laporan otk 2 teknik kimia

7/23/2019 Laporan Otk 2 TEKNIK KIMIA

1/148

LAPORAN

PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA II

Disusun oleh :

Kelompok : III (Tiga)

1. Muhammad Yahya NIM : 0814001

2. Maria Mustika Ningrum NIM : 0814004

3. Maria Drira Wea Siga NIM : 0814005

4. Catur Pratiwi S. NIM : 0814012

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

2011

1


2/148

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang

telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan

laporan praktikum Operasi Teknik Kimia II dalam percobaan Heat Exchanger,

Wetted Wall Column,Rotary Dryerini.

Tersusunnya laporan ini karena adanya dorongan dan bimbingan yang telah

diberikan oleh banyak pihak, oleh karena itu kami mengucapkan banyak terima

kasih kepada :

1. Ibu Ir. Muyassaroh, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia ITN Malang, dan

dosen pembimbing percobaan Wetted Wall Column.

2. Bapak Ir. Bambang Susila Hadi, selaku Kepala Laboratorium Operasi Teknik

Kimia ITN Malang.

3. Serta para asisten pembimbing praktikum Operasi Teknik Kimia II pada

percobaanHeat Exchanger, Wetted Wall Column,Rotary Dryer.

Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak

kekurangan, oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun

dari para pembaca.

Malang, Januari 2011

Penyusun

2


3/148

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.............................................................................................2

DAFTAR ISI...........................................................................................................3

BAB I . HEAT EXCHANGER..............................................................................5

BAB II . WETTED WALL COLUMN...............................................................56

BAB III . ROTARY DRYER.............................................................................100

3


4/148

BAB I

HEAT EXCHANGER

1.1. Tujuan Percobaan

Mempelajari salah satu jenis alat Heat Exchanger yang beroperasi secara

co-currentdan counter currentflow dimana alat tersebut ingin diketahui individual

heat transfer coefficient (hi) serta overall heat transfer coefficient (Ud) berdasarkan

hukum Nusselt. Dengan demikian kita dapat mengetahui harga faktor kekotoran ataufouling factor(Rd) dari alat tersebut.

1.2. Tinjauan Pustaka

Alat penukar panas (heat exchanger) adalah merupakan suatu alat pertukaran

panas tak langsung yang memungkinkan terjadinya perpindahan panas dari satu

cairan (atau gas) ke cairan (atau gas) yang lain melalui sebuah dinding pemisah.

Alat penukar panas (heat exchanger) dibedakan menjadi:

1. Penukar panas pipa ganda (double pipe heat exchanger)

Alat penukar panas pipa ganda terdiri dari dua pipa yang konsentris yang ujung

ujungnya dilas menjadi satu atau dihubungkan dengan kotak-kotak penyekat.

Alat penukar panas jenis ini digunakan sebagai alat pemanas atau pendingin bila

diinginkan laju alir yang kecil dan tekanan tinggi. [3]

2. Penukar panas tipe shell dan tube (shell and tube heat exchanger)

Jenis umum dari penukar panas, biasanya digunakan dalam kondisi tekanan relatif

tinggi, yang terdiri dari sebuah selongsong yang didalamnya disusun suatu

anulus dengan rangkaian tertentu (untuk mendapatkan luas permukaan yang

optimal). Fluida mengalir di selongsong maupun di anulus sehingga terjadi

perpindahan panas antar fluida dengan dinding anulus sebagai perantara. [10]

Berdasarkan arah aliran fluida dingin dan panas yang mengalir dapat kita

kenal dua macam pola aliran, antara lain :

4
http://id.wikipedia.org/wiki/Tekananhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan


5/148

a. Aliran searah (co-current)

Bahan panas dan bahan dingin mengalir pararel dalama arah yang sama.

Setelah bahan panas kontak dengan bahan dingin, bahan panas bahan panas

mengalami penurunan tempratur yang besar, sehingga media pendingin hanya

mengalami pemanasan yang kecil. [3]

Rumus yang digunakan :

Dengan berbagai anggapan dapat dibuktikan bahwa harga temperatur rata-rata

(t), yaitu merupakan beda suhu rata-rata logaritmik (t LMTD ).

tLMTD =

1

2

12

tt

ln

tt =

)tT/()tTln()tT()tT(

1112

1122

[4]

Dimana :

T1 = suhu pada air panas yang masuk

T2 = suhu pada air panas yang keluar

t1 = suhu pada air dingin yang masuk

t2 = suhu pada air dingin yang keluar

TLMTD = logaritma perubahan suhu

Grafik 1.2.1. Aliran co current[7]

b. Aliran berlawanan arah (counter current)

5


6/148

Aliran berlawanan arah adalah suatu aliran dimana fluida yang satu

masuk pada satu ujung penukar panas, sedangkan fluida yang lain masuk

pada ujung yang lain dan masing-masing fluida mengalir dengan arah

yang berlawanan. [5]

Rumus yang digunakan :

Dengan berbagai anggapan dapat dibuktikan bahwa harga temperatur rata-

rata (t), yaitu merupakan beda suhu rata-rata logaritmik (t LMTD ).[4]

tLMTD =

1

2

12

t

tln

tt =

)/()ln(

)()(

1221

1221

tTtT

tTtT

Dimana :

T1 = suhu pada air panas yang masuk

T2 = suhu pada air panas yang keluar

t1 = suhu pada air dingin yang masuk

t2 = suhu pada air dingin yang keluar

TLMTD = logaritma perubahan suhu

Grafik 1.2.2. Aliran counter current[7]

6


7/148

Gambar 1.2.3. Gambar aliran co-currentdan counter current[10]

Berdasarkan bilangan Reynold nya, aliran dibagi menjadi tiga, yaitu :

1. Aliran Laminar

Aliran Laminar adalah jenis aliran dengan bilangan Reynold kurang dari

2100.

2. Aliran Transisi

Aliran transisi adalah jenis aliran yang memiliki bilangan Reynold antara

2100 sampai 6000.

3. Aliran Turbulent

Aliran turbulent adalah jenis aliran yang memiliki bilangan Reynold lebih

dari 6000. [2]

Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari satu

daerah ke daerah lainnya sebagai akibat adanya perbedaan suhu antara

daerah-daerah tersebut. Sifat-sifat perpindahan panas adalah apabila dua buahbenda yang suhunya berbeda berada dalam kontak termal, maka panas tersebut

akan mengalir dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya

lebih rendah. Peristiwa perpindahan panas tersebut dapat berlangsung dengan

tiga mekanisme, antara lain : [5][6]

1. Konduksi

Konduksi adalah proses dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu

lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam satu medium (padat,

7


8/148

cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan

secara langsung. Dalam aliran panas konduksi, perpindahan energi terjadi

karena hubungan molekul secara langsung tanpa adanya perpindahan molekul

yang cukup besar. Konduksi merupakan satu-satunya mekanisme dimana panas

dapat mengalir dalam zat padat yang tidak tembus cahaya.

2. Konveksi

Konveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari

konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur. Konveksi

merupakan mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat

dan cairan atau gas.

3. Radiasi

Radiasi adalah proses dimana panas mengalir dari benda yang bersuhu

tinggi ke benda yang bersuhu rendah bila benda-benda itu terpisah di dalam

ruang, bahkan bila terdapat ruang hampa di antara benda-benda tersebut.

Pada radiasi, panas diubah menjadi gelombang elektromagnetik yang

dirambatkan melalui ruang tanpa media penghantar. [3] [6]

Faktor Pengotoran (Fouling Factor)

Dalam operasi sesungguhnya, permukaan perpindahan panas tidak selalu

bersih. Kerak dan kotoran dapat terbentuk pada salah satu atau kedua tabung,

sehingga menyebabkan hambatan pada laju alir panas dan akibatnya koefisien

menyeluruh akan bertambah kecil. [5]

Aplikasi alat penukar penukar panas yang biasa digunakan di industri adalah :

a. Koil

Koil merupakan perangkat penukar panas berbentuk pipa atau pelat yangdipasang di dalam tangki, digunakan bila dinding tangki tidak cukup luas

untuk dapat memindahkan panas yang diperlukan atau bila koefisien

perpindahan panas dinding tangki sangat rendah sehingga perpindahan panas

melalui dinding hampir tidak mungkin (misalnya pada baja berlapis ebonit

atau berlapis keramik).

8


9/148

Gambar 1.2.4. Gambar Koil [3]

b. Jaket

Tangki diselubungi oleh sebuah mantel atau jaket besar yang dipasang

dipasangi pada bejana reaksi dengan cara dilas atau dikeling. Di dalam ruang

antara seringkali terdapat lempengan. Di dalam ruang antara seringkali

terdapat lempengan pengatur arah aliran.

Gambar 1.2.5. Gambar Jaket [3]

Apabila luas perpindahan panasnya kecil, maka jenis Heat Exchangernyaialah :

a. Double PipeHeat Exchanger

Double Pipe Heat Exchanger sangat baik digunakan apabila luas

perpindahan panasnya kecil yaitu 100 sampai 200 ft2. Pada tipe ini dapat

dibagi menjadi dua yaitu:

- Double pipe exchanger Seri

9


10/148

Aliran berlawanan arah adalah suatu aliran dimana fluida yang satu

masuk pada satu ujung penukar panas, sedangkan fluida yang lain masuk

pada ujung yang lain dan masing-masing fluida mengalir dengan arah

yang berlawanan. Pada Temperatur outlet sisi dingin, T2, bisa mendekati

sisi suhu panas masuk, T, yang lebih tinggi daripada temperatur outlet sisi

panas, T2. Oleh karena itu shell and tube yang lebih efisien adalah shell

and tube yang jenis aliranya seri atau (counter-current) karena suhu dingin

sisi outlet t2 lebih tinggi dari temperatur outlet sisi panas T2.

Gambar 1.2.6. Double pipe exchanger Seri [4]

- Double pipe exchanger Parallel

Dalam aliran paralel-penukarpanas, kedua cairan penukar masukan

pada akhir yang sama, dan perjalanan di sejajar satu sama lain ke sisi lain.

Fluida dingin masuk ke dalam shell pada pipa tingkat pertama, dimana

keluarnya fluida dingin tersebut mengalir ke tingkat pipa ke tiga dan

seterusnya itu terjadi berselang seling. Fluida dingin yang keluar melaluipipa ke dua di alirkan kembali menuju pipa ke lima. Proses tersebut di

lakukan secara terus menerus. Sedangkan fluida panas masuk menuju tube

Akhir. Dimana proses ini aliran fluida panas dan fluida dingin mengalir

sejajar. Bahan panas dan bahan dingin mengalir pararel dalama arah yang

sama. Setelah bahan panas kontak dengan bahan dingin, bahan panas

bahan panas mengalami penurunan tempratur yang besar, sehingga media

pendingin hanya mengalami pemanasan yang kecil.

10


11/148


12/148

a. Shell and Tube paling banyak digunakan di industri karena disebabkan

oleh lebarnya rentang suhu dan tekanan media pemanas yang pada

hakekatnya dibatasi oleh ketahanan bahan dasar alat. Selain itu, tipe ini

dapat dimodifikasi untuk pengoperasian khusus yaitu dengan mengubah

konstruksi secara sederhana. Dan juga biaya pembuatannya lebih murah

dibandingkan dengan jenis lain. Kekurangan dari jenis ini adalah seringnya

terjadi kebocoran pada saat digunakan fluida yang sangat panas atau sangat

dingin. [2]

Gambar 1.2.9. Shell and Tube [8]

b. Plate frame

Heat Exchanger jenis ini tersusun dari sejumlah plat yang dua-duanya

merupakan kotak pipih seperti lempengan tipis yang besar. Zat yang satu

mengalir biasanya melalui rusuk-rusuk dan yang dipasang di dalam plat atau

antara kedua plat. Jadi di sisi yang sebelah lain mengalir fluida yang lain.

Keuntungan dari aparat jenis ini adalah koefisien menyeluruh aparat jenis ini

biasanya lebih tinggi daripada aparat jenis pipa. [3]

12


13/148

Gambar 1.2.10. Plate frame[12]

Untuk mencari tahanan panas digunakan persamaan sebagi berikut :

UdUcUdUcRd

=

oio

oio

hh

hhUc

+

=

tA

QUd

= [4]

Dimana :

Rd = faktor kekotoran

Uc = koefisien perpindahan panas total dalam keadaan bersihUd = koefisien perpindahan panas total dalam keadaan kotor

hio = koefisien perpindahan panas dalam pipa berdasarkan diameter luar dari pipa

ho = koefisien perpindahan panas individual dalam tube

A = luas perpindahan panas

t = perbedaan temperatur yang sebenarnya

BAB II

13


14/148

PERCOBAAN

2.1. Variabel Percobaan

A. Variabel tetap

- Suhu air panas : 60C

B. Variabel berubah

- Arah aliran : co - currentdan counter - courrent.

- Waktu operasi : 30, 60, 90, 120 detik.

2.2. Alat dan Bahan

A. Alat yang digunakan

- Seperangkat alatshelland tube exchanger

- Stopwatch

B. Bahan bahan yang digunakan

- Air panas

- Air dingin

2.3. Prosedur Percobaan

A. Tahap kalibrasi

- Mengalirkan pompa aliran air dingin dengan jalan membuka valve

no 9 dan 11 selama 30 detik sehingga diperoleh laju alir yang diinginkan.

- Mencatat volume pada flowmeter.

- Mengulangi langkah percobaan di atas sesuai dengan run yang telah

ditentukan yaitu 30, 60, 90, 120 detik.B. Tahap Persiapan

- Mengisi tangki pemanas dengan air.

- Menyalakan heaterguna memanaskan air hingga suhunya mencapai

60 C.

- Menyalakan pompa aliran air panas untuk mengalirkan air panas ke

seluruh rangkaianHeat exchanger.

14


15/148

- Apabila suhu yang sudah ditentukan telah tercapai selanjutnya

percobaan dapat dilaksanakan.

C. Tahap percobaan

- Secara co current

- Mengalirkan air panas ke dalam tube dengan cara membuka valve 13.

- Mengalirkan air dingin dari tangki supply dalam shell dengan jalan

membuka valve 9 dan 11.

- Menjalankan pompa air panas dan air dingin secara bersamaan

selama 30 detik.

- Mencatat suhu yang masuk dan suhu yang keluar pada fluida panas

dan fluida dingin.

- Mengulangi langkah di atas sesuai dengan run yang telah ditentukan

yaitu 30, 60, 90, 120 detik.

- Secara counter current

- Mengalirkan air panas ke dalam tube dengan cara membuka valve 13.

- Mengalirkan air dingin dari tangki supply dalam shell dengan jalan

membuka valve 11 dan 16.

- Menjalankan pompa air panas dan air dingin secara bersamaan selama 30

detik.

- Mencatat suhu yang masuk dan suhu yang keluar pada fluida panas dan

fluida dingin.

- Mengulangi langkah di atas sesuai dengan run yang telah ditentukan yaitu

30, 60, 90, 120 detik.

15


16/148

2.4. Gambar Peralatan

Gambar 2 4.1. Instrument Heat Exchanger Shell and Tube

Keterangan Gambar :

1 : Shell and tube heat Exchanger

2 : Tangki pemanas (heater)3 : Tangki supply

4 : Tangki penampung air dingin

5 : Pompa air dingin

6 : Pompa air panas

7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16 : Globe Valve

11 : Gate Valve

17, 18, 19, 20, 23 : Termometer

21, 22 : Flowmeter

16


17/148

Gambar 2.4.2. Foto Instrument Heat Exchanger

2.5. Hasil Pengamatan

Tabel 2.5.1. Data pengamatan hasil kalibrasi air dingin.

Waktu (detik) Volume (L) Vrata rata (L)

30

1,3

1,26671,3

1,2

60

2,5

2,52,5

2,5

90

3,7

3,76673,83,8

120

5,1

5,1335,3

5

Tabel 2.5.2. Data pengamatan air dingin melalui shell dan air panas melalui tube

pada aliran co currentpada suhu 60 oC.

Run Waktu (detik) T1 (oC) T2 (

oC) t1 (oC) t2 (

oC)

1

30

60 43 26 28

2 60 42 26 30

17


18/148

1

60

60 48 26 30

2 60 46 26 31

1

90

60 47 26 31

2 60 47 26 32

1

120

60 45 26 31

2 60 45 26 32

Tabel 2.5.3. Data pengamatan air dingin melalui shell dan air panas melalui tube

pada aliran counter-currentpada suhu 60

o

C.Run Waktu (detik) T1 (

oC) T2 (oC) t1 (

oC) t2 (oC)

1

30

60 43 26 32

2 60 42 26 32

1

60

60 42 26 33

2 60 41 26 34

1

90

60 42 26 34

2 60 42 26 34

1

120

60 41 26 34

2 60 40 26 35

18


19/148

2.6. Tabel Perhitungan

2.6.1.Hasil perhitungan suhu rata-rata pada air dingin melaluishelldan air panas melalui tube pada aliran secara co-current.

Run

Waktu

(detik)

T1 T2 t1 t2 T1 T2 t1 t2 T rata-rata t rata-rata T LMTD T

(oC) (oC) (oF) (oF) (oF) (oF)

1

30

60 43 26 28 140 109,4 78,8 82,4 124,7 80,641,793

441,3755

2 60 42 26 30 140 107,6 78,8 86 123,8 82,438,023

837,2633

1

60

60 48 26 30 140 118,4 78,8 86 129,2 82,445,283

843,9253

2 60 46 26 31 140 114,8 78,8 87,8 127,4 83,341,793

440,9576

1

90

60 47 26 31 140 116,6 78,8 87,8 128,3 83,342,983

842,1242

2 60 47 26 32 140 116,6 78,8 89,6 128,3 84,241,793

441,3755

1 120 60 45 26 31 140 113 78,8 87,8 126,5 83,3 40,572

4

40,1667

19


20/148

2 60 45 26 32 140 113 78,8 89,6 126,5 84,239,317

238,924

2.6.2. Hasil perhitungan laju alir pada air dingin (c) melaluishelldan air panas (h) melalui tube pada aliran co-current.

RunWaktu

(detik)

Volume (lbm/ft3) cp (Btu/lbm.oF) k(Btu/jam.lbm.oF) (lbm/jam.ft)

v(ft3/jam)

(L) Shell Tube Shell Tube Shell Tube Shell Tube Shell Tube

130

1,309 62,1970 61,7048 0,9990 0,9995 0,3533 0,3729 2,0678 1,3500 5,5472 0,6575

2 1,309 62,1880 61,7192 0,9990 0,9995 0,3542 0,3725 2,0290 1,3609 5,5472 1,2415

160

2,569 62,1880 61,6328 0,9990 0,9996 0,3542 0,3747 2,0290 1,2956 10,8867 3,6595

2 2,569 62,1835 61,6616 0,9990 0,9995 0,3547 0,3740 2,0095 1,3174 10,8867 3,9189

190

3,829 62,1835 61,6472 0,9990 0,9996 0,3547 0,3743 2,0095 1,3065 16,2263 6,2916

2 3,829 62,1790 61,6472 0,9990 0,9996 0,3551 0,3743 1,9901 1,3065 16,2263 7,5494

1120

5,089 62,1835 61,6760 0,9990 0,9995 0,3547 0,3736 2,0095 1,3283 21,5658 7,2439

2 5,089 62,1790 61,6760 0,9990 0,9995 0,3551 0,3736 1,9901 1,3283 21,5658 8,6921

20


21/148

2.6.3. Hasil perhitungan G, NRe, NPr, NNu, dan JH pada air dingin melaluishelldan air panas melalui tube secara co-current.

RunWaktu

(detik)

v(ft3/jam) G (lbm/jam.ft3) NRe NPr NNu

JH

Shell Tube Shell Tube Shell Tube Shell Tube Shell Tube

130

5,5472 0,6575 1709,3691 7789,5199 235,6930 144,2473 1,6242 3,6187 405,0917 2,2123 344,6206

25,5472 1,2415 1709,1218 14711,6734 235,6589 270,2533 1,6568 3,6514 413,1756 3,6666 349,1734

160

10,8867 3,6595 3354,2657 43304,2843 462,4962 835,6050 1,6568 3,4564 810,8848 8,8819 685,2762

210,8867 3,9189 3354,0230 46395,7611 462,4628 880,4621 1,6547 3,5212 809,7973 9,3188 684,6469

190

16,2263 6,2916 4999,0479 74469,1553 689,2838 1424,9926 1,6547 3,4888 1206,9730 13,6554 1020,4410

216,2263 7,5494 4998,6861 89356,5195 689,2339 1709,8674 1,6526 3,4888 1205,3562 15,7988 1019,5049

1120

21,5658 7,2439 6644,0728 85781,0282 916,1047 1614,5425 1,6547 3,5536 1604,1488 15,1831 1356,2351

221,5658 8,6921 6643,5920 102929,7846 916,0384 1937,3107 1,6526 3,5536 1602,0000 17,5663 1354,9910

21


22/148

2.6.4 Hasil perhitungan ho, hi, hio, Uc, Ud, dan Rd pada air dingin melaluishelldan air panas melalui tube secara co-current.

RunWaktu

(detik)

v(ft3/jam)ho hi hio Uc Ud Rd

Shell Tube(Btu/h.ft2.oF) (Btu/h.ft2.oF) (Btu/h.ft2.oF) (Btu/h.ft2.oF) (Btu/h.ft2.oF) (h.ft2.oF/Btu)

130

5,5472 0,65749 2769,5294 32,9962 21,9975 21,8241 2,4247 0,3666

2 5,5472 1,24148 2793,1529 54,6355 36,4237 35,9548 5,3837 0,1579

160

10,8867 3,65947 5481,7492 133,1153 88,7435 87,3298 8,9634 0,1001

2 10,8867 3,91888 5463,7903 139,3947 92,9298 91,3756 12,0152 0,0723

190

16,2263 6,29161 8143,5784 204,4597 136,3064 134,0625 17,4123 0,0500

2 16,2263 7,54939 8116,6457 236,5525 157,7016 154,6960 21,2712 0,0405

1120

21,5658 7,24392 10823,3666 226,8961 151,2641 149,1792 24,2699 0,0345

2 21,5658 8,69208 10787,5711 262,5107 175,0071 172,2133 30,0514 0,0275

22


23/148

2.6.5. Hasil perhitungan rata-rata NNu, hi, Ud, dan Rd secara co-current.

RunWaktu

(detik)

NNu Rata-rata NNu hi

(Btu/h.ft2.oF)

Rata-rata hi

(Btu/h.ft2.oF)

Ud

(Btu/h.ft2.oF)

Rata-rata Ud

(Btu/h.ft2.oF)

Rd

(h.ft2.oF/Btu)

Rata-rata Rd

(h.ft2.oF/Btu)Shell Tube Shell Tube

130

405,0917 2,2123409,1337 2,9394

32,996243,8158

2,42473,9042

0,36660,2623

2 413,1756 3,6666 54,6355 5,3837 0,1579

160

810,8848 8,8819810,3410 9,1004

133,1153136,2550

8,963410,4893

0,10010,0862

2 809,7973 9,3188 139,3947 12,0152 0,0723

1

90

1206,9730 13,6554

1206,1646 14,7271

204,4597

220,5061

17,4123

19,3417

0,0500

0,04532 1205,3562 15,7988 236,5525 21,2712 0,0405

1120

1604,1488 15,18311603,0744 16,3747

226,8961244,7034

24,269927,1607

0,03450,0310

2 1602,0000 17,5663 262,5107 30,0514 0,0275

23


24/148

2.6.6. Hasil perhitungan suhu rata-rata pada air dingin melaluishelldan air panas melalui tube pada aliran secara counter-current.

RunWaktu(detik)

T1 T2 t1 t2 T1 T2 t1 t2 T rata-rata t rata-rata T LMTD T

(oC) (oC) (oF) (oF) (oF) (oF)

1

30

60 43 26 32140 109,4 78,8 89,6 124,7 84,2 39,6801 38,8865

2 60 42 26 32140 107,6 78,8 89,6 123,8 84,2 38,5979 37,8260

1

60

60 42 26 33140 107,6 78,8 91,4 123,8 85,1 37,8406 37,0837

2 60 41 26 34140 105,8 78,8 93,2 122,9 86 35,9970 35,2770

1

90

60 42 26 34140 107,6 78,8 93,2 123,8 86 37,0746 36,3331

2 60 42 26 34140 107,6 78,8 93,2 123,8 86 37,0746 36,3331

1

120

60 41 26 34140 105,8 78,8 93,2 122,9 86 35,9970 35,2770

2 60 40 26 35140 104 78,8 95 122 86,9 34,1486 33,4656

24


25/148

2.6.7. Hasil perhitungan laju alir pada air dingin (c) melaluishelldan air panas (h) melalui tube pada aliran counter-current.

RunWaktu(detik)

Volume (lbm/ft3) cp (Btu/lbm.oF) k(Btu/jam.lbm.oF) (lbm/jam.ft)

v(ft3/jam)

(L) Shell Tube Shell Tube Shell Tube Shell Tube Shell Tube

1

30

1,30962,1790 61,9765 0,9990 0,9995 0,3551 0,3729 1,9901 1,3500 5,5472 1,9633

2 1,30962,1790 61,981 0,9990 0,9995 0,3551 0,3725 1,9901 1,3609 5,5472 1,8541

1

60

2,56962,1745 61,981 0,9990 0,9995 0,35555 0,3725 1,9706 1,3609 10,8867 4,2449

2 2,56962,1700 61,9855 0,9990 0,9995 0,356 0,3722 1,9512 1,3718 10,8867 4,5954

1

90

3,82962,1700 61,981 0,9990 0,9995 0,356 0,3725 1,9512 1,3609 16,2263 7,2302

2 3,82962,1700 61,981 0,9990 0,9995 0,356 0,3725 1,9512 1,3609 16,2263 7,2302

25


26/148

1

120

5,08962,1700 61,9855 0,9990 0,9995 0,356 0,3722 1,9512 1,3718 21,5658 9,1032

2 5,08962,1655 61,99 0,9990 0,9994 0,35645 0,3718 1,9318 1,3827 21,5658 9,7278

2.6.8. Hasil perhitungan G, NRe, NPr, NNu, dan JH pada air dingin melaluishelldan air panas melalui tube secara counter-current.

RunWaktu

(detik)

v(ft3/jam) G (lbm/jam.ft3) NRe NPr NNu

JH

Shell Tube Shell Tube Shell Tube Shell Tube Shell Tube

1

30

5,5472 1,9633 1708,8744 23361,7967 244,8315 1557,4531 1,5552 1,0052 402,9217 9,6837 347,7707

2 5,5472 1,8541 1708,8744 22064,3164 244,8315 1470,9544 1,5552 1,0061 402,9217 9,2540 347,7707

1

60

10,8867 4,2449 3353,5375 50516,1556 480,4634 3367,7437 1,5532 1,0061 789,7027 17,9523 681,8979

2 10,8867 4,5954 3353,2948 54691,2099 480,4286 3646,0807 1,5513 1,0071 788,6474 19,1358 681,2738

1

90

16,2263 7,2302 4997,9626 86042,3112 716,0612 5736,1541 1,5513 1,0061 1175,4500 27,4881 1015,4136

2 16,2263 7,2302 193687,4438 86042,3112 27749,7206 5736,1541 1,5513 1,0061 45552,5417 27,4881 39350,6073

26


27/148

1

120

21,5658 9,1032 257423,7142 108339,2632 36881,2557 7222,6175 1,5513 1,0071 60542,4092 33,0629 52299,6189

2 21,5658 9,7278 257405,0813 115781,2918 36878,5862 7718,7528 1,5493 1,0080 60461,6008 34,8788 52251,8102

2.6.9. Hasil perhitungan ho, hi, hio, Uc, Ud, dan Rd pada air dingin melaluishelldan air panas melalui tube secara counter-current.

RunWaktu

(detik)

v(ft3/jam)ho

(Btu/h.ft2.oF)

hi

(Btu/h.ft2.oF)

hio

(Btu/h.ft2.oF)

Uc

(Btu/h.ft2.oF)

Ud

(Btu/h.ft2.oF)

Rd

(h.ft2.oF/Btu)Shell Tube

130

5,5472 1,9633 2768,7279 144,4349 96,2900 93,0538 7,73730,1185

25,5472 1,8541 2768,7279 137,8915 91,9276 88,9735 7,9543

0,1145

160

10,8867 4,2449 5415,6704 267,5034 178,3356 172,6503 18,57580,0480

210,8867 4,5954 5397,4126 284,8633 189,9089 183,4540 22,3151

0,0394

1 90

16,2263 7,2302 8044,6450 409,5950 273,0634 264,0989 32,2931

0,0272

216,2263 7,2302 311756,3788 409,5950 273,0634 272,8244 32,2931

0,0273

1120

21,5658 9,1032 414345,3152 492,1882 328,1255 327,8658 44,20460,0196

221,5658 9,7278 412934,7740 518,7169 345,8113 345,5219 52,4181

0,0162

27


28/148

2.6.10. Hasil perhitungan rata-rata NNu, hi, Ud, dan Rd secara counter-current.

RunWaktu

(detik)

NNu Rata-rata NNuhi

(Btu/h.ft2.oF)

Rata-rata hi

(Btu/h.ft2.oF)

Ud

(Btu/h.ft2.oF)

Rata-rata Ud

(Btu/h.ft2.oF)

Rd

(h.ft2.oF/Btu)

Rata-rata Rd

(h.ft2.oF/Btu)Shell Tube Shell Tube

1

30

402,922 9,6837

402,9217 9,4689

144,4349

141,1632

7,7373

7,8458

0,1185

0,1165

2 402,922 9,2540 137,8915 7,9543 0,1145

1

60

789,703 17,9523

789,1751 18,5440

267,5034

276,1833

18,5758

20,4454

0,0480

0,0437

2 788,647 19,1358 284,8633 22,3151 0,0394

1

90

1175,45 27,4881

23363,9958 27,4881

409,5950

409,5950

32,2931

32,2931

0,0272

0,0272

2 45552,5 27,4881 409,5950 32,2931 0,0273

1 120 60542,4 33,0629 60502,0050 33,9708 492,1882 505,4525 44,2046 48,3113 0,0196 0,0179

28


29/148

2 60461,6 34,8788 518,7169 52,4181 0,0162

29


30/148

2.7. Grafik

Grafik 2.7.1. Grafik hubungan antara volume fluida dingin dengan waktu kalibrasi

Grafik 2.7.2. Grafik Hubungan koefisien perpindahan panas dalam pipa (hi) dan

bilangan Nusselt (NNu) NNu pada aliran air dingin lewat shell dan

aliran air panas lewat tube secara co-current.

30


31/148

Grafik 2.7.3. Grafik Hubungan antara koefisien perpindahan panas dalam pipa (hi)

dengan bilangan Nusselt (NNu) pada aliran air dingin lewatshelldan

aliran air panas lewat tube secara counter current.

Grafik 2.7.4. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas (Ud) dan faktor

kekotoran (Rd) pada aliran air dingin lewat shell dan aliran air

panas lewat tube secara co-current.

31


32/148

Grafik 2.7.5. Grafik hubungan koefisien perpindahan panas (Ud) dan faktor

kekotoran (Rd) pada aliran air dingin lewat shell dan aliran air

panas lewat tube secara counter current.

32


33/148

BAB III

PEMBAHASAN

1. Hubungan antara NNu dengan hi

Hubungan antara bilangan Nusselt (NNu) dengan koefisien perpindahan

panas individual dalam tube (hi) secara teori adalah berbanding lurus. Hal ini

sesuai dengan rumus :

=

i

Nui

d

kNh

[2]

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, hasil yang didapatkan sesuai

dengan teori di atas, seperti yang terlihat pada grafik 2.7.2, dan grafik 2.7.3,

dimana semakin besar harga NNu maka semakin besar pula harga h i, baik

untuk fluida dingin yang melalui shell dan aliran fliuda panas yang melalui

tube secara co-currentmaupun secara counter-current.

2. Hubungan antara Ud dengan Rd

Hubungan antara koefisien pepindahan panas total (Ud) dengan faktorkekotoran (Rd) secara teori adalah berbanding terbalik. Hal ini sesuai dengan

rumus :

dc

dc

dUU

UUR

= [3]

Berdasarkan pada percobaan yang telah dilakukan, hasil yang didapatkan

sesuai dengan teori diatas, yaitu terlihat pada grafik 2.7.4 secara co-current

dan grafik 2.7.5 secara counter current, dimana semakin besar harga Ud maka

semakin kecil harga Rd.

3. Faktor Kekotoran dariHeat Exchanger

Rd ketetapan untuk air adalah 0,001 Btu/h.ft2.oF

Dari percobaan co-currentdidapatkan data sebagai berikut :

Rd hitung pada 30 detik sebesar : 0,2623 hour.ft2.oF/Btu




33


34/148

Dari percobaan counter currentdidapatkan data sebagai berikut :





Berdasarkan teori harga Rd hitung harus sama dengan Rd ketetapan yang

besarnya adalah 0,001 Btu/h.ft2.oF. Dari percobaan co-current, didapatkan

hasil yang tidak sesuai dengan teori, yaitu harga Rd hitung lebih besar

daripada Rd ketetapan, sehingga rancangan tidak dapat diterima karena Rd

hitung lebih besar daripada Rd ketetapan.

Sedangkan dari percobaan counter-current, didapatkan hasil yang tidak

sesuai dengan teori, yaitu harga Rd hitung lebih besar daripada Rd ketetapan

sehingga rancangan tidak dapat diterima.

Hal ini disebabkan karena :

- Perpindahan panas yang kurang sempurna karena tangki yang digunakan

memiliki tingkat korosi yang cukup tinggi.

- Isolasi panas yang kurang sempurna pada shell.

BAB IV

34


35/148

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Hubungan antara koefisien perpindahan panas individual dalam tube (hi)

dengan bilangan Nusselt (NNu) adalah berbanding lurus, yaitu semakin besar

bilangan Nusselt (NNu) maka koefisien perpindahan panas individual dalam

tube (hi) semakin besar pula.

2. Hubungan antara koefisien pepindahan panas total (Ud) dengan faktor

kekotoran (Rd) adalah berbanding terbalik, yaitu semakin besar koefisien

pepindahan panas total (Ud) maka faktor kekotoran (Rd) semakin kecil.

4.2. Saran

1. Heater pada alat Heat Exchanger Shell and Tube sebaiknya dilakukan

pengecekkan secara berkala, karena dapat menimbulkan konsleting

(menyetrum) sehingga perlu dipikirkan tentang keselamatan praktikan dalampraktikum.

2. Sebaiknya isolasi pada alat harus sempurna, karena dapat berpengaruh pada

perpindahan panas yang terjadi.

3. Memperbaiki dan membersihkan alat Heat Exchanger secara berkala, karena

efisiensi kerja alat akan mempengaruhi aktivitas, dan daya kerja alat yang

kurang maksimal. Fouling factor atau faktor kekotoran pada permukaan

tabung akan berpengaruh pada perpindahan panas yang tidak selalu bersih

sehingga menyebabkan laju alir panas menjadi terhambat atau tidak merata.

APPENDIKS

35


36/148

A. Menentukan volume fluida dingin pada percobaan dengan waktu yang

ditentukan.

Data kalibrasi yang didapat :

Waktu (detik) Volume (L) Vrata rata (L)

30

1,3

1,26671,3

1,2

60

2,5

2,52,5

2,5

90

3,7

3,76673,83,8

120

5,1

5,13335,3

5

Grafik kalibrasi antara volume fluida dingin dan waktu kalibrasi :

36


37/148

Sehingga didapatkan persamaan sebagai berikut :

y = a + bx

= 0,049 + 0,042x

Contoh perhitungan pada t = 30 detik :

y = 0,049 + 0,042 (30)

= 1,309

Kemudian dari persamaan di atas akan didapatkan volume fluida dingin pada

waktu 30; 60; 90; dan 120 detik, sebagai berikut :

Waktu (detik) Volume (L)

30

60

90

120

1,309

2,569

3,829

5,089

B. Aliran air dingin melalui shell dan air panas melalui tube pada waktu 30

detik untuk aliran co-current.

37


38/148

t1

T1 T2

t2

1. Menentukan Temperatur Rata-rata

oF = 1,8 (oC) + 32

(Geankoplis, pers. 1.3-1, hal : 5)

Untuk Air Dingin :

t1 = 26oC = (1,8 26) + 32 = 78,8 oF

t2 = 28oC = (1,8 28) + 32 = 82,4 oF

trata-rata =2

tt21

+

=2

F82,4)8,8(7 o+= 80,6oF

Pada suhu 80,6

o

F didapatkan data-data dari Appendiks A.2-11 Geankoplishal : 862, sebagai berikut :

c = 62,1970 lbm/ft3

Cpc = 0,9990 Btu/lbm.oF

kc = 0,3533 Btu/jam.ft.oF

c = 0,5744.10-3 lbm/s.ft

jam

s3600

= 2,0678 lbm/jam.ft

Untuk Air Panas :

T1 = 60oC = (1,8 60) + 32 = 140 oF

T2 = 43oC = (1,8 43) + 32 = 109,4 oF

Trata-rata =2

TT21

+

38


39/148

=2

F)4,091(140 o+= 124,7 oF

Pada suhu 124,7 oF didapatkan data-data dari Appendiks A.2-11

Geankoplis hal : 862, sebagai berikut :

h = 61,7048 lbm/ft3

Cph = 0,9995 Btu/lbm.oF

kh = 0,3729 Btu/jam.ft.oF

h = 0,3750.10-3 lbm/s.ft

jam

s3600

= 1,3500 lbm/jam.ft

2. Menghitung Laju Alir ( )

Untuk Air Dingin ( )c :

Volume air pendingin = 1,309 L L28,317

ft1 3

= 0,04623 ft3

Waktu = 30 detik detik3600

jam1

= 8,333310-3 jam

c =t

V

(Donald Q. Kern, hal : 31)

cjam108,3333

ft0,046233

3

=

c = 5,5472 ft3/jam

Untuk Air Panas ( h ) :

h =)T(TCp

)t(tCp

21hh

12ccc


h =

F109,4)-04(1FBtu/lbm.9985,0lbm/ft61,7048

F78,8)-(82,4FBtu/lbm.0,999lbm/ft197,26/jamft5,5476oo3

oo33

h = 0,6575 ft3/jam

39


40/148

3. Menghitung TLMTD

Untuk aliran co-current:

TLMTD =

1

2

12

t

tln

t-t

=

)t(T

)t(Tln

)t(T)t(T

22

11

2211

(Donald Q. Kern, pers. 5.15, hal : 90)

dimana :

T1 = 60oC = (1,8 60) + 32 = 140 oF

T2 = 43oC = (1,8 43) + 32 = 109,4 oF

t1 = 26oC = (1,8 26) + 32 = 78,8 oF

t2 = 28oC = (1,8 28) + 32 = 82,4 oF

Sehingga :

TLMTD =

)4,82(109,4

)8,78(140ln

)4,82(109,4)8,78(140

= 41,7934 oF

Mencari Ft dengan rumus :

R =12

21

tt

TT

S =11

12

tT

tt


R =8,784,82

109,4140

= 8,5

S =8,781408,784,82

= 0,0588

Maka diperoleh : Ft = 0,99

(Donald Q. Kern, gambar 18, hal : 828)

Tm = TLMTD Ft


= 41,7934 oF 0,99

= 41,3755 oF

40


41/148

4. Menghitung Suhu Caloric (Tc dan tc)

Tc =2

TT21

+

=2

F)4,091(140 o+

= 124,7 oF

tc =2

tt 21 +

=

2

F82,4)88,7( o+

= 80,6 oF

5. Evaluasi Perpindahan Panas

Shell and Tube

Type 1-2

L = 120 cm = 3,937 ft

Bagian Shell (Air Dingin) Bagian Tube (Air Panas)

IDs = 8,7 in = 0,725 ft

c = 0,8 in

PT = 1,25 in

de = 0,95 in = 0,0792 ft

n = 1

5

3B = IDs = 6,0 8,7 in = 5,22 in

N + 1 = B

12L

(Donald Q. Kern, pers. 7.43, hal. 131)

=22,5

129370,3 = 9

di = 0,3 in =0,025 ft

do = 0,45 in = 0,0375 ft

a = 0,0625 in

a = 0,1309 ft2/ft

n = 2

Nt = 24

Flow Area

as =T

' P144n

Bc'IDs


Flow Area

at =144n

'aNt'


41


42/148

as =25,11441

22,58,07,8

as = 0,2018 ft2

Gs =s

cc

s a

a

M =


Gs =0,2018

62,1975,5472

Gs = 1709,3691 lbm/jam.ft2

Bilangan Reynold (Nre)

NRes =c

es

dG

(Donald Q. Kern, hal. 150)

NRes =0,5744

0,07921709,3691

NRes = 235,6930

Menghitung NNut

NPrs =c

cc

k

Cp

(Geankoplis, pers. 4.5.6, hal. 238)

NPrs =0,3527

5744,00,9990

NPrs = 1,6242

NNus = 1,86

31

PrReL

DNN

0,14

w

b


NNus =1,86 31

3,9370

0,7251,6242235,6930

NNus = 405,0917

Mencari JH

JH =( ) 3

1

Prs

Nus

N

N


at =1442

0625,024

at = 0,0052

Gt =t

hh

t a

a

M =


Gt =0052,0

7048,610,6575

Gt = 7789,5199 lbm/jam.ft2

Bilangan Reynold (Nre)

NRet =h

it

dG


NRet = 3500,1

0,0257789,5199

NRet = 144,2473

Mencari JH

JH tidak perlu dicari karena

fluidanya air

Menghitung NNut

NPrt =h

hh

k

Cp


NPrt =3729,0

3500,19995,0

NPrt = 3,6187

NNut= 0,027 NRe0,8 NPr

1/3

0,14

w

b


42


43/148

JH =

( )31

62695,1

405,8905

JH = 344,6206

Menghitung ho

ho = JH

31

c

ccpc

k

C

de

k

0,14

W


ho = 344,6206 31

3533,0

5744,0999,0

0792,0

3533,0

ho = 2769,5294 Btu/jam.ft2.oF

NNut= 0,027 144,24730,8

3,6187 1/3

NNut = 2,2123

Menghitung hi & hio

hi = NNut i

h

d

k


hi = 2,2123 025,0

3729,0

hi = 32,9962 Btu/jam.ft2.oF

hio = hi o

i

d

d


hio = 32,99620375,0

025,0

hio = 21,9975 Btu/jam.ft2.oF

6. Menghitung Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruha. Menghitung Uc

Uc =oio

oio

hh

hh

+


Uc =F.Btu/jam.ft5294,2769F.Btu/jam.ft21,9975

F.Btu/jam.ft5294,2769F.Btu/jam.ft21,9975o2o2

o2o2

+

Uc = 21,8241 Btu/jam.ft2.oF

b. Menghitung Ud

Ud =LMTDo TA

Q


Dimana :

Ao = a L Nt


43


44/148

Ao = 0,1309 ft2/ft 3,9370 ft 24

= 12,3685 ft2

Ud =mo

hhh.

TA

TCp

(Donald Q.Kern, pers. 6.11, hal : 107)

Ud =

F41,3755ft12,3685

F109,4)-041(lbm/ft7048,16F.Btu/jam.ft9995,0/jamft0,6575o2

o3o3

Ud = 2,4247 Btu/jam.ft2.oF

c. Menghitung Faktor Kekotoran (Rd)

Rd =dc

dc

UU

UU


Rd =F.Btu/jam.ft4247,2F.Btu/jam.ft8241,21


o2o2

Rd = 0,3666 jam.ft2.oF/Btu

C. Aliran air dingin melalui shell dan air panas melalui tube pada volume

4,56 L pada aliran counter-current.

t2

T1 T2

t1

1. Menentukan Temperatur Rata-rata

Untuk Air Dingin :

t1 = 26oC = (1,8 26) + 32 = 78,8 oF

t2 = 32oC = (1,8 32) + 32 = 89,6 oF

trata-rata =2

tt21

+

=

2

F89,6)(78,8 o+= 84,2 oF

44


45/148

Pada suhu 84,2 oF didapatkan data-data dari Appendiks A.2-11 Geankoplis

hal : 862, sebagai berikut :

c = 62,1790 lbm/ft3

Cpc = 0,9990 Btu/lbm.oF

kc = 0,3551 Btu/jam.ft.oF

c = 0,5528.10-3 lbm/s.ft

jam

s3600

= 1,9901 lbm/jam.ft

Untuk Air Panas :

T1 = 60 oC = (1,8 60) + 32 = 140 oF

T2 = 43oC = (1,8 43) + 32 = 109,4 oF

Trata-rata =2

TT21

+

=2

F109,4)(140 o+= 124,7 oF

Pada suhu 124,7 oF didapatkan data-data dari Appendiks A.2-11

Geankoplis hal : 862, sebagai berikut :

h = 61,9765 lbm/ft3

Cph = 0,9995 Btu/lbm.0F

kh = 0,3729 Btu/jam.ft.0F

h = 0,3750.10-3 lbm/s.ft

jam

s3600

= 1,3500 lbm/jam.ft

2. Menghitung Laju Alir ( )

Untuk Air Dingin ( )c

Volume air pendingin = 1,309 L L28,317

ft1 3

= 0,0462 ft3

Waktu = 30 detik detik3600

jam1

= 8,333310

-3

jam

45


46/148

c =t

V

(Geankoplis, hal : 899)

cjam108,3333

ft0,04623

3

=

c = 5,5440 ft3/jam

Untuk Air Panas ( )h

h = )T(TCp

)t(tCp

21hh

12ccc


h =

F109,4)(140FBtu/lbm.9995,0lbm/ft9765,16

F78,8)-(89,6FBtu/lbm.9990,0lbm/ft1790,62/jamft5,5440oo3

oo33

h = 1,9633 ft3/jam

3. Menghitung TLMTD

Untukcounter current:

TLMTD =

)t(T

)t(Tln

)t(T)t(T

12

21

1221


dimana :

T1 = 60oC = (1,8 60) + 32 = 140 oF

T2 = 43oC = (1,8 43) + 32 = 109,4 oF

t1 = 26oC = (1,8 26) + 32 = 78,8 oF

t2 = 32oC = (1,8 32) + 32 = 89,6 oF

Sehingga,

46


47/148

TLMTD =

78,8)-09,41(

89,6)-401(

ln

)8,78(109,4)6,89(140 = 39,6801 oF

Mencari Ft dengan rumus :

R =12

21

tt

TT

S =11

12

tT

tt


R =8,786,894,109140

= 2,8333

S =8,78140

8,786,89

= 0,1765

Maka diperoleh : Ft = 0,98


Tm = TLMTD Ft(Donald Q. Kern, pers. 7.42, hal : 149)

= 39,6801 oF 0,98 = 38,8865 oF

4. Menghitung Suhu Caloric (Tc dan tc)

Tc =2

TT 21 +

=2

F109,4)(140 o+

= 124,7 oF

tc =2

tt 21 +

=2

F89,6)8,78( o+

= 84,2 oF

5. Evaluasi Perpindahan Panas

Shell and Tube

47


48/148

Type 1-2

L = 120 cm = 3,9370 ft

Bagian Shell (Air Dingin) Bagian Tube (Air Panas)

IDs = 8,7 in

c = 0,8 in

PT = 1,25 in

de = 0,95 in


n = 1

B =5

3 IDs = 0,6 8,7 in = 5,22 in

N + 1 =B

12L


=22,5

129370,3 = 9

di = 0,3 in =0,025 ft

do = 0,45 in = 0,0375 ft

a = 0,0625 in

a = 0,1309 ft2/ft

(Donald Q. Kern, tabel 10, hal : 843)

n = 2Nt = 24

Menghitung Flow Area

As =T

' P144n

Bc'IDs


As = 25,11441

22,58,07,8

As = 0,20184 ft2

Gs =s

cc

s A

A

M =


Gs = 0,20184

62,17905,5440

Gs = 1708,8744 lbm/jam.ft2

Menghitung Bilangan Reynold (NRe)

NRes =c

es

dG

Menghitung Flow Area

At =144n

'aNt'


At =1442

0625,024

At = 0,005208333 ft2

Gt =t

hh

t A

A

M

=


Gt = 00521,0

9765,619633,1

Gt = 23361,7967 lbm/jam.ft2

Menghitung Bilangan

Reynold (NRe)

48


49/148

(Donald Q. Kern, tabel 3.2, hal : 150)

NRes = 5528,0

0,07921708,8744

NRes = 244,8315

Menghitung Bilangan

Prandtl (NPr)

NPrs =c

cc

k

Cp

(Geankoplis, pers. 4.5.6, hal : 238)

NPrs = 0,3551

5538,00,9990

NPrs = 1,5552

Menghitung Bilangan Nusselt (NNu)

NNus = 1,86 3

1

PrReL

DNN

0,14

w

b


NNus=1,86

31

9373

72505552,18315,2544

,

,

NNus = 402,9217

Menghitung JH (NNu)

JH =( )

14,0

31

Prs

Nus

w

N

N


JH =( ) 3

15552,1

9217,402

JH = 347,7707

NRet =h

it

dG

(Donald Q. Kern, tabel 3.2, hal : 150)

NRet = 3750,0

0,0257967,23361

NRet = 1557,4531

Menghitung Bilangan

Prandtl (NPr)

NPrt =h

hh

k

Cp


NPrt =3729,0

3750,09995,0

NPrt = 1,0052

Menghitung Bilangan Nusselt (NNu)

NNut= 0,027 NRe0,8

NPr1/3

0,14

w

b


NNut = 0,027 1557,45310,8 1,00521/3

NNut = 9,6837

Menghitung JH

JH tidak perlu dicari karena fluidanya

air

Menghitung hi & hio

49


50/148

Menghitung ho

ho =

0,14

w

3

1

c

ccpc

k

C

de

kJH

(Donald Q. Kern, pers. 6.15b, hal : 112)

ho = 347,7707

31

3551,0

5528,09990,0

0792,0

3551,0

ho = 2768,7279 Btu/jam.ft2.oF

hi = NNut i

h

d

k


hi = 9,6837 025,0

3729,0

hi = 144,4349 Btu/jam.ft2.oF

hio = hi o

i

d

d


hio = 144,4349 0375,0 025,0

hio = 96,2900 Btu/jam.ft2.oF

6. Menghitung Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh

a. Menghitung Uc

Uc =oio

oio

hh

hh

+


Uc =F.Btu/jam.ft7279,2768F.Btu/jam.ft2900,96


o2o2

+

Uc = 93,0538 Btu/jam.ft2.oF

b. Menghitung Ud

Ud =LMTDo TA

Q


Dimana :

Ao = a L Nt


Ao = 0,1309 ft2/ft 3,9370 ft 24

= 12,3685 ft2

50


51/148

Ud =TA

TCp

o

hhh


Ud =

F8865,38ft12,3685

F109,4)-140(lbm/ft9765,61F.Btu/jam.ft9995,0/jamft1,9633o2

o3o3

Ud = 7,7373 Btu/jam.ft2.oF

c. Menghitung Faktor Kekotoran (Rd)

Rd =dc

dc

UU

UU


Rd =F.Btu/jam.ft7373,7F.Btu/jam.ft0538,93


o2o2

Rd = 0,1185 jam.ft2.oF/Btu

DAFTAR PUSTAKA

[1] Geankoplis, Christie J. 1993. Transport Processes and Unit Operations.

University of Minnesota: New Delhi.

[2] Handojo, Lienda. 1995. Teknologi Kimia Bagian 2. PT Pradnya Paramita:

Jakarta.

[3] Kern, Donald Q.1950.Process Heat Transfer. Mc Graw Hill Book Company :

New York.

51


52/148

[4] Mc Cabe, Warren L, dkk. 1999. Operasi Teknik Kimia Jilid 1. Erlangga:

Jakarta.

[5] Prijono, Arko. 1997. Prinsip _Prinsip Perpindahan Panas Edisi Ketiga.

Erlangga : Jakarta.

[6] http://gambar+heat+exchanger+tipe+shell+and+tube.com

[7] http://gambar+heat+exchanger+tipe+double+pipe.com

DAFTAR NOTASI

A = luas perpindahan panas (ft2)

a = luas aliran (ft2)

a = luas permukaan pemanas (ft2/ft)

B = baffle spacing (in)

Cpc = kapasitas panas air dingin (Btu/jam.0F)

Cph = kapasitas panas air panas (Btu/jam.0

F)

52


53/148

c = jarak antar pipa (in)

de = diameter shell (ft)

di = diameter dalam pipa (ft)

do = diameter luar pipa (ft)

Ft = facktor perbedaan temperatur

G = kecepatan massa (lb/jam.ft2)

hi = koefisien perpindahan panas individual dalam shell (Btu/jam.ft2.0F)

hio = koefisien perpindahan panas dalam pipa berdasarkan diameter luar

dari pipa (Btu/jam.ft2.0F)

ho = koefisien perpindahan panas individual dalam tube (Btu/jam.ft2.0F)

JH = faktor heat transfer

kc = konduktifitas panas air dingin (Btu/jam.ft2.0F)

kh = konduktifitas panas air panas (Btu/jam.ft2.0F)

L = panjang alat penukar panas (ft)

N+1 = jmlah crosses

n = jumlah shell

n = jumlah pipa

NNu = bilangan Nusselt

Nre = bilangan Reynold

Npr = bilangan Prandtl

PT = tube pitch (in)

Rd = faktor kekotoran (jam.ft2.0F/Btu)

T1 = temperatur air panas masuk (0F)

T2 = temperatur air panas keluar (0F)

t1 = temperatur air dingin masuk (0F)

t2 = temperatur air dingin keluar (0F)

Uc = koefisien perpindahan panas total dalam keadaan bersih

(Btu/jam.ft2.0F)

Ud = koefisien perpindahan panas total dalam keadaan kotor

(Btu/jam.ft2.0F)

h = laju alir air panas (ft3

/jam)

53


54/148

c = laju alir air dingin (ft3/jam)

TLMTD = temperatur rata-rata logaritmik (0F)

T = perbedaan temperatur yang sebenarnya (0F)

h = densitas air panas (lbm/ft3)

c = densitas air dingin (lbm/ft3)

h = viskositas air panas (lbm/jam.ft)

c = viskositas air dingin (lbm/jam.ft)

BAB II

WETTED WALL COLUMN

1.1. Tujuan Percobaan

1. Menentukan koefisien perpindahan massa dan

koefisien perpindahan panas pada fase gas.

54


55/148

2. Mempelajari pengaruh variabel-variabel operasi

seperti laju alir terhadap koefisien perpindahan massa dan panas dalam

Wetted Wall Column.

1.2. Tinjauan Pustaka

Koefisien perpindahan massa adalah besaran empiris yang diciptakan untuk

memudahkan persoalan-persoalan perpindahan massa antar fase, yang akan

dibahas disini adalah koefisien perpindahan massa dari fase gas ke fase cair

atau sebaliknya dari sifat sifat zat untuk menekan. Bila terjadi perpindahan

massa dari fase cair ke fase gas pada bidang selang film, gascair dalam hal ini

adalah penguapan dari permukaan cairan ke permukaan atau aliran udara.

Gambar1.2.1. Pengaruh koefisien perpindahan massa dari fase gas ke fase cair

Kelembaban adalah massa uap yang dibawa oleh satu satuan massa gas

bebas-uap konsentrasi uap airdi udara. Angka konsentrasi ini dapat diekspresikan

dalam kelembapan absolut, kelembapan spesifik atau kelembapan relatif. Alat

untuk mengukur kelembapan disebut higrometer.

Istilah-istilah yang berhubungan dengan proses humidifikasi antara lain :

1. Gas jenuh (saturated gas) adalah gas dimana uap jenuh berada dalam

keseimbangan dengan zat cair pada satuan gas. Tekanan-tekanan uap di

dalam gas jenuh sama dengan tekanan uap zat cair pada suhu gas. Jika Hs

adalah kelembaban jenuh, dan PA tekan uap zat cair.

Hs = ( )ABAA

'P1M

'PM

2. Kelembaban relatif (relative humidity) HR didefinisikan sebagai rasio antara

tekanan bagian uap dan tekanan uap zat cair pada suhu gas. Untuk besaran ini

55
http://id.wikipedia.org/wiki/Uap_airhttp://id.wikipedia.org/wiki/Udarahttp://id.wikipedia.org/wiki/Higrometerhttp://id.wikipedia.org/wiki/Uap_airhttp://id.wikipedia.org/wiki/Udarahttp://id.wikipedia.org/wiki/Higrometer


56/148

biasanya dinyatakan atas dasar persen , sehingga kelembaban 100 % berarti gas

jenuh, sedang kelembaban 0 % berarti gas bebas uap.

Sesuai definisi,

HR = 100A

A

'P

P

3. Persentase kelembaban (percentage humidity) HA adalah rasio kelembaban

nyata (actual) terhadap kelembaban jenuh Hs pada suhu gas, juga atas dasar

persen, atau :

HA = 100

( )

( ) A

AR

AA

AA

S P1

'P1

H'P1'P

P1P

100H

H

=

=

4. Kalor lembab ( humid heat ) cs adalah energi kalor yang diperlukan untuk

menaikkan suhu 1 lb atau 1 g gas, beserta segala uap yang dikandungnya,

sebesar 1 F atau 1C, Jadi: cs = cpB + cpA H

5. Titik embun (dew point) adalah suhu pendinginan campuran uap-gas (pada

kelembaban tetap) agar menjadi jenuh. Titik embun fase gas jenuh sama

dengan suhu gas itu.

6. Volume lembab (humid volume) ialah energi kalor yang diperlukan untuk

menaikan suhu 1 lb atau 1 gas, beserta segala uap yang dikandungnya, sebesar

1oF atau 1oC.[3]

Ada tiga macam metode untuk mengukur kelembaban :

1. Me tode titik embun.

Jika sebuah piring mengkilap yang dingin dimasukkan ke dalam gas yang

kelembabannya tidak diketahui dan suhu piring itu berangsur-angsur

diturunkan, piring itu akan mencapai suatu suhu dimana terjadi kondensasi

kabut pada permukaan mengkilap itu. Pada waktu kabut itu pertama kali

terbentuk, suhu adalah keseimbangan antara uap didalam gas dan fase zat cair.

Karena itu, titik itu adalah titik embun. Bacaan diperiksa sambil menaikkan

suhu piring itu dengan perlahan-lahan dan mencatat suhu dimana kabut itu

menghilang. Kelembaban lalu dibaca dari grafik kelembaban pada suhu rata-

rata dari suhu dimana kabut itu mulai terbentuk dan suhu dimana kabut itu

menghilang.

56


57/148

2. Metode Psikrometrik

Suatu cara yang lazim digunakan untuk mengukur kelembaban ialah dengan

menentukan suhu cembul basah dan suhu cembul kering secara serentak. Dari

kedua bacaan itu, kelembaban lalu didapatkan dengan menentukan garis

psikrometrik dengan memotong garis jenuh pada suhu cembul basah sesuai

dengan pengamatan, dan mengikuti garis itu sampai memotong ordinat pada

suhu cembul kering.

3. Metode langsung

Kandungan uap didalam gas dapat ditentukan secara langsung dengan analisis

dimana gas yang volumenya tertentu dilewatkan melalui suatu piranti analisis

yang semestinya. [3]

Yang paling penting pada proses humidity adalah laju perpindahan massa dan

kalor antara gas dan zat cair yang tidak berada pada keseimbangan. Untuk

perpindahan massa dalam keadaan steady state melalui lapisan stagnan suatu

fluida, kita dapat menggunakan persamaan:

JA = ( )db

dcD MNv +

Persamaan diatas digunakan dalam laju perpindahan massa. Akan tetapi,

biasanya tidaklah demikian halnya, karena pada kebanyakan operasi perpindahan

massa aliran turbulen diperlukan untuk meningkatkan laju perpindahan massa per

satuan luas atau untuk membantu mendispersikan fluida yang satu di dalam fluida

yang lain sehingga memberikan lebih banyak lagi antar muka.

Selain itu perpindahan massa ke antar muka fluida sering bersifat taksteady

dengan gradien konsentrasi yang selalu berubah dan demikian pula lajuperpindahan massanya. Walaupun terdapat perbedaan demikian, kebanyakan hal

dikerjakan dengan menggunakan persamaan sejenis juga, yang menggunakan

koefisien perpindahan massa (mass transfer coefficient) k. Koefisien ini

didefinisikan sebagai laju perpindahan massa per satuan luas per satuan beda

konsentrasi dan biasanya didasarkan atas aliran dalam mol. Konsentrasi dapat

dinyatakan dalam mol per volume atau fraksi mol, dengan subskrip c

57


58/148

menujukkan konsentrasi, dan x atau y adalah fraksi mol di dalam fase gas atau

fase cair.

Laju perpindahan massa dapat dinyatakan dengan koefisien perpindahan massa,

luas dan gaya dorong fraksi mol uap.

NA = y)A(yy)(1

k

L

y i

Sedangkan laju perpindahan kalor dapat dinyatakan dengan menggunakan

luas, penurunan suhu, dan koefisien perpindahan kalor sebagaimana biasa atau :

q = hy( T-Ti )A[3]

Wetted wall coloum merupakan salah satu sistem perpindahan massa yang

paling sederhana yaitu penguapan berbagai liquida melalui suatu lapisan tipis

dimana liquid mengalir turun melalui dinding sebuah silinder secara

countercurrent ke suatu aliran gas yang mengalir melalui tengah dari tabung

silinder tersebut. Bagian perpindahan tersebut biasanya terbuat dari tabung kaca,

dimana ukuran diameter biasanya adalah 2 inch dan panjangnya 4 feet. Cairan

dimasukkan dari bagian atas, dimana bagian atas tersebut berbentuk lingkaran

yang bertindak sebagai suatu penampung, sehingga zat cair mengalir di sepanjang

bagian dinding kolom cairan dipindahkan melalui seal pada pangkal bagian yang

tenang disediakan untuk aliran gas pada bagian akhir untuk memperkecil

pergolakan. Ketika suatu wetted wall coloum di batasi dari kondisi lingkungan

sehingga operasinya adalah adiabatik dan cairan dialirkan kembali ke dasar kolom

melalui reservoir ke bagian atas kolom, maka operasi ini disebut kelembaban

adiabatik.

58


59/148

Gambar 1.2.2 Cross sectional dari tipe wetted wall coloumn [2]

Pada dasarnya susunan WWC terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:

a. Kolom perpindahan panas

b. Sistem air dan pengaturan fase gas

c. Sistem air dan pengaturan fase cair

Rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan adalah:

1. Menghitung laju alir rata-rata pada kalibrasi bukaan valve untuk air.

rataratat

VQ

=

Dimana: Q : Laju alir volumetrik (mL/det)

V : Volume (mL)

t : Waktu (detik)

2. Trata-rata3

ttt 321 ++=

Dimana: T: waktu (detik)

3. Menghitung laju alir rata-rata pada kalibrasi tekanan udara.

59


60/148

Hrata-rata3

HHH 321 ++=

v =ratarata

ratarata

t

H

Dimana:

H : tinggi manometer (cm)

v : laju alir rata-rata (cm/detik)

t : waktu alir (detik)

4. Menghitung laju alir volumetrik udara (Q)

A = keliling kolom tinggi kolomQ = v x A

Dimana:

A : luas permukaan kolom (cm2)

v : laju alir (cm/detik)

Q : laju alir volumetrik (cm3/detik)

5. Menghitung fraksi mol uap air pada bagian bawah kolom (1A

Y )

1AY =

A1B

A1

/MH1/M

/MH

+

Dimana:

1AY : fraksi mol uap air pada bagian bawah kolom

H1 : Humidity (kJ/kg)

MA : BM air (gr/mol)

MB : BM udara (gr/mol)

6. Menghitung fraksi mol uap air interface bagian bawah kolom(11A

Y )

11AY =

udara

1

P

P

60


61/148

Dimana:

YA11

: fraksi mol uap air interface bagian bawah kolom(YA11

)

P1

: tekanan uap (mmHg)

Pudara

: tekanan udara (mmHg)

7. Menghitung massa jenis udara

udara =1Td.R

BM.P

Dimana:

udara

: densitas udara (gr/cm

3

)

P : tekanan udara (atm)

BM : massa jenis udara (gr/mol)

R : konstanta (cm

3

.atm/gmol.K)

Td1

: temperatur kolom bawah (K)

8. Menghitung laju alir mol uap air

udara

Au

BM

)Y(1Qv 1

=

Dimana: vu : laju alir mol uap air (mol/detik)

Q : laju alir volumetrik (cm3/detik)

: densitas udara (gr/cm3)

YA1 : fraksi mol uap air pada bagian bawah kolom

9. Menghitung koefisien perpindahan massa (ky)

61


62/148

ky =

LMAA

A

)Y(Y

N

1

Dimana:

ky

: koefisien perpindahan massa (mol/detik)

NA

: fluks massa (mol/detik)

(YA1

YA

)LM

: fraksi mol uap air

10. Menghitung koefisien perpindahan massa dalam fase gas (kG)

kG = ( )Audara

yY1

P

k LM

Dimana:

kG : koefisien perpindahan massa dalam fase gas (gmol/det.cm2.atm)

ky : koefisien perpindahan massa (mol/detik)

Pudara : tekanan udara (atm)

11. Menghitung koefisien perpindahan panas (hy)

hy =

LM

'

W

'

d

WywUdara

)T(T

)H.(H.k.BM

Dimana: hy : koefisien perpindahan panas (kJ/detoC)

ky : koefisien perpindahan massa (mol/detik)BMudara : massa jenis udara (gr/mol)

H : humidity

Hw : humidity air

w : panas latent pada wet bulb temperature

(kj/kg)

62


63/148

BAB II

PERCOBAAN

2.1. Variabel Percobaan

a. Tekanan sebagai variabel tetap

- Variabel tetap

Tekanan udara : 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2 kg/cm2

Suhu heater : 50oC

- Variabel berubah

Bukaan valve : 1; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 putaran.

b. Bukaan valve sebagai variabel tetap

- Variabel tetap

Bukaan valve : 1; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 putaran

Suhu heater : 50oC

- Variabel berubah

Tekanan udara : 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2 kg/cm2.

2.2. Alat dan Bahan

A. Alat-alat yang digunakan :

63


64/148

- Wetted Wall column instrument

- kompresor

- termometer

- beakerglass

- stopwatch

- heater.

B. Bahan-bahan yang digunakan :

- udara

- air.

2.3. Prosedur Percobaan

1. Kalibrasi bukaan valve air

Menyalakan pompa untuk mengisi tangki overflow kemudian mengatur

bukaan valve sesuai run, yaitu 1; 1,5; 2; 2,5; 3 putaran

Mengalirkan air dari tangki overflow kemudian setelah aliran yang keluar

konstan, menampung air tersebut hingga volumenya 250 mL dalam

beakerglass. Mencatat waktu yang dibutuhkan untuk mengisi air hingga

250 mL

Melakukan 3 kali kalibrasi pada setiap bukaan valve.

2. Kalibrasi tekanan udara

Menyalakan kompresor sampai mencapai tekanan yang ditentukan, yaitu

1; 1,25; 1,5; 1,75; 2 kg/cm2

Mematikan kompresor setelah tekanan yang ditentukan tercapai,

kemudian membuka valve pada kompresor dan heater untuk

mengalirkan udara kedalam kolom bersamaan dengan menyalakan

stopwatch

Pada saat udara mengalir, membaca beda ketinggian air raksa pada

manometer pipa U

64


65/148

Jika tekanan sudah kembali seperti semula mematikan stopwatch,

menutup valve pada kompresor dan heater

Melakukan 3 kali kalibrasi pada setiap variabel tekanan.

3. Prosedur percobaan

A. Tekanan sebagai varibel tetap

Memanaskan heatersampai suhu 50C

Mengisi tangki overflow sampai overflow

Menyalakan kompresor hingga mencapai tekanan yang ditentukan

0,5 kg/cm2 dan mengatur bukaan valve sesuai dengan run yang

ditentukan yaitu 1; 1,5; 2; 2,5; 3 putaran

Mengontakkan udara dan air pada kolom dengan membuka valve untuk

gas dan valve untuk air bersamaan dengan itu menyalakanstopwatch

Melakukan pencatatan wet bulb temperature dan dry bulb temperature

saat terjadi kontak antara udara dengan air untuk aliran masuk sebagai

temperatur awal, kemudian membaca beda ketinggian air raksa pada

manometer pipa U

Jika tekanan telah kembali seperti semula, menutup valve kompresor,

valve heater dan valve air secara bersamaan kemudian membaca wet

bulb temperature dan dry bulb temperature untuk aliran keluar sebagai

temperatur akhir. Mencatat waktu yang diperlukan

Melakukan percobaan untuk tekanan udara yaitu 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2

kg/cm2.

B. Bukaan valve sebagai varibel tetap.

Memanaskan heatersampai suhu 50C

Mengisi tangki overflow sampai overflow

Mengatur bukaan valve sesuai dengan run yang ditentukan yaitu 1

putaran dan menyalakan kompresor hingga mencapai tekanan yang

ditentukan yaitu 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2 kg/cm2

Mengontakkan udara dan air pada kolom dengan membuka valve untuk

gas dan valve untuk air bersamaan dengan itu menyalakanstopwatch

65


66/148

Melakukan pencatatan wet bulb temperature dan dry bulb temperature

saat terjadi kontak antara udara dengan air untuk aliran masuk sebagai

temperatur awal, kemudian membaca beda ketinggian air raksa pada

manometer pipa U

Jika tekanan telah kembali seperti semula, menutup valve kompresor,

valve heater dan valve air secara bersamaan kemudian membaca

wet bulb temperature dan dry bulb temperature untuk aliran keluar

sebagai temperatur akhir. Mencatat waktu yang diperlukan

Melakukan percobaan untuk bukaan valve yaitu 1,5; 2; 2,5; 3 putaran.

66


67/148

2.4. Instrument Wetted Wall Column

Gambar 2.4.1. Wetted Wall Column

67


68/148

Keterangan gambar :

1. Kompresor

1.a. Valve kompresor

2. Dry bulb termometer bawah

3. Wet bulb termometer bawah

4. Manometer udara

5. Tabung kolom

6. Dry bulb termometer atas

7. Wet bulb termometer atas

8. Tangki overflow

9. Tangki penampung

10. Pompa

11. a. Globe valve air

b. Globe valve air

12. Gate valve

13.Heater

13. a. Globe valve heater

14. Saklar kompresor

15. Saklar heater

16. Saklar pompa

68


69/148

Gambar 2.4.2. Foto alat Wetted Wall Column

69


70/148

2.5. Data Pengamatan

Tabel 2.5.1. Kalibrasi bukaan valve untuk air

Bukaan

(putaran)

Volume air

(ml)

Waktu (detik)

t1 t2 t3 trata-rata

1

1,5

2

2,5

3

250

250

250

250

250

4,89

4,89

4,08

3,25

2,25

5,33

4,69

3,89

2,90

2,45

5,26

4,59

3,56

3,01

3,08

5,16

4,72

3,84

3,05

2,59

Tabel 2.5.2. Kalibrasi tekanan udara

Tekanan

udara

(kg/cm2)

Tinggi manometer (cm) Waktu (detik)

H1 H2 H3 Hrata-rata t1 t2 t3 trata-rata1

1,25

1,5

1,75

2

1

1

1,1

1,2

1,5

1

1

1,1

1,1

1,4

1

1

1

1,3

1,5

1

1

1,07

1,2

1,47

23,15

30,78

36,35

36,86

39,29

26,45

32,50

35,65

38,78

40,26

25,69

32,89

36,50

38,89

40,15

25,10

32,06

36,17

38,18

39,90

Tabel 2.5.3. Data pengamatan dengan bukaan valve sebagat variabel tetap

70


71/148

Bukaan

(putaran)

P

(kg/cm)

Suhu awal (oC) Suhu akhir (oC)H

Waktu

(detik)Td1 Tw1 Td2 Tw2 Td1 Tw1 Td2 Tw2

1

1 40 33 26 26 42 33 26 26 1 25,15

1,25 39 32 26 26 42 33 26 26 1 32,25

1,5 38 32 26 26 41 32 26 26 1,1 35,69

1,75 38 32 26 26 42 32 26 26 1,2 38,55

2 39 32 26 26 42 33 26 26 1,4 40,15

1,5

1 39 32 26 26 41 33 26 26 1 26,27

1,25 39 32 26 26 41 32 26 26 1 32,76

1,5 38 32 26 26 40 32 26 26 1,2 36,23

1,75 39 33 26 26 41 33 26 26 1,3 39,17

2 39 33 26 26 41 33 26 26 1,5 40,18

2

1 40 33 26 26 37 38 26 26 1 26,291,25 40 32 26 26 41 32 26 26 1,1 32,93

1,5 41 33 26 26 41 33 26 261,,

137,37

1,75 41 33 26 26 42 33 26 26 1,3 39,42

2 40 31 26 26 39 32 26 26 1,4 40,18

2,5

1 33 32 26 26 39 33 26 26 1 24,95

1,25 34 33 26 26 38 33 26 26 1 32,18

1,5 35 33 26 26 38 31 26 26 1,1 36,17

1,75 35 34 26 26 39 32 26 26 1,3 39,12

2 36 33 26 26 39 33 26 26 1,5 40,21

3

1 34 32 26 26 38 31 26 26 1 26,13

1,25

1,5

1,75

2

34

33

35

34

32

31

32

31

26

26

26

26

26

26

26

26

40

40

41

43

31

32

32

34

26

26

26

26

26

26

26

26

1,1

1,2

1,3

1,4

30,83

36,21

38,71

40,12

Tabel 2.5.4. Data pengamatan dengan tekanan sebagat variabel tetap

P

(kg/cm)Bukaan

(putaran)

Suhu awal (oC) Suhu akhir (oC)

HWaktu

(detik)Td1 Tw1 Td2 Tw2 Td1 Tw1 Td2 Tw2

1

1 35 31 26 26 39 32 26 26 1 25,79

1,5 34 31 26 26 38 31 26 26 1 27,59

2 34 30 26 26 38 31 26 26 1 26,27

2,5 35 31 26 26 39 32 26 26 1 26,89

3 34 31 26 26 37 30 26 26 1 27,36

71


72/148

1,25

1 34 30 26 26 40 31 26 26 1 30,15

1,5 35 31 26 26 41 31 26 26 1 32,74

2 36 31 26 26 41 32 26 26 1 33,372,5 38 31 26 26 44 32 26 26 1 31,56

3 40 31 26 26 44 32 26 26 1 32,89

1,5

1 38 31 26 26 42 32 26 261,

135,15

1,5 36 31 26 26 42 32 26 261,

136,75

2 38 31 26 26 41 32 26 261,

135,89

2,5 38 32 26 26 42 33 26 261,

136,60

3 39 32 26 26 43 33 26 261,

237,22

1,75

1 39 32 26 26 45 33 26 261,

238,22

1,5 40 33 26 26 46 34 26 261,

338,39

2 41 33 26 26 47 34 26 261,

237,99

2,5 41 32 26 26 47 34 26 261.

238,50

3 42 33 26 26 46 34 26 261,

338,35

2

1 42 33 26 26 46 35 26 261,

439,20

1,5 41 32 26 26 46 36 26 26

1,

5 40,10

2 42 33 26 26 46 35 26 261.

540,37

2,5 43 34 26 26 47 36 26 261,

439,88

3 43 33 26 26 47 35 26 261,

540,22

2.6 Tabel Perhitungan

72


73/148

Tabel 2.6.1. Hasil perhitungan kalibrasi bukaan valve untuk air

t1 t2 t3 t rata-rata Qair

4,8900 5,3300 5,2600 5,1600 48,4496

4,8900 4,6900 4,5900 4,7233 52,9287

4,0800 3,8900 3,5600 3,8433 65,0477

3,2500 2,9000 3,0100 3,0533 81,8777

2,2500 2,4500 3,0800 2,5933 96,4010

Tabel 2.6.2. Hasil perhitungan kalibrasi tekanan udara dan laju alir volumetrik

73

H1 H2 H3 hrata-rata t1 t2 t3 t rata-rata V A Qudara

1 1 11,000

023,1

526,4

525,6

925,096

70,039

8252

0100,4117

1 1 11,000

0

30,7

832,5

32,8

9

32,056

7

0,031

2

252

078,6108

1,1 1,1 11,066

7

36,3

5

35,6

536,5

36,166

7

0,029

5

252

074,3226

1,2 1,1 1,31,200

0

36,8

6

38,7

8

38,8

9

38,176

7

0,031

4

252

079,2107

1,5 1,4 1,51,466

7

39,2

9

40,2

6

40,1

5

39,900

0

0,036

8

252

092,6316


74/148

Tabel 2.6.3. Hasil perhitungan faksi mol uap air pada kolom bawah dengan bukaan valve sebagai variabel tetap

Qair(cm3/det)

Qudara(cm3/det)

Td1(oC)

Td2(oC)

H1 H2P1

(mmHg)

P2(mmHg)

YA1 YA2 YA11 YA21

48,4496

100,411

740 26 0,0500 0,0225 55,32

25,3720,0744

0,03490,0765

0,0351

78,6108 39 26 0,0489 0,0225 52,97 25,372 0,0729 0,0349 0,0733 0,0351

74,3226 38 26 0,0482 0,0225 50,62 25,372 0,0719 0,0349 0,0700 0,0351

79,2107 38 26 0,0482 0,0225 50,62 25,372 0,0719 0,0349 0,0700 0,0351

92,6316 39 26 0,0489 0,0225 52,97 25,372 0,0729 0,0349 0,0733 0,0351

52,9287

100,4117

39 26 0,0489 0,0225 52,9725,372

0,07290,0349

0,07330,0351

78,6108 39 26 0,0489 0,0225 52,97 25,372 0,0729 0,0349 0,0733 0,0351

74,3226 38 26 0,0482 0,0225 50,62 25,372 0,0719 0,0349 0,0700 0,0351

79,2107 39 26 0,0489 0,0225 52,97 25,372 0,0729 0,0349 0,0733 0,0351

92,6316 39 26 0,0489 0,0225 52,97 25,372 0,0729 0,0349 0,0733 0,0351

65,0477

100,411

740 26 0,0500 0,0225 55,32

25,3720,0744

0,03490,0765

0,0351

78,6108 40 26 0,0500 0,0225 55,32 25,372 0,0744 0,0349 0,0765 0,0351

74,3226 41 26 0,0515 0,0225 57,67 25,372 0,0765 0,0349 0,0798 0,0351

79,2107 41 26 0,0515 0,0225 57,67 25,372 0,0765 0,0349 0,0798 0,0351

92,6316 40 26 0,0500 0,0225 55,32 25,372 0,0744 0,0349 0,0765 0,0351

81,8777

100,411

733 26 0,0302 0,0225 38,87

25,3720,0463

0,03490,0538

0,0351

78,6108 34 26 0,0340 0,0225 41,22 25,372 0,0518 0,0349 0,0570 0,035174,3226 35 26 0,0375 0,0225 43,57 25,372 0,0569 0,0349 0,0603 0,0351

79,2107 35 26 0,0375 0,0225 43,57 25,372 0,0569 0,0349 0,0603 0,0351

92,6316 36 26 0,0361 0,0225 45,92 25,372 0,0549 0,0349 0,0635 0,0351

96,4010 100,411

734 26 0,0340 0,0225 41,22

25,3720,0518

0,03490,0570

0,0351

78,6108 34 26 0,0340 0,0225 41,22 25,372 0,0518 0,0349 0,0570 0,0351

74


75/148

74,3226 33 26 0,0302 0,0225 38,87 25,372 0,0463 0,0349 0,0538 0,0351

79,2107 35 26 0,0375 0,0225 43,57 25,372 0,0569 0,0349 0,0603 0,0351

92,6316 34 26 0,0340 0,0225 41,22 25,372 0,0518 0,0349 0,0570 0,0351

Tabel 2.6.4. Hasil perhitungan faksi mol uap air pada kolom bawah dengan tekanan sebagai variabel tetap

Qudara(cm3/det)

Qair(cm3/det)

Td1(oC)

Td2(oC)

H1 H2P1

(mmHg)

P2(mmHg)

YA1 YA2 YA11 YA21

100,4117

48,4496 35 26 0,0375 0,0225 43,57 25,372 0,0569 0,0349 0,0603 0,0351

52,9287 34 26 0,03400,022

541,22 25,372 0,0518 0,0349 0,0570 0,0351

65,0477 34 26 0,03400,022

541,22 25,372 0,0518 0,0349 0,0570 0,0351

81,8777 35 26 0,03750,022

543,57 25,372 0,0569 0,0349 0,0603 0,0351

96,4010 34 26 0,03400,022

541,22 25,372 0,0518 0,0349 0,0570 0,0351

78,6108

48,4496 34 26 0,03400,022

541,22 25,372 0,0518 0,0349 0,0570 0,0351

52,9287 35 26 0,03750,022

543,57 25,372 0,0569 0,0349 0,0603 0,0351

65,0477 36 26 0,03610,022

5

45,92 25,372 0,0549 0,0349 0,0635 0,0351

81,8777 38 26 0,04820,022

550,62 25,372 0,0719 0,0349 0,0700 0,0351

96,4010 40 26 0,05000,022

555,32 25,372 0,0744 0,0349 0,0765 0,0351

74,322648,4496 38 26 0,0482

0,022

550,62 25,372 0,0719 0,0349 0,0700 0,0351

52,9287 36 26 0,0361 0,022 45,92 25,372 0,0549 0,0349 0,0635 0,0351

75


76/148

5

65,0477 38 26 0,04820,022

550,62 25,372 0,0719 0,0349 0,0700 0,0351

81,8777 38 26 0,04820,022

550,62 25,372 0,0719 0,0349 0,0700 0,0351

96,4010 39 26 0,04890,022

552,97 25,372 0,0729 0,0349 0,0733 0,0351

79,2107

48,4496 39 26 0,04890,022

552,97 25,372 0,0729 0,0349 0,0733 0,0351

52,9287 40 26 0,0500 0,0225 55,32 25,372 0,0744 0,0349 0,0765 0,0351

65,0477 41 26 0,05150,022

557,67 25,372 0,0765 0,0349 0,0798 0,0351

81,8777 41 26 0,05150,022

557,67 25,372 0,0765 0,0349 0,0798 0,0351

96,4010 42 26 0,06230,022

560,02 25,372 0,0910 0,0349 0,0830 0,0351

92,6316

48,4496 42 26 0,06230,022

560,02 25,372 0,0910 0,0349 0,0830 0,0351

52,9287 41 26 0,05150,022

557,67 25,372 0,0765 0,0349 0,0798 0,0351

65,0477 42 26 0,06230,022

560,02 25,372 0,0910 0,0349 0,0830 0,0351

81,8777 43 26 0,06250,022

5

62,37 25,372 0,0913 0,0349 0,0863 0,0351

96,4010 43 26 0,06250,022

562,37 25,372 0,0913 0,0349 0,0863 0,0351

Tabel 2.6.5. Hasil perhitungan fluks massa dengan bukaan valve sebagai variabel tetap

76


77/148

Qair(cm3/det)

Qudara(cm3/det)

Td1(oK)

H

(cm)

t

(detik)

A

(cm2)YA1 YA2

(gr/cm3)

Q

(cm3/det)

Vu(mol/det)

NA

(mol/det)

48,4496

100,411

7313,15 1 25,15 2520 0,0744 0,0349 1,0725E-03

100,198

83,4335E-03 1,5180E-04

78,6108 312,15 1 32,25 2520 0,0729 0,0349 1,0759E-03 78,1395 2,6906E-03 1,1419E-04

74,3226 311,15 1,1 35,69 2520 0,0719 0,0349 1,0794E-03 77,6688 2,6858E-03 1,1097E-04

79,2107 311,15 1,2 38,55 2520 0,0719 0,0349 1,0794E-03 78,4436 2,7125E-03 1,1207E-04

92,6316 312,15 1,4 40,15 2520 0,0729 0,0349 1,0759E-03 87,8705 3,0256E-03 1,2841E-04

52,9287

100,411

7312,15 1 26,27 2520 0,0729 0,0349 1,0759E-03 95,9269 3,3030E-03 1,4019E-04

78,6108 312,15 1 32,76 2520 0,0729 0,0349 1,0759E-03 76,9231 2,6487E-03 1,1242E-04

74,3226 311,15 1,2 36,23 2520 0,0719 0,0349 1,0794E-03 83,4667 2,8862E-03 1,1925E-04

79,2107 312,15 1,3 39,17 2520 0,0729 0,0349 1,0759E-03 83,6354 2,8798E-03 1,2223E-04

92,6316 312,15 1,5 40,18 2520 0,0729 0,0349 1,0759E-03 94,0767 3,2393E-03 1,3748E-04

65,0477

100,411

7313,15 1 26,29 2520 0,0744 0,0349 1,0725E-03 95,8539 3,2846E-03 1,4521E-04

78,6108 313,15 1,1 32,93 2520 0,0744 0,0349 1,0725E-03 84,1786 2,8845E-03 1,2753E-04

74,3226 314,15 1,1 37,37 2520 0,0765 0,0349 1,0691E-03 74,1771 2,5281E-03 1,1786E-04

79,2107 314,15 1,3 39,42 2520 0,0765 0,0349 1,0691E-03 83,1050 2,8323E-03 1,3205E-04

92,6316 313,15 1,4 40,18 2520 0,0744 0,0349 1,0725E-03 87,8049 3,0088E-03 1,3302E-04

81,8777

100,411

7306,15 1 24,95 2520 0,0463 0,0349 1,0970E-03

101,002

03,6476E-03 4,5154E-05

78,6108 307,15 1 32,18 2520 0,0518 0,0349 1,0935E-03 78,3095 2,8025E-03 5,1814E-05

74,3226 308,15 1,1 36,17 2520 0,0569 0,0349 1,0899E-03 76,6381 2,7193E-03 6,5576E-05

79,2107 308,15 1,3 39,12 2520 0,0569 0,0349 1,0899E-03 83,7423 2,9714E-03 7,1655E-0592,6316 309,15 1,5 40,21 2520 0,0549 0,0349 1,0864E-03 94,0065 3,3319E-03 7,2849E-05

96,4010 100,4117

307,15 1 26,13 2520 0,0518 0,0349 1,0935E-03 96,4409 3,4514E-03 6,3810E-05

78,6108 307,15 1,1 30,83 2520 0,0518 0,0349 1,0935E-03 89,9124 3,2178E-03 5,9491E-05

74,3226 306,15 1,2 36,21 2520 0,0463 0,0349 1,0970E-03 83,5128 3,0160E-03 3,7335E-05

79,2107 308,15 1,3 38,71 2520 0,0569 0,0349 1,0899E-03 84,6293 3,0029E-03 7,2414E-05

77


78/148

92,6316 307,15 1,4 40,12 2520 0,0518 0,0349 1,0935E-03 87,9362 3,1471E-03 5,8183E-05

78


79/148

Tabel 2.6.6. Hasil perhitungan fluks massa dengan tekanan sebagai variabel tetap

Qudara(cm3/det)

Qair(cm3/det)

Td1(oK)

H

(cm)

t

(detik)

A

(cm2)YA1 YA2

(gr/cm3)

Q

(cm3/det)

Vu(mol/det)

NA

(mol/det)

100,411

7

48,4496 308,15 1 25,79 2520 0,0569 0,0349 1,0899E-03 97,7123 3,4671E-03 8,3608E-05

52,9287 307,15 1 27,59 2520 0,0518 0,0349 1,0935E-03 91,3374 3,2688E-03 6,0434E-05

65,0477 307,15 1 26,27 2520 0,0518 0,0349 1,0935E-03 95,9269 3,4330E-03 6,3470E-05

81,8777 308,15 1 26,89 2520 0,0569 0,0349 1,0899E-03 93,7151 3,3253E-03 8,0188E-05

96,4010 307,15 1 27,36 2520 0,0518 0,0349 1,0935E-03 92,1053 3,2963E-03 6,0942E-05

78,6108

48,4496 307,15 1 30,15 2520 0,0518 0,0349 1,0935E-03 83,5821 2,9912E-03 5,5302E-0552,9287 308,15 1 32,74 2520 0,0569 0,0349 1,0899E-03 76,9701 2,7311E-03 6,5860E-05

65,0477 309,15 1 33,37 2520 0,0549 0,0349 1,0864E-03 75,5169 2,6766E-03 5,8521E-05

81,8777 311,15 1 31,56 2520 0,0719 0,0349 1,0794E-03 79,8479 2,7611E-03 1,1408E-04

96,4010 313,15 1 32,89 2520 0,0744 0,0349 1,0725E-03 76,6190 2,6255E-03 1,1607E-04

74,3226

48,4496 311,15 1,1 35,15 2520 0,0719 0,0349 1,0794E-03 78,8620 2,7270E-03 1,1267E-04

52,9287 309,15 1,1 36,75 2520 0,0549 0,0349 1,0864E-03 75,4286 2,6734E-03 5,8452E-05

65,0477 311,15 1,1 35,89 2520 0,0719 0,0349 1,0794E-03 77,2360 2,6708E-03 1,1035E-04

81,8777 311,15 1,1 36,6 2520 0,0719 0,0349 1,0794E-03 75,7377 2,6190E-03 1,0821E-04

96,4010 312,15 1,2 37,22 2520 0,0729 0,0349 1,0759E-03 81,2466 2,7975E-03 1,1873E-04

79,2107

48,4496 312,15 1,2 38,22 2520 0,0729 0,0349 1,0759E-03 79,1209 2,7244E-03 1,1563E-04

52,9287 313,15 1,3 38,39 2520 0,0744 0,0349 1,0725E-03 85,3347 2,9241E-03 1,2928E-04

65,0477 314,15 1,2 37,99 2520 0,0765 0,0349 1,0691E-03 79,5999 2,7129E-03 1,2648E-04

81,8777 314,15 1,2 38,5 2520 0,0765 0,0349 1,0691E-03 78,5455 2,6769E-03 1,2480E-04

96,4010 315,15 1,3 38,35 2520 0,0910 0,0349 1,0657E-03 85,4237 2,8563E-03 1,8276E-04

92,6316

48,4496 315,15 1,4 39,2 2520 0,0910 0,0349 1,0657E-03 90,0000 3,0093E-03 1,9255E-0452,9287 314,15 1,5 40,1 2520 0,0765 0,0349 1,0691E-03 94,2643 3,2127E-03 1,4978E-04

65,0477 315,15 1,5 40,37 2520 0,0910 0,0349 1,0657E-03 93,6339 3,1309E-03 2,0033E-04

81,8777 316,15 1,4 39,88 2520 0,0913 0,0349 1,0623E-03 88,4654 2,9478E-03 1,8956E-04

96,4010 316,15 1,5 40,22 2520 0,0913 0,0349 1,0623E-03 93,9831 3,1317E-03 2,0139E-04

79


80/148

Tabel 2.6.7. Hasil perhitungan koefisien perpindahan massa dalam fase gas dengan bukaan valve sebagai variabel tetap

Qair(cm3/det)

Qudara(cm3/det)

NA

(mol/det)(YA1 - YA)LM

ky(mol/det)

Pudara(atm)

(1- YA1)LM (1- YA2)LM (1- YA)LM kG

48,4496

100,4117 1,5180E-04 7,8890E-04 0,1924 0,9513 0,9245 0,9650 0,0405 8,1832E-03

78,6108 1,1419E-04 2,6948E-04 0,4237 0,9513 0,9269 0,9650 0,0381 1,6959E-02

74,3226 1,1097E-04 3,4552E-04 0,3212 0,9513 0,9278 0,9650 0,0372 1,2561E-02

79,2107 1,1207E-04 3,4552E-04 0,3244 0,9513 0,9278 0,9650 0,0372 1,2686E-02

92,6316 1,2841E-04 2,6948E-04 0,4765 0,9513 0,9269 0,9650 0,0381 1,9072E-02

52,9287

100,4117 1,4019E-04 2,6948E-04 0,5202 0,9513 0,9269 0,9650 0,0381 2,0820E-0278,6108 1,1242E-04 2,6948E-04 0,4172 0,9513 0,9269 0,9650 0,0381 1,6695E-02

74,3226 1,1925E-04 3,4552E-04 0,3451 0,9513 0,9278 0,9650 0,0372 1,3499E-02

79,2107 1,2223E-04 2,6948E-04 0,4536 0,9513 0,9269 0,9650 0,0381 1,8152E-02

92,6316 1,3748E-04 2,6948E-04 0,5102 0,9513 0,9269 0,9650 0,0381 2,0418E-02

65,0477

100,4117 1,4521E-04 7,8890E-04 0,1841 0,9513 0,9245 0,9650 0,0405 7,8283E-03

78,6108 1,2753E-04 7,8890E-04 0,1617 0,9513 0,9245 0,9650 0,0405 6,8748E-03

74,3226 1,1786E-04 1,0782E-03 0,1093 0,9513 0,9219 0,9650 0,0431 4,9542E-03

79,2107 1,3205E-04 1,0782E-03 0,1225 0,9513 0,9219 0,9650 0,0431 5,5505E-03

92,6316 1,3302E-04 7,8890E-04 0,1686 0,9513 0,9245 0,9650 0,0405 7,1710E-03

81,8777

100,4117 4,5154E-05 1,9627E-03 0,0230 0,9513 0,9500 0,9650 0,0150 3,6363E-04

78,6108 5,1814E-05 1,4960E-03 0,0346 0,9513 0,9456 0,9650 0,0194 7,0706E-04

74,3226 6,5576E-05 1,1020E-03 0,0595 0,9513 0,9414 0,9650 0,0236 1,4739E-03

79,2107 7,1655E-05 1,1020E-03 0,0650 0,9513 0,9414 0,9650 0,0236 1,6105E-03

92,6316 7,2849E-05 2,1982E-03 0,0331 0,9513 0,9408 0,9650 0,0242 8,4265E-04

96,4010

100,4117 6,3810E-05 1,4960E-03 0,0427 0,9513 0,9456 0,9650 0,0194 8,7077E-0478,6108 5,9491E-05 1,4960E-03 0,0398 0,9513 0,9456 0,9650 0,0194 8,1183E-04

74,3226 3,7335E-05 1,9627E-03 0,0190 0,9513 0,9500 0,9650 0,0150 3,0067E-04

79,2107 7,2414E-05 1,1020E-03 0,0657 0,9513 0,9414 0,9650 0,0236 1,6275E-03

92,6316 5,8183E-05 1,4960E-03 0,0389 0,9513 0,9456 0,9650 0,0194 7,9398E-04

80


81/148

Tabel 2.6.8. Hasil perhitungan koefisien perpindahan massa dalam fase gas dengan tekanan sebagai variabel tetap

Qudara(cm3/det)

Qair(cm3/det)

NA

(mol/det)(YA1 - YA)LM

ky(mol/det)

Pudara(atm)

(1- YA1)LM (1- YA2)LM (1- YA)LM kG

100,4117

48,4496 8,3608E-05 1,1020E-03 0,0759 0,9513 0,9414 0,9650 0,0236 1,8791E-03

52,9287 6,0434E-05 1,4960E-03 0,0404 0,9513 0,9456 0,9650 0,0194 8,2469E-04

65,0477 6,3470E-05 1,4960E-03 0,0424 0,9513 0,9456 0,9650 0,0194 8,6613E-04

81,8777 8,0188E-05 1,1020E-03 0,0728 0,9513 0,9414 0,9650 0,0236 1,8023E-03

96,4010 6,0942E-05 1,4960E-03 0,0407 0,9513 0,9456 0,9650 0,0194 8,3163E-04

78,6108

48,4496 5,5302E-05 1,4960E-03 0,0370 0,9513 0,9456 0,9650 0,0194 7,5467E-0452,9287 6,5860E-05 1,1020E-03 0,0598 0,9513 0,9414 0,9650 0,0236 1,4802E-03

65,0477 5,8521E-05 2,1982E-03 0,0266 0,9513 0,9408 0,9650 0,0242 6,7692E-04

81,8777 1,1408E-04 3,4552E-04 0,3302 0,9513 0,9278 0,9650 0,0372 1,2913E-02

96,4010 1,1607E-04 7,8890E-04 0,1471 0,9513 0,9245 0,9650 0,04

laporan otk 2 teknik kimia

Documents