L

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIADEPOK 2013KELOMPOK 2ANGGOTA:DIAN IKRAMINA (1006660535)DIMAS RISKA IRAWAN (1006660541)FAHIMA (1006660554)HAMZAH (1006660560)TES AWAL POT 2EVAPORATOR

Tes AwalProses Operasi Teknik 2 | Evaporator

231. Apa definisi dari evaporator? Sebutkan jenis evaporator lengkap dengan penjelasannya! Serta sebutkan fenomena apa yang biasa terjadi dalam proses evaporasi?DEFINISI EVAPORATOREvaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau keseluruhan sebuh pelarut dari suatu larutan dari bentuk cair menjadi uap. Evaporator memiliki dua prinsip dasar, yaitu menukar panas dan memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Evaporator sebagai suatu sistem peralatan umumnya terdiri dari empat bagian. Bagian pemanasan berisi media pemanas. Bagian berikutnya yaitu bagian pemekatan dan bagian separasi yang akan memindahkan uap yang dihasilkan dari larutan . Bagian berikutnya yaitu bagian pengembunan / kondensasi yang akan mengembunkan uap yang terpisah. Selanjutnya pompa akan memberikan tekanan untuk meningkatkan sirkulasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses evaporasi :1. Suhu steam, disesuaikan dengan bahan yang akan dievaporasi karena bahan yang tidak tahan suhu yang tinggi tentunya akan membentuk kerak pada kolom evaporator sehingga akan mempengaruhi perpindahan panas dari steam ke bahan tersebut.2. Tekanan operasi, mempengaruhi proses penguapan pelarut disamping suhu.3. Laju alir umpan, bila laju alir umpan terlalu kecil proses kurang effisien dan juga bila terlalu besar,sehingga untuk suatu proses laju alir umpan diusahakan adalah laju yang dapat menghasilkan proses yang optimal.4. Sifat fisik dan kimia umpan.5. Luas permukaan kontak antara umpan dan media pemanas (panjang dan jumlah tube).6. Laju alir steam7. Laju air pendingin (kondenser)JENIS JENIS EVAPORATOR a. Evaporator Sirkulasi Paksa / AlamiEvaporator sirkulasi alami didasarkan pada sirkulasi alami produk akibat perbedaan densitas yang timbal akibat pemanasan. Setelah air mulai mendidih , akan timbul gelembung dan menyebabkan sirkulasi yang akan membantu terjadinya pemisahan cairan dan uap pada bagian atas tabung tube pemanasan. Besarnya evaporasi yang terjadi bergantung pada perbedaan suhu uap dan larutan. Masalah dapat terjadi jika tabung tube tidak tercelup dengan baik di dalam larutan, yang menyebabkan sistem menjadi kering dan dapat membahayakan. Untuk menghindari hal ini, dapat digunakan sirkulasi paksa dengan memasukkan pompa untuk meningkatkan tekanan dan sirkulasi. Sirkulasi paksa terjadi ketika head hidrostatik menghalangi terjadinya pendidihan di permukaan pemanasan. Pompa juga dapat digunakan untuk menghindari fouling atau pengotoran yang diakibatkan oleh mendidihnya liquid pada tube dengan memecah gelembung yang terbentuk. Kecepatan aliran di dalam tabung tube harus tinggi dan pompa yang dibutuhkan harus memiliki kapasitas yang tinggi. Berikut ini adalah gambar dari sistem evaporator sirkulasi paksa:

Gambar 1Evaporator Sirkulasi Paksa

b. Plate EvaporatorPlate evaporator memiliki luas permukaan yang relatif besar. Pelat umumnya berbentuk agak berombak dan ditunjang oleh frame. Selama evaporasi, steam mengalir melalui saluran yang terbentuk di antara pelat . Steam secara bergantian akan mendaki dan jatuh secara paralel terhadap larutan yang akan dikonsentratkan. Konsentrat dan uap akan diumpankan ke tahapan separasi dimana uap akan dikirim ke kondenser. Plate evaporator umumnya diaplikasikan pada industri susu dan fermentasi karena fleksibilitas tempatnya. Hal negatif dari jenis ini yaitu terbatasnya kemampuan evaporator untuk larutan yang kental dan mengandung solid.

Gambar 2 Plate Evaporatorc. Falling Film EvaporatorEvaporator jenis ini umumnya terbuat dari tube /silinder panjang ( 4-8meter ) yang ditutupi oleh jaket steam. Distribusi larutan yang seragam merupakan hal yang penting dalam penggunaan evaporator ini. Larutan yang masuk akan mengalami pertambahan kecepatan begitu mengalir ke bawah dan disini larutan akan mengalami pemanasan oleh medium pemanas. Evaporator jenis ini biasanya diaplikasikan untuk larutan yang memiliki viskositas yang tinggi sehingga umumnya digunakan di industri kimia, makanan, dan fermentasi.

Gambar 3 Falling film evaporatord. Multiple Effect EvaporatorTidak seperti evaporator tahap tunggal, evaporator jenis ini dapat terdiri atas lebih dari tujuh efek evaporator . Konsumsi energi untuk evaporator efek tunggal sangatlah tinggi dan menghasilkan biaya tertinggi pada sistem evaporasi. Penempatan evaporator secara bersamaan akan menghemat kalor dan membutuhkan energi yang lebih sedikit. Penambahan satu evaporator dapat menurunkan konsumsi energi hingga 50%. Penambahan dua evaporator dapat menurunkan hingga 33 % demikian seterusnya. Persamaan penghematan panas ini juga dapat digunakan untuk mengestimasi berapa banyak yang bisa dihemat dengan penambahan sejumlah efek tertentu. Jumlah efek pada multiple effect evaporator biasanya dibatasi sampai tujuh karena bila lebih dari tujuh biaya yang dikeluarkan akan tidak sebanding dengan energi yang bisa dihemat. Ada dua jenis sistem pengumpanan pada evaporator ini

Gambar 4 Multiple effect evaporatore. Rotary EvaporatorRotary evaporator merupakan alat yang biasa digunakan di laboratorium kimia untuk mengefisienkan dan mempercepat pemisahan pelarut dari suatu larutan. Alat ini menggunakan prinsip vakum destilasi, sehingga tekanan akan menurun dan pelarut akan menguap dibawah titik didihnya alat ini bekerja seperti alat destilasi. Pemanasan pada alat ini menggunakan penangas air yang dibantu dengan rotavapor akan memutar labu yang berisi sampel oleh rotavapor sehingga pemanasan akan lebih merata. Selain itu, penurunan tekanan diberikan ketika labu yang berisi sampel diputar menyebabkan penguapan lebih cepat. Dengan adanya pemutaran labu maka penguapan pun menjadi lebih cepat terjadi. Pompa vakum digunakan untuk menguapkan larutan agar naik ke kondensor yang selanjutnya akan diubah kembali ke dalam bentuk cair. Labu disimpan dalam labu alas bulat dengan volume 2/3 bagian dari volume labu alas bulat yang digunakan setelah itu waterbath dipanaskan dan mengusahakan suhu yang digunakan dalam pemanasan disesuaikan dengan suhu pelarut yang digunakan. Setelah suhu tercapai, labu alas bulat dipasang dengan kuat pada ujung rotor yang menghubungkan dengan kondensor. Aliran air pendingin dan pompa vakum dijalankan, kemudian tombol rotar diputar dengan kecepatan yang diinginkan.

Gambar 5 Rotary evaporator

FENOMENA YANG TERJADI DALAM EVAPORATORPada evaporator terjadi fenomena kecenderungan penurunan laju evaporasi ketika dilakukan peningkatan tekanan. Hal ini disebabkan semakin tinggi tekanan system, maka konsentrasi air dalam fasa gas semakin semakin besar, mendekati kondisi kesetimbangan uap-cair.Akibatnya semakin sulit air akan terevaporasi. Selain itu, semakin besar perbedaan suhu maka semakin besar pula laju evaporasi. Semakin besar perbedaan suhu, maka semakin besar energi panas yang ditransfer oleh steam. Tentunya ini akan berdampak pada peningkatan laju evaporasi.Secara teoritis, akan lebih besar laju evaporasi pada sirkulasi paksa karena sirkulasi paksa memberikan asupan kalor tambahan pada sistem melalui sirkulasi cairan jenuh (konsentrat) yang merupakan hasil pemisahan dari uap dari kolom evaporasi. Sirkulasi ini memiliki suhu yang lebih tinggi daripada feed. Dengan kalor yang dibawa oleh sirkulasi tersebut, evaporasi akan semakin cepat.

2. Dalam percobaan kali ini, evaporator jenis apa yang akan dipakai? Mengapa dipakai jenis itu dalam percobaan labolatorium? Sebutkan kelebihan dari evaporator yang akan digunakan dibandingkan dengan evaporator jenis lain yang berkaitan dengan percobaan labolatorium?Evaporator yang digunakan pada percobaan ini adalah climbing film evaporator dengan sirkulasi alami dan sirkulasi paksa. Alasan penggunaan jenis evaporator ini dalam percobaan ini adalah climbing film operator biasa digunakan pada industri untuk larutan konsentrat dan industri makanan. Evaporator ini biasanya dioperasikan dalam kondisi vakum. Terdapat dua jenis climbing film evaporator, yaitu evaporator sirkulasi alami dan evaporator sirkulasi paksa. Evaporator sirkulasi alami didasarkan pada sirkulasi alami produk akibat perbedaan densitas yang timbal akibat pemanasan. Setelah air mulai mendidih,akan muncul gelembung pada evaporator dan menyebabkan sirkulasi yang akan membantu terjadinya pemisahan cairan dan uap pada bagian atas tube pemanasan. Besarnya evaporasi yang terjadi bergantung pada perbedaan suhu antara steam dan larutan.

Gambar 6 Evaporator sirkulasi alami Evaporator sirkulasi paksa, terjadi ketika head hidrostatik menghalangi terjadinya pendidihan di permukaan pemanasan. Evaporator ini digunakan ketika permukaan-permukaan pemanasan, oleh karena itu perlu disirkulasi ulangdengan cepat melalui pipa cairan antara bagian atas dan pemisah flash. Kecepatan tinggi dalam tabung kalandria mencegah pendidihan dalamtabung dan dapat menaikkan secara cepat dalam pemisah.

Gambar 7 Evaporator sirkulasi paksaEvaporator jenis climbing film ini memiliki empat kelebihan.1. Memiliki luas permukaan yang relatif besar.2. Memiliki fleksibilitasspasial yang baik.3. Memiliki sirkulasi aliran yang dapat diatur dengan relatif mudah.4. Memiliki pendukung yang dipisahkan dengan bingkai atau frame.

3. Apa tujuan dari dilaksanakan praktikum ini? Manfaat apa yang akan anda peroleh setelah mendapatkan modul evaporator kali ini? Dan mengapa praktikum ini dianggap perlu untuk dilaksanakan?Tujuan dari praktikum ini adalah untuk membandingkan karakteristik operasi evaporator sirkulasi alami dan sirkulasi paksa. Dari praktikum ini praktikan dapat memahami karakteristik dari evaporator sirkulasi alami dan sirkulasi paksa untuk kemudian dibandingkan. Manfaat yang diperoleh setelah mendapatkan modul evaporator ini adalah praktikan dapat memahami lebih dalam mengenai proses evaporasi yang sering diaplikasikan di industri, baik skala kecil maupun skala besar.Flangkah langkah menSelain itu, dalam percobaan ini praktikan dapat mengetahui prinsip kerja dari evaporator yang berfungsi mengubah cairan atau liquid menjadi keadaan gas. Praktikum ini perlu dilakukan karena proses evaporasi menggunakan evaporator sangat sering digunakan dalam industri-industri yang ada. Penerapan proses evaporasi dilakukan dengan alasan penghematan biaya di pengolahan limbah industri. Jika 98% limbah dapat divaporisasi , industri dapat mengurangi biaya yang dialokasikan untuk penanganan limbah

4. Tuliskan prinsip kerja dari evaporator yang akan digunakan! (Penjelasan lengkap dengan gambar serta deskripsinya, dari mana dan ke mana arah air evaporasi, steam, dan air kondenser, serta sumber air itu berasal dari mana. Selengkap mungkin, ada pre heater, pompa dan instrument lain juga dijelaskan kenapa ada, dan sebagainya)Larutan yang ingin dievaporasi dialirkan ke dalam evaporator yang sebelumnya dilakukan proses pre-heating. Di dalam kolom evaporator cairan akan menjadi uap dan cairan sisa. Uap air akan dikondensasi dan dialirakan ke dalam receiver vessel. Sementara cairan sisa akan dialirakan ke dalam glass level vessel. Cairan sisa adalah cairan yang memilki konsentrasi lebih tinggi dibanding cairan awal. Evaporator secara umum dibagi menjadi empat bagian yaitu bagian pemanasan, pemekatan, separasi, dan kondensasi. Bagian pemanasan terdiri dari preheating dan steam pada bagian jaket evaporator. Pemekatan terjadi bagian kolom evaporator. Peristiwa separasi terjadi pada bagian separator. Kondensasi terjadi pada bagian kondensor menggunakan media pendigin air. Berikut adalah gambar yang menunjukkan skema peralatan dan instrumen kontrol dari percobaan evaporator.

Gambar 8 Diagram sistem (b)

Gambar 9 Diagram sistem (2)Skema Perjalanan airCairan pada awal percobaan berada pada feed tank (3). Kemudian pompa (5) mengalirkan liquid ke evaporator. Sebelum masuk ke evaporator liquid melawati preheater (6) terlebih dahulu. Selajutnya, liquid akan melewati valve(C8) dan flowmeter(F2). Valve (C8) berfungsi untuk mengatur laju alir liquid yang akan masuk ke dalam evaporator (13). Pada evaporator, pemanasan dilakukan menggunakan steam pada jaket dari vessel evaporator. Steam yang digunakan untuk pemanasan kolom evaporator dikendalikan oleh valve (C10) dan tekanan steam dalam jaket diukur dengan pressure gauge (P2). Vent (12) pada bagian atas dari jaket steam berfungsi untuk memastikan udara keluar dari jaket. Steam trap (14) pada bagian bawah berfungsi untuk memastikan kondensat keluar keluar dari kolom evaporator. Setelah evaporasi selesai sisa liquid dan uap air masuk ke dalam separator (9). Pada separator uap air akan keluar pada bagian atas menuju kondenser (7). Pada kondenser proses pendinginan dilakukan oleh air pendingin yang lajunya dikontrol oleh valve (C2) dan alat ukur laju (F1). Kondensat dari uap air kemudian akan masuk kedalam vessel receiver (4). Sementara itu, sisa liquid akan keluar dari bagian bawah ke glass level vessel (10). Dalam percobaan ini akan dibuat variasi terhadap tipe aliran liquid yaitu tanpa sirkulasi, sirkulasi alami, dan sirkulasi paksa. Tanpa sirkulasi proses berhenti sampai pada bagian receiver vessel. Untuk sirkulasi alami dan paksa proses dilanjutkan dengan sirkulasi. Pump (11) kemudian akan mensirkulasi kondensat kembali ke dalam kolom evaporator. Pompa vakum (1) yang terhubung ke dalam kondensat dan receiver vessel digunakan untuk mengurangi tekanan pada sistem sehingga akan meningkatkan performa dari evaporator.Pada sirkulasi alami valve (C5) dibuka dan diatur, sedangkan pada sirkulasi paksa valve (V7) dibuka dan dilakukan pengaturan terhadap valve (C4) dan (C5) sehingga didapatkan laju alir yang sesuai ditunjukkan pada flowmeter F3.Fungsi peralatan Pompa digunakan untuk mengalirkan cairan di dalam sistem evaporasi. Preheater digunakan untuk memanasi cairan sebelum masuk ke dalam kolom evaporator. Tujuannya adalah untuk mengurangi beban pemanasan pada evaporator. Valve digunakan sebagai kontroler terhadap laju alir cairan dan kondensat di dalam

5. Dalam alat evaporasi yang akan digunakan, terdapat valve dengan kode V dan C. Apa maksud dari kode tersebut? Jenis valve apa yang dimaksud, serta tuliskan fungsi dan tujuan dari valve tersebut?V adalah Isolating Valve dan C adalah Control Valve. Isolating Valve berfungsi sebagai handle untuk memberhentikan aliran media yang diberikan. Isolasi Valve merupakan valve khusus untuk mengisolasi aliran dibawah operasi kondisi normal. Manfaat dari Control Valve adalah sama seperti gate valve. Intinya untuk mengontrol aliran agar tidak terjadi fouling dan sebagai safety.

6. Tuliskan prosedur kerja yang akan dilakukan lengkap dengan tabel data pengamatan yang akan diambil!A. Persiapan1. Mengosongkan tangki kondensat (L2 dan L3) dan memastikan bahwa sumber listrik, steam, dan air pendingin telah tersedia.2. Membuka valve V1, V4, V6, V8, C1, C43. Menutup valve V2, V3, V5, V7, C5, C6, C7, C9

B. Start Up1. Menyalakan feed pump (S5) dan S2 serta membuka penuh C82. Menyalakan feed pre-heater (S3)3. Menyesuaikan C8 untuk mendapatkan laju feed yang diinginkan pada F2, ketika cairan telah terlihat di aliran F24. Membuka dan menyesuaikan C2 untuk mengatur aliran di F1, dimana F1 = 40xF25. Mengatur besaran tekanan sistem yang diinginkan pada P2 dengan C106. Menyalakan recirculation pump (S4) saat aliran terliaht pada level vessel (10)7. Mengatur termostat pada feed pre-heater (S3) sehingga temperatur T6 dan T7 sedekat mungkin.8. Menyalakan vacuum pump (S5) untuk kondisi vakum lalu menyesuaikan C1 untuk mengatur tekanan sistem yang diinginkan pada P1. Membiarkan C1 terbuka penuh untuk kondisi tekanan sistem pada tekanan atmosfer

Sirkulasi AlamiMengikuti prosedur persiapan dan start up seperti di atas. Lalu membuka C5 sehingga mendapatkan hasil yang diinginkan pada F3.

Sirkulasi PaksaMengikuti prosedur pendahuluan dan start up seperti di atas. Membuka V7 dan menyesuaikan C4 dan C5 sehingga menghasilkan laju resirkulasi yang diinginkan pada F3.

C. Prosedur pengesetan variabel1. Mengatur P1 = 0 mmHg; F2 = 10 lt/hr; F1 = 40 x F2; F3 = 5 lt/hr2. Mencatat nilai :a. L1, L2 dan L3b. T3, T5, T7 dan T8c. P2d. Jumlah steam yang terkondensasi3. Mengulangi prosedur di atas untuk sirkulasi alamiah dan sirkulasi paksa untuk P1 = 100 dan 200 mmHg. Megambil data setiap 2 menit.

SKEMA ALAT:

Gambar 10 Skema alat praktikum evaporator

Tabel Data PengamatanTabel dibawah adalah contoh pada sirkulasi alami. Pada tipe sirkulasi paksa dan tanpa sirkulasi dibuat dengan format data yang sama. Data ini juga divariasi pada tekanan tangki condenser.SIRKULASI ALAMI

Time (min)FeedCirculationEvaporatorCondenserCondensateConcentrateQc (ml/min)

L1 (ml)F2(L/hr)T5 (C)F3 (L/hr)T8 (C)P2 (bar)P1 (mmHg)T7T3 (C)L2 (ml)L3 (ml)

Tabel dibawah pada setiap variasi tekanan tangki kondensat

P = . psiaT (min)P2 (psia)P2 (kPa)T7 (C)L2 (mm)L2 (m)Ts (C)Ts-T7

0

2

4

6

Rata-rata

7. Dalam praktikum kali ini akan dilakukan pada 2 settingan alat yang berbeda, yaitu sirkulasi alami dan sirkulasi paksa. Menurut anda apa perbedaan prinsip kerja diantara keduanya dan bagaimana cara mengubah setting alat (valve) yang akan digunakan, mengapa perlu dilakukan pada 2 kondisi yang berbeda?Ada dua settingan alat yang berbeda pada praktikum kali ini:Sirkulasi alamiSistem yang bekerja pada sirkulasi alami bekerja dengan menambahkan sirkulasi yang terjadi akibat perbedaan densitas karena pemanasan. Saat air mulai mendidih pada evaporator tabung, maka buih air akan naik ke permukaan dan memulai sirkulasi yang mengakibatkan permisahan liquid dan uap air di bagian atas dari tabung pemanas. Sirkulasi paksaPerbedaan temperatur uap dengan larutan mempengaruhi jumlah evaporasi. . Namun seringkali pendidihan mengakibatkan sistem menjadi kering. Untuk menghindari hal ini dapat digunakan sirkulasi paksa dengan meningkatkan tekanan dan sirkulasi sehingga pendidihan tidak terjadi dengan cara menambahkan pompa.

Cara melihat perbedaan:Kondisi yang berbeda dilakukan untuk melihat perbedaan nilai rasio sirkulasi pada sirkulasi paksa dan alami serta perbedaan laju alir pada kedua sirkulasi. Cara untuk mengubah settingan alat yaitu pada sirkulasi alami tidak digunakan pompa sedangkan pada konveksi paksa digunakan pompa. Pada konveksi sirkulasi alami dibuka C5 sehingga mendapatkan hasil yang diinginkan pada F3, sedangkan pada Sirkulasi Paksa dibukanV7 dan menyesuaikan C4 dan C5 sehingga menghasilkan laju resirkulasi yang diinginkan pada F3.

8. Dalam praktikum kali ini akan dilakukan pada kondisi 3 tekanan yang berbeda dan dengan selang waktu 2 menit sampai 8 menit. Tekanan ini merujuk pada tangki yang mana? Mengapa perlu dilakukan 3 variasi tekanan yang berbeda? Mengapa juga dilakukan pada 3 tekanan yang berbeda?Pada praktikum ini terdapat dua perlakuan yang dilakukan untuk climbing film evaporator yaitu sirkulasi alami dan sirkulasi paksa. Untuk kedua nya dilakukan juga variasi keadaan larutan dan uap (steam). Tekanan dirubah untuk mengamati pengaruhnya terhadap laju evaporasi. Variasi nilai tekanan yang dipilih disesuaikan dengan interval perbedaan tekanan pada prosedur. Tekanan yang dirubah merujuk pada tangki kondensat sehingga nilai yang dicatat setiap selang waktunya adalah nilai L2 untuk tekanan yang berbeda. Menurut teori dasar, semakin besar nilai P1 maka nilai P2 cenderung semakin besar sehingga beda tekanan akan semakin kecil antara sistem dan P2 sehingga laju evaporasi (E) pun akan meningkat. Sehingga kita dapat mengetahui pengaruh perubahan tekanan terhadap laju laju evaporasi (beda tekanan kecil, maka laju meningkat). Dalam percobaan ini, ketika tekanan steam turun, maka akan terjadi penurunan titik didih dari steam yang digunakan. Berdasarkan rumus:

Namun dalam percobaan ini P1 konstan, sehingga kita hanya mempertimbangkan nilai P2 yang jika dinaikkan akan meningkatkan laju evaporasi. Jadi yang divariasikan adalah nilai P2.

9. Setelah melakukan proses praktikum, anda akan melakukan pengolahan data. Tuliskan perhitungan yang akan anda lakukan! Hipotesa awal apa yang akan anda pakai untuk mengetahui bahwa data yang anda ambil dianggap mendekati benar? Serta dari mana anda tahu bahwa terdapat kesalahan relative dalam praktikum kali ini?(Misalnya grafik ini seharusnya memiliki kecenderungan seperti ini tetapi berbeda dalam hasil perhitungan, dan sebagainya)Dalam percobaan evaporator ini terdapat beberapa percobaan yang dilakukan, yaitu: Variasi Tekanan Sistem terhadap Laju Evaporasi Air Langkah perhitungan1. Menghitung tekanan steam rata-rata (P2) dan mencari suhu steam (TS) pada tekanan tersebut dengan menggunakan steam table.2. Menghitung titik didih (T7) rata-rata.3. Menghitung perbedaan tekanan suhu dengan menggunakan persamaan:

4. Membuat grafik yang menghubungkan level tangki kondensat (L2) di sumbu-y terhadap waktu (t) di sumbu-x. Kemudian menentukan slope (S2) dari grafik yang terbentuk.5. Menghitung laju penguapan rata-rata (E) untuk setiap nilai tekanan dengan menggunakan persamaan:

Dimana C2 adalah faktor kalibrasi untuk tangki kondensat, yaitu sebesar 17.6 kg/m.6. Membuat grafik yang menghubungkan laju penguapan rata-rata (E) di sumbu-y terhadap tekanan sistem (P1) di sumbu-x.7. Melakukan langkah penghitungan di atas untuk variasi tekanan 760 mmHg, 660 mmHg, dan 560 mmHg pada percobaan sirkulasi alamiah dan sirkulasi paksa.

Hipotesis awalJika data yang diperoleh pada percobaan sesuai dengan teori, maka didapatkan hasil untuk semua variasi tekanan sistem (P1), semakin lama waktu evaporasi (t) akan memberikan jumlah kondensat yang semakin banyak. Hal ini ditunjukkan oleh level tanki kondensat (L2) yang semakin tinggi.

Indikasi adanya kesalahan relatifApabila terjadi kesalahan, maka grafik antara laju penguapan rata-rata (E) terhadap tekanan sistem (P1) seharusnya memiliki gradien yang bernilai negatif. Hal ini dikarenakan semakin tinggi tekanan sistem, maka konsentrasi air dalam fasa gas semakin semakin besar dan mendekati kondisi kesetimbangan uap-cair.

Variasi Laju Sirkulasi dan Evaporasi dengan Perbedaan Suhu Langkah perhitungan1. Menghitung tekanan steam rata-rata (P2) dan mencari suhu steam (TS) pada tekanan tersebut dengan menggunakan steam table.2. Menghitung titik didih (T7) rata-rata.3. Menghitung perbedaan suhu dengan menggunakan persamaan:

4. Menghitung feed rata-rata dan laju sirkulasi (F2dan F3).5. Menghitung rasio sirkulasi R dengan menggunakan persamaan:

6. Membuat grafik yang menghubungkan level kondensat (L2) di sumbu-y dengan waktu (t) di sumbu-x. Kemudian menentukan slope (S2) dari grafik yang terbentuk.7. Menghitung laju penguapan rata-rata (E) dengan menggunakan persamaan:

Dimana C2 adalah faktor kalibrasi untuk tangki kondensat, yaitu sebesar 17.6 kg/m.8. Membuat grafik yang menghubungkan log laju penguapan rata-rata (log E) di sumbu-y terhadap log suhu (log T) di sumbu-x.9. Melakukan langkah penghitungan di atas untuk variasi tekanan 0 mmHg, 100 mmHg, dan 200 mmHg pada percobaan sirkulasi alamiah dan sirkulasi paksa. Hipotesis awalJika data yang diperoleh pada percobaan sesuai dengan teori, maka untuk semua variasi suhu akan diperoleh variasi tekanan steam rata-rata (P2), semakin lama waktu evaporasi (t) akan memberikan jumlah kondensat yang semakin banyak. Hal ini ditunjukkan oleh level tanki kondensat (L2) yang semakin tinggi. Indikasi adanya kesalahan relatifApabila terjadi kesalahan, maka grafik antara laju penguapan rata-rata (E) terhadap perbedaan suhu sistem (TE) seharusnya memiliki gradien yang bernilai positif. Hal ini dikarenakan semakin besar perbedaan suhu, maka semakin besar energi panas yang ditransfer oleh steam. Oleh karena itu, laju penguapan rata-rata akan meningkat.Namun, gradien untuk sirkulasi paksa akan lebih besar daripada gradien untuk sirkulasi alamiah. Hal ini dikarenakan pada sirkulasi paksa ada asupan kalor tambahan pada sistem melalui sirkulasi cairan jenuh (konsentrat) yang merupakan hasil pemisahan dari uap di kolom evaporasi.

Membandingkan Keekonomisan untuk Sirkulasi Alamiah dan Sirkulasi Paksa Langkah perhitungan1. Menghitung tekanan rata-rata steam dan sistem (P2 dan P1), titik didih rata-rata (T7), serta laju alir rata-rata masukan dan sirkulasi (F2 dan F3).2. Menghitung rasio sirkulasi rata-rata (R) dengan menggunakan persamaan:

3. Menghitung jumlah air yang terevaporasi dengan mengamati perubahan level pada tangki kondensat (L2) dengan menggunakan persamaan:

Dimana C2 adalah konstanta kalibrasi untuk tangki kondensat, yaitu sebesar 17.6 kg/m.4. Menghitung jumlah total kondensat yang terkumpul (Q) dengan menggunakan persamaan:

Dimana dL2 adalah selisih antara ketinggian awal tangki dan ketinggian akhir tangki di kondensat.5. Menghitung keekonomisan (EC)dengan menggunakan persamaan:

6. Membuat grafik yang menghubungkan nilai keekonomisan (EC) di sumbu-y terhadap tekanan sistem (P1) di sumbu-x.

Hipotesis awalJika data yang diperoleh pada percobaan sesuai dengan teori, maka untuk semua variasi tekanan sistem (P1), semakin tinggi tekanan sistem akan memberikan jumlah kondensat yang semakin banyak. Hal ini ditunjukkan oleh nilai delta level tanki kondensat (L2) yang semakin besar. Indikasi adanya kesalahan relatifApabila terjadi kesalahan, maka grafik antara nilai keekonomisan (EC) terhadap tekanan sistem (P1) seharusnya memiliki gradien yang bernilai positif.

Menghitung Neraca Energi untuk Sirkulasi Alamiah dan Paksa Langkah perhitungan1. Mencari data-data entalpi masukan dengan menggunakan steam table, yaitu: hF pada T5, He pada T3, hC pada T8, HSdan hS pada P2.2. Menghitung perubahan level pada tangki masukan, kondensat, dan konsentrat (L1, L2, L3). Menghitung jumlah total kondensat yang terkumpul dengan menggunakan persamaan:

Dimana dL2 adalah selisih antara ketinggian awal tangki dan ketinggian akhir tangki di kondensat.3. Menghitung massa air umpan, air yang terevaporasi, dan konsentrat (WF, WE, WC) dengan menggunakan persamaan:

Dimana C1, C2, C3 adalah konstanta kalibrasi masing-masing tangki, yaitu sebesar 110 kg/m, 17.6 kg/m, dan 17.6 kg/m.4. Menghitung neraca massa dengan menggunakan persamaan berikut:

Menghitung neraca energi dengan menggunakan persamaan berikut:

dimana: WF= massa air masukan ke evaporator (kg) WE = massa air terevaporasi (kg) WC = massa air konsentrat (kg) Q = massa steam terkondensasi (kg) hF = entalpi umpan pada T5 (kJ/kg) hE = entalpi uap air keluar evaporator pada T3, P1 (kJ/kg) hC = entalpi konsentrat pada T8 (kJ/kg) HS = entalpi steam masuk jaket evaporator pada P2 (kJ/kg) hS = entalpi kondensat keluar dari jaket evaporator (kJ/kg)5. Menghitung kesalahan relatif dari neraca massa dengan menggunakan persamaan berikut:

Menghitung kesalahan relatif dari neraca energi dengan menggunakan persamaan berikut:

Hipotesis awalJika data yang diperoleh pada percobaan sesuai dengan teori, maka untuk semua variasi tekanan sistem (P1), nilai delta level tanki kondensat (L2) sama dengan nilai delta level tanki konsentrat (L3).

Indikasi adanya kesalahan relatifApabila terjadi kesalahan, maka berdasarkan neraca massa, seharusnya jumlah air di feed sama dengan jumlah air di kondensat dan jumlah air di konsentrat. Begitu pula dengan neraca energi, seharusnya energi di feed sama dengan jumlah energi di kondensat dan jumlah energi di konsentrat.

10. Tuliskan kesimpulan awal yang anda ketahui setelah melakukan praktikum ini serta saran yang mungkin ada setelah mempelajari prinsip dari alat yang akan digunakanSebelum melakukan praktikum, setelah membaca prosedur dan teori yang ada, maka kesimpulan awal yang dapat disimpulkan untuk percobaan ini dapat dijabarkan sebagai berikut:Untuk laju evaporasi: Laju evaporasi berbanding lurus dengan peningkatan perbedaan suhu. Semakin besar perbedaan suhu maka energi yang ditransfer semakin besar sehingga laju evaporasi meningkat. Laju evaporasi pada sirkulasi paksa lebih besar dibandingkan dengan laju evaporasi pada sirkulasi alami. Laju evaporasi berbanding terbalik dengan peningkatan tekanan karena terjadi kenaikan titik didihUntuk tekanan: Semakin besar tekanan sistem, maka energi yang ada di sistem juga akan semakin kecil.Untuk air yang disirkulasikan: Semakin besar perbedaan suhu, maka semakin besar air yang disirkulasikan. Untuk evaporasi dengan sirkulasi alamiah dan sirkulasi paksa.

Setelah mempelajari bentuk susunan dan prinsip dari alat evaporator yang digunakan pada percobaan ini, praktikan dapat memberi saran berikut: Terdapat pressure control dalam alat yang ada sehingga tekanan dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan Pengukuran suhu harus responsif sehingga suhu yang didapatkan memiliki nilai yang tepat dan sesuai untuk setiap pengukuran Terdapat flow control untuk aliran air sehingga laju alir air pada percobaan ini konstan