BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Percobaan untuk Pola Aliran Dengan dan Tanpa Sekat

Ada jenis impeller yang membentuk pola aliran aksial dan ada juga jenis

impeller lain yang membentuk pola aliran radial maupun tangensial. Gambar di

bawah ini akan menunjukkan pola aliran yang terbentuk untuk jenis impeller

propeller, turbin dan paddle sederhana dalam tangki memakai sekat ataupun tidak

memakai sekat.

Tabel 4.1 Tabel Pola Aliran untuk Variasi Jenis Impeller

Jenis Impeller

KecepatanGambar Pola Aliran

Tanpa Sekat Dengan Sekat

Propeller 7

Turbin 7

Paddle 7

Tabel 4.1 memaparkan gambar pola aliran yang terbentuk untuk variasi jenis

impeller dan pemasangan sekat. Semua impeller tidak menggunakan sekat

9 cm

9,5 cm

8 cm

aksial

aksial

aksial

radial

radial

radial

Sekat

Sekat

Sekat

menghasilkan pola aliran aksial sedangkan semua impeller yang menggunakan sekat

menghasilkan pola aliran radial.

Menurut teori, impeller jenis propeller akan menghasilkan pola aliran aksial

sedangkan impeller jenis turbin dan paddle akan menghasilkan pola aliran radial.

(Ullmann, 2007).

Hal tersebut dapat ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 4.1 Aliran Aksial pada Impeller Jenis Propeller

(Ullmann, 2007)

Gambar 4.2 Aliran Radial pada Impeller Jenis Turbin

(Ullmann, 2007)

Gambar 4.3 Aliran Radial pada Impeller Jenis Padle

(Walas, 1988)

Berdasarkan hal tersebut, terdapat penyimpangan pada data-data yang didapat, hal ini

disebabkan oleh :

1. Kesalahan dalam melihat pola aliran dari pelet.

2. Kesalahan penafsiran gerakan pelet (sudut pandang yang salah).

3. Pemasangan sekat yang kurang tepat.

4.2 Percobaan untuk Dispersi Padatan

4.2.1 Pengaruh Kecepatan Impeller Untuk Tangki Tanpa Sekat Terhadap

Waktu Pencampuran

4 6 8 10 12 14 160

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

PropellerTurbinPaddle

Waktu Pencampuran (detik)

Kec

epat

an I

mp

elle

r (r

pm

)

Gambar 4.4 Pengaruh Kecepatan Impeller Terhadap Waktu Pencampuran untuk

Tangki Tanpa Sekat

Gambar 4.4 menunjukkan pengaruh kecepatan impeller terhadap waktu

pencampuran pasir dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan adalah

propeller, turbin dan paddle dengan tingkat kecepatan 5, 6, 7 dan 8 atau 172,200

rpm, 206,640 rpm, 241,080 rpm dan 275,520 rpm untuk masing-masing impeller.

Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa kecepatan impeller berbanding terbalik

dengan waktu pencampuran yang terlihat dari penurunan grafik setiap kenaikan

kecepatan.

Pada impeller jenis propeller, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 11 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk

tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis turbin, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 11 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 8 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk

tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis paddle, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 15 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk

tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran.

Hubungan antara waktu pencampuran dan kecepatan impeller digambarkan

oleh hubungan waktu pencampuran tanpa dimensi (dimensionless blending time)

dengan bilangan Reynold. Menurut teori, waktu pencampuran tanpa dimensi

merupakan fungsi dari bilangan Reynold. Ada 3 daerah dalam menentukan hubungan

dari bilangan Reynold terhadap waktu pencampuran tanpa dimensi, yaitu:

1. Daerah Re < 10, cairan yang diaduk akan mengikuti gerakan dari impeller

sehingga proses pencampuran sangat kecil, dan waktu pencampuran nyata

akan menjadi sangat lama.

2. Daerah Re > 10, aliran di sekitar impeller menjadi turbulen. Oleh karena

peningkatan bilangan Reynold, gaya viskos yang ada pada bagian wadah

yang lain menurun dan gaya inersia menjadi meningkat.

3. Daerah Re > 104, efek gaya viskos yang dapat diabaikan dan gaya pada

bagian wadah yang lain merupakan gaya inersia saja. Waktu pencampuran

tanpa dimensi tidak bergantung pada bilangan Reynold tetapi bergantung

pada geometri dari sistem pencampuran dan derajat homogenitas.

(Fort, dkk., 2001).

Waktu pencampuran diperkirakan akan berbanding terbalik dengan kecepatan

pengaduk (Budhi, 2011).

Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar

kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil .

4.2.2 Pengaruh Kecepatan Impeller Untuk Tangki Dengan Sekat Terhadap

Waktu Pencampuran

4 6 8 10 12 14 16 180

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

PropellerTurbinPaddle

Waktu Pencampuran (detik)

Kec

epat

an I

mp

elle

r (r

pm

)

Gambar 4.5 Pengaruh Kecepatan Impeller Propeller Terhadap Waktu Pencampuran

untuk Tangki Dengan Sekat

Gambar 4.5 menunjukkan pengaruh kecepatan impeller terhadap waktu

pencampuran pasir dan air untuk tangki dengan sekat. Impeller yang digunakan

adalah propeller, turbin dan paddle dengan tingkat kecepatan 5, 6, 7 dan 8 atau

172,200 rpm, 206,640 rpm, 241,080 rpm dan 275,520 rpm untuk masing-masing

impeller. Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa kecepatan impeller berbanding

terbalik dengan waktu pencampuran yang terlihat dari penurunan grafik setiap

kenaikan kecepatan.

Pada impeller jenis propeller, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 16 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 14 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 12 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan

untuk tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis turbin, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 14 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 8 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk

tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta tidak terjadi

vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis paddle, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 15 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 10 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan

untuk tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran.

Hubungan antara waktu pencampuran dan kecepatan impeller digambarkan

oleh hubungan waktu pencampuran tanpa dimensi (dimensionless blending time)

dengan bilangan Reynold. Menurut teori, waktu pencampuran tanpa dimensi

merupakan fungsi dari bilangan Reynold. Ada 3 daerah dalam menentukan hubungan

dari bilangan Reynold terhadap waktu pencampuran tanpa dimensi, yaitu:

1. Daerah Re < 10, cairan yang diaduk akan mengikuti gerakan dari impeller

sehingga proses pencampuran sangat kecil, dan waktu pencampuran nyata

akan menjadi sangat lama.

2. Daerah Re > 10, aliran di sekitar impeller menjadi turbulen. Oleh karena

peningkatan bilangan Reynold, gaya viskos yang ada pada bagian wadah

yang lain menurun dan gaya inersia menjadi meningkat.

3. Daerah Re > 104, efek gaya viskos yang dapat diabaikan dan gaya pada

bagian wadah yang lain merupakan gaya inersia saja. Waktu pencampuran

tanpa dimensi tidak bergantung pada bilangan Reynold tetapi bergantung

pada geometri dari sistem pencampuran dan derajat homogenitas.

(Fort, dkk., 2001).

Waktu pencampuran diperkirakan akan berbanding terbalik dengan kecepatan

pengaduk (Budhi, 2011).

Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar

kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil .

Penggunaan sekat biasanya digunakan untuk mencegah terjadinya vorteks

dan pemutaran cairan secara keseluruhan, kecuali untuk kasus dimana bilangan

Reynold sangat tinggi. Sekat yang biasanya digunakan dalam campuran yang

memiliki padatan ataupun memiliki jaket pemanas terletak terpisah dari dinding

tangki. Sekat tidak perlu digunakan apabila poros pengaduk terletak tidak berada di

tengah ,misalnya satu seperempat atau satu setengah dari jari-jari tangki, apalagi

untuk kasus cairan dengan viskositas rendah (Walas, 1988).

Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar

kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil. Jika dibandingkan

dengan hasil untuk tanpa sekat, dapat disimpulkan bahwa penggunaan sekat

meningkatkan waktu pencampuran. Hal ini tidak sesuai dengan teori, dan dapat

disebabkan oleh:

1. Kesalahan dalam menentukan waktu pencampuran.

2. Letak dari poros tidak berada pada pusat.

4.2.3 Pengaruh Fraksi Padatan Untuk Tangki Tanpa Sekat Terhadap Waktu

Pencampuran

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 140

20

40

60

PropellerTurbinPaddle

Waktu Pencampuran (detik)

Fra

ksi

Pad

atan

(gr

am)

Gambar 4.6 Pengaruh Fraksi Padatan Terhadap Waktu Pencampuran untuk Tangki

Tanpa Sekat

Gambar 4.6 menunjukkan pengaruh fraksi padatan untuk tangki tanpa dan

dengan sekat terhadap waktu pencampuran. Tingkat kecepatan yang digunakan

adalah 7 atau 241,080 rpm untuk tangki tanpa sekat. Dapat dilihat dari gambar di atas

bahwa fraksi padatan berbanding lurus dengan waktu pencampuran yang terlihat dari

kenaikan grafik setiap kenaikan fraksi padatan.

Pada impeller jenis propeller, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu

pencampuran sebesar 5 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi

padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi vorteks

selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu pencampuran

sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk fraksi padatan

50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama

pencampuran.

Pada impeller jenis turbin, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu

pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi

padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi vorteks

selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu pencampuran

sebesar 8 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk fraksi padatan

50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta terjadi vorteks selama

pencampuran.

Pada impeller jenis paddle, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu

pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi

padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta terjadi vorteks

selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu pencampuran

sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk fraksi padatan

50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama

pencampuran.

Hubungan antara kecepatan minimum pencampuran terhadap konsentrasi

padatan ditunjukkan oleh persamaan berikut:

N c=s ν0,1 D p0,2 D−0,85( g ∆ ρ

ρ)

0,45

C s0,13(Kirk−Othmer ,2001)

Dimana:

Nc = kecepatan minimum untuk mendispersikan padatan

s = konstanta yang bergantung pada konfigurasi tangki

ν = viskositas kinematik

Dp = diameter partikel

D = diameter tangki

g = percepatan gravitasi

Δρ = perbedaan densitas cair dengan padatan

ρ = densitas cairan

Cs = konsentrasi padatan

Dari hubungan tersebut, semakin banyak padatan yang ada pada campuran

(Cs) maka kecepatan minimum akan semakin meningkat. Dengan meningkatnya

kecepatan, maka waktu pencampuran akan meningkat pula.

Waktu pencampuran meningkatkan banyaknya partikel yang tersuspensi ke

dalam cairan serta semakin besar kecepatan impeller maka waktu pencampuran dari

padatan dan cairan semakin kecil (Ali, dkk., 2012). Dapat disimpulkan, semakin

banyak fraksi padatan dalam suatu campuran, dan diimbangi dengan kecepatan

pengadukan yang tinggi maka akan cepat waktu pencampurannya.

Jadi, hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana waktu pencampuran

berbanding lurus dengan fraksi padatan.

4.2.4 Pengaruh Fraksi Padatan Untuk Tangki Dengan Sekat Terhadap Waktu

Pencampuran

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

20

40

60

PropellerTurbinPaddle

Waktu Pencampuran (detik)

Fra

ksi

Pad

atan

(gr

am)

Gambar 4.7 Pengaruh Fraksi Padatan Terhadap Waktu Pencampuran untuk Tangki

Dengan Sekat

Gambar 4.7 menunjukkan pengaruh fraksi padatan terhadap waktu

pencampuran pasir dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan adalah

propeller, turbin dan paddle dengan fraksi padatan 20 gram, 30 gram, 40 gram dan 50

gram . Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa fraksi padatan berbanding lurus

dengan waktu pencampuran yang terlihat dari kenaikan grafik setiap kenaikan fraksi

padatan.

Pada impeller jenis propeller, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu

pencampuran sebesar 9 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

fraksi padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 11 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu

pencampuran sebesar 12 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan

untuk fraksi padatan 50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 14 detik serta

tidak terjadi vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis turbin, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu

pencampuran sebesar 6 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

fraksi padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu

pencampuran sebesar 8 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan

untuk fraksi padatan 50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta

tidak terjadi vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis paddle, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu

pencampuran sebesar 8 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

fraksi padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 9 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, , untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan

waktu pencampuran sebesar 10 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran,

dan untuk fraksi padatan 50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 14 detik

serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran.

Hubungan antara kecepatan minimum pencampuran terhadap konsentrasi

padatan ditunjukkan oleh persamaan berikut:

N c=s ν0,1 D p0,2 D−0,85( g ∆ ρ

ρ)

0,45

C s0,13(Kirk−Othmer ,2001)

Dimana:

Nc = kecepatan minimum untuk mendispersikan padatan

s = konstanta yang bergantung pada konfigurasi tangki

ν = viskositas kinematik

Dp = diameter partikel

D = diameter tangki

g = percepatan gravitasi

Δρ = perbedaan densitas cair dengan padatan

ρ = densitas cairan

Cs = konsentrasi padatan

Dari hubungan tersebut, semakin banyak padatan yang ada pada campuran

(Cs) maka kecepatan minimum akan semakin meningkat. Dengan meningkatnya

kecepatan, maka waktu pencampuran akan meningkat pula.

Waktu pencampuran meningkatkan banyaknya partikel yang tersuspensi ke

dalam cairan serta semakin besar kecepatan impeller maka waktu pencampuran dari

padatan dan cairan semakin kecil (Ali, dkk., 2012). Dapat disimpulkan, semakin

banyak fraksi padatan dalam suatu campuran, dan diimbangi dengan kecepatan

pengadukan yang tinggi maka akan cepat waktu pencampurannya.

Jadi, hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana waktu pencampuran

berbanding lurus dengan fraksi padatan.

Penggunaan sekat biasanya digunakan untuk mencegah terjadinya vorteks

dan pemutaran cairan secara keseluruhan, kecuali untuk kasus dimana bilangan

Reynold sangat tinggi. Sekat yang biasanya digunakan dalam campuran yang

memiliki padatan ataupun memiliki jaket pemanas terletak terpisah dari dinding

tangki. Sekat tidak perlu digunakan apabila poros pengaduk terletak tidak berada di

tengah ,misalnya satu seperempat atau satu setengah dari jari-jari tangki, apalagi

untuk kasus cairan dengan viskositas rendah (Walas, 1988).

Jika dibandingkan dengan hasil untuk tanpa sekat, dapat disimpulkan bahwa

penggunaan sekat meningkatkan waktu pencampuran. Hal ini tidak sesuai dengan

teori, dan dapat disebabkan oleh:

1. Kesalahan dalam menentukan waktu pencampuran.

2. Letak dari poros tidak berada pada pusat.

4.2.5 Pengaruh Posisi Pengaduk Untuk Tangki Tanpa Sekat Terhadap Waktu

Pencampuran

0 5 10 15 2000

00

00

00

00

01

01

01

01

PropellerTurbinPaddle

Waktu Pencampuran (detik)

Pos

isi P

enga

du

k (

C/H

)

Gambar 4.8 Pengaruh Posisi Pengaduk Terhadap Waktu Pencampuran untuk Tangki

Tanpa Sekat

Gambar 4.8 menunjukkan pengaruh posisi pengaduk terhadap waktu

pencampuran pasir dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan adalah

propeller, turbin dan paddle dengan posisi pengaduk CH

=13

, 35

, 23

, dan 34

. Dapat

dilihat dari gambar di atas bahwa posisi pengaduk berbanding lurus dengan waktu

pencampuran dan terlihat bahwa pada posisi pengaduk CH

=13

merupakan posisi

terbaik.

Pada impeller jenis propeller, untuk posisi pengaduk CH

=13

didapatkan

waktu pencampuran sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran,

untuk posisi pengaduk CH

=35

didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH

=23

didapatkan waktu

pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk

posisi pengaduk CH

=34

didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis turbin, untuk posisi pengaduk CH

=13

didapatkan waktu

pencampuran sebesar 8 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi

pengaduk CH

=35

didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi vorteks

selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH

=23

didapatkan waktu pencampuran

sebesar 5 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk posisi pengaduk

CH

=34

didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta terjadi vorteks selama

pencampuran.

Pada impeller jenis paddle, untuk posisi pengaduk CH

=13

didapatkan waktu

pencampuran sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi

pengaduk CH

=35

didapatkan waktu pencampuran sebesar 9 detik serta terjadi vorteks

selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH

=23

didapatkan waktu pencampuran

sebesar 6 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk posisi pengaduk

CH

=34

didapatkan waktu pencampuran sebesar 5 detik serta terjadi vorteks selama

pencampuran.

Menurut teori, ada beberapa konfigurasi yang baik untuk pencampuran.Untuk

pencampuran padatan terhadap fluida, konfigurasi CH

=13

, dapat digunakan dengan

memuaskan (Walas, 1988). Jadi, hasil yang diperoleh sudah sesuai dengan teori.

4.2.6 Pengaruh Posisi Pengaduk Untuk Tangki Dengan Sekat Terhadap Waktu

Pencampuran

0 5 10 15 20 2500

00

00

00

00

01

01

01

01

PropellerTurbinPaddle

Waktu Pencampuran (detik)

Pos

isi P

enga

du

k (

C/H

)

Gambar 4.9 Pengaruh Fraksi Padatan Terhadap Waktu Pencampuran untuk Tangki

Dengan Sekat

Gambar 4.9 menunjukkan pengaruh posisi pengaduk terhadap waktu

pencampuran pasir dan air untuk tangki dengan sekat. Impeller yang digunakan

adalah propeller, turbin dan paddle dengan posisi pengaduk CH

=13

, 35

, 23

, dan 34

.

Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa posisi pengaduk berbanding lurus dengan

waktu pencampuran dan terlihat bahwa pada posisi pengaduk CH

=13

merupakan

posisi terbaik.

Pada impeller jenis propeller, untuk posisi pengaduk CH

=13

didapatkan

waktu pencampuran sebesar 12 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran,

untuk posisi pengaduk CH

=35

didapatkan waktu pencampuran sebesar 9 detik serta

tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH

=23

didapatkan

waktu pencampuran sebesar 7 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran,

dan untuk posisi pengaduk CH

=34

didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik

serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis turbin, untuk posisi pengaduk CH

=13

didapatkan waktu

pencampuran sebesar 8 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

posisi pengaduk CH

=35

didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH

=23

didapatkan waktu

pencampuran sebesar 5 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan

untuk posisi pengaduk CH

=34

didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta

tidak terjadi vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis paddle, untuk posisi pengaduk CH

=13

didapatkan waktu

pencampuran sebesar 10 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

posisi pengaduk CH

=35

didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH

=23

didapatkan waktu

pencampuran sebesar 5 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan

untuk posisi pengaduk CH

=34

didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta

tidak terjadi vorteks selama pencampuran.

Penggunaan sekat biasanya digunakan untuk mencegah terjadinya vorteks dan

pemutaran cairan secara keseluruhan, kecuali untuk kasus dimana bilangan Reynold

sangat tinggi. Sekat yang biasanya digunakan dalam campuran yang memiliki

padatan ataupun memiliki jaket pemanas terletak terpisah dari dinding tangki. Sekat

tidak perlu digunakan apabila poros pengaduk terletak tidak berada di

tengah ,misalnya satu seperempat atau satu setengah dari jari-jari tangki, apalagi

untuk kasus cairan dengan viskositas rendah (Walas, 1988).

Menurut teori, ada beberapa konfigurasi yang baik untuk pencampuran. Untuk

pencampuran padatan terhadap fluida, konfigurasi CH

=13

, dapat digunakan dengan

memuaskan (Walas, 1988). Jadi, hasil yang diperoleh telah sesuai dengan teori.

Namun, jika dibandingkan hasil percobaan menggunakan sekat dan tanpa sekat, hasil

percobaan tidak sesuai dengan teori dimana seharusnya waktu pencampuran dengan

sekat lebih cepat daripada yang tidak memakai sekat. Hal ini dapat disebabkan oleh:

1. Pengamatan padatan kurang baik

2. Kesalahan dalam menentukan waktu pencampuran

3. Penyetelan posisi impeller yang kurang cocok.

4.3 Percobaan untuk Cairan Tidak Saling Melarut

4.3.1 Pengaruh Kecepatan Impeller untuk Tangki Tanpa Sekat Terhadap

Waktu Pencampuran Cairan yang Tidak Saling Melarut

2 4 6 8 10 12 14 160

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

PropellerTurbinPaddle

Waktu Pencampuran (detik)

Kec

epat

an I

mp

elle

r (r

pm

)

Gambar 4.10 Pengaruh Kecepatan Impeller Terhadap Waktu Pencampuran Cairan

yang Tidak Saling Melarut untuk Tangki Tanpa Sekat

Gambar 4.10 menunjukkan pengaruh kecepatan impeller terhadap waktu

pencampuran minyak dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan

adalah propeller, turbin dan paddle dengan posisi pengaduk CH

=13

. Dapat dilihat

dari gambar di atas bahwa kecepatan impeller berbanding terbalik dengan waktu

pencampuran.

Pada impeller jenis propeller, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 14 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk

tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis turbin, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 11 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk

tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 5 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis paddle, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 9 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk

tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta terjadi

vorteks selama pencampuran.

Kenaikan kecepatan pencampuran pada viskositas tinggi dapat dicapai pada

impeller yang besar karena dapat meningkatkan pola aliran (Nienow, dkk, 1997).

Hubungan antara waktu pencampuran dan kecepatan impeller digambarkan

oleh hubungan waktu pencampuran tanpa dimensi (dimensionless blending time)

dengan bilangan Reynold. Menurut teori, waktu pencampuran tanpa dimensi

merupakan fungsi dari bilangan Reynold. Ada 3 daerah dalam menentukan hubungan

dari bilangan Reynold terhadap waktu pencampuran tanpa dimensi, yaitu:

1. Daerah Re < 10, cairan yang diaduk akan mengikuti gerakan dari impeller

sehingga proses pencampuran sangat kecil, dan waktu pencampuran nyata

akan menjadi sangat lama.

2. Daerah Re > 10, aliran di sekitar impeller menjadi turbulen. Oleh karena

peningkatan bilangan Reynold, gaya viskos yang ada pada bagian wadah

yang lain menurun dan gaya inersia menjadi meningkat.

3. Daerah Re > 104, efek gaya viskos yang dapat diabaikan dan gaya pada

bagian wadah yang lain merupakan gaya inersia saja. Waktu pencampuran

tanpa dimensi tidak bergantung pada bilangan Reynold tetapi bergantung

pada geometri dari sistem pencampuran dan derajat homogenitas.

(Fort, dkk., 2001)

Waktu pencampuran diperkirakan akan berbanding terbalik dengan kecepatan

pengaduk (Budhi, 2011).

Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar

kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil .

Berdasarkan persamaan di atas, ada suatu nilai tertentu (kecepatan minimum)

dimana cairan kemudian saling bercampur. Untuk kecepatan impeller yang rendah

(mungkin belum mencapai kecepatan minimum), waktu pencampuran cenderung

relatif lama sedangkan untuk kecepatan impeller yang tinggi , waktu pencampuran

cenderung lebih singkat. Berdasarkan hal tersebut, data-data yang didapat telah

sesuai dengan teori.

4.3.2 Pengaruh Kecepatan Impeller Untuk Tangki Dengan Sekat Terhadap

Waktu Pencampuran Cairan yang Tidak Saling Melarut

2 4 6 8 10 12 14 16 180

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

PropellerTurbinPaddle

Waktu Pencampuran (detik)

Kec

epat

an I

mp

elle

r (r

pm

)

Gambar 4.11 Pengaruh Kecepatan Impeller Terhadap Waktu Pencampuran Cairan

yang Tidak Saling Melarut untuk Tangki Dengan Sekat

Gambar 4.11 menunjukkan pengaruh kecepatan impeller terhadap waktu

pencampuran minyak dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan

adalah propeller, turbin dan paddle dengan posisi pengaduk CH

=13

. Dapat dilihat dari

gambar di atas bahwa kecepatan impeller berbanding terbalik dengan waktu .

Pada impeller jenis propeller, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 15 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 10 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan

untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 5 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis turbin, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 15 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 9 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan

untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran.

Pada impeller jenis paddle, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 17 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk

tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 15 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu

pencampuran sebesar 8 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan

untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta tidak

terjadi vorteks selama pencampuran.

Kenaikan kecepatan pencampuran pada viskositas tinggi dapat dicapai pada

impeller yang besar karena dapat meningkatkan pola aliran (Nienow, dkk, 1997).

Hubungan antara waktu pencampuran dan kecepatan impeller digambarkan

oleh hubungan waktu pencampuran tanpa dimensi (dimensionless blending time)

dengan bilangan Reynold. Menurut teori, waktu pencampuran tanpa dimensi

merupakan fungsi dari bilangan Reynold. Ada 3 daerah dalam menentukan hubungan

dari bilangan Reynold terhadap waktu pencampuran tanpa dimensi, yaitu:

1. Daerah Re < 10, cairan yang diaduk akan mengikuti gerakan dari impeller

sehingga proses pencampuran sangat kecil, dan waktu pencampuran nyata

akan menjadi sangat lama.

2. Daerah Re > 10, aliran di sekitar impeller menjadi turbulen. Oleh karena

peningkatan bilangan Reynold, gaya viskos yang ada pada bagian wadah

yang lain menurun dan gaya inersia menjadi meningkat.

3. Daerah Re > 104, efek gaya viskos yang dapat diabaikan dan gaya pada

bagian wadah yang lain merupakan gaya inersia saja. Waktu pencampuran

tanpa dimensi tidak bergantung pada bilangan Reynold tetapi bergantung

pada geometri dari sistem pencampuran dan derajat homogenitas.

(Fort, dkk., 2001).

Waktu pencampuran diperkirakan akan berbanding terbalik dengan kecepatan

pengaduk (Budhi, 2011).

Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar

kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil .

Untuk kecepatan impeller yang rendah (mungkin belum mencapai kecepatan

minimum), waktu pencampuran cenderung relatif lama sedangkan untuk kecepatan

impeller yang tinggi , waktu pencampuran cenderung lebih singkat. Berdasarkan hal

tersebut, data-data yang didapat telah sesuai dengan teori.

Penggunaan sekat biasanya digunakan untuk mencegah terjadinya vorteks dan

pemutaran cairan secara keseluruhan, kecuali untuk kasus dimana bilangan Reynold

sangat tinggi. Sekat yang biasanya digunakan dalam campuran yang memiliki

padatan ataupun memiliki jaket pemanas terletak terpisah dari dinding tangki. Sekat

tidak perlu digunakan apabila poros pengaduk terletak tidak berada di

tengah ,misalnya satu seperempat atau satu setengah dari jari-jari tangki, apalagi

untuk kasus cairan dengan viskositas rendah (Walas, 1988).

Jika dibandingkan dengan hasil untuk tanpa sekat, dapat disimpulkan bahwa

penggunaan sekat meningkatkan waktu pencampuran. Hal ini tidak sesuai dengan

teori, dan dapat disebabkan oleh:

1. Kesalahan dalam menentukan waktu pencampuran.

2. Letak dari poros tidak berada pada pusat.