BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Di dalam suatu proses industri pastilah ada suatu proses pencampuran bahan,

baik itu bahan cair-cair, cair-padat, cair-gas, dan gas- padat. Pada proses ini kedua

kondisi haruslah kita perlakukan sebagaimana mestinya sesuai dengan harapan kita.

Untuk sample yang kuantitasnya masih kecil, kita dapat menggunakan media yakni

bejana, tangki, dan bahan dimasukkan kedalamnya dan untuk meratakan

pencampuran atau pengadukan kita aduk dengan kayu, atau pengaduk dengan tenaga

manusia yang tidak konstan. Dalam lingkup kecil ini homogenitas atau keseragaman

mungkin tidak jadi suatu masalah dan baik, sah untuk dilakukan. Tetapi bagaimana

bila kita mengambil dalam lingkup besar, dimana dalam sejam saja terjadi

pencampuran yang besar jumlahnya e.g 100 ton, wah kewalahan bukan.

Untuk itulah dibutuhkan peralatan mixing yang membantu sesuai dengan

fungsinya dengan keadaan konstan, serta dapat diatur kecepatan pengadukannya

untuk diperoleh hasil yang optimal, saerta kehomogenitasan yang tinggi, dan gerakan

mixing dengan tenaga yang dibutuhkan minimum.

B. Tujuan

Makalah ini dibuat dalam upaya untuk

1. Mengetahui prinsip dan cara kerja Fluid Mixing Aparatus

2. Mengetahui faktor yang mempengaruhi perbedaan pola aliran

3. Mengetahui pengaruh dari penggunaan baffle pada proses pencampuran.

4. Mengetahui bentuk – bentuk Impeler.

5. Mengetahui aplikasi dari fFluid Mixing Aparatus.

1

BAB II

PEMBAHASAN

Pada percobaan Fluid Mixing Apparatus digunakan pengaduk dengan

tipe impeller. Impeller inilah yang akan membangkitkan pola aliran di dalam sistem,

yang menyebabkan zat cair bersikulasi di dalam bejana untuk akhirnya kembali ke

impeller.

Ada dua macam impeller pengaduk, yaitu impeller aliran-aksial (axial-flow

impeller) dan impeller aliran-radial (radial-flow impeller). Impeller jenis pertama

membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller, dan yang kedua

membangkitkan arus pada arah tengensial atau radial.

Dari segi bentuknya, ada tiga jenis impeller: propeller (baling-baling), dayung

(padle), dan turbin (turbine). Masing-masing jenis terdiri lagi atas berbagai variasi

dan sub-jenis. Ada lagi jenis-jenis impeller lain yang dimaksudkan untuk situasi-

situasi tertentu, namun ketiga jenis itu agaknya dapat digunakan untuk menyelesaikan

95 persen dari semua masalah agitasi zat cair.

A. Jenis Impeller

Propeller (baling-baling)

a. Sirkulasi berbentuk aliran aksial dari kipas dan digunakan baffle untuk

membentuk pola aliran.

b. Dapat dioperasikan pada seluruh range kecepatan. Propeller kecil biasanya

berputar pada kecepatan motor penuh, yaitu 1.150 atau 1.750 rpm, propeller

besar berputar pada 400 sampai 800 rpm.

c. Umumnya digunakan jenis 3 bilah kipas sama sisi.

d. Aksi pemotongan (pencampuran) sangat baik pada kecepatan tinggi.

e. Tidak mengalami kerusakan pada kecepatan rendah.

2

f. Penggunaan power yang ekonomis.

g. Secara umum dapat membersihkan sendiri (self cleaning).

h. Relatif sukar diletakkan pada vessel untuk mendapatkan performance yang

optimum.

i. Sangat efektif didalam bejana besar.

j. Tidak efektif untuk viskositas tinggi, kecuali desain khusus.

k. Biaya sedang

Dayung (padle)

a. Sirkulasi berbentuk aliran radial, tetapi tidak pada sirkulasi vertical kecuali

digunakan baffle.

b. Dapat digunakan pada seluruh range viskositas

c. Tidak mudah rusak dalam pengoperasiannya.

d. Tidak mudah kotor

e. Flow capacity bias tinggi dengan menggunakan multiple blade.

f. Biaya relative rendah

Turbin

1. Open Turbin

a. Sirkulasi berbentuk aliran radial pengaruh gaya sentrifugal dari turbin

blade, dengan sirkulasi sangat baik.

b. Secara umum dibatasi pada kecepatan tinggi.

c. Tidak mudah rusak pada kecepatan stabil.

d. Efektif pada system berviskositas tinggi.

e. Biaya rendah.

3

2. Shrouded Turbin

a. Sirkulasi berbentuk aliran radial pengaruh gaya sentrifugal dari enclosed

impeller stator, dengan sirkulasi sangat baik.

b. Range kecepatan dapat dibatasi.

c. Tidak mudah rusak pada kecepatan stabil.

d. Tidak dapat membersihkan sendiri.

e. Flow capacity terbatas dan relative rendah.

f. Biaya relative tinggi.

Propeller merupakan impeller aliran aksial berkecepatan tinggi untuk zat cair

berviskositas rendah. Propeller kecil biasanya berputar pada kecepatan motor penuh,

yaitu 1.150 atau 1.750 rpm, sedang propeller besar berputar pada 400 sampai 800

rpm. Arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat cair menurut arah

tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana. Kolom zat cair yang

berputar dengan sangat turbulennya itu meninggalkan impeller dengan membawa ikut

zat cair stagnan yang dijumpainya dalam perjalanannya itu, dan zat cair stagnan yang

terbawa ikut itu mungkin lebih banyak dari yang dibawa kolom arus sebesar itu kalau

berasal dari nosel stasioner. Daun-daun propeller merobekkan menyeret zat cair itu.

Oleh karena arus aliran ini sangat gigih, agitator propeller sangat efektif dalam bejana

besar.

Propeller yang berputar membuat pola heliks di dalam zat cair, dan jika tidak

tergelincir antara zat cair dan propeller itu, satu putaran penuh propeller akan

memindahkan zat cair secara longitudinal pada jarak tertentu, bergantung dari sudut

kemiringan daun propeller. Rasio jarak ini terhadap diameter dinamakan jarak-bagi

(pitch) propeller itu. Propeller yang mempunyai jarak bagi 1,0 disebut mempunyai

jarak-bagi bujur-sangkar (square pitch).

Untuk tugas-tugas sederhana, agitator yang terdiri dari satu dayung datar yang

berputar pada poros vertikal merupakan pengaduk yang cukup efektif. Kadang-

4

kadang daun-daunnya dibuat miring, tetapi biasanya vertikal saja. Dayung (padle) ini

berputar di tengah bejana dengan kecepatan rendah sampai sedang, dan mendorong

zat cair secara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan vertikal pada

impeller, kecuali bila daunnya agak miring. Arus yang terjadi bergerak ke luar ke

arah dinding, lalu membelok ke atas atau ke bawah. Dalam tangki-tangki yang dalam,

kadang-kadang dipasang beberapa dayung pada satu poros, dayung yang satu di atas

yang lain. Dalam beberapa rancang, daunnya disesuaikan dengan bentuk dasar

bejana, yang mungkin bulat atau cekung, piring, sehingga dapat mengikis atau

menyapu permukaan pada jarak sangat dekat. Dayung (padle) jenis tersebut

dinamakan agitator jangkar (anchor agitator). Jangkar ini sangat efektif untuk

mencegah terbentuknya endapan atau kerak pada permukaan penukar kalor, seperti

umpamanya, dalam bejana proses bermantel, tetapi tidak terlalu efektif sebagai alat

pencampur. Jangkar ini biasanya dioperasikan bersama dengan dayung berkecepatan

tinggi atau agitator lain, yang biasanya berputar menurut arah yang berlawanan.

Agitator dayung yang digunakan di industri biasanya berputar dengan

kecepatan antara 20 dan 150 rpm. Panjang total impeller dayung biasanya antara 50

sampai 80 persen dari diameter-dalam bejana. Lebar daunnya seperenam sampai

sepersepuluh panjangnya. Pada kecepatan yang sangat rendah, dayung dapat

memberikan pengadukan sedang di dalam bejana tanpa-sekat, pada kecepatan yang

lebih tinggi diperlukan pemakaian sekat, sebab jika tidak, zat cair itu akan berputar-

putar saja mengelilingi bejana itu dengan kecepatan tinggi, tetapi tanpa adanya

pencampuran.

Beberapa di antara berbagai ragam bentuk rancang turbin adalah turbin daun-

lurus terbuka, turbin piring berdaun dan turbin piring lengkung vertikal. Kebanyakan

turbin itu menyerupai agitator-dayung berdaun banyak dengan daun-daunnya yang

agak pendek, dan berputar pada kecepatan tinggi pada suatu poros yang dipasang di

pusat bejana. Daun-daunnya boleh lurus dan boleh pula lengkung, boleh bersudut,

dan boleh pula vertikal. Impellernya mungkin terbuka, setengah terbuka, atau

5

terselubung. Diameter impeller biasanya lebih kecil dari diameter dayung, yaitu

berkisar antara 30 sampai 50 persen dari diameter bejana.

Turbin biasanya efektif untuk jangkau viskositas yang cukup luas. Pada cair

berviskositas rendah, turbin itu menimbulkan arus yang sangat deras yang

berlangsung di keseluruhan bejana, menabrak kantong-kantong yang stagnan dan

merusaknya. Di dekat impeller itu terdapat zone arus deras yang sangat turbulen

dengan geseran yang kuat. Arus utamanya bersifat radial dan tangensial. Komponen

tangensialnya menimbulkan vorteks dan arus putar, yang harus dihentikan dengan

menggunakan sekat (baffle) atau difuser agar impeller itu menjadi sangat efektif.

Aliran tingkat (circulatory flow) dan arus putar (swirling) dapat dicegah

dengan menggunakan salah satu dari tiga cara di bawah ini. Dalam tangki-tangki

kecil impeller dipasang di luar sumbu tangki (eksentrik). Porosnya digeser sedikit

dari garis pusat tangki, lalu dimiringkan dalam suatu bidang yang tegak lurus

terhadap pergeseran itu. Dalam tangki-tangki yang lebih besar, agitatornya dipasang

di sisi tangki, dengan porosnya pada bidang horisontal, tetapi membuat sudut dengan

jari-jari tangki.

B. Parameter yang mempengaruhi klasifikasi pengaduk:

1. Parameter Proses

- pH rendah

- Kelarutan zat terlarut

- Konduktivitas thermal fluida dan zat terlarut jika terjadi perpindahan

panas.

- Densitas Fluida.

- Ukuran partikel Solid

2. Parameter Mekanik

- Diameter impeller

- Letak agitator terhadap vessel

- Rotasi impeller per menit

6

- Bentuk impeller

- Volume vessel

- Bentuk vessel

Pencampuran Solid-Liquid

Bila zat padat disuspensikan dalam tanki yang diaduk, ada beberapa cara

untuk mendifinisikan kondisi suspensi itu. Proses yang berbeda akan memerlukan

derajat suspensi yang berlainan pula, dan karena itu kita perlu menggunakan definisi

yang tepat dan korelasi yang semestinya didalam merancang atau dalam penerapan ke

skala besar.

Suspensi partikel zat padat didalam zat cair dibuat untuk berbagai tujuan :

untuk membuat campuran yang homogen yang akan diumpamakan ke dalam unit

pengolah, atau untuk melarutkan zat padat

untuk mempercepat reaksi kimia, atau untuk mempercepat pembentukan kristal

didalam larutan lewat jenuh.

Pencampuran Liquid-Liquid

Pencampuran zat cair-cair (misible) didalam tanki merupakan proses yang

berlangsung cepat dalam daerah turbulent. Impeller akan menghasilkan arus

kecepatan tinggi, dan fluida itu mungkin dapat bercampur baik disekitar impeller

karena adanya keterbulenan yang hebat. Pada waktu arus itu melambat karena

membawa ikut zat cair lain dan mengalir disepanjang dinding, terjadi juga

pencampuran radial sedang pusaran-pusaran besar pecah menjadi kecil, tetapi tidak

banyak terjadi pencampuran pada arah aliran.

Pencampuran zat cair yang mampu campur

Pencampuran zat cair yang mampu campur (miscible) didalam tangki

merupakan proses yang berlangsung cepat dalam daerah turbulen. Impeller akan

menghasilkan arus kecepatan tinggi, dan fluida itu mungkin dapat bercampur baik

7

didaerah sekitar impeller karena adanya keturbulenan yang hebat. Pada waktu

arus itu melambat karena membawa ikut zat cair lain dan mengalir disepanjang

dinding, terjadi juga pencampuran radial sedang pusarn- pusaran besar pecah

menjadi kecil, tetapi tidak banyak terjadi pencampuran pada arah aliran. Fluida

itu akan mengelami satu lingkaran penuh dan kembali ke pusat impeller, dimana

terjadi lagi pencampuran yang hebat. Perhitungan yang didasarkan atas model ini

menunjukkan bahwa pencampuran yang hamper komplit (99 %) akan dapat

dicapai apabila isi tangki disirkulasikan kira- kira 5 kali.

Pencampuran dengan jet

Dalam tangki penimbun yang besar- besar, pencampuran kadang- kadang

dilakukan dengan menyemprotkan jet cair dari samping. Arus yang bergerak itu

masih dapat terlihat sampai agak jauh, yang menunjukkan perilaku jet cair

berpenampang bundar yang keluar dari nosel dan mengalir dengan kecepatan

tinggi ke dalam kolam fluida stagnan, yang fluidanya sama dengan fluida jet.

Kecepatan jet yang keluar dari nosel itu seragam lagi konstan, dan tetap demikian

pada inti jet. Tetapi inti jet ini makin kecil luas penampangnya bila posisinya

semakin jauh dari nosel. Inti itu dikelilingi oleh jet turbulen yang makin

membesar, dimana kecepatan radial pun makin kecil bila jaraknya semakin jauh

dari garis pusat jet.

Pencampuran Gas-Liquid

Dalam proses pencampuran gas dengan liquid, gas akan tersuspensi dalam

bentuk gelembung-gelembung kecil dengan tekanan tertentu.

Pencampuran tanpa gerak

Gas dan zat cair yang tidak viskos dapat dicampurkan dengan baik dengan

melewatkannya melalui sepotong pipa kosong atau pipa yang diperlengkapi

dengan orifis atau sekat- sekat. Pada kondisi yang tepat, panjang pipa mungkin

8

tidak lebih dari 5 sampai10 diameternya, namun panjang yang disarankan ialah

antara 50 sampai 100 diameter.

Pencampuran yang lebih sulit bias dilakukan dengan menggunkan

pencampur tanpa gerak, yaitu suatu piranti yang digunakan secara komersial

dimana terdapat berganti- ganti elemen- elemen yang mebagi dan menyatukan

kembali bagian- bagian arus fluida. Dalam pencampur elem yang berbentuk

heliks pendek membagi arus menjadi dua, memutarnya 180 derajat, dan

menyerahkannya ke elemen yang berikutnya, yang terpasang pada sudut 90

derajat terhadap ujung belakang elemen pertama. Elemen kedua membagi lagi

arus yang sudah terbagi itu dan memutarnya 180 derajat pada arah yang

berlawanan.

C. Prinsip Dasar Pengadukan (Mixing)

Ketika mempertimbangkan beberapa aplikasi yang penting dari pengadukan,

tidak ada larutan yang didapatkan masalah dalam pengadukan. Pengadukan yang

optimum tergantung pada beberapa faktor yang berbeda. Pengadukan larutan harus

didasari ilmu, pengalaman, dan kapasitas/jumlah produk untuk menetapkan bentuk

sistem yang tepat dalam menyediakan total zat yang diperlukan dari proses

pengadukan.

Mekanisme pengadukan

Dalam pengadukan terdapat beberapa mekanisme yang berbeda seperti yang

dijelaskan pada tabel di bawah ini. Yang utama, setiap aplikasi akan mempunyai

sistem yang berbeda. Dan mungkin proses dalam suatu aplikasi menggunakan semua

mekanisme – mekanisme ini.

9

Agar mendapatkan desain mixer yang optimum dalam suatu proses,

diperlukan pengertian yang terperinci dari jenis mekanisme dan kepentingannya

dalam mendapat hasil proses yang diinginkan.

Konveksi Disebabkan oleh kerja impeller, fluida bergerak melewati

bagian – bagian vessel, mencegah stratifikasi (tingkatan)

Macro - mixing Disebabkan oleh aliran turbulen pusaran air yang besar, pusaran

air di wilayah impeller lebih tinggi dari sekitarnya. Ini membuat

komponen – komponen yang lebih besar menjadi lebih kecil..

Laminer shear Skalanya lebih kecil dari makro mixing, fluida selanjutnya

didispersi oleh laminer shearing. Unsur – unsur dilonggarkan,

diubah lalu diikat.

Micro - mixing Pengadukan dengan skala terkecil, difusi dari reaktan terjadi

akibat pengaruh gradien konsentrasi.

10

 

Nomenclature

Where:

D = Impeller

Diameter

C = Impeller off

Bottom

Clearance

N = Impeller

speed

Z = liquid Depth

T = Vessel

Diameter

 

11

DISAIN VESSEL

Vessel Geometry

Dalam mendesain suatu vessel adalah penting untuk memahami ilmu ukur

tangki dalam menentukan disain mixer yang final. Aspek rasio yang buruk dan atau

bentuk alas yang tidak sesuai dapat meningkatkan biaya mixer dan pastinya mustahil

untuk mengoptimalkan desain mixer tersebut.

Bentuk Alas

Bentuk alas tangki dapat memberi efek penting pada pola aliran dihasilkan di

dalam mixing vessel dan mempengaruhi kemampuan mixer untuk mencapai performa

proses yang optimum. Umumnya dish-bottom tank merupakan bentuk alas yang lebih

dianjurkan. Bagaimanapun, flat-bottoms dan shallow cones ( kurang dari 15°) dapat

digunakan pada berbagai proses tanpa ada masalah. Pada kasus flat bottom performa

tanki mixer bisa ditingkatkan dengan corner fillets. Umumnya bentuk kerucut yang

dalam harus dihindarkan terutama pada suspensi solid.

Baffles

Mencegah Arus Putar

Aliran tingkat (circulatory

flow) dan arus putar (swirling) dapat

dicegah dengan menggunakan salah

satu dari tiga cara di bawah ini :

Dalam tangki-tangki kecil impeller

dipasang di luar sumbu tangki

(eksentrik). Porosnya digeser

12

sedikit dari garis pusat tangki, lalu dimiringkan dalam suatu bidang yang tegak

lurus terhadap pergeseran itu.

Dalam tangki-tangki yang lebih besar, agitatornya dipasang di sisi tangki, dengan

porosnya pada bidang horisontal, tetapi membuat sudut dengan jari-jari tangki.

Pada tangki besar yang mempunyai agitator vertikal, cara yang paling baik untuk

mengurangi arus putar ialah dengan memasang sekat- sekat (baffle) yang

berfungsi merintangi aliran rotasi tanpa mengganggu aliran radial atau aliran

longitudional.

D. Dasar Aplikasi Pencampuran

Aplikasi pencampuran yang paling umum mengandalkan arus/aliran untuk

mencapai hasil proses yang diinginkan. Aplikasi ini dikenal sebagai, ' Aplikasi

pengendalian arus', meliputi blending, suspensi solid, perpindahan panas.

Blending / HOMOGENISASI liquid

Blending dua atau lebih cairan adalah untuk mendapat campuran homogen

merata disemua titik di dalam tank, biasanya dalam suatu periode waktu tertentu.

Pencampuran cairan melibatkan beragam densitas dan/atau viskositas yang

memerlukan perhatian khusus dan memerlukan waktu bercampur yang lebih panjang

untuk memastikan bahwa cairan telah bercampur.

Typical Aplikasi Pencampuran

• Reaksi kimia

• Polymerisasi

• pencampuran

sederhana dari fluida

• Penyimpanan, Feed,

atau Holding Tank

 Informasi yang dibutuhkan untuk pemilihan mixer

• Viskositas

• Densitas

• Tekanan &

Temperatur

• Waktu campur

• Volume (s)

• Proses specific lain yang

diperlukan

13

SUSPENSI SOLID

Suspensi dari partikel solid di dalam suatu cairan dapat dilakukan dengan

menggunakan arus dengan percepatan yang cukup untuk mengangkat solid ke level

yang diinginkan di dalam tangki.

Information Required for Equipment Selection

• SG of Liquid

• SG of Solid

• Solids size or distribution of

range

• Percent solids by Weight

• Slurry viscosity

• Degree of Suspension

required

PERPINDAHAN PANAS

Ada banyak aplikasi yang termasuk eksotermik, endotermis atau

membutuhkan pemanasan/pendinginan. Panas yang dibutuhkan ini, ditransfer ke atau

dari fluida melalui permukaan peminndah panas biasanya dalam wujud coil atau

suatu jaket. Mixer digunakan untuk meningkatkan pemindahan panas dengan

mempengaruhi koefisien film sisi mixer. Hal tersebut dikenal sebagai bagian dari

overall persamaan perpindahan panas dan variabelnya tidak dipengaruhi oleh mixer,

pengaruhnya jauh lebih besar pada keseluruhan pemindahan panas.

IMPELER

Tipe Impeller

Fungsi dari impeller adalah untuk mengkonversi energi perputaran dari

batang mixer ke dalam kombinasi arus yang benar, shear dan turbulensi untuk

mencapai hasil proses yang dibutuhkan.

Tidak ada satupun design impeller mampu untuk memberikan performa

optimum di bawah kondisi operasi apapun, performa optimum proses bergantung

pada pemilihan suatu design impeller yang memiliki karakteristik specifik yang

dibutuhkan.

14

Penempatan Impeller

Penggunaan konfigurasi impeller tunggal atau multiple dalam fluida proses

dapat memberikan effect yang signifikan pada performa proses secara keseluruhan.

Penempatan yang tidak tepat dapat menyebabkan buruknya pendispersian dari additif

dan impeller dikeluarkan saat mencapai tahap krusial proses.

Rasio D/T

Perbandingan diameter impeller ( D) ke diameter vessel ( T) mempunyai efek

yang sangat penting terhadap performa dari kebanyakan mixer fluida dan D/T

optimum adalah fungsi dari kondisi proses dan kebutuhan proses.

secara normal D/T optimum berada pada range 0.2< D/T< 0.5. Beberapa aplikasi

khusus, kadang-kadang beroperasi di luar range ini.

E. Peralatan Pengadukan

Berdasarkan Aliran

Counterflow

Impeller aliran berlawanan adalah impeller yang paling efesien yang tersedia

untuk aplikasi pencampuran khusus dan bagi campuran berviskositas tinggi.

High Solidity Counterflow

Impeller aliran berlawanan soliditas tinggi ini adalah kombinasi peralatan dari

sebuah impeller pita helix dan kipas lebar hidrofil efesiensi tinggi, untuk

menghasilkan bentuk aliran yang efektif dalam sebuah patokan luas dari viskositas.

Turbine

15

Pencampuran menggunakan impeller turbine secara umum dapat diadaptasikan

dalam aplikasi yang cukup luas, dan mempunyai banyak jenis.

Anchor(jangkar)

Untuk perpindahan pada dinding tanki dalam aplikasi viskositas tinggi dan

jangkar sebagai penggantung yang fleksibel.

Ribbon(pita)

Impeller pita paling sering digunakan pada aplikasi pencampuran batch dalam

industri kimia dan petrokimia dengan menggunakan pita helix dan impeller skrup pita

helix.

COUNTER FLOW IMPELLER (Impeller aliran Berlawanan)

Impeller aliran berlawanan adalah impeller yang paling efesien yang tersedia

untuk aplikasi pencampuran khusus dan bagi campuran berviskositas tinggi.

Karena aksi gandanya yang unik, desain diameter yang besar, impeller aliran

berlawanan cocok untuk fluida dengan viskositas dari 25.000 cp hingga 75.000 cp

dan indikasi patokan pencampuran sebesar 0,1 hingga 5.

Efesiensi pemompaan lebih besar

Pada pencampuran yang menggunakan impeller aliran berlawanan laju

pemompaannya lebih tinggi bila dibandingkan dengan impeller konvensional karena

secara efesien dioperasikan pada rasio diameter impeller ke tanki lebih besar. Pada

turbin konvensional secara signifikan kekuatannya lebih besar untuk menghasilkan

aliran pada dinding-dinding. Model CFD di bawah ini menunjukan bentuk aliran.

Konsestensi peningkatan produk

Dengan pemompaan keduanya (atas dan bawah), impeller CF mendispersi

fluida lebih teliti melalui vessel dan menyediakan konsistensi produk lebih besar dan

16

lebih bergantung dalam siklus waktu yang lebih pendek.

Pengurangan biaya perawatan

Kecepatan putaran lebih lambat dari impeller aliran berlawanan sehingga akan

memperpanjang waktu hidup peralatan dan mengurangi biaya tambahan yang

berhubungan dengan segel.

HIGH SOLIDITY COUNTERFLOW IMPELLERS

Impeller aliran berlawanan soliditas tinggi ini adalah

kombinasi peralatan dari sebuah impeller pita helix dan kipas lebar hidrofil efesiensi

tinggi, untuk menghasilkan bentuk aliran yang efektif dalam sebuah patokan luas dari

viskositas.

Desain unik pada solusi pencampuran ini mengizinkan berbagai industri untuk

mengambil keuntungan dari teknologi pencampuran produk yang berviskositas

tinggi.

IMPELLER TURBINE

Pencampuran menggunakan impeller turbine secara umum dapat diadaptasikan dalam

aplikasi yang cukup luas, dan mempunyai banyak jenis.

a.Flat Blade Turbine

17

Flat Blade Turbine efektif untuk

aplikasi putaran sangat tinggi dan

penggunaan umumnya dipakai untuk

pencampuran pada biaya efesien atau

ketiks pemecahan tinggi dikehendaki.

Contoh : emulsi liquid-liquid atau

penyikatan solid intensitas tinggi. Flat

blade turbine secara umum tidak

direkomendasikan untuk aplikasi

dispersi gas.

b. Curved Blade Turbine

Curve Blade Turbine adalah impeller

aliran radial yang paling efesien yang

digunakan untuk mematahkan

penyumbatan aliran dalam aplikasi

kecepatan aliran sensitif. Seperti dalam

sebuah penghancur aluminium

multistage. Hal ini juga secara berlebih

digunakan dimana kecepatan dinding

tinggi dikehendaki seperti dalam

aplikasi transfer panas.

c.Disc Turbine

d. Turbin Smith

18

Disc Turbine sering dipilih untuk

aplikasi dispersi gas tetapi sekarang

sering diganti dengan hidrofil soliditas

tinggi dan atau turbin Smith. Secara

umum digunakan untuk aplikasi

pencampuran intensitas tinggi dimana

jumlah kekuatan impeller rendah

ditingkatkan menjadi sangat tinggi.

dispersi gas. Turbin Smith

memberikan design bilah yang khas

untuk menangani kecepatan gas paling

tinggi yang bertujuan untuk

meningkatkan efisiensi.

APLIKASI :

1. HomogenitasUntuk menjaga kehomogenan hasil suling atau produk intermediet/ masukan

pabrik kimia serta penyimpanan minyak mentah dalam tanki pemasukan sulingan

langsung ke unit proses. Dengan cara pergerakan pada tanki dengan balikan bawah ke

atas sebaik sirkulasi disekitar tanki sehingga menjamin bagian bawah, tengah dan atas

seragam.

2. Pencampuran

Untuk mencampur dua atau lebih komponen sehingga mendapatkan sebuah

campuran yang homogen.

3. Keseragaman temperatur

Aliran balik dari bawah ke atas ditentukan untuk membantu transfer panas

ketika pemanasan atau pendinginan serta untuk mempertahankan keseragaman

temperatur lengkap dengan perpindahan fluida. Penempatan mixer relatif terhadap

19

elemen pemanasan dan juga penting untuk mendapatkan hasil proses yang

diinginkan.

Mixer yang digunakan adalah mixer sumbu tetap dengan menggunakan sistem

pencampuran dari kondisi tanki atau pencampuran selama “pump up”. Sebagai

contoh, pencampuran mungkin menghendakisebuah mixer 45 KW untuk melakukan

pencampuran yang dikehendaki dalam 12 jam dari pembagian kondisi tanki, tetapi

jika mixer yang sama dioperasikan selama 6 jam “pump up” homogenitas bisa

dicapai selama 6 jam. Sama halnya jika waktu pencampuran 12 jam dari pemenuhan

“pump up” bisa ditoleransi, hal ini mungkin jika sebuah mixer 22 KW cocok.

Persyaratan kekuatan minimum harus dujaga. Mixer pertama harus diposisikan 22,5o

searah jarum jam dari inlet dan mixer tambahan harus juga 22,5o searah jarum jam

untuk menjamin aliran inlet pantas memiliki efek penambahan propeller dan aliran

jet.

Agitator Impellers : Sealant Systems

Sealant Systems

Setiap Sealant System dipilih menurut proses yang dikehendaki. Variabel yang

dipertimbangkan dalam pemilihan adalah temperature dan tekanan operasi.

Kebutuhan untuk kondisi yang steril dan aseptic dari medium. Seal standar meliputi

lip seal, stuffing box tekanan rendah dan tinggi, single or double cartridge seals.

F. Aplikasi Agitator

MAVADRIVE (Magnetic Drive Agitators)

Keuntungan :

1. Mudah dibersihkan dan disterilisasi.

20

2. Impeller multi stage disediakan untuk kultur sel dan fermentasi mikroba.

3. Kontrol kecepatan dengan peralatan baru dan desain sensor yang inovatif.

4. Pemanfaatan penurunan alat untuk rotor magnetic unit pengendali putaran tinggi.

Madrive (Steril Agitators)

MRG : kendali ke atas untuk batasan kekuatan kekuatan kecil dan menengah

dengan diameter 20 – 80 mm

MFG : agitator menurun untuk proses fermentasi dari diameter corong 20 –

200 mm.

MRH : untuk aplikasi pencampuran dengan persyaratan lebih rendah dalam teknologi steril.

MEKANIKA PEMECAH BUIH

Dengan memasukkan sebuah pemecah buih mekanik ke dalam sebuah vessel

dengan aerasi tertekan dan proses mixing dalam area steril dan non steril. Dengan

cara ini volume vessel dapat dikurangi serta penggunaan agent anti buih dapat

dicegah atau dikurangi dan aliran atas proses dapat dioptimalkan. Ini berarti instalasi

pemecah buih mekanik lebih ekonomis.

21

Mixer Related Dimensionless Numbers

Batch Mixers - FKM series

Batch mixer dikenalkan oleh Loedige untuk teknologi gabungan. Peralatan

dengan elemen campuran dimana dapat diadaptasikan ke kebutuhan pribadi, produksi

campuran dalam mesin sangat tinggi

FKM-Series batch mixer dibuat dalam batasan ukuran dari FKM 130 dengan

kapasita bekerja 50-90 liter, hingga FKM 30000 D dengan kapasitas bekerja 12000-

21000 liter.

22

Kualitas campuran tertinggi

Waktu penyampuran pendek

Batch yang bisa diproduksi ulang

Perawatan produk yang mudah

Ketersediaan maksimum

Dengan konsep perawatan

pencampuran rendah

Mudah diakses ke seluruh bagian

dalam dari mixer

 Jangkauan Aplikasi

pemrosesan material bekas(bubuk,

granula, serat)

Suplai Cairan ke material solid

yang kering (penghalusan +

granulasi)·

Ploughshare® Batch Mixer FKM 600

D    

23

 Pilihan Peralatan

Permukaan dengan resistensi

pemakaian maksimum

Kosntruksi Baja keras, stainless

steels dan material khusus

Unit Pemotong

Perangkat untuk penyediaan liquid

   

Plougshare®-Shovel with Chopper and

Injection Lance (supplies liquid directly

into the area in which the chopper

operates)

Scott Plow Mixer

Memiliki ruang pencampuran silindris

dengan dengan intensitas penggarapan

yang tinggi untuk membuat zona

pencampuran yang dicairkan.

Kecepatan lebih tinggi tidak tidak

berpengaruh terhadap rancangan

transfer silindris dan menghasilkan

hasil pencampuran yang tinggi. 

24

Keunggulan dari PLOW INDUSTRIAL MIXERS:

Sangat cocok untuk mengaduk antara solid dan solid atau mengubah cairan

menjadi solid

Daerah jangkaun permukaan yang sempurna pada tabung mixer

Intensitas tinggi pada zona pengadukan

Kecepatan yang diterima lebih tinggi dari mixer tradisional

Tersedia dalam 316 stainless, 304 stainless atau carbon steel,atau alloy exotic

Tersedianya pilihan pemotong berkecepatan tinggi untuk membantu kinerja

Penambahan jaket bertekanan tinggi dan design vacuum

25

CFD

Untuk Pengadukan Dalam Bidang Industri

Dua manfaat penting yang dihasilkan dari penggunaan FLUENT untuk

memecahkan permasalahan aplikasi pengadukan selama bertahun – tahun : laba

membesar dan kepercayaan pekerja. Keuntungan diperoleh dari penggunaan

CFD(Computational Fluid Dynamics).

Uji skala prototype dan bangunan dari stirred tank reactor memerlukan waktu

yang lama dan biayanya mahal. Sebagai tambahan, banyak peralatan dari reactor

yang sulit ditentukan secara percobaan. Penggunaan CFD untuk memprediksi dan

memahami flow-dependent proses dalam peralatan yang dapat meningkatkan kualitas

produk dan mengurangi biaya dan waktu. Selama beberapa tahun FLUENT telah

menjadi terdepan dari pengembangan komersil CFD dan mempunyai komitmen

dalam pengadukan di bidang industri.

FLUENT dipenuhi dengan kemampuan untuk simulasi stirred tank dan static

mixer, dan secara rutin digunakan untuk proses yang melibatkan aliran laminar dan

turbulen, arus reaksi, campuran gas dan liquid, dan suspensi solid. Untuk menangani

pencampuran pada fluida Non – Newtonian, bahan

viskoelastis, intermeshing impeller, atau twin-screw

extruder. FLUENT menawarkan POLYFLOW

software.

Mixer for Stainless Steel Totes

Dynamix Agitator telah dipahami pada Industrial Tank

Mixing dan diaplikasikan untuk Bulk Mixing Tank.

Hasilnya baik untuk fluida viskositas rendah dan

viskositas tinggi didesain untuk Bulk Mixing Tank. High Viscosity Mixer

26

membutuhkan desain dan pemilihan yang lebih dibanding Low Viscosity Mixer.

Perusahaan Mixer sering membuat mixer kecepatan tinggi untuk pemakaian High

Viscosity dan Low Viscosity.

Biopharm Mixers

Biopharm Mixers terdapat berbagai bentuk desain, pilihan dan material untuk aplikasi

pengadukan dalam proses sanitasi dan memastikan tingkatan tertinggi dari sanitary

mixing.

IBC Mixers

Didesain dengan menggunakan plastic transportable (IBC) container.

NIMIX Mixing Systems

Digunakan untuk pabrik dan pemindahan fluida dalam aplikasinya pada pabrik zat –

zat kimia, makanan dan farmasi.

Impeller

Jika hanya ada satu mixer, maka hanya satu juga menggunakan impeller. Impeller

yang cocok untuk suatu aplikasi belum tentu cocok untuk aplikasi lainnya.

Scott Flow Mixer mempunyai ruang pengadukan silinder dengan intensitas aliran

tinggi untuk menciptakan fluidized mixing zone. Kecepatan yang lebih tinggi

disatukan dengan cylindrical design transfer dan menghasilkan hasil pengadukan

yang banyak.

Ciri – ciri Mixer ini:

- Cocok untuk pengadukan solid pada solid atau pengubahan liquid pada solid.

- Luas permukaan sempurna pada silinder mixer

- Overlapping wedge style plows menciptakan fluidized mixing zone dengan

intensitas tinggi.

- Kecepatannya lebih tinggi dibanding mixer biasa.

- Hinged doors are sanitary in design

- Tersedia stainless jenis 310, 304 atau carbon steel atau alloy.

- Pilihan Chopper dengan kecepatan tinggi tersedia untuk menbantu proses.

27

- Optional enhancement melalui penambahan desain jaket/pembungkus tekanan

tinggi dan vakum.

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

1. Pengadukan menggunakan propeller, menyebabkan aliran aksial

2. Pengadukan menggunakan impeller, menyebabkan aliran aksial

3. Semakin cepat pengadukan, maka semakin besar vorteks yang terbentuk

4. Kerugian akibat adanya vorteks, pencampuran lambat terjadi, harus menggunakan

kecepatan pengadukan yang tinggi, pengadukan tidak homogen karena partikel

mengumpul di tengah vessel

5. Jika densitas dan viskositas cairan lebih kecil maka yang terjadi vorteks yang

terbentuk lebih besar

6. Pengadukan dengan baffle dapat merendam vorteks yang terbentuk

7. pengadukan dengan propeller menyebabkan vorteks lebih kecil bila dibandingkan

dengan menggunakan turbine.

Parameter yang Mempengaruhi Proses Mixing

1. Parameter proses yang mempengaruhi proses mixing, yaitu :

a. Viskositas

Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap

perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai

"kekentalan", atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas

menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dan dapat dipikir

28

sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluid. Air memiliki viskositas

rendah, sedangkan minyak sayur memiliki viskositas tinggi.

Viskositas (kekentalan): Semua macam liquid dan gas ( Fluida )

memenuhi kriteria Fluida Newton, maka tepatnya = viskositas = kekentalan.

Ada 2 macam viskositas : ·viskositas dinamis ·viskositas kinematis

Penyebab viskositas pada gas Viskositas pada gas timbul karena perubahan

momentum, jika pembahan momentum besar maka akan ada hambatan,

karena perubahan momentum dipengaruhi oleh suhu. Penyebab viskositas

pada liquid Apabila fluidanya adalah liquid maka fluidanya inkompresible

yaitu variasi tekanan tidak menyebabkan perubahan densitas (p) (p konstan)

sedangkan dalam praktek keteknikan g (gravitasi) dianggap konstan.

Viscosity : Ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau

perubahan bentuk.? Bila suatu fluida mengalami geseran, ia mulai bergerak

dengan laju regangan yang berbanding terbalik dengan suatu besaran yang

disebut dengan koefisien kekentalan

Viskositas fluida cair akan berkurang jika fluida cair tersebut

dipanaskan. Hal itu terjadi karena ikatan molekul fluida cair tersebut menjadi

melemah. Akan tetapi, Viskositas fluida gas akan bertambah jika fluida? gas

tersebut dipanaskan. Hal itu terjadi karena aktivitas molekul fluida gas

meningkat

Viskositas suatu cairan merupakan sifat yang sangat penting dalam

penganalisaan tingkah laku cairan dan gerakan cairan dekat batas padat.

Untuk mengetahui besarnya kekentalan cairan tidak dapat langsung dilakukan

pengukuran, melainkan dengan menggunakan sebuah alat ukur yang akan

didesaian dengan menggunakan prinsip hukum stokes.

b. Kelarutan zat terlarut

29

Kelarutan atau solubilitas adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu,

zat terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent) . Kelarutan

dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu

pelarut pada kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat

tertentu dapat larut dengan perbandingan apapun terhadap suatu pelarut.

Contohnya adalah etanol di dalam air. Sifat ini lebih dalam bahasa Inggris

lebih tepatnya disebut miscible.

Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat

murni ataupun campuran. Zat yang terlarut, dapat berupa gas, cairan lain, atau

padat. Kelarutan bervariasi dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga

sulit terlarut, seperti perak klorida dalam air. Istilah "tak larut" (insoluble)

sering diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya hanya

ada sangat sedikit kasus yang benar-benar tidak ada bahan yang terlarut.

Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk

menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh (supersaturated) yang

metastabil.

c. Konduktivitas termal fluida dan zat terlarut jika terjadi perpindahan panas

Konduktivitas termal (K) : Sifat suatu zat yang mengalami

perpindahan panas ke tinggi perpindahan panas tinggi

Mekanisme perpindahan panas konveksi dan radiasi tidak dibahas

d. Densitas fluida

Densitas diartikan sebagai masa per satuan volumenya dan umumnya

disimbolkan ρ. Fluida gas mempunyai densitas yang berbeda pada setiap

tingkat tekanannya. Sedangkan cairan umumnya tidak berubah secara

signifikan. Gravitasi spesifik digambarkan sebagai rasio atau perbandingan

densitas material itu sendiri dengan densitas air dan disimbolkan dengan ρw.

30

Sedangkan volume spesifik dijabarkan sebagai jumlah volume setiap satuan

masanya.

e. Ukuran partikel solid

Semakin besar ukuran partikel solid yang akan dimixing maka akan

membutuhkan waktu yang semakin lama untuk proses pencampuran.

2. Parameter Mekanik yang Mempengaruhi Proses Mixing, yaitu :

a. Diameter impeller

Suspensi padat-cair di dalam tangki berpengduk banyak diterapkan di

industri. Unjuk kerja pencampuran padat-cair tersebut perlu dikaji lebih dalam

karena aliran dalam tangki berpengaduk sangat kompleks, terutama fenomena

makroinstabilitas (MI). Di dalam penelitian ini akan dipelajari pengaruh

makroinstabilitas (MI) terhadap campuran padat-cair dalam tangki

berpengaduk double impeller terhadap distribusi konsentrasi padatan untuk

pencampuran padat-cair di dalam tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan

impeller ganda Disc Turbine. Sistem yang akan dipelajari dalam penelitian ini

adalah tangki silindris dengan dasar datar berdimeter (T) 0.3 m yang

dilengkapi dengan empat buah baffle (lebar = 0,1T) dan dipasang pada arah

vertikal secara simetris. Impeller yang digunakan adalah double impeller

bertipe disc turbine dengan diameter impeller (D) 0.1 m. Sistem tersebut

digunakan untuk pencampuran partikel inert dan air dengan konsentrasi yang

bervariasi. Unjuk kerja pencampuran tersebut akan dipelajari dengan metode

Computational Fluid Dynamics (CFD) berbasis Large Eddy Simulation

(LES), yang ditunjang dengan Sliding Mesh (SM) model sebagai pemodelan

gerakan impeller dan Mixture model sebagai pemodelan pencampuran

multifasa. Hasil-hasil simulasi berupa variasi pola alir, kecepatan aliran

31

campuran, konsentrasi padatan dan tekanan dinamik di dinding bejana akan

dipelajari untuk mengetahui karakteristik makroinstabilitas system

pencampuran padat-cair dan dampaknya terhadap distribusi padatan.

b. Rotasi impeller permenit

Penelitian ini bertujuan untuk memprediksi waktu pencampuran yang

terjadi dalam suatu tangki berpengaduk dengan pendekatan transport species

unsteadystate dan pola alir steadystate terhadap distribusi species tracer dalam

larutan menggunakan FLUENT 6.1.16 dimana hal ini bertujuan untuk melihat

kinerja pencampuran dari berbagai jenis impeller berdasarkan waktu

pencampuran serta mempelajari pengaruh variable-variabel yang digunakan

terhadap waktu pencampuran. Dalam simulasi ini digunakan system tangki

berpengaduk standard yang digunakan pada eksperimen Lunden (1994)

beralas datar yang dilengkapi dengan 4 buah baffle dengan diameter T = 0.54

m dan tinggi H = T. Impeller yang digunakan adalah rushton disc turbine dan

fan turbine. Tracer berupa ammonium nitrat (NH4NO3) dialirkan melalui pipa

inlet pada permukaan tangki dengan fraksi massa 95%. Sedangkan variable

percobaan yang dilakukan meliputi kecepatan putar impeller 150 dan 250

rpm, jarak impeller dengan dasar tangki 1/3T dan 1/2T. Simulasi dilakukan

dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) kode komersial

FLUENT 6.1.16 dengan permodelan turbulensi k-ε standard, pemodelan

impeller dengan Multi Reference Frame (MRF). Medan aliran dimodelkan

pada kondisi steadystate. Pertama-tama yang dilakukan adalah menggambar

system yang akan dipelajari, kemudian membuat grid-nya. Setelah itu

mengekspor grid ke dalam FLUENT lalu memilih persamaan-persamaan yang

akan diselesaikan. Selanjutnya adalah menuliskan spesifikasi material yang

digunakan dan menentukan kondisi batas yang dipakai. Setelah itu memilih

formulasi solver, lalu melakukan iterasi. Data-data yang diperoleh kemudian

32

dianalisa dan dipelajari. Setelah dilakukan simulasi, didapatkan hsil sebagai

berikut : Pada kecepatan putar impeller 150 rpm didapatkan waktu

pencampuran sebesar 20.1 detik untuk rushton disc turbine 1/3T; 18.9 detik

untuk rushton disc turbine 1/2T; 17.1 detik untuk fan turbine 1/3T; 15.2 detik

untuk fan turbine 1/2T. Pada kecepatan putar impeller 250 rpm didapatkan

waktu pencampuran sebesar 13.5 detik untuk rushton disc turbine 1/3T; 12.3

detik untuk rushton disc turbine 1/2T; 10.3 detik untuk fan turbine 1/3 T; 8.8

detik untuk fan turbine 1/2T. semakin besar kecepatan putar impeller, waktu

pencampurannya semakin kecil. Hal ini dapat dinyatakan dengan hubungan : t

≈ N-a dimana harga a = -3.275 sampai -1.524. Jarak impeller 1/2T

memberikan waktu pencampuran lebih rendah dibandingkan dengan ajrak

1/3T dengan selisih 6 sampai 14%. Sehingga dapat dikatakan jarak impeller

sangat kecil pengaruhnya terhadap waktu pencampuran. Fan turbine

memberikan waktu pencampuran lebih rendah dibandingkan dengan rushton

disc turbine dengan selisih 15 sampai 30%. Sehingga tipe impeller juga

berpengaruh terhadap waktu pencampuran.

c. Bentuk impeller

Bentuk arah aliran yang terjadi di impeller. Aliran fluida dalam

impeller dapat berupa axial flow, mixed flow, atau radial flow.

Bentuk konstruksi dari impeller. Impeller yang digunakan dalam pompa

sentrifugal dapat berupa open impeller, semi-open impeller, atau close

impeller.

Banyaknya jumlah suction inlet. Beberapa pompa setrifugal memiliki suction

inlet lebih dari dua buah. Pompa yang memiliki satu suction inlet disebut

single-suction pump sedangkan untuk pompa yang memiliki dua suction inlet

disebut double-suction pump.

33

Banyaknya impeller. Pompa sentrifugal khusus memiliki beberapa impeller

bersusun. Pompa yang memiliki satu impeller disebut single-stage pump

sedangkan pompa yang memiliki lebih dari satu impeller disebut multi-stage

pump.

d. Volume vessel

Semakin besar volume vessel,semakin lama waktu yang diperlukan

untuk melakukan proses mixing. Untuk tanki kecil, impeller dipasang diluar

sumbu tanki, porosnya digeser sedikit dari garis pusat tanki, lalu dimiringkan

dalam satu bidang yang tegak lurus terhadap pergeseran itu,sehingga vorteks

dapat dikurangi. Untuk tanki yang lebih besar, agitatornya dipasang disisi

tanki, dengan porosnya pada bidang horizontal, tetapi membuat sudut dengan

jari-jari tanki.

e. Bentuk vessel

Bentuk vessel sangat mempengaruhi waktu pencampuran dan juga

hasil yang didapat dari proses mixing tersebut.

f. Letak agitator terhadap vessel

Agitator berfungsi untuk mengaduk larutan kimia di dalam tangki

bahan kimia.

Untuk mendapatkan produk berkualitas, maka liquid, solid dan gas

harus dicampur dalam berbagai kombinasi. Mixing secara luas digunakan di

industri yang produktif dalam proses termasuk perubahan fisik dan kimia.

Mixing merupakan pusat dari proses dalam industri makanan, farmasi, kertas,

plastik, keramik, karet, dan sebagainya. Oleh karena itu proses mixing

membutuhkan investasi yang besar. Selain biaya besar, terdapat kesulitan

dalam pemilihan tipe mixer yang sesuai dengan kebutuhan. Demikian juga

34

dengan masalah analisa performance dari instalasi yang ada. Kurangnya

pengetahuan tentang proses mixing tidak terlihat atau akan tertutupi dengan

adanya overdesign dan ini lidak terdeteksi bila dinilai dari kualitas produk.

Namun demikian bila dalam operasi, suatu perusahaan mengabaikan proses

mixing akan mengakibatkan kapital dan biaya operasi menjadi linggi. Di

dalam praktek, operasi mixing hampir selalu mempunyai fungsi multi yaitu

ketika proses dilakukan di dalam tangki berpengaduk mekanis, pengaduk

menjalankan banyak tugas. Sebagai contoh, di dalam tangki kristalisasi, harus

diperhatikan: bulk blending, heal transfer, suspensi kristaI, rale pertumbuhan

dan pembentukan inti kristal yang kedua. Contoh lain, di dalam tangki

fermentasi, harus diperhatikan: efek dari mixing.

The Armfield Fluid Mixing Apparatus ...

211 x 194 piksel - 16k - jpg

www.armfield.co.uk

Reversible Fluid Mixing

481 x 408 piksel - 6k - gif

www.fas.harvard.edu

Apparatus:376 x 268 piksel -

15k - jpgwww.physics.ubc.c

a

1. An apparatus for mixing a fluid ...452 x 400 piksel -

43k - gifwww.uspto.gov

Fluid Mixing Apparatus ARMFIELD140 x 139

piksel - 3k - jpg

www.usc-ph.net

Penjelasan Mixer:

The two mixing blades rotate towards each other at differential speeds inside a W-shaped trough. Each blade moves the material in opposite direction thereby providing excellent cross mixing of all raw materials. The blades pass the trough walls and each other at close clearances resulting in good mixing. The close clearance produces a shearing and tearing action that is beneficial to the size reduction of solids. This mixer is most suitable for highly viscous material and dough like masses. Selection of appropriate blade shape and speeds result in excellent mixing. On completion of the

35

mix cycle, the trough of the mixer is tilted and the product is discharged. The mixer is also available with a bottom opening design for discharge.

 Penjelasan Mixer:

Keduanya yang mencampur mata pisau berputar ke arah satu sama lain pada diferensial mempercepat di dalam suatu palung W-Shaped. Masing-Masing mata pisau pindah;gerakkan material di (dalam) arah kebalikan dengan demikian menyediakan salib sempurna [yang] mencampur dari semua bahan baku. Mata pisau lewat dinding palung dan satu sama lain pada pemeriksaan dekat menghasilkan yang baik [yang] mencampur. pemeriksaan Yang dekat menghasilkan suatu pencukuran dan tindakan menyobek yang adalah pengaruh baik bagi pengurangan ukuran [dari;ttg] padat. Mixer ini adalah [yang] [yang] pantas untuk adonan dan material [yang] sangat merekat seperti massa. Pemilihan [dari;ttg] mata pisau sesuai membentuk dan kecepatan mengakibatkan pencampuran sempurna. Pada [atas] penyelesaian [menyangkut] siklus campuran, palung dari mixer dimiringkan dan produk dipecat. Mixer adalah juga tersedia dengan suatu alas/pantat [yang] membuka disain untuk pemecatan.

 Type of Blades

Sigma

Sigma blades are best suited for all round use. These

may be positioned with either

tangential or overlapping action.

Both actions provide excellent

mixing characteristics.

Spiral

Spiral blades provide excellent mixing for fiber-

reinforced products. These do not have the same

heavy - duty shearing action

like other blades and therefore

produce a smooth homogenous mix

with no fiber breakdown.

Masticator

Masticator blades provide excellent

mixing and kneading action

for highly viscous, tough masses.

These are widely used by the rubber

industry in Dispersion

Kneaders and Intermixes.

Naben

Naben blades produce extra

shearing action required for

certain materials. The blade

geometry resists distortion from stresses in the mixing load.

These are available in both

tangential and overlapping action

mixers. Standard Features Customised Features

36

Available in all grades of Carbon Steel and Stainless Steel.

Optional Teflon Coated Internals for Food and Sticky material applications.

Optional wear resistant liner plates provided for abrasive products.

Jacketed construction available for heating and cooling applications.

Different shape blades available to suit specific applications.

Can be offered for vacuum application.

Available in working capacities of 5 Liters to 2500 Liters. Other sizes manufactured on request.

Good Manufacturing Practice (GMP) models.

Explosion-proof motors, Variable Speed Drives along with Electrical Control Panel.

CE

Applications

Ideal for mixing,

MIXERS

Sigma MixerSigma Mixer ExtruderSingle Planetary MixerDouble Planetary MixerPlough Share MixerLiquid Mixer, AgitatorBatter MixerEdge Mixer

OTHER EQUIPMENT

37

Ball MillVibro SifterConveyorVacuum Drying OvenVacuum DryerPressure VesselsHeat ExchangersThermic Heating System

BLENDERS

Vibro BlenderRibbon BlenderV - BlenderDouble Cone BlenderVertical Screw Blender

 

SPECIALITY FABRICATION

TanksColumnsStorage Hoppers, BinsJacketed / Coiled Vessels

Ball Mill consists of cylindrical shell rotating on a horizontal axis mounted on a sturdy Mild Steel Frame. The Ball Mill Shell is designed to withstand the rotational load of the mill charged with the grinding medium and the material to be processed. Openings are provided through which the grinding medium and the material to be processed are loaded and discharged. The Mill is driven by motor coupled to the Reduction Gear box with Chain and Sprocket arrangement.

Mill LiningsBall and Pebble Mills may be lined with rubber, ceramic and wear resistant metallic liners.

38

Grinding Media.Mills may be charged with ceramic, steel and alloy steel grinding media. These are spherical or cylindrical in shape and range from 6 mm to 100 mm in size.

Features

Available in all grades of Carbon Steel and Stainless Steel, Special Alloy Steel (e.g. Manganese Steel)

Individual custom-designed to suitable applications.

Unlined Steel or with replaceable metal Liners.

With or without jacket and automatic thermal controls.

Mill shell diameters up to 3 meters.

Application

Metallic Powders (Steel). Gypsum Wallboard Additives. Bronze Powders and Minerals. Carbon and Coal.

Di (dalam) [yang] rancang-bangun kimia, bahan kimia reaktor adalah kapal dirancang untuk berisi reaksi kimia. Perancangan suatu bahan kimia reaktor berhadapan dengan berbagai aspek [dari;ttg] rancang-bangun kimia. Insinyur kimia mendisain reaktor untuk memaksimalkan nilai tunai bersih untuk reaksi yang diberi [itu]. Para perancang memastikan bahwa reaksi meneruskan efisiensi yang paling tinggi ke arah produk keluaran yang diinginkan, memproduksi hasil produk [yang] yang paling tinggi [selagi/sedang] menuntut paling sedikit jumlah uang untuk membeli dan beroperasi. Biaya operasi normal meliputi masukan energi, kepindahan energi, bahan baku biaya-biaya, tenaga kerja, dan lain lain energi Perubahan dapat datang dalam wujud memanaskan atau mendingin, memompa untuk meningkatkan memaksa, kerugian tekanan tentang geseran ( seperti jatuh tekanan ke seberang suatu 90o siku atau suatu lempeng orifis [mulut]), hasutan/peradangan, dll.Ada dua jenis kapal dasar utama:

reaktor tangki/tank- suatu tangki/tank reaktor berbentuk pipa- suatu tabung atau pipa Kedua-Duanya jenis dapat menggunakan sebagai reaktor batch atau reaktor berlanjut. Paling biasanya, reaktor adalah menabrak; menyerang posisi mantap, tetapi kaleng juga dioperasikan di (dalam) suatu penumpang sementara menyatakan. Ketika suatu reaktor dikembalikan yang pertama ke dalam operasi ( setelah pemeliharaan atau inoperation) [itu] akan dianggap

39

sebagai di (dalam) suatu penumpang sementara status, [di mana/jika] kunci memproses variabel ber;ubah dengan waktu. Kedua jenis reaktor boleh juga mengakomodasi satu atau lebih padat ( bahan reaksi, katalisator, atau material tanpa daya), tetapi bahan reaksi dan produk secara khas cairan dan gas.Ada tiga model dasar utama dulu menaksir variabel proses yang paling utama dari bahan kimia reaktor yang berbeda :

reaktor batch model ( batch), stirred-tank reaktor berlanjut model ( CSTR), dan busi mengalir reaktor model ( PFR). Lagipula, reaktor katalitis memerlukan perawatan terpisah, apakah mereka adalah batch, CST atau PF reaktor, [seperti;sebagai;ketika] banyak pengambil-alihan model yang lebih sederhana tidaklah sah.

proses kunci Variabel meliputi:

tempat kediaman waktu ( t, huruf kecil Yunani Tau) volume ( V) temperatur ( T) memaksa ( P) konsentrasi bahan kimia jenis ( C1, C2, C3,... Cn) koefisien alih bahang ( h, U)Di (dalam) suatu CSTR, satu atau lebih bahan reaksi cairan diperkenalkan ke dalam suatu reaktor tangki/tank yang dilengkapi dengan suatu pendorong [selagi/sedang] anak sungai reaktor dipindahkan. Pendorong menggerakkan bahan reaksi untuk memastikan pencampuran sesuai. [Yang] sederhananya membagi volume dari tangki/tank oleh rata-rata laju alir volumetric melalui/sampai tangki/tank memberi tempat kediaman waktu, atau rata-rata sejumlah waktu [adalah] suatu kwantitas bahan reaksi [yang] terpisah membelanjakan di dalam tangki/tank [itu]. Penggunaan bahan kimia ilmu gerak, penyelesaian persen [yang] diharapkan reaksi dapat dihitung. Beberapa aspek [yang] penting [menyangkut] CSTR:

Pada posisi mantap, laju alir di (dalam) harus sama aliran massa menilai ke luar, jika tidak tangki/tank akan meluapi atau pergi kosong ( penumpang sementara menyatakan). [Selagi/Sedang] reaktor adalah di (dalam) suatu penumpang sementara menyatakan penyamaan model harus diperoleh dari kesetimbangan energi dan massa diferensial. Semua kalkulasi dilakukan dengan CSTRS mengasumsikan pencampuran sempurna.

40

Reaksi berproses di tingkat tarip reaksi dihubungkan dengan yang akhir ( keluaran) konsentrasi. Sering, [itu] secara ekonomis pengaruh baik bagi beroperasi beberapa CSTRS secara urut atau di (dalam) paralel. Ini mengijinkan, sebagai contoh, CSTR yang pertama untuk beroperasi pada suatu yang lebih tinggi bahan reaksi konsentrasi dan oleh karena itu suatu yang lebih tinggi reaksi tingkat tarip. Di (dalam) kasus ini, ukuran dari reaktor mungkin (adalah) bervariasi dalam rangka memperkecil total penanaman modal memerlukan untuk menerapkan proses. [Itu] dapat dilihat bahwa suatu tanpa batas jumlah [yang] kecil CSTRS operasi secara urut akan setara dengan suatu PFR.

Arus berlanjut menggerakkan reaktor tangki/tank

Reaktor ini terdiri dari suatu sumur - tangki/tank yang digerakkam berisi enzim, yang mana [adalah] secara normal immobilised. Substrate arus secara terus-menerus dipompa ke dalam reaktor pada waktu yang sama [sebagai/ketika] arus produk dipindahkan. Jika reaktor sedang bertindak di (dalam) suatu cara ideal, ada total back-mixing dan arus produk adalah serupa dengan fasa-cair di dalam [karar/invarian] dan reaktor berkenaan dengan waktu. Beberapa molekul substrate mungkin (adalah) dipindahkan dengan cepat dari reaktor, sedangkan (orang) yang lain boleh tetap (sebagai) untuk periode substansiil. Distribusi tempat kediaman [kali;zaman] untuk molekul di (dalam) substrate arus ditunjukkan di (dalam) Gambar 5.4.

CSTR adalah suatu reaktor dibangun, murah dan serbaguna, yang (mana) mengijinkan katalisator sederhana [yang] membebankan dan penggantian. Sumur nya - alam[i] yang dicampur mengijinkan kendali secara langsung (di) atas temperatur dan pH dari reaksi dan kepindahan atau persediaan gas. CSTRS [tuju/ cenderung] untuk;menjadi [yang] agak besar seperti: perlu untuk secara efisien dicampur. Volume mereka pada umumnya sekitar lima [bagi/kepada] sepuluh waktu volume dari berisi enzim immobilised. Ini, bagaimanapun, mempunyai keuntungan yang ada sangat kecil perlawanan kepada alir substrate arus, yang (mana) boleh berisi koloidal atau tidak dapat larut substrates, asalkan partikel nsur/butir yang tidak dapat larut tidaklah mampu menyapu enzim yang immobilised dari reaktor [itu]. mekanik Alam[I]

41

dari gerakan/kegemparan batas [adalah] pen;dukungan untuk enzim [yang] yang immobilised ke material . yang manakah tidak dengan mudah hancur[kan] untuk memberi ' bagus' yang (mana) boleh masuk arus produk. Bagaimanapun, partikel nsur/butir relatip kecil ( menuju ke sekitar 10 mm garis tengah) mungkin (adalah) digunakan, jika mereka cukup tebal/padat untuk tinggal bertahan di dalam reaktor [itu]. Ini minimises permasalahan dalam kaitan dengan diffusional perlawanan.Suatu CSTR ideal mempunyai punggung lengkap - pencampuran menghasilkan suatu minimisasi [menyangkut] substrate konsentrasi, dan suatu maksimalisasi [menyangkut] konsentrasi produk, sehubungan dengan konversi yang akhir, pada tiap-tiap titik di dalam reaktor yang faktor efektivitas menjadi seragam dalam keseluruhannya. Begitu, CSTRS menjadi reaktor yang lebih disukai, segalanya selain itu tetap sama, untuk/karena proses yang menyertakan substrate larangan atau produk pengaktifan. Mereka adalah juga bermanfaat [di mana/jika] substrate arus berisi suatu penghambat enzim, karena (itu) adanya dilemahkan di dalam reaktor [itu]. Efek ini adalah [yang] paling nyata jika konsentrasi penghambat adalah lebih besar dibanding larangan yang tetap dan [ S]0/Km adalah rendah untuk larangan [yang] kompetitif atau [yang] tinggi untuk larangan tidak kompetitif, ketika pelemahan penghambat mempunyai lebih efek dibanding substrate pelemahan. Penyimpangan dari CSTR perilaku ideal terjadi ketika ada suatu lebih sedikit rejim pencampuran efektif dan boleh biasanya (adalah) diperdaya dengan terus meningkat stirrer mempercepat, mengurangi solusi yang sifat merekat atau biocatalyst konsentrasi atau oleh reaktor [yang] lebih efektif menggagalkan.

Tingkat reaksi di dalam suatu CSTR dapat diperoleh dari suatu massa sederhana menyeimbangkan untuk;menjadi laju alir ( F) [kali;zaman] [adalah] perbedaan di (dalam) substrate konsentrasi antar[a] pintu masuk dan saluran reaktor. Karenanya:

( 5.7)

Oleh karena itu:

( 5.8)

dari penyamaan ( 5.4):

( 5.9)

Oleh karena itu:

42

( 5.10)Reaktor yang dihasut ( Autoclaves atau menggerakkan reaktor) dengan PDC masuk suatu jangkauan luas campuran logam, kapasitas, dan tekanan disain. Kita membuat reaktor digerakkam custom-designed untuk berbagai reaksi proses. reaktor [yang] Digerakkam [kita/kami] digunakan di (dalam) laboratorium, pabrik-panduan, dan produksi skala kecil fasilitas.

PDC membangun reaktor digerakkam dan kapal tekanan dari campuran logam [yang] paling machinable. Kapasitas terbentang dari 50 cc [bagi/kepada] 500 galon ( 2 m3). disain reaktor yang dihasut Tekanan terbentang dari ruang hampa penuh [bagi/kepada] 150,000 psig ( 10,300 [bar/palang]). Temperatur terbentang dari - 400 oF [bagi/kepada] 2,500 oF( - 200 oC [bagi/kepada] 1,400 oC).

Masing-Masing reaktor digerakkam adalah suatu sistem lengkap. Ini meliputi bejana reaktor, posisi pendukung, perakitan hasutan/peradangan ( magnetis stirrer, [memandu;mengemudi] motor, sabuk, pengawal sabuk, pendorong dan takometer digital), berbagai koneksi proses, saluran, tabung contoh, sensor temperatur, mendingin coil dan perakitan cakram pecahan. Pemanasan kendali dan sistem opsional.

Kita menawarkan suatu lengkap meluncur sistem reaktor digerakkam menjulang lengkap dengan produk [yang] memuat, memberi makan, reaksi dan modul menerima, analisa produk dan saldo/timbangan massa. Kita juga menawarkan berbagai kendali dari manual sederhana mengendalikan untuk mengedepan SCADA PC-BASED dan DCS. Tolong mengacu pada pabrik-panduan bagian [kita/kami] untuk informasi tambahan.

Tarik akan suatu tanda kutip pada [atas] suatu PDC menggerakkan reaktor? Tolong menggunakan Reaktor [yang] Digerakkam [kita/kami] dan Tekanan Kapal Pemilihan Mandu untuk membantu kamu menetapkan reaktor [yang] digerakkam mu atau kapal tekanan.

pola aliran air (penyaliran) http://www.genborneo.com/2011/01/pola-aliran-air-penyaliran.html

Posted by akhmad nafarin Posted on 7:48:00 AM with 5 comments radial sentifugal

43

radial sentrifugal adalah pola aliran yang menyebar meninggalkan pusatnya. pola aliran ini terdapat di daerah gunung yang berbentuk kerucut.

radial sentripetal

radial sentripetal adalah pola aliran yang mengumpul menuju pusat. pola ini terdapat di daerah basin (cekungan)

trellis

daerahnya merupakan daerah lipatan yang kuat atau lapisan batuannya miring dengan macam-macam batuan heterogen.

parallel

44

terbentuk dari aliran cabang-cabang sungai sejajar atau parallel pada bentang alam yang panjang.

dendritik

dendritik adalah pola aliran yang tidak teratur. pola alirannya seperti ranting pohon diman sungai induk memperoleh aliran dari anak sungainya. jenis ini biasanya terdapat di daerah datar, daerah dataran pantai/ daerah berupa pegunungan yang meluas.

rectangular

rectangular adalah pola aliran yang membentuk sudut siku-siku atau hampir 90

anular

anular adalah pola aliran sungai yang membentuk lingkaran. terdapat di daerah dome yang dewasa yang sudah banyak mengalami erosi.

pinate

45

pinate adalah pola aliran dimana muara-muara anak sungainya membentuk sudut lancip.

concorted

terbentuk dari aliran cabang-cabang sungai yang relatif tegak lurus terhadap sungai induk subsekuen yang melengkung. dibedakan dari recurved trellis dengan ciri daerahnya yang tidak teratur.

radial

radial adalah pola aliran yang memancar menjauhi pusat, jenis ini biasanya terdapat di daerah gunung api atau pegengungan kubah.

multi basinal

46

multi basinal adalah pola aliran yang ditandai dengan adanya cekungan yang kering atau terisi air yang saling terpisah dan aliran yang berbeda-beda. jenis ini biasanya terdapat di daerah endapan antara bukit bedrock yang tererosi dan didaerah yang aktif gerakan tanah dan vulkanik.

subdendritikubahan dari pola dendritik karena pengaruh topografi dan struktur akibat pengaruh kekar secara perlahan.

anastomatikjarinagn saluran saling mengikat, terdapat di daerah banjir, delta dan rawa pasang surut

distributarybentuknya menyerupai kipas, terdapat pada kipas aluvial dan delta.

coliniardicirikan oleh kelurusan sungai da aliran yang selang seling antara muncul dan tidak, memanjang diantara pegunungan bukit pasir pada daerah loess dan gunung pasir landai.

subparallelkemiringan lereng sedang, dikontrol oleh subparallel, lereng litologi dan struktur. lapisan batuan relatif seragam resistensinya.

fault trellis

47

kelurusan sungai-sungai besar adalah sebagai kelurusan sesar. menunjukan graben dan horst secara bergantian.

joint trellis

kontrol strukturnya adalah kekar.ditandai oleh aliran sungai yang pendek-pendek lurus dan sejajar.

angulate

kelokannya tajam dari sungai kemungkinan karena sesar. kelurusan ana sungai diakibatkan kekar. terdapat pada litologi berbutir kasar dengan keduduan horizontal, biasanya angulate dan rectangular terdapat bersama dalam satu daerah.

sentripetal

pla ini berhubungan dengan kawah, kaldera, dolena besar atau uvalla. beberapa pola sentripetal yang bergabung menjadi multicentripetal

dan lain-lain

48

MACAM –MACAM POLA ALIRAN http://geotsasa44.blogspot.com/2011/10/macam-macam-pola-aliran.htmlDiposkan oleh kim jonghae lee min ho di 19.14

· Dendritik adalah seperti percabangan pohon, percabangan tidak teratur dengan arah dan sudut yang beragam. Berkembang di batuan yang homogen dan tidak terkontrol oleh struktur, umunya pada batuan sedimen dengan perlapisan horisontal, atau pada batuan beku dan batuan kristalin yang homogen.

· Paralel adalah anak sungai utama saling sejajar atau hampir sejajar, bermuara pada sungai-sungai utama dengan sudut lancip atau langsung bermuara ke laut. Berkembang di lerengyang terkontrol oleh struktur (lipatan monoklinal, isoklinal, sesar yang saling sejajar dengan spasi yang pendek) atau dekat pantai.

49

Radial atau menjari, jenis ini dibedaka n menjadi dua yaitu:

1. Radial sentrifugal adalah pola aliran yang menyebar meninggalkan pusatnya. Pola aliran ini terdapat di daerah gunung yang berbentuk kerucut.Sungai Radial Sentrifugal. 

2. Radial sentripetal adalah pola aliran yang mengumpul menuju ke pusat. Pola ini terdapat di daerah basin (cekungan).

Trellis adalah percabangan anak sungai dan sungai utama hampir tegak lurus, sungai-sungai utama sejajar atau hampir sejajar. Berkembang di batuan sedimen te rlipat atau terungkit dengan litologiyang berselang-seling antara yang lunak dan resisten.

Annular adalah sungai utama melingkar dengan anak sungai yang membentuk sudut hampir tegak lurus. Berkembang di dome dengan batuan yang berseling antara lunak dan keras.

Centripetal adalah sungai yang mengalir memusat dari berbagai arah. Berkembang di kaldera, karater, atau cekungan tertutup lainnya.

Multibasinal adalah percabangan sungai tidak bermuara pada sungai utama, melainkan hilang ke bawah permukaan. Berkembang pada topografi karst.

Pinate adalah pola aliran di mana muara-muara anak sungainya membentuk sudut lancip.

Rektangular adalah pola aliran yang membentuk sudut siku-siku atau hampir siku-siku 90°.

TUGAS KHUSUS

APLIKASI FLUID MIXING PADA REAKTOR CSTR

Di Teknik kimia, reaktor kimia adalah alat ( vessel ) yang dirancang untuk

melakukan reaksi kimia tempat reaksi kimia berlangsung. Perancangan suatu reaktor

kimia berhadapan dengan berbagai aspek tentang rancang-bangun kimia. Insinyur

kimia mendesain reaktor untuk memaksimalkan nilai produk untuk reaksi tersebut.

Para perancang memastikan bahwa reaksi meneruskan efisiensi yang paling tinggi ke

arah produk keluaran yang diinginkan, memproduksi hasil produk yang paling tinggi

akan menuntut paling sedikit jumlah uang untuk membeli dan beroperasi. Biaya

50

operasi normal meliputi masukan energi, kepindahan energi, bahan baku biaya-biaya,

tenaga kerja, dan lain lain.

Jenis reaktor

Menurut sistem alirannya, ada 3 macam jenis reaktor yaitu :

1. Batch Reactor ( Reaktor Batch )

Merupakan tangki berpengaduk

Mempunyai sistem aliran tertutup.

Suatu reaktor dikatakan reaktor batch apabila tidak ada lagi

penambahan reaktan baik itu dalam fase gas, cair, ataupun solid.

2. Continue Reactor ( Reaktor Kontinu )

Merupakan sistem aliran terbuka.

Suatu reaktor dikatakan reaktor kontinu apabila terdapat reaktan yang

dimasukkan dan ada produk yang dikeluarkan secara terus menerus.

Ada 2 jenis reaktor kontinu :

a. CSTR ( Continuous Stirred Tank Reactor )

b. PFR ( Plug Flow Reactor )

3. Semibatch Reactor ( Reaktor Semibatch )

Pada saat reaktan – reaktan telah bereaksi membentuk produk ,

kemudian dilakukan penambahan reaktan secara semi kontinu.

Reaktor tangki

Merupakan reaktor berbentuk pipa - pipa suatu tabung. Reaktor jenis ini dapat

digunakan sebagai reaktor batch atau reaktor kontinu . Paling biasanya, reaktor

51

adalah tem,pat untuk mereaksikan suatu reaksi kimia yang biasanya terdapat pada

suatu industri. Kedua jenis reaktor tersebut juga mengakomodasi satu atau lebih

padatan ( bahan reaksi, katalisator, atau material tanpa daya), tetapi bahan reaksi dan

produk secara khas cairan dan gas.

Berikut ini adalah gambar dari reaktor CSTR :

Sistem pemroses bagi sistem proses pereaksian adalah reaktor. Ada dua

model teoritis paling populer yang digunakan dalam merancang reaktor yang

beroperasi dalam keadaan tunak, yaitu Continous Stirred Tank Reactor (CSTR) dan

Plug Flow Reactor (PFR). Perbedaannya adalah pada dasar asumsi konsentrasi

komponen-komponen yang terlibat dalam reaksi. CSTR adalah reaktor model berupa

tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tanki sangat

sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar

konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi

homogen di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reaksi antara

cair dan gas dengan katalis cair. Untuk reaksi heterogen, misalnya antara bahan baku

gas dengan katalis padat menggunakan model PFR. PFR mirip saringan air dari pasir.

52

Katalis diletakkan pada suatu pipa lalu dari sela-sela katalis dilewatkan bahan baku

seperti air melewati sela-sela pasir pada saringan. Asumsi yang digunakan adalah

tidak ada perbedaan konsentrasi tiap komponen yang terlibat di sepanjang arah jari-

jari pipa.

Sistem pemisahan dan pemurnian bertujuan agar hasil dari sistem pereaksian

sesuai dengan permintaan pasar sehingga layak dijual. Sistem pemisahan kadang juga

diperlukan untuk menyiapkan bahan baku agar konsentrasi atau keadaannya sesuai

dengan katalis yang membantu penyelenggaraan reaksi.

Pemilihan sistem pemisahan dan pemurnian tergantung pada perbedaan sifat

fisik dan sifat kimia dari masing-masing komponen yang ingin dipisahkan. Perbedaan

sifat fisik yang bisa dimanfaatkan untuk memisahkan komponen-komponen dari satu

campuran adalah perbedaan fasa (padat, cair atau gas), perbedaan ukuran partikel,

perbedaan muatan listrik statik, perbedaan tekanan uap atau titik didih dan perbedaan

titik bekunya. Perbedaan sifat kimia yang bisa dimanfaatkan untuk memisahkan

komponen-komponen suatu campuran adalah kelarutan dan tingkat kereaktifan.

Sistem pemroses yang dibangun tergantung pada jenis perbedaan apa yang

ingin dimanfaatkan untuk memisahkan komponen tersebut. Sistem pemroses alat

penyaring dan ruang pengendapan bisa digunakan untuk menyelenggarakan sistem

proses pemisahan padatan dari cairan atau gas, sementara untuk memisahkan dua fasa

cair tak larut hanya bisa menggunakan ruang pengendapan. Sistem pemroses alat

penyaring juga bisa digunakan untuk memisahkan bahan padat dengan ukuran

partikel yang berbeda. Sistem pemroses pemisahan dan pemurnian yang paling lazim

di pabrik kimia adalah distilasi dan ekstraksi. Distilasi memanfaatkan perbedaan

perbedaan tekanan uap masing-masing komponen sedangkan ekstraksi memanfaatkan

perbedaan derajat kelarutan komponen terhadap satu jenis atau satu campuran

pelarut.

53

Operasi mixing banyak dijumpai di Industri, seperti di industri kimia, minyak,

oil & gas, pulp & paper, dan di industri fermentasi. Mixing disebut dengan "core

process", karena keberhasilan proses keseluruhan tergantung pada proses mixing

yang efektif antara fluida-fluida yang terlibat. (Mc Cabe, p241, 1976).

Aplikasi mixing di industri umumnya berlangsung di reaktor tangki

berpengaduk (STR). STR adalah sebuah vessel yang dilengkapi dengan pengaduk

yang berputar (rotating-shaft mixer). Pemilihan jens peralatan mixing dan geometri

vessel harus dilakukan dengan tepat agar memberikan hasil yang baik.

Agar dapat mendesign peralatan mixing, melakukan scale-up, dan mengontrol

jalannya proses mixing yang sesuai dengan performance proses yang diharapkan,

maka diperlukan pemahaman mengenai aliran fluida di dalam tangki dengan baik.

Saat ini semakin berkembang teknologi mixing seperti CFM (Computational Fluid

Mixing), DPIV (Digital Particle Image Velocimetry) dan LIF (Lacer Induced

Fluorescence). Teknologi ini merupakan tool yang dikembangkan dari model

matematis yang dapat digunakan untuk mengamati fenomena aliran fluida di dalam

tangki berpengaduk pada design impeller yang berbeda.

54

Di dalam suatu reaktor CSTR satu atau lebih reaktan cairan masukkan ke

dalam suatu tangki reaktor yang dilengkapi dengan suatu impeller. Impeller

menggerakkan reaktan untuk memastikan pencampuran berlanggsung dengan baik.

Volume dari tangki dibagi didasarkan oleh rata-rata laju alir volumetric melalui

tangki. Beberapa aspek penting mengenai reaktor CSTR:

o Pada keadaan steady state, laju alir di dalam harus sama aliran massa keluar,

jika tidak tangki akan meluap atau kosong. Ketika reaktor dalam keadaan

unsteady state menyatakan model persamaan harus diperoleh dari

kesetimbangan energi dan diferensial massa.

o Semua kalkulasi dilakukan dengan CSTR diasumsikan pencampuran

sempurna.

o Konsentrasi pada saat proses dianggap sama dengan konsentrasi output

o Biasanya secara ekonomis sangat baik mengoperasikan beberapa reaktor

CSTR secara seri atau paralel. Hal ini diperbolehkan sebagai contoh, CSTR

yang pertama untuk beroperasi pada suatu konsentrasi reaktan yang lebih

tinggi. Dalam kasus ini, ukuran dari suatu reaktor mungkin bervariasi dengan

tujuan memperkecil total biaya penanaman modal yang di perlukan untuk

melakukan proses tersebut.

o Dapat dilihat bahwa suatu jumlah tanpa batas kecil CSTR yang beroperasi

secara urut akan setara dengan suatu PFR.

55

Pemeriksaan keadaan pada reaktor CSTR

Continuous Stirred Tank Reactor adalah reaktor model berupa tangki

berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sangat sempurna

sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi

aliran yang keluar dari reaktor. Model reaktor ini biasanya digunakan, pada reaksi

homogen dimana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reakis antara

cair dan gas dengan katalis cair.

Reaktor ini terdiri dari sebuah tangki pengaduk, yang mana secara normal

tidak bergerak. Substrat masuk dipompakan secara continue ke dalam reaktor dan

pada waktu yang sama pula dikeluarkan hasil produknya. Jika reaktor ini berjalan

dalam keadaan ideal, terdapat total back-mixing dan hasil produk identik dalam fase

liquid pada reactor dan tidak berubah terhadap perubahan waktu. Beberapa molekul

dari substrat mungkin secara cepat akan menghilang dari reaktor, padahal banyak

terdapat sisa dalam waktu yang lama.

CSTR merupakan reaktor yang sangat mudah dibuat, serbaguna dan murah.

Yang mana dibolehkan untuk mengisi dan mengganti katalis. Pada dasarnya CSTR

merupakan pencampur yang baik yang memperbolehkan over control pada

temperaturnya dan pH pada reaksi serta penyedia dan penghilang gas. CSTR

56

cenderung lebih besar sebagai pencampur yang efisien, volumenya sekitar lima

sampai sepuluh kali dari volume yang terdiri dari enzim yang tidak memiliki

mobilisasi.

Sebuah CSTR ideal memiliki back-mixing yang sempurna sehingga

mengakibatkan dalam meminimalisasikan konsentrasi substrat dan memaksimalkan

konsentrasi produk, tergantung pada kondisi akhir, pada setiap titik dalam reaktor

faktor keefektifan merupakan hal yang sama dalam keseluruhan proses. Jadi, CSTR

merupakan reaktor yang dianjurkan, segalanya menjadi sama, untuk proses-proses

yang melibatkan substrat penahan atau penggerakkan produk.

Persamaan untuk CSTR adalah :

Kecepatan aliran

reaktan kedalam

elemen volume

=

Kecepatan

aliran reaktan

keluar elemen

volume

+

Kecepatan reaktan

yang hilang karena

reaksi kimia dalam

elemen volum

+

Kecepatan

akumulasi

reaktan pada

elemen volum

Dimana dari persamaan terrsebut dapat diperoleh analisa komponen dalam

elemen volum pada sistem. Tetapi karena komposisi disepanjang proses adalah sama,

maka analisa boleh saja dibuat untuk keseluruhan dari reaktor. Dengan menetapkan

reaktan A sebagai acuan, sehingga persamaan diatas menjadi :

Input = output + reaktan yang hilang akibat reaksi + akumulasi

Pada CSTR, akumulasi bernilai 0 karena prosesnya terjadi secara kontinue.

Proses operasi kimia tergantung pada effektifitas pencampuran dan

pengadukan dari fluida. Pengadukan yang dilakukan akan menyebabkan suatu

material akan bergerak secara spesifik (tertentu), sedangkan pencampuran adalah

pendistribusian yang acak dan melalui satu atau yang lainnya dari dua atau lebih

phase. Suatu material yang homogen, seperti air dingin dalam tanki yang penuh

57

dalam tanki dapat diaduk tetapi tidak dapat dilakukan pencampuran sebelum

ditambahkan material lain ke dalam tanki. Jadi jelaslah bahwa pengadukan (agitasi)

tidaklah sama dengan pemcampuran (mixing). Tidak seperti unit pengoperasian yang

lainnya, proses pencampuran dibutuhkan untuk melakukan beberapa tugas seperti

pemompaan, perpindahan panas dan perpindahan massa secara cepat. Peralatan

pencampuran yang digunakan untuk kepentingan komersial sangatlah banyak,

misalnya pencampuran yang digunakan untuk memproduksi bahan kimia, makanan,

obat-obatan dan lain sebagainya.

Salah satu contoh dari aplikasi fluid mixing adalah pada reaktor CSTR

(Continous Stirred Tank Reactor). Proses pencampuran pada reaktor CSTR

merupakan salah satu faktor yang sangat penting karena proses pencampuran ini akan

menentukan efektifitas suatu reaktor dalam menghasilkan suatu produk yang

diinginkan. Semakin baik proses pencampuran dalam suatu reaktor maka akan

menyebabkan semaikn tinggi tingkat konversi dari reaktan menjadi suatu produk.

Pada reaktor CSTR proses yang terjadi biasanya berupa pencampuran antara

reaktan. Reaktan dalam suatu reaktor dapat berupa fase solid, fase liquid maupun fase

gas. Pada reaktor CSTR reaktan yang akan di reaksikan biasanya terbagi menjadi tiga

yaitu reaksi solid-liquid, liquid-liquid, liquid-gas maupun solid-liquid-gas. Berikut ini

merupakan penjelasan singkat mengenai ketiga jenis pencampuran tersebut :

1. Solid-Liquid

Pada pencampuran solid-liquid terdapat tiga kemungkinan yang akan terjadi

yaitu

1. Mendekati suspensi penuh

yaitu suspensi dimana masih terdapat sebagian kecil kelompok-

kelompok zat padat yang terkumpul didasar tanki agak kepinggir atau

ditempat lain.

58

2. Partikel bergerak penuh

yaitu seluru partikel berada dalam suspensi atau bergerak disepanjang

dasar tanki

3. Suspensi penuh atau Suspensi diluar dasar

yaitu seluruh partikel berada dalam keadaan suspensi dan tidak ada

didasar tanki atau tidak berada didasar tanki selama leih dari 1 atau 2

detik.

2. Liquid-Liquid

Pada pencampuran zat cair-cair (misible) didalam tanki merupakan proses

yang berlangsung cepat dalam daerah turbulent. Impeller akan menghasilkan

arus kecepatan tinggi, dan fluida itu mungkin dapat bercampur baik disekitar

impeller karena adanya keterbulenan yang tinggi. Pada waktu arus itu

melambat karena membawa ikut zat cair lain dan mengalir disepanjang

dinding, terjadi juga pencampuran radial sedang pusaran-pusaran besar pecah

menjadi kecil, tetapi tidak banyak terjadi pencampuran pada arah aliran.

3. Liquid-Gas

Dalam proses pencampuran gas dengan liquid, gas akan tersuspensi dalam

bentuk gelembung-gelembung kecil dengan tekanan tertentu.

4. Solid-Liquid-Gas

59

Fluid Mixing Apparatus

Aplikasi Fluid Mixing dalam industri adalah

a. Dalam Industri Obat-Obatan

b. Dalam Industri Pengaspalan

c. Dalam Industri Karet

d. Dalam Industri Plastik

e. Dalam Industri yang memerlukan proses pencampuran

60

bevind 1000 gallon mixing tank Brine-Water Mixing Tank

Mixing Tank Polymer Mixing Tank

Beberapa alat juga dipakai dalam industri Agronomi

Dalam Industri kimia contohnya sebagai berikut :

61

Vrieco-Nauta Continuous Mixer

62