LABORATORIUM PILOT PLANT

SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2015/2016

MODUL : Perpindahan Panas Pada Tangki Berpengaduk

PEMBIMBING : Ir. Umar Khayam

Oleh :

Kelompok : 12

Nama : Ridha N. Darmawan 131424029

Kelas : 3A-Teknik Kimia Produksi Bersih

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

Tanggal Praktikum : Kamis, 22 Oktober 2015

Tanggal Penyerahan : Sabtu, 31 Oktober 2015

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pengadukan adalah suatu operasi kesatuan yang mempunyai sasaran untuk menghasilkan

pergerakan tidak beraturan dalam suatu cairan, dengan alat mekanis yang terpasang pada alat

di atas. Walaupun pengadukan sering disalahartikan dengan campuran, dan mereka tidaklah

bersinonim. Pengadukan mengacu pada pergerakan dalam suatu material dalam bentuk

spesifik; bagaimanapun, ini merupakan suatu distribusi secara acak antara dua atau lebih

tahap yang pada awalnya terpisah. Pola aliran yang terjadi dalam cairan yang diaduk

tergantung pada jenis pengaduk, karakteristik fluida yang diaduk dan ukuran serta

perbandingan ukuran antara tangki, pengaduk dan sekat.Tujuan dari pada operasi

pengadukan terutama adalah terjadinya pencampuran. Pencampuran merupakan suatu operasi

yang bertujuan mengurangi ketidaksamaan komposisi, suhu atau sifat lain yang terdapat

dalam suatu bahan

Yang dimaksud dengan tangki pengaduk ( tangki reaksi ) adalah bejana pengaduk

tertutup yang berbentuk silinder, bagian alas dan tutupnya cembung. Tangki pengaduk

terutama digunakan untuk reaksi-reaksi kimia pada tekanan diatas tekanan atmosfer dan pada

tekanan vakum, namun tangki ini juga sering digunakan untuk proses yang lain misalnya

untuk pencampuran, pelarutan, penguapan ekstraksi dan kristalisasi.

1.2. Tujuan

Setelah melakukan percobaan ini, praktikan diharapkan:

- Dapat menjelaskan aliran proses yang terjadi pada alat

- Dapat memahami proses perpindahan panas di dalam tangki berjaket berpengaduk, yang

tergolong dalam kelompok proses unsteady state.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

1.1. Dasar Teori

Perpindahan panas di dalam tangkin berpengaduk berjaket sangat berbeda dengan proses

perpindahan panas yang biasa dijumpai. Hal ini disebabkan karena proses yang terjadi

adalah proses tak tetap (unsteady state). Jadu koefisien perpindahan panas (U) tidak

dapat digunakan dalam persamaan Fourier:

Q=U.A.Δt

Persamaan Fourier hanya dapat digunakan bila tangku beroperasi secara sinambung/

steady state).

Persamaan yang harus digunakan adalah persamaan untuk tangki berjaket

berpengaduk dengan media pemanas non-isothermal (air).

dQdt

=Mcdtdθ

=WC (T 1−T 2 )=UAdt

Mcdtdθ

=WC ( T1−T 2 )………….. (2.1)

lnT1−t1

T2−t2

=WCMc ( K1−K

K1)θ ………… (2.2)

K1=eUA /WC ………….………... (2.3)

Dari persamaan 2.1 kita dapatkan harga W (laju alir fluida panas) yang kemudian

disubstitusikan ke persamaan 2.2 untuk mendapatkan harga K1, dan dari persamaan 2.3

kita dapatkan harga U.

Untuk perhitungan koefisien film dinding dalam, dapat digunakan hubungan

sebagai berikut:

h1 Di

K=a( L2 Nρ

μ )1/3

(Qμμw )

0.14

Dengan:

h: koefisien film dinding dalam

Di: diameter dalam tangki

L : diameter pengaduk

N : putaran pengaduk per unit waktu

μ : viskositas cairan

ρ : densitas rata-rata cairan

mw : viskositas permukaan

K : konduktivitas thermal

1.1.1. Pengertian Pengadukan

Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan didalam bahan

yang diaduk. Tujuan dari pada operasi pengadukan terutama adalah terjadinya

pencampuran. Pencampuran adalah suatu operasi yang bertujuan untuk mengurangi

ketidaksamaan komposisi, suhu, atau sifat yang lain yang terdapat dalam suatu bahan

atau bisa juga pencampuran adalah penggabungan dua atau lebih bahan yang berbeda

fase, seperti fluida atau padatan halus dan hal ini bertujuan untuk mengacak yang satu

terhadap yang lain sehingga terjadi distribusi. Pencampuran dapat menimbulkan gerak

didalam bahan itu yang menyebabkan bagian-bagian bahan saling bergerak satu terhadap

yang lainnya, sehingga operasi pengadukan hanyalah salah satu cara operasi

pencampuran.

Beberapa tujuan dari pengadukan fluida adalah:

1.      Mencampur dua cairan yang miscible, seperti etil alkohol dan air.

2.      Melarutkan padatan dalam cairan, seperti oksalat dan air.

3.      Mendispersikan gas dalam cairan dalam bentuk gelembung-gelembung kecil. Seperti

oksigen dari udara dalam suatu suspensi mikroorganisme untuk fermentasi pada saat

proses pengolahan lumpur buangan.

4.      Mendispersikan gas dalam cairan dalam bentuk gelembung-gelembung kecil. Seperti

oksigen dari udara dalam suatu suspensi mikroorganisme untuk fermentasi pada saat

proses pengolahan lumpur buangan.

5.      Pengadukan fluida untuk menaikkan transfer panas diantara fluida dan suatu coil atau

jacket dalam dinding tangki.

1.1.2. TangkiPengaduk

Yang dimaksud dengan tangki pengaduk (tangki reaksi) adalah bejana

pengaduk tertutup yang berbentuk silinder, bagian alas dan tutupnya cembung.

Tangki pengaduk terutama digunakan untuk reaksi-reaksi kimia pada tekanan

diatas tekanan atmosfer dan pada tekanan vakum, namun tangki ini juga sering

digunakan untuk proses yang lain misalnya untuk pencampuran, pelarutan,

penguapan ekstraksi dan kristalisasi.

Untuk pertukaran panas, tangki biasanya dilengkapi dengan mantel ganda

yang di las atau di sambung dengan flens atau dilengkapi dengan kumparan yang

berbentuk belahan pipa yang dilas. Untuk mencegah kerugian panas yang tidak

dikehendaki tangki dapat diisolasi.

Hal penting dari tangki pengaduk, antara lain :

1.    Bentuk : pada umumnya digunakan bentuk silinder dan bagain bawahnya

cekung.

2.    Ukuran : diameter dan tangki tinggi.

3.    Kelengkapannya, seperti :

a.    Ada tidaknya buffle, yang berpengaruh pada pola aliran didalam tangki.

b.    Jacket atau coil pendingin/pemanas, yang berfungsi sebagai pengendali

suhu.

c.    Letak lubang pemasukan dan pengeluaran untuk proses kontinu.

d.   Sumur untuk menempatkan termometer atau peranti untuk pengukuran

suhu

e.    Kumparan kalor, tangki dan kelengkapan lainnya pada tangki pengaduk.

BAB 3

METODOLOGI

1.2. Alat dan Bahan

Alat:

- Tangki berpengaduk/ unit stirred tank reactor

- PCT 10 + thermocouple

- Tachometer

Bahan:

- Air bersih 100 L

- Steam

1.3. Langkah Kerja

- Persiapan

1) Mempelajari gambar dan menguasainya

2) Membuka katup/kran udara tekan

3) Menghidupkan saklar utama

4) Menghidupkan peralatan proses PCT 10 untuk ukuran T2

5) Membuka kran utama air yang menuju kondensor kecil (dari tangki utama

penyimpanan air)

6) Menghidupkan pompa sirkulasi air dalam jaket (tombol hijau)

7) Membuka katup kran utama uap

8) Buka kran air umpan hingga volume menunjukkan 100 L

9) Nyalakan pengaduk, dan ukur kecepatan putarnya

- Pengamatan

1) Catat dan amati tekanan suction dan discharge pada pompa

2) Catat dan amati juga tekanan steam

3) Catat dan amati juga temperature jaket

BAB 4

DATA PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

1.1. Rangkaian Alat

Air masuk dari bawah melalui pompa untuk dialirkan kedalam jaket. Lalu kukus

masuk dari atas untuk masuk kebawah kedalam jaket, sehingga didapatkan air panas

didalam jaket untuk menjadi media pemanas air didalam tangki. Air di dalam tangki

yang telah menguap selanjutnya akan naik kedalam condenser, didinginkan

menggunakan air pendingin sehingga akan didapatkan produk didalam tangki destilat.

Air yang menguap didalam jaket juga di recycle, masuk kedalam condenser dan setelah

dingin masuk kembali kedalam pompa untuk dipanaskan kembali didalam jaket.

1.2. Tabel Pengamatan

Waktu

(menit)

Tekanan (bar) Tekanan

Steam (bar)

Temperatur

Jacket (°C)C (kal/g°C)

Suction Discharge

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0

0

1.4

2.2

2.1

2.4

2.5

2.5

2.5

2.3

2.4

2.6

2.5

0

0

2.5

3.1

3

3.4

3.5

3.5

3.5

3.3

3.4

3.6

3.5

2.4

2.4

0.9

1.9

2

2

2.1

2

2.1

1.8

2.2

2.1

2.5

26.2

26.5

29.1

31.2

33.9

33.7

33.2

33.0

33.1

33.1

33.1

33.2

33.3

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

Data penunjang

Diameter

Pengaduk (L)

Diameter

Tangki (D)

Luas Tangki

(A= 1/4 π D)

Laju Alir Air

(W)

Kecepatan

Putar Pengaduk

(N)

0.105 m 1.14 m 1.02 m2 100 L/min 71.2 rpm

1.1. Perhitungan

Perhitungan tidak dapat dilakukan karena data temperature yang didapatkan tidak

lengkap.

1.2. Pembahasan

Pada praktikum ini, telah dilakukan percobaan perpindahan panas pada tangki

berpengaduk. Prinsip pemanasan yang terjadi dalam alat ini hampir sama dengan heat

exchanger. Proses perpindahan panas terjadi dengan dilakukan penyerapan panas dari

steam ke air dengan proses konduksi dan konveksi. Karena terdapat proses pemanasan

yang diserap oleh material tangki, dan teradi juga perpindahan panas pada air. Proses

pemanasan yang terjadi dibantu dengan adanya pengaduk. Tujuan dari pengadukan

dalam percobaan ini adalah agar panas yang diserap oleh air tersebar lebih cepat dan

merata.

Cairan didalam tangki dipanaskan oleh aliran cairan didalam jaket (air panas)

yang mengelilingi tangki. Cairan didalam diaduk terus menerus untuk menambah

perpindahan panas (heat transfer) juga untuk menjaga suhu cairan merata diseluruh

bagian tangki.

Alat yang digunakan pada percobaan ini telah mengalami kerusakan, sehingga

nilai suhu tangki didalam reactor yang seharusnya tampil pada layar process controller

tidak dapat terbaca dengan benar. Sehingga perolehan data untuk perhitungan tidak

lengkap sehingga nilai-nilai koefisien perpindahan panas tidak dapat dihitung. Selain itu,

produk kondensat juga tidak bisa didapatkan. Karena proses perpindahan panas yang

dilakukan tidak mencapai suhu penguapan air.

.

BAB 5

KESIMPULAN

Dari praktikum yang telah dilakukan pada hari Kamis, 22 Oktober 2015, praktikan telah

dapat:

- Menjelaskan aliran proses yang terjadi pada alat

- Memahami proses perpindahan panas di dalam tangki berjaket berpengaduk, yang

tergolong dalam kelompok proses unsteady state.

DAFTAR PUSTAKA

Staf Pengajar Politeknik. 2013. Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia. Bandung. Jurusan

Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung

Septiani, Mimin. 2013. Tangki Berpengaduk. (http://mhimns.blogspot.co.id/2013/04/tangki-

berpengaduk.html, diakses pada hari Kamis, 29 Oktober 2015. 12:34)