Kimia Teknologi: (Chapter VI - Unit Operation) Flow Of Fluids

A. TUJUAN

Mengetahui pengaruh jenis impeler (turbin) terhadap waktu homogenitas larutan garam.

B. DASAR TEORI

Mixing adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak, dimana bahan yang satu menyebar kedalam bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam 2 fasa atau lebih.

Tujuan pengadukan :

Ø Untuk membuat suspensi partikel zat padat

Ø Untuk meramu zat cair yang mampu campur, umpamanya methyl alkohol dan air

Ø Untuk menyebarkan (dispersi) gas didalam zat cair dalam bentuk gelembung-gelembung kecil

Ø Untuk menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair yang lain, sehingga membentuk butiran-butiran halus

Ø Untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan kumparan atau mantel kalor.

Macam-macam mixing :

· Cair-cair

· Gas-cair

· Gas-gas ( sulit dilakukan)

Impeller itu akan membangkitkan pada aliran didalam sistem yang menyebabkan zat cair bersikulasi didalam bejana untuk kembali ke impeller.

Impeller ada dua macam, menurut jenisnya :

Impeller aliran axial : membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller
Impeller aliran radial : membangkitkan arus pada arah tangensial dan radial

Dari segi bentuknya terbagi atas tiga impeller :

a) Propeller (baling-baling)

b) Dayung (padle)

c) Turbin

Perbedaan pencampuran dan pengadukan :

Pengadukan itu menunjukan gerakan yang terinduksimenurut cara tertentu pada suatu bahan didalam bejana, dimana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi

Pencampuran itu peristiwa menyebar nya bahan-bahan secara acak, dimana bahan yang satu menyebar kedalam bahan yang lain dan sebaliknya, sedang bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih.

Jenis aliran didalam bejana yang sedang diaduk tergantung pada jenis impeller, karakteristik fluida, dan ukuran serta perbandingan ( proporsi tanki) sekat, dan agitator. Kecepatan fluida pada setiap titik dalam tangki mempunyai tiga komponen yaitu :

- Komponen radial : bekerja pada arah tegak lurus terhadap poros impeller

- Komponen longitudinal : bekerja pada arah paralel dengan poros

- Komponen tangensial : bekerja pada arah singgung terhadap lintasan lingkar di sekeliling poros

Tabel 1. macam-macam impeller

Jenis impeller	Kecepatan	Kekentalan	Arah aliran
Propeller	Tinggi	Rendah	Axial
Dayung	Rendah – sedang	Tinggi	Radial
Turbin	Tinggi	Rendah - tinggi	Radial dan tangensial

ALAT PENGADUK

Zat cair biasanya diaduk di dalam suatu tangki atau bejana, biasanya yang berbentuk silinder dengan sumbu terpasang vertikal. Bagian atas bejana mungkin terbuka saja ke udara atau dapat pula tertutup. Ukuran dan proporsi tangki itu bermacam- macam, bergantung pada masalah pengaduakn itu sendiri. Ujung bawah tangki itu biasanya agak membulat, jadi tidak datar, hal ini dimaksudkan supaya tidak terdapat terlalu banyak sudut- sudut tajam atau daerah yang sulit ditembus arus zat cair. Kedalaman zat cair biasanya hampir sama dengan diameter tangki. Didalam tangki tersebut dipasang impeller pada ujung poros menggantung, artinya poros itu ditumpu dari atas. Poros itu digerakkan oleh motor, yang kadang- kadang dihubungkan dengan poros itu, namun biasanya dihubungkan melalui peti roda gigi untuk menurunkan kecepatannya. Impeller itu membangkitkan pola aliran di dalam sistem, yang menyebabkan zat cair bersikulasi didalam bejana untuk akhirnya kembali ke impeller.

Impeller

Ada dua macam impeller pengaduk : jenis pertama membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller, dan membangkitkan arus pada arah tangensial atau radial. Impeller jenis pertama disebut aliran- aksial sedangkan yang kedua impeller aliran- radial.

Propeller (Baling- Baling)

Propeller merupakan impeller aliran aksial berkecepatan tinggi untuk zat cair berviskositas rendah. Propeller kecil biasanya berputar peda kecepatan motor penuh, yaitu 1150-1750 put/min, sedang propeller besar berputar pada 400-800 put/min. Arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu sampai dibelokan oleh dasar atau dinding bejana.

Gambar 1. Propeller 2 blade, Propeller 3 blade

Paddle (Dayung)

Digunakan untuk proses- proses yang sederhana, agitator yang terdiri dari satu dayung datar yang berputar pada poros vertikal merupakan pengaduk yang cukup efektif. Terkadang daunnya dibuat miring, tetapi biasanya vertikal saja. Dayung ini berputar ditengah bejana dengan kecepatan rendah sampai sedang dan mendorong zat cair secara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan tangensial , hampir tanpa adanya gerakan vertikal pada impeller kecuali bila daunnya agak miring, Arus yang terjadi bergerak ke luar ke arah dinding, lalu membelok ke atas atau ke bawah.

Agitator dayung yang digunakan di industri biasanya berputar dengan kecepatan antara 20 – 150 put/ min. Panjang total impeller dayung biasanya 50- 80% dari dari diameter dalam bejana. Lebar daunya seperenam sampai sepersepuluh panjangnya. Pada kecepatan yang sangat rendah, dayung dapat, memberikan pengadukan sedang didalam bejana tanpa- sekat, pada kecepatan yang sangat rendah, pada kecepatan yang lebih tinggi diperlukan pemakaian sekat, sebab jika tidak zat cair itu akan berputar- putar saja mengelilingi bejana itu dengan kecepatan tinggi, tetapi tanpa adanya pencampuran.

Gambar 2. Paddle 2 blade, Paddle 3 blade

Turbin

Kebanyakan turbin itu menyerupai agitator dayung berdaun banyak dengan daunnya yang agak pendek, dan berputar pada kecepatan tinggi pada suatu poros yang dipasang di pusat bejana. Daun- daunya dapat berupa lurus dan lengkung dapat bersudut bahkan vertikal. Impellernya mungkin terbuka setengah terbuka atau terselubung. Diameter impeller biasanya lebih kecil dari diameter dayung yaitu berkisar 30 -50% dari diameter bejana.

Turbin biasanya efektif untuk menjangkau viskositas yang luas. Pada cairan yang berviskositas rendah, turbin itu menimbulkan arus yang sangat rendah, turbin itu menimbulkan arus yang sangat deras yang berlangsung dikeseluruhan bejana, mencapai kantong- kantong yang stagna dan merusaknya. Didekat impeller itu terdapat zone arus deras yang sangat turbulen dengan geseran yang kuat. Arus utamanya bersifat radial dan tangensial. Komponen tangensialnya menimbulkan vorteks dan arus putar, yang harus dihentikan dengan menggunakan sekat atau difuser agar impeller menjadi sangat efektif.

Gambar 3. Turbin

Cara mencegah arus putar yaitu :

1. Porosnya digeser sedikit dari luar sumbu tangki (eksentrik). Porosnya digeser sedikit dari garis pusat tangki kemudian dimiringkan dalm suatu bidang yang tegak lurus terhadap pergeseran itu. Pada tangki- tangki besar, agitatornya dipasang disisi tangki, dengan porosnya pada bidang horisontal, tetapi membuat sudut dengan jari- jari tangki.

2. Pada tangki- tangki besar yang mempunyai agitator vertikal, adalah dengan memasang sekat- sekat (baffel) yang berfungsi merintangi aliran rotasi tanpa mengganggu aliran radial atau longidutional. Sekat yang sederhana namun efektif dapat dibuat dengan memasang bilah- bilah vertikal terhadap dinding tangki.

3. Memasang baffle

RANCANGAN TURBIN STANDAR

Perbandingan ukuran biasanya ialah

C. ALAT DAN BAHAN

· Alat

1. Tangki Mixing kaca : D_{t :}12 cm

2. Impeller padle : D_a: 4 cm

3. Gelas Ukur : 1 liter

4. Stopwatch

5. Benang kasur

6. Motor pengaduk

· Bahan

1. Garam Krosok : 300 gram

2. Aquades : 1 liter

D. PROSEDUR KERJA

1. Siapkan peralatan yang akan digunakan.

2. Timbang garam krosok sesuai dengan kebutuhan, kemudian masukkan dalam tangki.

3. Masukkan air dalam tangki

4. Pasang jenis pengaduk yang akan digunakan, tempatkan pada posisi tengah didalam tangki berbaffel 4 sekat.

5. Pengadukkan dilakukan.

6. Pengamatan dilakukan dengan mengamati massa jenisnya dan viskositasnya yang homogen setiap interval 5 menit.

7. Proses dihentikan ketika homogen dengan parameter massa jenis, viskositas yang sama dengan sampel kontrol.

E. RANGKAIAN ALAT

F. DATA PENGAMATAN

No.	Waktu ( menit )	Density larutan ( gram/ml)					Viskositas ( Cp )
No.	Waktu ( menit )	Bawah	Tengah	Atas	Rata-rata ( turbin )	Rata-rata (propeler)	Turbin 900rpm	Propeler 780rpm
1.	5	1,173	1,148	1,166	1,162	1,448	1,230	1,125
2.	10	1,171	1,153	1,165	1,163	1,39	1,220	1,178
3.	15	1,168	1,159	1,164	1,163	1,18	1,272	1,291
4.	20	1,165	1,161	1,164	1,163	1,173	1,322	1,203
5.	25	1,163	1,162	1,164	1,163	1,174	1,332	1,124
6.	30	1,163	1,163	1,163	1,163	1,174	1,336	1,124

· Impeller dengan jenis propeler daun kapal dengan kecepatan 780 rpm dapat tercampur rata dengan homogen namun membutuhkan wkatu yang cukup lama.

G. PEMBAHASAN

faktor yang dapat mempengaruhi waktu pencampuran dan homogenitas adalah kecepatan putaran impeller yaitu semakin cepat kecepatan putaran impeller akan mempercepat terdispersinya garam dan homogenitas larutan garam. Selain itu, terdapatnya baffle pada tanki berfungsi untuk meminimalisir terjadinya vortex (arus pusar) namun penggunaan baffle akan menyebabkan tertinggalnya sisa-sisa garam pada sudut-sudut baffle.

Dari data yang di dapatkan bahwa jenis propeler memiliki kecepatan yang berbeda-beda ,sehingga faktor tersebut dapat mempengaruhi tingkat pencampuran suatu larutan agar tercapainya homogenitas. Disini jenis impeller yang digunakan yaitu jenis turbin dengan kecepatan rata-rata 900 rpm. Pada pencampuran dengan mengunakan turbin ini larutan yang di campur lebih cepat terdispersi dan mencapai tingkat homogen, sedangkan pencampuran dengan menggunakan propeler daun kapal dengan kecepatan 780 rpm membutuhkan waktu yang lebih lama untuk menjadikan larutan dapat terdispersi dengan sempurna dengan tingkat homogen yang konstant.

H. KESIMPULAN

Pada percobaan mixing faktor yang sangat mempengaruhi homogenitas larutan garam adalah kecepatan putarandan jenis impeller.

I. DAFTAR PUSTAKA

Badger, Walter L. Banchero, Julius T. 1955. INTRODUCTION TO CHEMICAL ENGINEERING. McGraw-Hill

McCabe, L Warren. Smith, Julian C dan Peter Harriot. 1986. OPERASI TEKNIK KIMIA. Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Semarang, 29 September 2012

Mengatahui, Praktikan

( Ibu Sari Purnavita) 1.Afri A 2.Ira Dwi 3.Tika Diyah

LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA II

MIXING