.5 |
59.4 |
2.1 |
10.6 |
|
10 |
53 |
59.1 |
57.6 |
1.5 |
6.1 |
|
12 |
54.6 |
61.6 |
59.8 |
1.8 |
7 |
|
14 |
56 |
60.5 |
58.7 |
1.8 |
4.5 |
|
16 |
56.9 |
58.8 |
57.5 |
1.3 |
1.9 |
|
18 |
57.5 |
60.4 |
58.9 |
1.5 |
2.9 |
|
20 |
58.2 |
59.5 |
58.5 |
1 |
1.3 |
|
22 |
58.8 |
60.9 |
59.4 |
1.5 |
2.1 |
|
24 |
59.2 |
59.9 |
58.6 |
1.3 |
0.7 |
|
26 |
59.4 |
59.4 |
58.3 |
1.1 |
0 |
Grafik run II
Run III (100 RPM)
|
Waktu (Menit) |
TIC-6 (t) |
TIC-7(T1) |
TC (T2) |
T1-T2 |
T1-t |
|
0 |
36.9 |
60 |
38.7 |
21.3 |
23.1 |
|
2 |
42.8 |
59.2 |
55.9 |
3.3 |
16.4 |
|
4 |
46.2 |
59.4 |
56.6 |
2.8 |
13.2 |
|
6 |
48.9 |
61.3 |
58.5 |
2.8 |
12.4 |
|
8 |
51.3 |
59.7 |
57.4 |
2.3 |
8.4 |
|
10 |
53.1 |
61.2 |
59.4 |
1.8 |
8.1 |
|
12 |
54.6 |
59.6 |
57.8 |
1.8 |
5 |
|
14 |
56 |
61.8 |
60.2 |
1.6 |
5.8 |
|
16 |
57.3 |
61.8 |
60.3 |
1.5 |
4.5 |
|
18 |
58.4 |
61.8 |
60.6 |
1.2 |
3.4 |
|
20 |
59.2 |
61.8 |
60.5 |
1.3 |
2.6 |
|
22 |
59.9 |
60.4 |
59.3 |
1.1 |
0.5 |
|
24 |
60 |
60 |
59.3 |
0.7 |
0 |
Grafik Run III
Run IV (110 RPM)
|
Waktu (Menit) |
TIC-6 (t) |
TIC-7(T1) |
TC (T2) |
T1-T2 |
T1-t |
|
0 |
31.3 |
60.6 |
59.4 |
1.2 |
29.3 |
|
2 |
39.9 |
58.3 |
54.7 |
3.6 |
18.4 |
|
4 |
43.6 |
61.1 |
60.2 |
0.9 |
17.5 |
|
6 |
47.4 |
60.7 |
57.3 |
3.4 |
13.3 |
|
8 |
49.8 |
58.6 |
58 |
0.6 |
8.8 |
|
10 |
51.9 |
60.6 |
58.7 |
1.9 |
8.7 |
|
12 |
53.7 |
59.5 |
57.7 |
1.8 |
5.8 |
|
14 |
55.2 |
61.1 |
59.7 |
1.4 |
5.9 |
|
16 |
56.4 |
60.5 |
58.6 |
1.9 |
4.1 |
|
18 |
57.3 |
61.9 |
60.7 |
1.2 |
4.6 |
|
20 |
58.4 |
61.6 |
60.1 |
1.5 |
3.2 |
|
22 |
59 |
59.6 |
58.9 |
0.7 |
0.6 |
|
24 |
59.4 |
61.2 |
60 |
1.2 |
1.8 |
|
26 |
59.9 |
59.9 |
59.1 |
0.8 |
0 |
Grafik run IV
Pada praktikum
ini, diamati pengaruh kecepatan pengadukan pada perpindahan panas dalam tangki
berpengaduk dan berjaket dengan sistem batch untuk masing kecepatan pengaduk
yaitu 80, 90 100, dan 110 rpm. Cairan yang dipanaskan berupa air ledeng dalam
tangki tersebut dengan volume pada masing-masing RUN sebesar 100 L (100 kg) dan
temperatur operasi dijaga 60 o C. Hal ini dimaksudkan agar tidak
terjadi pengurangan jumlah cairan dalam tangki tersebut sehingga parameter
jumlah cairan tidak mempengaruhi dalam perpindahan panas yang dilakukan. Media
pemanas yang digunakan adalah air yang dipanaskan dengan steam dengan
temperatur ketika masuk jaket dikendalikan pada 60 o C sebagai nilai
acuan (set point). Tangki tersebut
dselimuti dengan jaket dimaksudkan agar tidak ada kehilangan panas ke
lingkungan.
Untuk mengatahui
seberapa besar panas yang dipindahkan dari air dalam jaket atau yang diserap
oleh cairan (air) dalam tangki maka digunakan parameter suhu. Suhu air dalam
tangki diukur, begitu juga suhu air pemanas masuk dan keluar jaket. Perbedaan
suhu antara suhu air dalam tangki dan air masuk jaket (T1-t) diplotkan terhadap
waktu samapi waktu tertentu dan beda suhunya mendekati nol atau sama dengan
nol.
Dari data-data praktikum yang di peroleh
didapat pengaruh hubungan kecepatan putaran pengaduk terhadap lamanya
perpindahan panas yang terjadi yaitu semakin cepat pengdukan yang dilakukan
maka akan semakin cepat pula perpindahan panas yang terjadi (cepat menacapai
keadaan set point), seperti terlihat dalam grafik hubungan ∆T (T1-t) Vs Waktu pada masing-masing
kecepatan putaran pengaduk (agitator). Hal ini disebabkan karena dengan adanya
pengadukan yang semakin cepat maka perpindahan panas pun akan semakin cepat
homogen dan sudah tentu lajunya pun akan semakin cepat. Disamping itu juga
dengan adanya pengadukan maka kluas permukaan kontak untuk perpindahan panas
semakin besar.
1.
Semakin cepat putaran
pengaduk maka semakin besar perpindahan panas yang terjadi pada waktu tertentu.
2.
Pengadukan dapat
memperbasar luas kontak perpindahan panas pada cairan.
1.
Job sheet praktikum
‘Tangki Berpengaduk’, Laboratorium
Pilot Plant. Jurusan Teknik Kimia. Politeknik Negeri Bandung. 2000.
2.
Geankoplis,
Christie J. ‘Transport Process and unit
Operation’. Prentice – Hall. Third edition.
Judul Praktikum : Perpindahan Panas Pada
Tangki Berpengaduk
(Stirred Tank Reactor)
Nama
Mahasiswa : 1. Anika
Dyan Meydita (99401008)
2. Dian Almaidah (99401009)
3. Sonny Nugraha (99401010)
Tanggal
Praktikum : 20 Oktober
2001
Tanggal
Penyerahan Laporan : 27 Oktober 2001
Dosen
Pembimbing : Bapak Martiano
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2001
