BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Falling Film Evaporator adalah suatu jenis alat untuk meningkatkan konsentrasi

suatu larutan dengan mekanisme evaporasi. Alat ini telah lama digunakan misalnya pada

produksi pupuk organik, proses desalinasi, industri kertas, dan bubur kertas, industri

bahan pangan dan bahan biologi, dan lain-lain. Peningkatan konsentrasinya dilakukan

dengan penguapan pelarutnya yang umumnya air. Proses ini ini sering digunakan untuk

penguapan larutan kental, larutan sensitif terhadap panas, larutan yang mudah

terdekomposisi, dan penguapan perbedaan temperatur rendah.

Falling film evaporator memiliki waktu tertahan yang pendek, dan menggunakan

gravitasi untuk mengalirkan liquida yang melalui pipa. Pada saat sekarang ini falling film

evaporator sangat meningkat penggunaanya di dalam proses industri kimia untuk

memekatkan fluida terutama fluida yang sensitive terhadap panas (misalnya sari buah

dan susu), karena waktu tertahan pendek cairan tidak mengalami pemanasan berlebih

selama mengalir melalui evaporator.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1) Mengoperasikan peralatan Falling Film Evaporator pemanasan langsung

2) Memilih temperatur dan tekanan optimum untuk umpan tertentu.

3) Menghitung koefisien perpindahan panas pada FFE / kalandria.

4) Menghitung efisiensi penggunaan kukus (steam) sebagai sumber panas.

5) Menghitung steam ekonomi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Laju perpindahan panas pada falling film evaporator dapat dinaikkan dengan

menurunkan suhu permukaan liquida yaitu dengan cara penghembusan udara panas sehingga

tekanan parsial uap akan turun. Hal ini menggantikan prinsip evaporasi secara vakum yang

memungkinkan penguapan pada suhu rendah.

Prinsip falling film evaporator adalah mengatur agar seluruh permukaan evaporator

terbasahi secara continue, dan film yang dihasilkan mempunyai ketebalan yang seragam.

Sehingga distributor umpan yang akan dipakai harus didesain secara tepat. Berbagai cara

distribusi umpan, dibuat untuk menjamin keseragaman tebal film, antara lain memakai

distributor tipe overflow weir, peletakan evaporator harus benar-benar tegak.

Proses penguapan di dalam FFE

Umpan dimasukkan melalui bagian atas kolom secara gravitasional. Jika vakum tidak

dioperasikan turun dan membasahi dinding bagian dalam kolom dan dining-dinding bagian

luar tabung-tabung penukar panas dan dalam kolom sebagian lapisan tipis (film), maka panas

yang diberikan oleh medium pemanas di dalam penukar panas akan dipakai untuk

memanaskan larutan mencapai titik didihnya. Penguapan pelarut membawa temperatur uap

dari titik temperatur di atasnya, sehinggga di dalam kolom evaporator akan terdapat

campuran antara larutan pada temperatur penguapan pelarut atau sedikit lebih tinggi atau

rendah dari uap pelarut. Karena temperatur pada tangki pemisah dan pendingin (kondensor)

lebih rendah daripada temperatur pada bagian bawah kolom maka sistem pada bagian kolom

tersebut akan mengalami evakuasi yang dalam arti sebenarnya terjadi penurunan tekanan

sehingga kondisi seperti vakum terjadi oleh karena campuran tersebut akan terhisap menuju

tangki pemisah dimana bagian campuran yang berupa larutan produk yang lebih berat dan

pekat turun menuju tangki pengumpul produk, sehingga uap pelarut menuju kondensor

dikondensasikan dan turun menuju tangki destilat.

Pada sistem dimana kondisi vakum dioperasikan oleh pompa vakum proses akan

berlangsung serupa, tetapi titik didih yang dicapai akan lebih rendah dari pada kondisi

atmosfer. Selain itu, kemungkinan aliran balik karena pembentukan uap pelarut dan tekanan

parsial yang dikandungnya lebih kecil.

Alat ini diklasifikasikan dalam kelas long tube vertical evaporator (LTVE) bersama-

sama dengan Climbing film evaporator (CFE). Sedangkan berdasarkan tipe pemanasan dapat

diklasifikasikan ke dalam sistem pemanasan dipisahkan oleh dinding pertukaran panas, yaitu

jenis kolom calandria shell and tube. FFE memiliki effektivitas yang baik untuk :

1) Pengentalan larutan-larutan yang jernih

2) Pengentalan larutan-larutan yang korosif

3) Beban penguapan yang tinggi

4) Temperatur operasi yang rendah

Kinerja suatu suatu evaporator ditentukan oleh beberapa faktor lainnya :

1) Konsumsi uap

2) Steam ekonomi

3) Kadar kepekatan

4) Persentasi produk

Proses penguapan berlangsung pada kalandria shell and tube. Di dalam kalandria

tersebut terdapat tabung berjumlah tiga, umpan masuk didistribusi ke masing-masing tube

kemudian membentuk lapisan tipis pada selimut bagian dalam tube. Sementara pemanas

berada di luar tube, bahan umpan yang turun secara gravitasi menyerap panas maka terjadi

penguapan pelarut sehingga keluar dari kalandria terdiri dari dua fasa (fasa uap pelarut dan

larutan pekat) kemudian dipisahakan di evaporator. Penguapan yang terjadi akan berada di

bawah titik didih air atau pelarut lain dalam kondisi curah. Penguapan akan memerlukan

kalor yang lebih sedikit untuk umpan yang memang sedikit karena umpan mengalir dalam

bentuk lapisan tipis (film). Berikut ini skematik falling film evaporator secara umum.

Gambar 1. FFE

Keuntungan yang lebih dari falling film evaporator ialah sangat terbatasnya waktu

tinggal dari liquid. Waktu tinggal di dalam tube terhitung dalam satuan detik, membuatnya

ideal juga untuk produk-produk yang sensitif akan poanas seperti susu, sari buah, obat-obatan

dan lain sebagainya. Berrikut adalah contoh aplikasi falling film evaporatorpada industri

susu.

Gambar 2. FFE di industri susu

Pada dasarnya evaporator adalah alat dimana pertukaran panas terjadi. Laju

perpindahan panas dinyatakan dalam persamaan umum :

Q = U A dT

dengan U = koefisien keseluruhan perpindahan panas dalam sistem.

Berikut ini ialah skematik dari falling film evaporator yang ada di Laboratorium Pilot Plant

Jurusan Teknik Kimia Polban.

Gambar 3. FFE di Laboratorium Pilot Plant Jurusan Teknik Kimia Polban

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Alat yang digunakan adalah sebagai berikut:

No. Nama Alat Spesifikasi Jumlah

1. Seperangkat alat FFE - 1

2. Timbangan - 1

3. Ember - 5

4. Stopwatch - 1

5. Termometer - 1

6. Sepasang sarung tangan karet - 2

7. Selang - -

Tabel 3.1 Alat yang digunakan

3.1.2 Bahan

Bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:

No. Nama Bahan Spesifikasi Jumlah

1. Air kran - -

2. Pewarna Merah Muda - -

Tabel 3.2 Bahan yang digunakan

3.2 Prosedur Kerja

Mengisi tabung umpan dengan air yang diberi warna setelah itu nyalakan alat

dengan memutar saklar utama dan tombol pompa.

Lakukan pengukuran terhadap laju alir massa distilat, steam, dan suhu umpan dan suhu steam pada setiap laju alir.

Membuka aliran steam, aliran pendingin dan aliran udara tekan.

Melakukan kalibrasi laju alir umpan pada 100, 150, 200, 250, 300 L/jam dan

dilakukan secara duplo

Setting tekanan pada 0.25 bar dan laju alir proses pada 100, 150, 200, 250, dan

300 L/jam.

Setelah dilakukan pengukuran pada tekanan 0.25 bar, lakukan langkah-

langkah sebelumnya untuk tekanan yang berbeda, pada 0.50, 0.75, 1, dan 1,25 bar.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

1) Kalibrasi laju alir (t=30 s)

Laju feed (L/h)

Kalibrasi I (Kg)

Kalibrasi II (kg)

Waktu (detik)

Laju alir I (kg/h)

Laju alir II (kg/h)

Laju alir Rata-rata

100 2,16 2,22 30 259,2 266,4 262,8150 2,72 2,60 30 326,4 312 319,2200 3,1 3,12 30 372 374,4 373,2250 3,44 3,58 30 412,8 429,6 421,2300 4 3,94 30 480 472,8 476,4

Tabel 4.1 (1) Kalibrasi Laju Alir

2) Data Percobaan

P (bar) Q (L/h) Ms (kg) m2 (kg) T7 ( T11 (

0,25 100 0,02 2,52 32,9 96

150 0,14 3,78 35,2 97

200 0,68 4,9 35,9 88

250 0,54 5,64 37,8 85

300 0,52 6,5 39,8 80

0,5 100 0,48 3,32 42,9 98

150 0,52 3,90 46,5 98

200 0,56 4,64 46,6 91

250 0,60 5,66 46,7 94

300 0,54 6,54 44,1 85

0,75 100 0,50 3,32 42,2 98

150 0,60 3,78 41,8 98

200 0,62 4,74 42,5 97

250 0,64 5,54 42,8 95

300 0,70 6,50 42,9 91

1,00 100 0,50 3,10 40,3 99

150 0,52 4,10 37,5 94

200 0,54 4,58 38,6 90

250 0,58 5,4 40,1 92

300 0,58 6,5 41,6 85

1,25 100 0,46 3,32 41,2 96

150 0,54 3,82 40,3 98

200 0,62 4,74 40,6 96

250 0,58 5,64 35 85

300 0,62 6,62 33,6 78

Tabel 4.1 (2) Data percobaan

3) Pengolahan Data

P (bar) Q (L/h) m1 (kg/h) Ms (kg)

ms (kg/h)

m2 (kg)

m2 (kg/h)

m3 (kg/h)

T7(oC)

T11 (oC)

0,25 100 262,8 0,02 1,2 2,52 151,2 111,6 32,9 96150 319,2 0,14 8,4 3,78 226,8 92,4 35,2 97200 373,2 0,68 40,8 4,9 294 79,2 35,9 88250 421,2 0,54 32,4 5,64 338,4 82,8 37,8 85300 476,4 0,52 31,2 6,5 390 86,4 39,8 80

0,5 100 262,8 0,48 28,8 3,32 199,2 63,6 42,9 98150 319,2 0,52 31,2 3,9 234 85,2 46,5 98200 373,2 0,56 33,6 4,64 278,4 94,8 46,6 91250 421,2 0,6 36 5,66 339,6 81,6 46,7 94300 476,4 0,54 32,4 6,54 392,4 84 44,1 85

0,75 100 262,8 0,5 30 3,32 199,2 63,6 42,2 98150 319,2 0,6 36 3,78 226,8 92,4 41,8 98200 373,2 0,62 37,2 4,74 284,4 88,8 42,5 97250 421,2 0,64 38,4 5,54 332,4 88,8 42,8 95300 476,4 0,7 42 6,5 390 86,4 42,9 91

1 100 262,8 0,5 30 3,1 186 76,8 40,3 99150 319,2 0,52 31,2 4,1 246 73,2 37,5 94200 373,2 0,54 32,4 4,58 274,8 98,4 38,6 90250 421,2 0,58 34,8 5,4 324 97,2 40,1 92300 476,4 0,58 34,8 6,5 390 86,4 41,6 85

1,25 100 262,8 0,46 27,6 3,32 199,2 63,6 41,2 96150 319,2 0,54 32,4 3,82 229,2 90 40,3 98200 373,2 0,62 37,2 4,74 284,4 88,8 40,6 96250 421,2 0,58 34,8 5,64 338,4 82,8 35 85300 476,4 0,62 37,2 6,62 397,2 79,2 33,6 78

P (bar) Cp (T11) KJ/kg K

Hv (T11)

HL (T11)

Hv (P)

HL (P)

Qfeed (KJ/h)

Qsteam (KJ/h)

Efisiensi

0,25 4,181 2669 402,2 2685,2 444,3 322307,07 2689,08 11985,7754,181 2671 406,45 2685,2 444,3 291721,17 18823,56 1549,76624,181 2656 368,5 2685,2 444,3 262464,19 91428,72 287,069744,181 2651,5 355,9 2685,2 444,3 273196,64 72605,16 376,277164,181 2643 334,9 2685,2 444,3 279491,34 69916,08 399,75259

0,5 4,181 2673 410,7 2693,4 467,1 204424,33 64117,44 318,827974,181 2673 410,7 2693,4 467,1 261478,58 69460,56 376,44184,181 2660,5 381,2 2693,4 467,1 285357,14 74803,68 381,474744,181 2666 393,8 2693,4 467,1 268708,58 80146,8 335,27054,181 2651,5 355,9 2693,4 467,1 274296,18 72132,12 380,26912

0,75 4,181 2673 410,7 2700,25 486,95 205193,47 66399 309,030964,181 2673 410,7 2700,25 486,95 284039,65 79678,8 356,480834,181 2671 406,45 2700,25 486,95 286131,07 82334,76 347,52164,181 2667,5 398 2700,25 486,95 293457,74 84990,72 345,28214,181 2660,5 381,2 2700,25 486,95 292738,47 92958,6 314,91273

1 4,181 2674,5 414,9 2706,3 504,7 238034,89 66048 360,396824,181 2666 393,8 2706,3 504,7 241728,54 68689,92 351,912684,181 2659 377 2706,3 504,7 304750,75 71331,84 427,229624,181 2662 385,4 2706,3 504,7 312683,35 76615,68 408,119274,181 2651,5 355,9 2706,3 504,7 284785,19 76615,68 371,70615

1,25 4,181 2669 402,2 2710,6 517,6 204380,90 60526,8 337,670094,181 2673 410,7 2710,6 517,6 280611,99 71053,2 394,932234,181 2669 402,2 2710,6 517,6 287735,19 81579,6 352,704834,181 2651,5 355,9 2710,6 517,6 278127,54 76316,4 364,440074,181 2639 326,4 2710,6 517,6 271595,10 81579,6 332,92036

P (bar) A (m2)

Thi Thodelta T1

delta T2

delta Tm

U SE

0,25 1 105,95 105,95 73,05 9,95 31,65 84,96 93,001 105,95 105,95 70,75 8,95 29,89 629,74 11,001 105,95 105,95 70,05 17,95 38,26 2389,46 1,941 105,95 105,95 68,15 20,95 40,01 1814,47 2,561 105,95 105,95 66,15 25,95 42,96 1627,47 2,77

0,5 1 111,4 111,4 68,5 13,4 33,77 1898,60 2,211 111,4 111,4 64,9 13,4 32,64 2127,78 2,731 111,4 111,4 64,8 20,4 38,42 1947,20 2,821 111,4 111,4 64,7 17,4 36,02 2225,29 2,271 111,4 111,4 67,3 26,4 43,71 1650,39 2,59

0,75 1 115,75 115,75 73,55 17,75 39,25 1691,60 2,121 115,75 115,75 73,95 17,75 39,38 2023,17 2,571 115,75 115,75 73,25 18,75 39,99 2058,65 2,391 115,75 115,75 72,95 20,75 41,52 2046,99 2,311 115,75 115,75 72,85 24,75 44,55 2086,40 2,06

1 1 120,2 120,2 79,9 21,2 44,24 1492,86 2,561 120,2 120,2 82,7 26,2 49,15 1397,46 2,351 120,2 120,2 81,6 30,2 51,71 1379,43 3,041 120,2 120,2 80,1 28,2 49,71 1541,10 2,791 120,2 120,2 78,6 35,2 54,03 1418,14 2,48

1,25 1 123,3 123,3 82,1 27,3 49,77 1216,12 2,301 123,3 123,3 83 25,3 48,57 1462,98 2,781 123,3 123,3 82,7 27,3 49,98 1632,08 2,391 123,3 123,3 88,3 38,3 59,86 1274,93 2,381 123,3 123,3 89,7 45,3 64,99 1255,23 2,13

4.2 Pembahasan

1) Rizky Sukmariyansyah (111411026)

2) Teguh Taufiqurohim (111411027)

3) Ugi Muhammad Apriyanto (111411028)

4) Wina Septianawati (111411029)

5) Wina Puspita Asih (111411030)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1) Aa

2) Aa

3) Aa

4) aa

5) Aa

DAFTAR PUSTAKA

Tim penyusun jobsheet praktikum Pilot Plant. 2013. Falling Film Evaporator. Bandung:

Jurusan Teknik Kimia, Polban