110578598 laporan tubular reaktor fix kel 4
Post on 01-Jan-2016
70 Views
Preview:
TRANSCRIPT
BAB I
TUJUAN
Tujuan dari praktikum tubular reaktor ini yaitu :
1. Mencari data tentang sifat reaktor nyata.
2. Mencari residence time distribution dalam reaktor tubular.
3. Mencari dispersion number dalam reaktor tubular.
4. Mencari volume efektif dalam reaktor tubular.
BAB II
DASAR TEORI
Reaktor kontinyu dibagi menjadi dua jenis utama, yaitu Reaktor Alir
Tangki Berpengaduk (RATB) atau Continous Stirred Tank Reaktor (CSTR) dan
Reaktor Alir Pipa (RAP) atu Plug Flow Reaktor (PFR). Keduanya dapat dipasang
single (tunggal) atau multiple (seri dan paralel). PFR merupakan reaktor yang
mempunyai karakteristik dan memiliki cirri khas dimana perubahan konversi
reaksi akan bertambah seiring dengan bertambahnya panjang reaktor. Perilaku
ideal pada PFR adalah menyerupai aliran sumbat sehingga disini tidak terjadi
pencampuran ke arah aksial dan semua molekul mempunyai waktu tinggal di
dalam reaktor sama besar. Dalam PFR backmixing dapat terjadi secara incidental
(Levenspiel, 1972).
2.1 Pengertian PFR
Reaktor PFR (Plug Flow Reaktor) merupakan suatu reaktor berbentuk
pipa yang beroperasi secara kontinyu. Dalam PFR selama operasi
berlangsung bahan baku dimasukkan terus menerus dan produk reaksi akan
dikeluarkan secara terus menerus sehinga disini tidak terjadi pencampuran
ke arah aksial dan semua molekul mempunyai waktu tinggal di dalam
reaktor sama besar.
PFR biasa digunakan untuk mempelajari beberapa proses penting
seperti reaksi termal dan reaksi kimia plasma dalam aliran gas yang cepat
serta daerah katalisis. Dalam beberapa kasus, hasil yang didapat tidak hanya
membantu kita dalam memahami karakteristik proses-proses kimia, tetapi
juga dapat memberikan kita pengertian praktis dari proses-proses kimia yang
penting.
Di dalam PFR, fluida mengalir dengan perlakuan yang sama sehingga
waktu tinggal (τ) sama untuk semua elemen fluida. Fluida sejenis yang
mengalir melalui reaktor ideal disebut plug. Saat plug mengalir sepanjang
PFR, fluida bercampur sempurna dalam arah radial bukan dalam arah axial
(dari arah depan atau belakang). Setiap plug dengan volumen berbeda
dinyatakan sebagai kesatuan yang terpisah-pisah (hampir seperti batck
reaktor) saat dia mengalir turun melalui pipa PFR.
Untuk keadaan tertentu kadang diperlukan pencampuran awal terhadap
bahan baku sebelum diumpankan ke dalam reaktor. PFR beraliran aksial
berukuran dengan rentang diameter 1-15 cm, sedangkan PFR beraliran
radial mempunyai diameter besar hingga bermeter-meter. PFR sebagai
reaktor tunggal dapat mempunyai panjang lebih dari 1000 meter yang
dibentuk sedemikian rupa untuk menyesuaikan ruang. PFR juga dapat
disusun secara berangkai dalam bentuk parallel ataupun seri (Wikipedia,
2007).
Dalam PFR konsentrasi bahan baku tinggi pada saat masuk reaktor,
selanjutnya akan menurun secara perlahan karena terkonversi menjadi
produk di sepanjang pipa. Sebagai reaktor yang dioperasikan secara
kontinyu makan dalam kondisi steady state pada PFR tidak terjadi
akumulasi.
Reaksi kimia berlangsung sepanjang pipa terjadi secara gradual,
sehingga semakin panjang pipa konversi akan semakin tinggi. Namun tidak
semudah ini menaikan konversi; pada awalnya kecepatan reaksi berlangsung
secara cepat namun setelah panjang pipa tertentu jumlah reaktan akan
berkurang dan kecepatan reaksi berlangsung lebih lambat dan akan makin
lambat seiring panjangnya pipa.
Dengan kenyataan tersebut unuk mencapai konversi 100% panjang
pipa yang dibutuhkan adalah tak terhingga (dapat dilihat pada Gambar 2.1).
X
Jarak sepanjang reactor t
Gambar 2.1 Hubungan antara panjang reaktor dengan konversi dalam PFR
Beberapa hal penting mengenai PFR :
1) Perhitungan dalam PFR mengasumsikan tidak terjadi pencampuran kea
rah aksial.
2) Katalisator dapat dimasukkan melaluin titik yang berbeda dari titik
masukan, diharapkan reaksi lebih optimal dan penghematan.
3) PFR memiliki konversi yang lebih besar dibanding Continous Stirred
Tank Reaktor (CSTR) dalam volume yang sama. Artinya, dengan waktu
tinggal yang sama PFR memberikan hasil yang lebih besar disbanding
CSTR.
PFR mempunyai kelebihan antara lain :
1) Tingkat perubahannya besar dalam setiap volumenya.
2) Bekerja dalam periode waktu yang cukup lama tanpa tenaga kerja
sehingga upah produksi rendah.
3) Perpindahan kalornya baik sekali.
4) Operasinya terus-menerus.
Selain itu juga mempunyai kekurangan antara lain :
1) Tingginya temperature yang tidak diinginkan dapat terjadi.
2) Proses pemberhentian dan perawatannya mahal.
2.2 Jenis-Jenis PFR
Reaktor PFR ada bermacam-macam antara lain :
1) Reaktor Alir Pipa
Biasanya berupa gas-gas,cair-cair dimana reaksi tidak
menimbulkan panas yang terlalu tinggi. Reaktor memiliki aliran plug
flow yang optimal untuk kecepatan reaksi tetapi cukup sulit untuk alat
transfer panasnya.
2) Reaktor Pipa Shell And Tube
Seperti reaktor pipa di atas tetapi berupa beberapa pipa yang
disusun dalam sebuah shell, reaksi berjalan di dalam pipa pipa dan
pemanas/pendingin di shell. Alat ini digunakan apabila dibutuhkan
sistem transfer panas dalam reaktor. Suhu dan konversi tidak homogen
di semua titik.
3) Fixed Bed
Reaktor berbentuk pipa besar yang didalamnya berisi katalisator
padat. Bisanya digunakan untuk reaksi fasa gas dengan katalisator padat.
Apabila diperlukan proses transfer panas yang cukup besar biasanya
berbentuk fixed bed multitube, dimana reaktan bereaksi di dalam tube2
berisi katalisator dan pemanas/pendingin mengalir di luar tube di dalam
shell.
4) Fluidized Bed Reactor
Biasanya digunakan untuk reaksi fasa gas katalisator padat dengan
umur katalisator yang sangat pendek sehingga harus cepat diregenerasi.
Atau padatan dalam reactor adalah reaktan yang bereaksi menjadi
produk.
2.3 Skema Diagram PFR
Cairan akan melalui PFR yang dapat dimodelkan sebagai mengalir
melalui reaktor sebagai rangkaian jauh tipis koheren "colokan", masing-
masing dengan komposisi yang seragam, bepergian dalam arah aksial dari
reaktor, dengan masing-masing konektor memiliki komposisi yang berbeda
dari yang sebelumnya dan setelah itu.Asumsi utama adalah bahwa sebagai
plug mengalir melalui suatu PFR, fluida sempurna dicampur dalam arah
radial tetapi tidak dalam arah aksial (maju atau mundur).
Gambar 2.2 Diagram skematik dari PFR
Setiap pasang volume diferensial dianggap sebagai entitas yang
terpisah, efektif reaktor tangki sangat kecil terus diaduk, membatasi volume
nol. Seperti mengalir menuruni PFR tubular, waktu tinggal (τ) dari steker
adalah fungsi dari posisinya dalam reaktor. Dalam PFR yang ideal, distribusi
waktu tinggal karena itu merupakan Dirac delta fungsi dengan nilai yang
sama.
2.4 Persamaan PFR
Reaktor pipa ideal disebut plug flow reaktor karena aliran fuida di
dalam reaktor ini menyerupai sumbat, Reaktan dan produk mengalir di
dalam reactor sumbat dengan kecepatan yang benar-benar rata. Komposisi
fluida yang mengalir bervariasi sepanjang arah aliran, sehingga neracca
material suatu komponen ditinjau di dalam segmen volume (dV). Untuk
mengetahui hubungan waktu reaksi dengan konsentrasi reaktan dalam PFR,
terlebih dulu ditinjau neracca material pada reaktor, kemudian dilakukan
integrasi, selanjutnya dihasilkan space time sebagai persamaan karakteristik
PFR (Levenspiel, 1972).
Neraca material komponen A di dalam PFR
massa masuk = massa keluar + massa akumulasi + massa hilang dalam
reaksi
Ditinjau : segmen volume dV
FA = (FA + dFA) + 0 + (-rA) dV
Dimana : dFA + d [FAo (1-XA)] = -FAo dXA
FA = FA - FAo dXA + (-rA) dV
FAo dXA = (-rA) dV
Dengan mengintegrasikan segmen dV, hasil V adalah sebagian volume
untuk PFR neraca keseluruhan.
∫0
vdVFAo
= ∫0
X AF
dXA(−rA)
Dimana: FA0 = laju umpan A yang bersifat konstan
VF Ao
= ∫0
X AF
dXA(−rA)
V=F Ao∫0
X AF
dXA(−rA )
Kemudian space time : τ= VQV 0
τ=F Ao
QV 0∫0
X AF d X A
(−rA)=¿ CA0 ∫
0
X AF d X A
(−rA)
2.5 Residence Time Distribution (RTD)
Residence Time Distribution (RTD) dari suatu reaktor kimia adalah
suatu fungsi distribusi yang menguraikan sejumlah waktu suatu unsur-unsur
fluida di dalam reaktor. RTD digunakan untuk menandai pencampuran dan
aliran di dalam reaktor serta untuk membandingkan perilaku reaktor nyata
dengan model-model reaktor yang ideal. Hal ini bermanfaat, tidak hanya
untuk memecahkan masalah pada reaktor yang ada, tetapi juga di dalam
menaksir hasil konversi dari suatu reaksi serta untuk merancang reaktor.
Teori dari RTD secara umum dimulai dengan tiga anggapan, yaitu :
1) Reaktor dalam keadaan steady-state.
2) Transportasi di lubang masuk dan keluar berlangsung hanya oleh
pemompaan.
3) fluida incompressible (tak termampatkan).
RDT diukur dengan memasukkan suatu tracer yang tidak reaktif
kedalam sistim di lubang masuk. Konsentrasi tracer itu diubah menurut
suatu fungsi yang diketahui dan respon ditemukan dengan mengukur
konsentrasi tracer di saluran keluar. Tracer yang dipilih mestinya tidak
termodifikasi karakteristik fisik dari fluida (densitas dan viskositas sama)
dan penambahan tracer juga mestinya tidak termodifikasi kondisi-kondisi
yang hidrodinamik.
Pada umumnya, pengamatan RTD ini dapat dilakukan dengan metode
pulse atau metode step. Metode-metode lain memungkinkan, tetapi
memerlukan lebih banyak kalkulasi untuk menganalisa kurva RTD
(Wikipedia, 2008).
2.5.1 Metode Pulse
Metode ini memerlukan suatu pemasukan suatu volume yang
sangat kecil dari tracer di lubang masuk dari reaktor, seperti
mendekati fungsi delta dirac. Meski suatu injeksi pendek tak terbatas
tidak bisa dihasilkan, dapat dilakukan jauh lebih kecil daripada
waktu tinggal rata-rata bejana. Jika suatu massa dari tracer,
dimasukkan ke dalam suatu reaktor dari volume dan suaty waktu
tinggal yang diharakan dari τ , hasil kurva dari konsentrasi terhadap
waktu dapat diubah menjadi suatu kurva RTD dengan hubungan
sebagai berikut :
τ=∫0
∞
t C dt
∫0
∞
C dt
Kurva ideal yang dihasilkan pada metode pulse untuk reaktor
jenis PFR ialah sebagai berikut :
C
t
Gambar 2.3 Kurva ideal konsentrasi terhadap waktu dengan metode pulse
2.5.2 Metode Step
Di dalam suatu metode step, konsentrassi tracer di lubang
masuk reaktor berubah secara tiba-tiba dari nol ke konsentrasi
tertentu. Konsentrasi tracer di saluran keluar diukur dan yang
dinormalkan ke konsentrasi tertentu untuk memperoleh kurva yang
tidak dimensional. Berikut ialah persamaan dari metode step :
τ = 1Cmax
∫0
Cmax
t dCstep
Kurva ideal yang dihasilkan pada metode step untuk reaktor
jenis PFR ialah sebagai berikut :
C
t
Gambar 2.4 Kurva konsentrasi terhadap waktu dengan metode step
2.6 Variansi
Pengamatan variansi berfungsi untuk mengetahui tingkat kelebaran
dari suatu kurva distribusi, dalam hal ini ialah kurva RTD dari metode pulse.
Variansi dari kurva RTD dengan menggunakan metode pulse ini dapat
digunakan untuk mengindentifikasi bentuk sumbat (plug) yang terjadi dari
suatu aliran fluida. Variansi dinyatakan dengan lambing σ 2. Suatu PFR yang
ideal, yaitu alirannya benar-benar sumbat mempunyai nilai variansi nol.
Dengan kata lain semakin kecil nilai variansi dari suatu kurva RTD maka
semakin menyerupai dengan karakteristik dari reaktor jenis PFR
(Levenspiel, 1972).
Variansi dari suatu kurva RTD dapat dihitung dengan menggunakan
rumus di bawah ini :
σ 2 = ∫
0
∞
(t−τ)2 C dt
∫0
∞
C dt
= ∫
0
∞
t2 C dt
∫0
∞
C dt
- τ 2
2.7 Dispersion Number
Menurut Levenspiel (1972), dispersion number merupakan bilangan
tak berdimensi. Dispersion number sering digunakan untuk mengetahui
terjadinya backmixing di dalam suatu reaktor jenis PFR. Dispersion number
dikembangkan dengan (D/μL). Berikut ialah persamaan yang sering
digunakan untuk dispersion number.
σ2
τ2 =2( DμL )
Dari nilai dispersion number dapat diketahui tingkat error atau
backmixing yangterjadi pada suatu aliran fluida di dalam reaktor jenis PFR.
Beriktu adalah tingkat error dan nilai dispersion number:
Error < 5% jika ( DμL ) < 0,01
Error < 0,5% jika ( DμL ) < 0,001
2.8 Sifat Aliran
Dalam aliran kondisi mantap (steady state) dikenal dua rejim aliran
atau pola aliran yang tergantung kepada kecepatan rata-rata aliran (v),
densitas (ρ), viskositas fluida (μ) dan diameter pipa (D). kedua rejim
alirantersebtu diatur oleh hokum-hukum yang berbeda sehingga perlu
dipelajari secara keseluruhan.
2.8.1 Rejim Aliran Laminer
Rejim aliran laminer mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
1) Terjadi pada kecepatan rendah
2) Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral
3) Berlapis-lapis seperti kartu
4) Tidak ada arus tegak lurus arah aliran
5) Tidak ada pusaran (arus eddy)
2.8.2 Rejim Aliran Transisi
Rejim aliran yang terbentuk di antara rejim laminar dan
turbulen adalah rejil transisi. Penentuan rejim aliran dilakukan
dengan menentukan bilangantak berdimensi yaitu bilangan Reynolds
(Reynolds Number, NRe). Bilangan Reynolds merupakan
perbandingan antara garis dinamis dari aliran massa terhadap
tegangan geser yang disebabkan oleh viskositas cairan.
2.8.3 Rejim Aliran Turbulen
Rejim aliran turbulen mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
1) Terjadi pada kecepatan rendah
2) Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral
3) Berlapis-lapis seperti kartu
4) Tidak ada arus tegak lurus arah aliran
5) Tidak ada pusaran (arus eddy)
Isi tangki penampung (pipa) penuh dengan air
Buka ½ valve sirkulasi, tutup valve utama, buka penuh valve keluaran.
Buka valve utama ¼ terbuka, lakukan pengukuran debit di saluran keluaran.
Ulangi langkah di atas dengan bukaan ½, ¼, dan terbuka penuh
BAB III
METODOLOGI
I.1 Kalibrasi Laju Alir
Isi penuh volume reactor dengan air yang berasal dari saluran utama (umpan 1)
Alirkan tracer dengan volume tertentu, segera tutup kembali.
Secara bersamaan lakukan sampling di bagian keluaran reactor.
Hasil sampling ukur absorbansinya, bandingkan dengan tabung reaksi yang telah diisi berbagai macam konsentrasi tracer
Buat kurva hubungan antara konsentrasi dengan waktu
Membuka valve utama saluran injeksi
Sampling dilakukan pada beberapa buah wadah plastik
Cocokkan warnanya
I.2 Tahap Karakterisasi
I.2.1 Metode Pulse
Isi penuh volume reactor dengan air yang berasal darisaluran utama (umpan 1)
Masukkan Tracer secara kontinyu dengan cara membuka valve utama saluran injeksi.
Secara bersamaan lakukan beberapa sampling di bagian keluaran reaktor
Cocokkan warna sampling dengan warna tracer yang telah disediakan dalam beberapa konsentrasi
Buat kurva hubungan antara konsentrasi sampling dengan waktu keluaran reaktor
I.2.2 Metode Step
I.3 Alat yang Digunakan
1. Reaktor pipa dengan bahan plexy glass berdiameter 16 mm dan panjang
4,034 m
2. Gelas ukur 500 ml
3. Wadah plastik
I.4 Bahan yang Digunakan
1. Air
2. Pewarna makanan
BAB IV
HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
4.1 METODE PULSE
4.1.1 Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu
0 2 4 6 8 10 12 14 160
50
100
150
200
250
300
350
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Metode Pulse
Laminer
Transisi
Turbulen
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
0 2 4 6 8 10 120
50
100
150
200
250
300
350
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Aliran Laminer
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
0 2 4 6 8 10 12 14 160
50
100
150
200
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Aliran Transisi
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
0 2 4 6 8 10 12 140
50
100
150
200
250
300
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Aliran Turbulen
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
4.1.2 Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t.C
0 2 4 6 8 10 120
200
400
600
800
1000
1200
1400
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t.C pada Aliran Laminer
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
0 2 4 6 8 10 12 14 160
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t.C pada Aliran Transisi
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
0 2 4 6 8 10 120
2
4
6
8
10
12
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t.C pada Aliran Turbulen
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
4.1.3 Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t2.C
0 2 4 6 8 10 120
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t2C pada Aliran Laminer
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
0 2 4 6 8 10 12 14 160
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t2C pada Aliran Transisi
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
0 2 4 6 8 10 120
2
4
6
8
10
12
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t2C pada Aliran Turbulen
Waktu (s)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
4.2 METODE STEP
4.2.1 Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu
0 50 100 150 200 250 3000
5
10
15
20
25
Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Metode
Step
Laminer
Transisi
Turbulen
Waktu (sekon)
Kon
sent
rasi
(ppm
)
0 50 100 150 200 2500
5
10
15
Kurva Hubungan Waktu terhadap Perubahan Konsentrasi pada Aliran
Laminer
Konsentrasi (ppm)
Wak
tu (s
)
0 50 100 150 200 250 300 3500
5
10
15
20
Kurva Hubungan Waktu terhadap Pe-rubahan Konsentrasi pada Aliran
Transisi
Konsentrasi (ppm)
Wak
tu (s
)
0 50 100 150 200 250 3000
5
10
15
20
25
Kurva Hubungan Waktu terhadap Pe-rubahan Konsentrasi pada Aliran
Turbulen
Konsentrasi (ppm)
Wak
tu (s
)
4.3 Pembahasan
Paada praktikum tubular reaktor ini pada prinsipnya menggunakan
metode PFR (Plug Flow Reactor). Dimana fluida dialirkan pada pipa lurus
dengan arah aliran horizhontal. Fluida yang digunakan berupa air yang
dicampur dengan pewarna. Dimana yang akan dicatat adalah variasi
konsentrasi warna dengan waktu, dan yang akan dihitung adalah RTD,
volume efektif dan dispersion number. Untuk menghitung tiga variabel
tersebut digunakan dua metode yakni metode pulse dan metode step.
Prinsip metode pulse yaitu dengan menginjeksikan pewarna dengan
volume yang sangat kecil. Didapat nilai RTD untuk aliran laminer 5,076 s;
transier 7,411 s dan turbulen 8,528 s , nilai ini menandai pencampuran dan
aliran di dalam reaktor sehingga dapat membandingkan waktu dari reaktor
nyata dengan reaktor ideal. Dari hasil percobaan didapat bahwa semakin
besar laju alir maka nilai RTD semakin besar.
Volume efektif untuk aliran laminer 0,477 m3; transier 0,767 m3 dan
turbulen 1,381 m3. Dispersion number untuk aliran laminer 0,501; transier
0,515 dan turbulen 0,374. Dispersion number menunjukkan tingkat error
yang terjadi pada reaktor. Dari nilai tersebut semua aliran fluida di dalam
reaktor PFR ini memiliki tingkat error lebih dari 5%.
Prinsip metode step yaitu dengan meng-injeksikan pewarna secara
kontinyu berbeda dengan metode pulse.
Sama seperti metode pulse nilai dari RTD dipengaruhi oleh laju alir,
yaitu semakin besar laju alir fluida semakin besar pula nilai RTD. Untuk
nilai RTD dari metode step relatif lebih besar dibanding metode pulse.
Untuk nilai dari volume efektif dipengaruhi laju alir dan RTD sama
seperti metode pulse. Tetapi nilai dari volume efektif menggunakan metode
step cenderung lebih besar.
BAB V
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum tubular reactor ini yaitu :
1. Nilai dari volume efektif reaktor nyata berbeda dengan nilai volume reaktor
ideal.
2. Nilai RTD :
Jenis Aliran Metode Pulse Metode Step
Laminer 4, 294 s 5,076 s
Transier 7,667 s 7,411 s
Turbulen 10,919 s 8,528 s
3. Nilai dispersion number, laminer 0,501; transier 0,515 dan turbulen 0,374.
4. Nilai volume efektif : 0,477 m3; transier 0,767 m3 dan turbulen 1,381 m3.
Jenis aliran Metode Pulse Metode Step
Laminer 0,382 m3 0,477 m3
Transier 0,907 m3 0,767 m3
Turbulen 1,574 m3 1,381 m3
DAFTAR PUSTAKA
Levenspiel, Octave.1972. Chemical Reaction Engineering. Canada: John Willey
& Sons, Inc.
Rahayu, E. S. dan Widyanti, E. M. 2001. Teknik Reaksi Kimia. Bandung: Jurusan
Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
University oh Michigan. 2008. Distribution of Residence Times for Chemical
Reaktors (on line).
Wikipedia. 2012. Residence Time Distribution (on line).
http://en.wikipedia.org/wiki/Residence_Time_Distribution. (September)
2008.
LAMPIRAN A
DATA PENGAMATAN
A.1 Dimensi Reaktor
D = 15,5 mm = 0,0155 m
L = 4,05 m
V= 14
π D2 L
V=0,25× 3,14 × 0,01552× 4,05 m
V=7,63 × 10−4 m3
A.2 Pengukuran Laju Alir
A.2.1 Umpan Pulse
Jenis AliranVolume
(ml)
Waktu
(s)
Laju Alir
(ml/s)
Laju alir
(m3/s)
Laminer
Transisi
Turbulen
500
500
500
6.97
6.33
5.18
71.74
78.98
96.52
7.174x10-5
7.898x10-5
9.652x10-5
A.2.2 Umpan Step
Bukaan ValveVolume
(ml)
Waktu
(sekon)
Laju Alir
(ml/s)
Laju alir
(m3/s)
Bukaan 1
Bukaan 2
Bukaan 3
500
500
500
7.36
5.54
4.53
67.93
90.25
110.37
6.793x10-5
9.025 x10-5
1.10x10-4
A.3 Perubahan Konsentrasi Pada Aliran Laminer
A.3.1 Metode Pulse
Waktu, t (s) Konsentrasi, C (ppm)
1.14 5
1.74 145
2.45 245
3.07 230
3.58 215
4.13 295
4.66 175
5.19 215
5.7 145
6.2 145
6.58 90
7.01 20
7.61 20
8.12 20
8.57 20
9.04 20
9.55 20
10.1 20
10.58 20
11.08 15
A.3.2 Metode Step
Waktu, t (s) Konsentrasi, C (ppm)
0.9 5
1.48 10
1.98 15
2.57 20
3.17 30
3.81 100
4.4 125
5.06 135
5.8 155
6.38 180
6.96 205
7.79 210
8.56 210
9.18 210
9.83 210
10.41 210
11.07 210
11.72 210
12.43 210
13.39 210
A.4 Perubahan Konsentrasi Pada Aliran Transisi
A.4.1 Metode Pulse
Waktu, t (s) Konsentrasi, C (ppm)
0.83 20
1.65 20
2.44 20
3.18 20
3.75 20
4.46 100
5.18 140
5.86 125
6.55 125
7.15 120
7.77 190
8.52 70
9.19 40
9.87 50
10.48 35
11.21 30
11.86 20
12.51 15
13.2 15
13.79 15
A.4.2 Metode Step
A.5 Perubahan Konsentrasi Pada Aliran Turbulen
A.5.1 Metode Pulse
Waktu, t (s) Konsentrasi, C (ppm)
0.92 10
1.54 15
2.07 20
2.68 55
3.28 120
Waktu, t (s) Konsentrasi, C (ppm)
1.13 10
1.67 10
2.32 10
2.87 10
3.44 15
4.07 15
4.74 15
5.33 30
5.93 55
6.56 90
7.11 110
7.68 145
8.4 205
9.03 210
9.66 225
10.25 250
10.86 280
11.4 300
12.02 300
12.68 300
13.25 300
14.02 300
14.86 300
3.86 125
4.45 175
5.08 235
5.7 280
6.31 225
6.89 30
7.46 30
8.05 10
8.62 10
9.16 10
9.75 5
10.34 5
10.88 5
11.42 5
11.98 5
A.5.2 Metode Step
Waktu, t (s) Konsentrasi, C (ppm)
0.91 5
1.9 5
2.65 5
3.39 5
4.21 10
4.83 10
5.68 10
6.31 15
6.9 20
7.54 20
8.18 30
8.75 35
9.35 45
10.06 90
10.68 135
11.41 150
12.02 180
12.63 200
13.25 210
13.86 210
14.56 250
15.21 260
15.8 260
16.46 260
17.3 260
18.13 260
18.9 260
19.44 260
20.19 260
LAMPIRAN B
PENGOLAHAN DATA
B.1 METODE PULSE
B.1.1 Perhitungan Space Time (τ)
a) Aliran Laminer
τ= 7,63 × 10−4 m3
7,174 ×10−5 m3/s=10,63 s
b) Aliran Transisi
τ= 7,63 ×10−4 m3
7,898 × 10−5 m3 /s=9,66 s
c) Aliran Turbulen
τ= 7,63 ×10−4 m3
9,652× 10−5 m3/s=7,905 s
B.1.2 Perhitungan Luas di Bawah Kurva
a) Aliran Laminer
Waktu, t (s)Konsentrasi, C
(ppm)t.C t2.C
1.14 5 5.7 6.498
1.74 145 252.3 439.002
2.45 245 600.25 1470.613
3.07 230 706.1 2167.727
3.58 215 769.7 2755.526
4.13 295 1218.35 5031.786
4.66 175 815.5 3800.23
5.19 215 1115.85 5791.262
5.7 145 826.5 4711.05
τ=VQ
6.2 145 899 5573.8
6.58 90 592.2 3896.676
7.01 20 140.2 982.802
7.61 20 152.2 1158.242
8.12 20 162.4 1318.688
8.57 20 171.4 1468.898
9.04 20 180.8 1634.432
9.55 20 191 1824.05
10.1 20 202 2040.2
10.58 20 211.6 2238.728
11.08 15 166.2 1841.496
∫0
∞
C dt=969,2
∫0
∞
tC dt=4920
∫0
∞
t 2C dt=25068,566
b) Aliran Transisi
Waktu, t (s)Konsentrasi, C
(ppm)t.C t2.C
0.83 20 16.6 13.778
1.65 20 33 54.45
2.44 20 48.8 119.072
3.18 20 63.6 202.248
3.75 20 75 281.25
4.46 100 446 1989.16
5.18 140 725.2 3756.536
5.86 125 732.5 4292.45
6.55 125 818.75 5362.813
7.15 120 858 6134.7
7.77 190 1476.3 11470.85
8.52 70 596.4 5081.328
9.19 40 367.6 3378.244
9.87 50 493.5 4870.845
10.48 35 366.8 3844.064
11.21 30 336.3 3769.923
11.86 20 237.2 2813.192
12.51 15 187.65 2347.502
13.2 15 198 2613.6
13.79 15 206.85 2852.462
∫0
∞
C dt=775,125
∫0
∞
tC dt=5744,7415
∫0
∞
t 2C dt=43876,011
c) Aliran Turbulen
Waktu, t (s)Konsentrasi, C
(ppm)t.C t2.C
0.92 10 9.2 8.464
1.54 15 23.1 35.574
2.07 20 41.4 85.698
2.68 55 147.4 395.032
3.28 120 393.6 1291.008
3.86 125 482.5 1862.45
4.45 175 778.75 3465.438
5.08 235 1193.8 6064.504
5.7 280 1596 9097.2
6.31 225 1419.75 8958.623
6.89 30 206.7 1424.163
7.46 30 223.8 1669.548
8.05 10 80.5 648.025
8.62 10 86.2 743.044
9.16 10 91.6 839.056
9.75 5 48.75 475.3125
10.34 5 51.7 534.578
10.88 5 54.4 591.872
11.42 5 57.1 652.082
11.98 5 59.9 717.602
∫0
∞
C dt=782,525
∫0
∞
tC dt=6673,625
∫0
∞
t 2C dt=42573,707
B.1.3 Perhitungan RTD
a) Aliran Laminer
τ= 4920969,2
=5,076 s
b) Aliran Transisi
τ=5744,7415775,125
=7,411s
c) Aliran Turbulen
τ=6673,625782,525
=8,528 s
B.1.4 Perhitungan Variansi
σ 2=∫0
∞
( t−τ )2C dt
∫0
∞
C dt
a) Aliran Laminer
σ 2=25068,566969,2
=25,865
b) Aliran Transisi
σ 2=43876,011775,125
=56,605
c) Aliran Turbulen
σ 2=42573,707782,525
=54,405
B.1.5 Perhitungan Volume Efektif
a) Aliran Laminer
V eff =5,076 s×7,174 ×10−5 m3/s
7,63 ×10−4 =0,477 m3
b) Aliran Transisi
V eff =7,411 s×7,898 × 10−5 m3/s
7,63 × 10−4 =0,767 m3
c) Aliran Turbulen
V eff =10,919 s× 9,652×10−5 m3 /s
7,63 ×10−4 =1,381 m3
B.1.6 Perhitungan Dispersion Number
[ DuL ]= σ2
2 τ2
a) Aliran Laminer
[ DuL ]= 25,865
2 × (5,076 )2=0,501
b) Aliran Transisi
[ DuL ]= 56,605
2 × (7,411 )2=0,515
c) Aliran Turbulen
[ DuL ]= 54,405
2 × (8,528 )2=0,374
B.2 METODE STEP
B.2.1 Perhitungan Space Time (τ)
a) Aliran Laminer
τ= 7,63 ×10−4 m3
6,793× 10−5 m3/s=11,232s
b) Aliran Transisi
τ= 7,63 ×10−4 m3
9,025× 10−5 m3/s=8,454 s
c) Aliran Turbulen
τ= 7,63 × 10−4 m3
1,1 ×10−4 m3/s=6,936 s
B.1.2 Perhitungan Luas di Bawah Kurva
τ=VQ
a) Aliran Laminer
Waktu, t (s)Konsentrasi, C
(ppm)t.C
0.9 5 4.5
1.48 10 14.8
1.98 15 29.7
2.57 20 51.4
3.17 30 95.1
3.81 100 381
4.4 125 550
5.06 135 683.1
5.8 155 899
6.38 180 1148.4
6.96 205 1426.8
7.79 210 1635.9
8.56 210 1797.6
9.18 210 1927.8
9.83 210 2064.3
10.41 210 2186.1
11.07 210 2324.7
11.72 210 2461.2
12.43 210 2610.3
13.39 210 2811.9
Cmax=210
∫0
Cmax
t . dC step=901,725
b) Aliran Transisi
Cmax=300
∫0
Cmax
t . dC step=2299,95
c) Aliran Turbulen
Waktu, t (s)Konsentrasi, C
(ppm)t.C
Waktu, t (s)Konsentrasi, C
(ppm)t.C
1.13 10 11.3
1.67 10 16.7
2.32 10 23.2
2.87 10 28.7
3.44 15 51.6
4.07 15 61.05
4.74 15 71.1
5.33 30 159.9
5.93 55 326.15
6.56 90 590.4
7.11 110 782.1
7.68 145 1113.6
8.4 205 1722
9.03 210 1896.3
9.66 225 2173.5
10.25 250 2562.5
10.86 280 3040.8
11.4 300 3420
12.02 300 3606
12.68 300 3804
13.25 300 3975
14.02 300 4206
14.86 300 4458
0.91 5 4.55
1.9 5 9.5
2.65 5 13.25
3.39 5 16.95
4.21 10 42.1
4.83 10 48.3
5.68 10 56.8
6.31 15 94.65
6.9 20 138
7.54 20 150.8
8.18 30 245.4
8.75 35 306.25
9.35 45 420.75
10.06 90 905.4
10.68 135 1441.8
11.41 150 1711.5
12.02 180 2163.6
12.63 200 2526
13.25 210 2782.5
13.86 210 2910.6
14.56 250 3640
15.21 260 3954.6
15.8 260 4108
16.46 260 4279.6
17.3 260 4498
18.13 260 4713.8
18.9 260 4914
19.44 260 5054.4
20.19 260 5249.4
Cmax=260
∫0
Cmax
t . dC step=2839,025
B.1.3 Perhitungan RTD
a) Aliran Laminer
τ= 1210
× 901,725=4,294 s
b) Aliran Transisi
τ= 1300
×2299,95=7,667 s
c) Aliran Turbulen
τ= 1260
×2839,025=10,919 s
B.1.4 Perhitungan Volume Efektif Reaktor
a) Aliran Laminer
V eff =4,294 s×6,793 ×10−5 m3/ s
7,63 ×10−4 =0,382 m3
b) Aliran Transisi
V eff =7,667 s× 9,025× 10−5 m3/s
7,63 ×10−4 =0,907 m3
V eff =τ ×QV nyata
top related