dinamika tangki seri kel 7
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES
DINAMIKA TANGKI SERI
Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Laporan Praktikum Pengendalian Proses
Dosen Pembimbing : Ir. Unung Leo Anggraeni, MT
2 A TKPB
Kelompok VII
Disusun Oleh :
Melinda Mirza ( 101424021 )
Miman Munandar ( 101424022 )
Tanggal Praktikum : 9 April 2012
Tanggal Penyerahan Laporan : 22 April 2012
TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2012
DINAMIKA TANGKI SERI
I. Tujuan Praktikum
I.1 Tujuan umum (Kompetensi)
Setelah melakukan praktikum mahasiswa memperoleh:
Keterampilan mengoperasikan peralatan berbasis reaktor tangki berpengaduk.
Kemampuan aplikasi pengetahuan reaktor tangki berpengaduk terhadap
penyimpangan yang mungkin terjadi.
Peningkatan kemampuan logika berbasis reaktor tangki berpengaduk terhadap
hubungan antara kecepatan putar pengaduk, ketidakidealan, volume efektif
reaktor.
I.2 Tujuan khusus
Membuat kurva kalibrasi hubungan antara Total Dissolved Solid (TDS)
terhadap konsentrasi NaCl.
Memahami fenomena perbedaan respon konsentrasi yang ditunjukkan dari
masing-masing tangki yang tersusun seri.
Memahami perbedaan yang terjadi dari input step dengan pulse.
Menghitung volume efektif dari tangki.
Membandingkan volume ideal, berpengaduk dan tidak berpengaduk
II. Flow Chart
II.1 Pembuatan larutan induk (pengenceran 1) 4000 mL:
larutan NaCl induk
Gelas kimia
4000 mL air10 gr NaCl
II.2 Pengamatan respon tangki :
II.2.1 Pengamatan naik
Mengisi ketiga tangki dengan air hingga level ketinggian sama
Memasang dan meletakkan buret untuk pengisian ke tangki 1 dan selang keluaran ke
ember
Menghubungkan kabel listrik, menyalakan saklar tombol pengaduk dan mengatur
kecepatan pada 50 rpm
Mengukur TDS masing-masing
Mengisi buret dengan larutan induk NaCl dan mengalirkannya ke dalam tangki pertama dengan bukaan valve penuh
Mengukur TDS masing-masing tiap 1,5 menit secara bergantian
I. DATA PENGAMATAN
Laju Alir (Q) = 250 ml/97 detik
= 2,57 ml/detik
= 2,57 cm3
s
Q air dianggap sama dengan Q NaCl
Larutan NaCl (larutan induk) = 2,5 gr/l
Massa NaCl = 10 gr
V air = 4000 ml
Dimensi tangki
Tinggi Tangki : 11 cm
Diameter Tangki : 9,8 cm
Volume Tangki Sesungguhnya
V = ¼ πd2h
= ¼ (3,14) (9,8 cm)2 (11 cm)
= 829,30 cm3
Kalibrasi kecepatan putaran pengaduk
Tangki 1(rpm)
Tangki 2(rpm)
Tangki 3(rpm)
1 108 100 602 102 94 53
Rata- rata 105 97 56,5
Tahap 1 (Pembuatan Kurva Kalibrasi)
DHL vs Konsentrasi NaCl Standar
Pengenceran (kali) Konsentrasi NaCl (%) DHL (mS/cm)
1 0,25 11.2
2 0,125 6.06
5 0,05 2.61
8 0,03 1.33
15 0,016 0.73
25 0,01 0.38
35 0,007 0.3
50 0,005 0.21
75 0,003 0.07
Tahap 2 (Dinamika Reaktor Tangki)
Pengukuran DHL larutan NaCl dalam tangki (input)
Waktu(Menit)DHL
Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3
0 0 0 0
1,5 4.95 1.18 0.19
3,0 7.95 3.71 1.26
4,5 9.21 5.82 2.87
6,0 10.12 7.29 4.1
7,5 10.62 8.81 5.98
9,0 11.05 9.82 7.33
10,5 11.28 10.25 8.74
12,0 11.35 10.73 9.47
13,5 11.4 10.91 10.21
Pengukuran DHL pulse dalam tangki
Waktu
(Menit)
DHL
Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3
0 11.4 10.91 10.21
1,5 6.03 9.57 10.06
3,0 3.75 7.27 9.27
4,5 2.35 5.75 8.36
6,0 1.4 3.68 6.26
7,5 0.85 2.79 5.34
9,0 0.57 1.87 3.38
10,5 0.32 1.2 2.91
12,0 0.2 0.79 1.95
13,5 0.16 0.54 1.42
II. PENGOLAHAN DATA
Tahap 1 (Pembuatan Kurva Kalibrasi)
1. Pembuatan kurva DHL vs Konsentrasi NaCl
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.30
2
4
6
8
10
12
f(x) = 45.4932677053248 x + 0.0361488020176544R² = 0.997511927587105
kurva konsentrasi NaCl (%) vs DHL
hubungan konsentrasi terhadap DHLLinear (hubungan konsentrasi terhadap DHL)
konsentrasi NaCl (%)
DHL
Perhitungan konsentrasi NaCl (mol/L)
Konsentrasi NaCl 0,25 % (0,25 gram dalam 100 ml)
M = gram
mr x
1000V
= 0,25 gram
58,5 gram /mo l x
1000100
= 0,042735 mol/L
Konsentrasi NaCl 0,125 % (0,125 gram dalam 100 ml)
M = gram
mr x
1000V
= 0,125 gram
58,5 gram /mol x
1000100
= 0,021368 mol/L
Konsentrasi NaCl 0,05 % (0,05 gram dalam 100 ml)
M = gram
mr x
1000V
= 0,05 gram
58,5 gram /mol x
1000100
= 0,008547 mol/L
Konsentrasi NaCl 0,03 % (0,03 gram dalam 100 ml)
M = gram
mr x
1000V
= 0,03 gram
58,5 gram /mol x
1000100
= 0,005128 mol/L
Konsentrasi NaCl 0,016 % (0,016 gram dalam 100 ml)
M = gram
mr x
1000V
= 0,016 gram
58,5 gram /mol x
1000100
= 0,002735 mol/L
Konsentrasi NaCl 0,01 % (0,01 gram dalam 100 ml)
M = gra m
mr x
1000V
= 0,01 gram
58,5 gram /mol x
1000100
= 0,001709 mol/L
Konsentrasi NaCl 0,007 % (0,007 gram dalam 100 ml)
M = gram
mr x
1000V
= 0,007 gram
58,5 gram /mol x
1000100
= 0,001197 mol/L
Konsentrasi NaCl 0,005 % (0,005 gram dalam 100 ml)
M = gram
mr x
1000V
= 0,005 gram
58,5 gram /mol x
1000100
= 0,000855 mol/L
Konsentrasi NaCl 0,003 % (0,003 gram dalam 100 ml)
M = gram
mr x
1000V
= 0,003 gram
58,5 gram /mol x
1000100
= 0,000513 mol/L
Perhitungan Harga L Larutan NaCl
C = 1000 K G
L
Dengan :
C = konsentrasi (mol/liter)
G = daya hantar listrik (mhos/cm)
K = konstanta yaitu 0,3
L = daya hantar eqivalen (cm2 mhos/mol)
L = 1000 K G
C
Contoh perhitungan untuk konsentrasi 0,25 %
L=1000 x Kx GC
=1000 x 0.3 x11.20,0427 35
=78624,07862 cm2 mho/mol
Konsentrasi NaCl
(%)Konsentrasi NaCl
(mol/L)
DHL (mhos/cm)
L (cm2
mho/mol)
0,25 0,042735 11.2 78624,1
0,125 0,021368 6.06 85080,5
0,05 0,008547 2.61 91611,1
0,03 0,005128 1.33 77808,1
0,016 0,002735 0.73 80073,1
0,01 0,001709 0.38 66705,7
0,007 0,001197 0.3 75187,9
0,005 0,000855 0.21 73684,2
0,003 0,000513 0.07 40935,7
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04530000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
f(x) = 349440.827846778 x + 71120.2622810395R² = 0.11798153629772
kurva konsentrasi NaCl vs L
LLinear (L)
konsentrasi NaCl (mol/L)
L
Tahap 2 (Dinamika Reaktor Tangki)
A. Perhitungan konsentrasi (mol/L) larutan NaCl masing-masing setiap waktu
Persamaan kurva kalibrasi : y = 45,493x + 0,0361
Dengan y : DHLx : konsentrasi
Contoh perhitungan pada tangki 1 (t=1,5 menit), DHL = 6.03
y = 45,493x + 0,0361
6,03 = 45,493x + 0,0361
x = 0,108
0 ,108 gr /100 ml
58,5 gr /mol x
1000 ml1 L
=0,0185 mol/L
Nilai konsentrasi larutan pada t selanjutnya ditunjukkan pada tabel berikut :
1). Pada larutan input
Waktu
(menit)
DHL (mhos/cm) Konsentrasi (mol/L)
Tangki
1
Tangki
2
Tangki
3Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3
0 0 0 0 -0,000136 -0,000136 -0,000136
1,5 4,95 1,18 0,19 0,018464 0,004298 0,000578
3,0 7,95 3,71 1,26 0,029737 0,013805 0,004599
4,5 9,21 5,82 2,87 0,034471 0,021733 0,010648
6,0 10,12 7,29 4,1 0,037890 0,027257 0,015270
7,5 10,62 8,81 5,98 0,039769 0,032968 0,022334
9,0 11,05 9,82 7,33 0,041385 0,036763 0,027407
10,5 11,28 10,25 8,74 0,042249 0,038379 0,032705
12,0 11,35 10,73 9,47 0,042512 0,040182 0,035448
13,5 11,4 10,91 10,21 0,042700 0,040859 0,038228
2). Pada larutan pulse
Waktu DHL (mhos/cm) Konsentrasi (mol/L)
(menit) Tangki
1
Tangki
2
Tangki
3Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3
0 11.4 10.91 10.21 0,042700 0,040859 0,038228
1,5 6.03 9.57 10.06 0,022522 0,035824 0,037665
3,0 3.75 7.27 9.27 0,013955 0,027181 0,034696
4,5 2.35 5.75 8.36 0,008694 0,020531 0,031277
6,0 1.4 3.68 6.26 0,005125 0,013692 0,023386
7,5 0.85 2.79 5.34 0,003058 0,010348 0,019929
9,0 0.57 1.87 3.38 0,002006 0,006891 0,012565
10,5 0.32 1.2 2.91 0,001067 0,004373 0,010799
12,0 0.2 0.79 1.95 0,000616 0,002833 0,007191
13,5 0.16 0.54 1.42 0,000466 0,001893 0,005200
Pembuatan kurva konsentrasi NaCl terhadap DHL - input
-0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
2
4
6
8
10
12
f(x) = 266.13405 x + 0.0361000000000011R² = 1
tangki 1
DHLLinear (DHL)
DHL (mhos/cm)
kons
entra
si Na
Cl (m
ol/L
)
-0.05 0.00 0.050
2
4
6
8
10
12
f(x) = 266.13405 x + 0.0360999999999949R² = 1
tangki 2
DHLLinear (DHL)
DHL (mhos/cm)
kons
entra
si Na
Cl (m
ol/L
)
-0.05 0.00 0.050
2
4
6
8
10
12
f(x) = 266.13405 x + 0.0361000000000011R² = 1
tangki 3
DHLLinear (DHL)
DHL (mhos/cm)
kons
entr
asi N
aCl (
mol
/L)
- pulse
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
2
4
6
8
10
12
f(x) = 266.13405 x + 0.0361000000000002R² = 1
tangki 1
DHLLinear (DHL)
DHL (mhos/cm)
kons
entr
asi N
aCl (
mol
/L)
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
2
4
6
8
10
12
f(x) = 266.13405 x + 0.0360999999999985R² = 1
tangki 2
DHLLinear (DHL)Linear (DHL)
DHL (mhos/cm)
kons
entr
asi N
aCl (
mol
/L)
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050
2
4
6
8
10
12
f(x) = 266.13405 x + 0.0360999999999967R² = 1
tangki 3
DHLLinear (DHL)
DHL (mhos/cm)
kons
entr
asi N
aCl (
mol
/L)
B. Perhitungan Daya Hantar Eqivalen (cm2 mho/mol) larutan NaCl setiap waktu
C = 1000 K G
L
Dengan :
C = konsentrasi (mol/liter)
G = daya hantar listrik (mhos/cm)
K = konstanta yaitu 0,3
L = daya hantar eqivalen (cm2 mho/mol)
Contoh perhitungan pada tangki 1 (t=1,5 menit), DHL = 6.03
L = 1000 K G
C
= 1000 x 0,3 x6.03
0,022 = 82227,3 cm2 mho/mol
Nilai konsentrasi larutan pada t selanjutnya ditunjukkan pada tabel berikut :
1). Pada larutan input
Waktu
(menit)
Konsentrasi (mol/L) L (cm2 mho/mol)
Tangki 1 Tangki 1 Tangki 1 Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3
0 -0,000136 -0,000136 -0,000136 0,00 0,00 0,00
1,5 0,018464 0,004298 0,000578 80426,76 82359,87 98568,17
3,0 0,029737 0,013805 0,004599 80204,41 80624,73 82195,17
4,5 0,034471 0,021733 0,010648 80154,39 80338,53 80857,27
6,0 0,037890 0,027257 0,015270 80126,04 80237,55 80549,44
7,5 0,039769 0,032968 0,022334 80112,54 80168,72 80325,12
9,0 0,041385 0,036763 0,027407 80101,91 80134,80 80235,37
10,5 0,042249 0,038379 0,032705 80096,55 80122,40 80171,36
12,0 0,042512 0,040182 0,035448 80094,97 80109,74 80145,73
13,5 0,042700 0,040859 0,038228 80093,85 80105,27 80123,51
2). Pada larutan pulse
Waktu
(menit)
Konsentrasi (mol/L) L (cm2 mho/mol)
Tangki 1 Tangki 1 Tangki 1 Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3
0 0,042700 0,040859 0,038228 80093,85 80105,27 80123,51
1,5 0,022522 0,035824 0,037665 80321,08 80142,53 80127,75
3,0 0,013955 0,027181 0,034696 80616,28 80238,65 80152,35
4,5 0,008694 0,020531 0,031277 81085,83 80367,72 80186,47
6,0 0,005125 0,013692 0,023386 81953,44 80631,19 80303,31
7,5 0,003058 0,010348 0,019929 83381,48 80886,82 80383,63
9,0 0,002006 0,006891 0,012565 85238,66 81411,86 80702,15
10,5 0,001067 0,004373 0,010799 89992,49 82316,57 80843,11
12,0 0,000616 0,002833 0,007191 97425,52 83663,31 81346,16
13,5 0,000466 0,001893 0,005200 103102,78 85560,06 81922,90
Kurva konsentrasi NaCl terhadap daya hantar equivalen (input)- Input
0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04579900
80000
80100
80200
80300
80400
80500
f(x) = − 13000.4701273205 x + 80632.3195283446R² = 0.948851595503755
Tangki 1
Daya Hantar Equivalen
Linear (Daya Hantar Equivalen)
konsentrasi NaCl (mol/L)
Daya
Han
tar E
quiv
alen
(mho
.cm2/
mol
)
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04578500
79000
79500
80000
80500
81000
81500
82000
82500
83000
f(x) = − 47657.008759067 x + 81823.7147280509R² = 0.706983897673605
Tangki 2
Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)
konsentrasi NaCl (mol/L)
Daya
Han
tar E
quiv
alen
(mho
.cm2/
mol
)
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04575000
80000
85000
90000
95000
100000
f(x) = − 274276.531038857 x + 88280.0410346113R² = 0.390362114979244
Tangki 3
Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)
konsentrasi NaCl (mol/L)
Daya
Han
tar E
quiv
alen
(mho
.cm
2/m
ol)
- Pulse
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04578000
83000
88000
93000
98000
103000
108000
f(x) = − 330352.185791763 x + 89631.5672186007R² = 0.307138009525028
Tangki 1
Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)
konsentrasi NaCl (mol/L)
Daya
Han
tar E
quiv
alen
(mho
.cm
2/m
ol)
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04577000
78000
79000
80000
81000
82000
83000
84000
85000
86000
f(x) = − 95345.0569303681 x + 83100.1090985776R² = 0.547024980895664
Tangki 2
Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)
konsentrasi NaCl (mol/L)
Daya
Han
tar E
quiv
alen
(mho
.cm2/
mol
)
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04579000
79500
80000
80500
81000
81500
82000
82500
f(x) = − 41662.4966502099 x + 81529.6085359911R² = 0.770060334352181
Tangki 3
Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)
konsentrasi NaCl (mol/L)
Daya
Han
tar E
quiv
alen
(mho
.cm
2/m
ol)
Kurva Respon Tangki Terhadap Input dan Pulse
0 5 10 15 20 25 300
2
4
6
8
10
12
Kurva Respon Tangkiterhadap Input dan Pulse
Tangki 1Tangki 2Tangki 3
waktu (menit)
DHL (
mho
s/cm
)
Kurva hubungan antara konsentrasi (input) ketiga tangki terhadap
waktu
0 2 4 6 8 10 12 14 160
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
Tangki 1Tangki 2Tangki 3
waktu (menit)
Kons
entr
asi (
mol
/L)
Kurva hubungan antara konsentrasi (pulse) ketiga tangki terhadap
waktu
0 2 4 6 8 10 12 14 160
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
Tangki 1Tangki 2Tangki 3
waktu (menit)
kons
entr
asi (
mol
/L)
Pembuatan Kurva Volume Efektif - Input
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 1
Series2
waktu (menit)
kons
entr
asi (
mol
/L)
Volume Tangki Efektif
V=q0 ×t '
V=2,57cm3
s× (7,6−1,3 )× 60 s
V=971,46 cm3
Persen efektivitas = 555,12829,3
x100 %=14,63 %
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 2
Series2
waktu (menit)
kons
entr
asi (
mol
/L)
Volume Tangki Efektif
V=q0 ×t '
V=2,57cm3
s× (7,2−1,2 ) ×60 s
V=1063,98 cm3
Persen efektivitas = 1063,98−829,30
1063,98x100 %=20,05 %
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 3
Series2
waktu (menit)
kons
entr
asi (
mol
/L)
Volume Tangki Efektif
V=q0 ×t '
V=2,57cm3
s× (12−1,5 ) ×60 s
V=1387,8 cm3
Persen efektivitas = 1387,8−829,30
1387,8x100 %=40,24 %
- Pulse
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 1
Series2
waktu (menit)
kons
entr
asi (
mol
/L)
Volume Tangki Efektif
V=q0 ×t '
V=2,57cm3
s× (5,4 ) ×60 s
V=832,68 cm3
Persen efektivitas = 832,68−829,30
832,68x100 %=4 , 06 %
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 2
Series2
waktu (menit)
kons
entr
asi (
mol
/L)
Volume Tangki Efektif
V=q0 ×t '
V=2,57cm3
s× (9 ) ×60 s
V=1 387,8 cm3
Persen efektivitas = 1387,8−829,30
1387,8x100 %=40,24 %
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 3
Series2
waktu (menit)
kons
entr
asi (
mol
/L)
Volume Tangki Efektif
V=q0 ×t '
V=2,57cm3
s× (12,6−3 )× 60 s
V=1 480,32cm3
Persen efektivitas = 1480,32−829,30
1480,32x100 %=43,98 %