bioprocess assignment that i made

7/21/2019 Bioprocess Assignment That I Made

http://slidepdf.com/reader/full/bioprocess-assignment-that-i-made 1/3

6.5 Penyelesaian Neraca Energi Unsteady-State

Penyelesaian masalah neraca energi unsteady-state secara matematika sangat kompleks. Pada

pembahasan ini hanya masalah dengan karakteristik berikut yang akan diselesaikan :

•

Sistem memiliki satu aliran input dan satu aliran output. Selain itu, aliran ini harusmemiliki flowrate yang sama

• Sistem bercampur dengan suhu dan komposisi yang seragam. Sifat aliran keluar sama

dengan sifat aliran masuk.

• Tidak terjadi reaksi kimia atau perubahan fase.

• Merupakan ampuran dan larutan ideal

• !apasitas panas dari isi system, aliran masuk, dan aliran keluar tidak tergantung terhadap

komposisi dan temperature, serta tidak berubah terhadap waktu.

• "nergi dalam dan entalpi tidak bergantung terhadap tekanan

ontoh #.$ Pemanas Sol%ent

Sebuah koil pemanas elektrik dicelupkan kedalam sebuah tanki berpengaduk. Temperatur sol%ent

&' o dengan nilai kapasitas panas (.& k) kg -& o-& diumpankan ke dalam tanki dengan laju &'kg*jam. Sol%ent yang telah dipanaskan dikeluarkan dengan laju yang sama. +walnya tanki berisi

&(' kg sol%ent dengan temperature & o. aju pemanasan oleh koil pemanas adalah /.

0itung waktu yang dibutuhkan sol%ent untuk mencapai suhu # o.

Penyelesaian :

&. 1lowsheet dan 2atas Sistem

(. 3ariabel : )ika sol%ent tercampur sempurna, maka temperature outlet sama dengan suhu

sol%ent didalam tank. Misal T 4 temperature didalam tank, Ti 4 temperature aliran

masuk. M 4 massa sol%ent didalam tank, M5 4 massa aliran masuk dan aliran keluar.

6. +sumsi :

-tidak ada kebocoran

-sol%ent tercampur sempurna

-kerja dari pengaduk diabaikan

-kapasitas panas tidak tergantung temperatur

-tidak terjadi penguapan

&' kg*jam, &' o &' kg*jam, T

2atas Sistem

7 4 /



-panas yang lepas ke lingkungan diabaikan.

8eference State : 04 pada &o, Tref 4 &o

!ondisi batas :

!ondisi awal, pada t4 s, T4T4&o

9eraca Massa : !arena flowrate sol%ent masuk dan keluar sama, maka massa M sol%ent didalam

tanki konstan dan sama dengan nilai awal, &(' kg.

9eraca energy :dE

dt 4 M5ihi M5oho ; 7 /s

!arena tidak ada perubahan fase, reaksi, dan panas dari pencampuran, maka entalpi dari input

dan output hanya dapat ditentukan dari panas sensible. 2erbagai perubahan dari energi sistem

berhubungan dengan perubahan temperatur dan panas sensiblenya. "ntalpi sol%ent bernilai nol pada Tref , perubahan " dapat diukur dari perbedaan antara temperature system dan T ref . <leh

karena itu, persamaan neraca energy dapat ditulis:

+kumulasi :dE

dt 4d

dt =M p∆

T> 4d

dt =M p?T-Tref @>

M, p, dan Tref konstan, sehinggadE

dt 4 M p

dT

dt

Anput : Mi5hi 4 Mi p=Ti ; Tref >

<utput : Mo5ho 4 Mo5 p=T-Tref >

Shaft work 4 /s 4

Substitusi ke persamaan neraca energi :

M p

dT

dt 4 Mi p=Ti ; Tref > - Mo5 p=T-Tref > ; 7

M 4 &(' kg, p 4 (.& k) kg-&o-&, Mi 4Mo 4 &' kg*jam, Ti 4 &'o dan Tref 4 &o

7 4 - / .

1J / s

1W .

1kJ

1000 J .3600 S

h

4 -(. B &6 k)*jam



7 bertanda negatif karena panas mengalir kedalam sistem.

&(' kg B (.& k)*kg.o .dT

dt 4 &' kg*jam B (.& k)*kg.o . =&'o ; &o> ; &' kg*jam B (,&

k)*kg.o. =T-&o> ; =-(. B &6 k)*jam>

dT

dt 4 &(.CC ; .&( T

∫ dT

12.77−0.12 4 ∫dt

−1

0.12 ln =&(.CC ; .&(T> 4 t !

!ondisi awal, pada t4, T 4 &'o, ! 4 - &D.D#

&D.D# -1

0.12 ln =&(.CC ; .&(T> 4 t

Entuk T 4 #o, maka t 4 '.#' jam

bioprocess assignment that i made

Documents