LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSESSEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014 / 2015

MODUL :Dinamika TangkiPEMBIMBING: Ir. Unung Leoanggraeni, MT.

Tanggal Praktikum : 17 Maret 2015Tanggal Pengumupulan: 24 Maret 2015(Laporan)

oleh :Kelompok 2

Guntur Rizky K131411039Heryudion Kunto W131411040Lulu Fauziyyah Arisa131411041M. Ramdhani131411042Kelas 2B-TK

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2015

I. TUJUANTujuan umum : 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-hubungan antara kecepatan putar pengaduk, ketidakidealan, volume efektif reaktor.

Tujuan khusus : Membuat kurva kalibrasi hubungan antara daya hantar listrik (DHL) terhadap konsentrasi NaCl Memahami fenomena perbedaan respon konsentrasi yang ditujukan dari masing-masing tangki yang tersusun seri. Memahami perbedaan yang terjadi dari input step dengan pulse. Menghitung volume ideal berpengaduk dan tidak berpengaduk.

II. DASAR TEORIDaya Hantar ListrikPengukuran konsentrasi larutan NaCl dalam reactor tangki dilakukan secara tidak langsung, yaitu dengan mengukur daya hantar listrik (KONSENTRASI ) dalam tangki, kemudian dikonversi kedalam konsentrasiHubungan antara KONSENTRASI terhadap konsentrasi NaCl dapat diketahui dengan rumus :

Dimana, C = konsentrasi (mol/L)G = hasil pengukuran KONSENTRASI (mho.s)K = konstanta konduktivitas sel (0,3)L = daya hantar ekuivalen (cm2.mho/mol)

Dinamika Reaktor Tangki

Inletqo, coUmpan dengan konsentrasi tetap Co mengalir secara kontinyu dapat dipandang sebagai umpan dengan pola step.Dimana, qo = lajua lir volume masuk q1 = laju alir volume keluar Co = konsentrasi umpan

Vi, Ci Ci = konsentrasi dalam tangki, f=(t) V = volume tangki

q1, c1Tangki CSTR

Neraca Massa NaCl Neraca Massa NaCl (input step)[Laju akumulasi] = [Laju masuk] [Laju keluar]

Laju alir masuk sama dengan laju alir keluar, q0 = q1 = q

Diintegrasi,

U=Co-Ci sehingga dU= -dCi

Neraca Massa (input pulse)Pada saat harga Ci mendekati harga Co dengan konsentrasi (Ck) input step dihentikan, kemudian digantikan dengan umpan aquades, konsentrasi NaCl = nol (input berupa pulse).

[Laju akumulasi] = [Laju masuk] [Laju keluar]

Laju alir masuk sama dengan laju alir keluar, q0 = q1 = q dan Co=0 (aquadest)

Diintegrasi, dengan syarat t=0, Ci=Ck dan pada t=t, Ci=Ci

Untuk reactor disusun seri sebanyak tiga buah.

Efektivitas TangkiEfektivitas tangki dapat diukur dari perbandingan volume tangki sesungguhnya dengan volume yang diperoleh dari perhitungan. Volume efektif dari tangki, yaitu volume yang benar-benar terpakai untuk terjadinya reaksi dapat diperkirakan dari penurunan lebih lajut persamaan diatas. Yaitu menghitung harga gradient konsentrasi NaCl pada saat t=0 pada reactor CSTR dengan umpan step pada tangki pertama.

Pada saat t=0 dan Ci=0,

III. ALAT DAN BAHANAlat :1) Gelas Kimia2) Labu Ukur 1000 mL3) Gelas kimia 5000 mL4) Botol semprot5) Neraca analitik6) Ember plastik7) Stopwatch8) Alat ukur konsentrasi9) Rangkaian alat dinamika tangki seriBahan :1) Aquadest2) NaCl

IV. PROSEDUR KERJA

Membersihkan tangki menggunakan air kran

Membuat Larutan NaCl dengan konsentrasi 0,5% dalam 5L air

Mengisi tiga tangki dengan air keran dengan ketinggian yang sama

Mengatur laju alir masukan NaCl dan menentukan kecepatan putaran pengaduk di setiap tangki

Setelah siap alirkan larutan NaCl kedalam tangki ukur DHL setiap tangki setiap 1.5 menit pada ketiga tangki dan catat

Setelah larutan NaCl habis ganti umpan dengan air keran sebanyak 5 L dan ukur DHL setiap tangki setiap 1.5 sekali

V. DATA PENGAMATAN5.1 Dimensi TangkiTinggi tangki terpakai= 11 cmDiameter tangki dalam = 9,3 cmDiameter tangki luar= 9,8 cmKecepatan putar pengaduk di tangki 1= 115 putaran/60 detik= 115 rpmKecepatan putar pengaduk di tangki 2= 105 putaran/60 detik= 105 rpmKecepatan putar pengaduk di tangki 3= 88 putaran/60 detik= 88 rpmKonsentrasi air= 0,02%Konsentrasi larutan NaCl= 0,5%Laju alir= 150 cm3/menit5.2 Daya Hantar Listrik Vs Konsentrasi NaCl Standar2Konsentrasi NaCl (%)Daya Hantar Listrik (mS)Kadar Garam (%)

0,500005,53000,17

0,250002,80000,07

0,100001,38000,04

0,050000,75700,02

0,025000,37900,01

0,012500,2390Tidak terukur

0,006250,1494Tidak terukur

0,005000,1271Tidak terukur

5.3 Pengukuran Daya Hantal Listrik pada Setiap Tangki Setelah Penambahan Larutan NaCl 0,5% (25 gram dalam 5 L air)= input stepWaktu (menit)Daya Hantar Listrik (mS)

Tangki 1Tangki 2Tangki 3

1,502,6301,1480,554

3,003,7001,8300,864

4,504,2602,5201,264

6,004,6002,9401,752

7,504,8103,6002,190

9,005,0803,8802,610

10,55,1904,4403,100

12,05,1804,5403,630

13,55,2504,8403,970

15,05,3204,8704,250

16,55,5705,2904,680

18,05,6405,3804,900

19,55,6005,4105,020

21,05,6405,4905,100

22,55,6605,5205,170

24,05,6605,6005,390

25,55,7505,6005,430

27,05,5905,6005,460

5.4 Pengukuran Daya Hantar Listrik larutan NaCl pada Setiap Tangki Setelah Penambahan air sebanyak 5L= pulseWaktu (menit)Daya Hantar Listrik (mS)

Tangki 1Tangki 2Tangki 3

1,504,8705,3605,530

3,003,6905,2005,480

4,502,7404,4805,310

6,001,9203,7304,760

7,501,5003,0804,440

9,001,1402,5503,910

10,50,8921,9203,240

12,00,7321,6252,880

13,50,6131,3442,480

15,00,5341,0952,040

16,50,4750,9311,654

18,00,4220,7851,456

19,50,4050,6771,250

21,00,3900,5931,051

22,50,3650,5300,920

24,00,3610,4840,801

25,50,3570,4460,676

27,00,3410,4240,596

28,50,3520,4080,587

VI. HASIL PERCOBAAN6.1 Kurva Kalibrasi Daya Hantar Listrik

6.2 Membuat kurva DHL vs Konsentrasi

6.2.1 Kurva hubungan antara L terhadap konsentrasi NaCl

6.2.2 Kurva hubungan antara konsentrasi terhadap DHL

6.3 Dinamika reaktor tangki

6.3.1 Kurva hubungan antara konsentrasi terhadap waktu

Input Step dan Pulse

6.3.2 Tabel Hubungan antara Konsentrasi terhadap Waktu untuk Hasil Percobaan dan Hasil Perhitungan di tangki pertamaWaktu (menit)PercobaanPerhitunganPercobaanPerhitungan

Umpan StepUmpan pulse

0000,50,502280

1,50,118786210,229960,381213790,436040

3,00,209352090,328400,290647910,327480

4,50,278402010,379920,221597990,240080

6,00,331047580,411200,168952420,164640

7,50,371186010,430520,128813990,126000

9,00,401788660,455360,098211340,092880

1,50,425120970,465480,074879030,070064

12.00,442910160,464560,057089840,055344

13,50,456473130,471000,043526870,044396

15,00,466813910,477440,033186090,037128

16,50,474698010,500440,025301990,031700

18,00,480709070,506880,019290930,026824

19,50,485292060,503200,014707940,025260

210,488786260,506880,011213740,023880

22,50,491450340,508720,008549660,021580

240,493481500,508720,006518500,021212

25,50,495030120,517000,004969880,020844

270,496210820,502280,003789180,019372

28,50,497111030,002888970,020384

6.3.3 Kurva Hubungan antara Konsentrasi terhadap Waktu untuk Hasil Percobaan dan Hasil PerhitunganInput step

Pulse

6.3.4 Tabel Volume Sesungguhnya dan Volume Tangki Efektif

% efektifitas = x 100%Tangki NoVolume Sesungguhnya (cm3)Volume Efektif (cm3)% Efektifitas

Tangki 1829,393089,17

Tangki 2829,3124566,61

Tangki 3829,3189043,88

VII. PEMBAHASANOleh: Guntur Rizky Kautsar (131411039)Praktikum kali bertujuan untuk memahami fenomena perbedaan respon konsentrasi yang ditunjukan dari masing-masing tangki yang tersusun seri, memahami perbedaan yang terjadi dari input step dengan pulse, serta menghitung volume efektif tangki, dengan dilakukan analisis konsentrasi NaCl yang terukur dalam Tangki CSTR yang disusun seri. Pengukuran konsentrasi dilakukan secara tidak langsung yaitu dengan mengkur nilai Daya Hantar Listrik larutannya yang kemudian di konversikan kedalam bentuk konsentrasi. Untuk dapat mengonversikan nilai DHL terhadap konsentrasi, dibuat terlebih dahulu kurva kalibrasi antara konsentrasi terhadap DHL yang terukur, DHL yang dihitung pada tangki yaitu pada saat umpan step dimasukan (aliran masuk NaCl 1%) dan kemudian pada saat umpan pulse dimasukkan (aliran air).Pada saat pengukuran konsentrasi (dengan pengadukan), respon untuk tangki-1 lebih cepat dari kedua tangki berikutnya, begitupun dengan tangki-2 responnya lebih cepat dibandingkan dengan tangki-3. Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa untuk umpan step konsentrasi berbanding lurus dengan waktu, sebaliknya untuk umpan pulse konsentrasi berbanding terbalik dengan waktu dan juga pada kurva didapat bahwa konsentrasi berbanding lurus dengan DHL atau linear yang sesuai dengan landasan teori.Perhitungan L (Daya Hantar Eqivalen). Daya hantar ekivalen (L) merupakan daya hantar suatu larutan yang mengandung 1 gram ekivalen suatu zat elektrolit yang terlarut antara dua buah elektroda yang ukurannya tertentu dan berjarak 1 cm. Pada kurva L terhadap konsentrasi NaCl terlihat bahwa penambahan NaCl pada umpan Step menunjukan penurunan nilai Daya Hantar Eqivalen pada larutan. Penurunan yang tajam terjadi pada titik t = 0 ke titik t = 2,5 menit. Hal tersebut menunjukkan bahwa nilai daya hantar eqivalen (L) akan semakin menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasi dari larutan NaCl dan pada umpan step kenaikan konsentrasi NaCl dalam larutan berlangsung signifikan (kenaikan konsentrasi berlangsung cepat). Penurunan pun terjadi untuk umpan pulse, namun penurunannya lebih landai dibandingkan dengan umpan step, hal ini terjadi karena pada umpan pulse terjadi pengenceran sehingga konsentrasi akan semakin menurun seiring dengan berjalannya waktu, sehingga penurunannya lebih landai dibandingkan umpan step.Dari hasil pengolahan data perhitungan konsentrasi NaCl sebagai fungsi waktu dengan menggunakan rumus ) untuk umpan step dan untuk umpan pulse dibuat kurva antara konsentrasi vs waktu. Jika dibandingkan kurva yang terbentuk dari data hasil perhitungan lebih smooth dan teratur daripada kurva yang terbentuk dari data hasil percobaan.

Pada tangki yang disertai pengadukan, NaCl yang dimasukan akan tercampur rata sehingga mengukur konsentrasi di dekat input atau jauh dari input data akan sama.Efektifitas tangki dapat diukur dari perbandingan volume tangki sesungguhnya dibandingkan dengan volume yang diperoleh dari perhitungan, % efektifitas tangki1 sampai tangki3 berturut - turut adalah 89.17% , 66.61%, dan 43.88%.

VIII. KESIMPULAN1. Semakin besar nilai DHL hal itu menandakan semakin besar konsentrasinya2. Kurva kalibrasi digunakan untuk menghitung konsentrasi larutan NaCl pada setiap tangki CSTR.3. Pada fungsi step konsentrasi akan semakin meningkat seiring dengan bertambahnya waktu.4. Pada fungsi pulse konsentrasi akan menurun seiring bertambahnya waktu5. Efektifitas tangkiTangki NoVolume Sesungguhnya (cm3)Volume Efektif (cm3)% Efektifitas

Tangki 1829,393089,17

Tangki 2829,3124566,61

Tangki 3829,3189043,88

Lampiran Membuat kurva DHL vs Konsentrasi Tabel Hubungan konsentrasi dengan daya hantar listrik dari persamaan kalibrasi daya hantar listrikDaya Hantar ListrikKonsentrasi

Tangki 1Tangki 2Tangki 3Tangki 1Tangki 2Tangki 3

2,6301,1480,5540,229960,093620,03897

3,7001,8300,8640,328400,156360,06749

4,2602,5201,2640,379920,219840,10429

4,6002,9401,7520,411200,258480,14918

4,8103,6002,1900,430520,319200,18948

5,0803,8802,6100,455360,344960,22812

5,1904,4403,1000,465480,396480,27320

5,1804,5403,6300,464560,405680,32196

5,2504,8403,9700,471000,433280,35324

5,3204,8704,2500,477440,436040,37900

5,5705,2904,6800,500440,474680,41856

5,6405,3804,9000,506880,482960,43880

5,6005,4105,0200,503200,485720,44984

5,6405,4905,1000,506880,493080,45720

5,6605,5205,1700,508720,495840,46364

5,6605,6005,3900,508720,503200,48388

5,7505,6005,4300,517000,503200,48756

5,5905,6005,4600,502280,503200,49032

4,8705,3605,5300,436040,481120,49676

3,6905,2005,4800,327480,466400,49216

2,7404,4805,3100,240080,400160,47652

1,9203,7304,7600,164640,331160,42592

1,5003,0804,4400,126000,271360,39648

1,1402,5503,9100,092880,222600,34772

0,8921,9203,2400,070060,164640,28608

0,7321,6252,8800,055340,137500,25296

0,6131,3442,4800,044400,111650,21616

0,5341,0952,0400,037130,088740,17568

0,4750,9311,6540,031700,073650,14017

0,4220,7851,4560,026820,060220,12195

0,4050,6771,2500,025260,050280,10300

0,3900,5931,0510,023880,042560,08469

0,3650,5300,9200,021580,036760,07264

0,3610,4840,8010,021210,032530,06169

0,3570,4460,6760,020840,029030,05019

0,3410,4240,5960,019370,027010,04283

0,3520,4080,5870,020380,025540,04200

Tabel Harga L untuk setiap data dengan menggunakan persamaan (1)KonsentrasiHarga L

Tangki 1Tangki 2Tangki 3Tangki 1Tangki 2Tangki 3

0,229960,093620,038973431,0313678,8584265,038

0,328400,156360,067493380,0243511,1283840,683

0,379920,219840,104293363,8663438,8653636,085

0,411200,258480,149183356,0313412,2563523,166

0,430520,319200,189483351,7613383,4593467,384

0,455360,344960,228123346,8033374,3043432,404

0,465480,396480,273203344,9343359,5643404,100

0,464560,405680,321963345,1013357,3263382,408

0,471000,433280,353243343,9493351,1823371,645

0,477440,436040,379003342,8283350,6103364,116

0,500440,474680,418563339,0623343,3053354,358

0,506880,482960,438803338,0683341,8923350,046

0,503200,485720,449843338,6333341,4313347,857

0,506880,493080,457203338,0683340,2293346,457

0,508720,495840,463643337,7893339,7873345,268

0,508720,503200,483883337,7893338,6333341,738

0,517000,503200,487563336,5573338,6333341,127

0,502280,503200,490323338,7753338,6333340,675

0,436040,481120,496763350,6103342,2023339,641

0,327480,466400,492163380,3593344,7683340,377

0,240080,400160,476523423,8593358,6573342,987

0,164640,331160,425923498,5423379,0313352,742

0,126000,271360,396483571,4293405,0713359,564

0,092880,222600,347723682,1713436,6583373,404

0,070060,164640,286083819,3653498,5423397,651

0,055340,137500,252963967,9103545,4553415,560

0,044400,111650,216164142,2653611,3503441,895

0,037130,088740,175684314,8033701,8263483,607

0,031700,073650,140174495,2683792,1583540,038

0,026820,060220,121954719,6543910,6613581,737

0,025260,050280,103004809,9764039,0583640,777

0,023880,042560,084694899,4974180,3743722,902

0,021580,036760,072645074,1434325,3543799,559

0,021210,032530,061695105,6014463,8473895,157

0,020840,029030,050195138,1694608,7084040,485

0,019370,027010,042835280,8184709,7164174,449

0,020380,025540,042005180,5344793,2334192,458

Kurva hubungan harga L terhadap konsentrasi NaCl

Kurva hubungan konsentrasi NaCl terhadap DHL

Dinamika reaktor tangki Kurva hubungan antara konsentrasi terhadap waktuInput Step

Pulse

Input step dan inpulse

Volume Tangki SesungguhnyaTinggi tangki = 11 cmDiameter tangki = 9,8 cmVolume tangki sesungguhnya = r2t= 3,14 x (4,92) x 11= 829,3 cm3

Konsentrasi NaCL sebagai Fungsi Waktu

Umpan Step)Umpan PulseDimana, = = = 5,53 menit

Dengan Pengadukan (Co) = 0,5%

Waktu (menit)UmpanStepUmpan Pulse

CiCk

000,5

1.500,118786210,38121379

3,000,209352090,29064791

4.500,278402010,22159799

6,000,331047580,16895242

7.500,371186010,12881399

9,000,401788660,09821134

10.50,425120970,07487903

12,00,442910160,05708984

13.50,456473130,04352687

15,00,466813910,03318609

16.50,474698010,02530199

18,00,480709070,01929093

19.50,485292060,01470794

21,00,488786260,01121374

22.50,491450340,00854960

24,00,493481500,00651850

27,00,496210820,00378918

Waktu (menit)UmpanStepUmpan Pulse

CiCk

28.50,497111030,00288897

30,00,497797370,00220263

31.50,498320650,00167935

33,00,498719620,00128038

34.50,499023800,00097620

36,00,499255720,00074428

37.50,499432540,00056746

39,00,499567350,00043265

40.50,499670140,00032986

42,00,499748500,00025150

43.50,499808250,00019175

45,00,499853810,00014619

46.50,499888540,00011146

48,00,499915020,00008498

49.50,499935210,00006479

51,00,499950600,00004940

52.50,499962340,00003766

54,00,499971280,00002872

Menentukan Nilai t dengan Menggunakan Garis Singgung pada tangki 1

Didapat t= 6,2 menit

Didapat t= 8,3 menit

Didapat t= 12,4 menit

Volume Tangki Efektif dari Tangki-1V = qo tDengan,Qo= 150 cm3/menitTangki NoQ0 (cm3/menit)t' (menit)Volume (cm3)

Tangki 11506,2930

Tangki 21508,31245

Tangki 315012,61890