Review Chemical Engineering Tools

Review =Chemical Engineering ToolsMujtahid Kaavessina, PhDOutlinesNeraca MassaNeraca EnergiKesetimbanganProses KecepatanEkonomiHumanitasPenyelesaian proses kimiaPemodelan : Menyusun persamaan matematis yang mendekati proses yang di tinjauPenyelesaian: Menyelesaikan persamaan matematis yang tersusunProses yang ditinjauPersamaan matematisHasilNumeris/ simulatedAnalitisPenyusunanPenyelesaianNeraca MassaLomonosov (1748)Lavoisier(1789) law :

Massa dari suatu sistem tertutup akan konstan meskipun terjadi berbagai proses didalam sistem tersebut bersifat kekal (tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan

Hukum tersebut dapat dituliskan Input Output = Accumulation

Atau dalam bentuk tiap satuan waktu : Rate of Input Rate of Output = Rate of Accumulation

Bila hanya ada 1 komponen dan tidak ada perubahan ke komponen lain

Bila reaksi kimia terjadi dalam sistem yang di tinjau

Rate of Input of B Rate of Output of B = Rate of Accumulation of BRate of Input of B Rate of Output of B + Rate of Formation of B Rate of Dissappearance of B = Rate of Accumulation of BPemilihan sistemUnit yang ditinjau dan dikenai/dipelajari neraca massa atau energi atau momentum

Sistem : terbuka, tertutup dan terisolasi

Sistem bisa berupa alat ataupun satu inkremen volume yang merupakan bagian kecil alat.Bila komponen atau suhu dalam sistem seragam dalam satu alat maka neraca massa disusun untuk satu alatBila Komponen atau suhu bervariasi dalam sistem maka neraca massa/energi disusun satu elemen volumeSISTEMContoh neraca massa 1Tangki silinder berdiamater 2 m dan tinggi 4 m, di bagian dasar terdapat lubang dengan diamater 1 cm. Bila tangki semula kosong, kemudian diisi air dengan kecepatan 6 liter/menit. Mungkinkah air dapat mengisi tangki tersebut sampai penuh dengan cara ini ? Dan berapa lama waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian air maksimum? Asumsi : gesekan tidak ada dan berat jenis air tetap. 4 mh2 mQ= 6 L/minContoh neraca massa 2 (komponen)Tangki berisi larutan dengan volume awal, Vo dan konsentrasi A awal, CAO. Kemudian, pengenceran dilakukan dengan menambahkan pelarut dengan kecepatan S vol/waktu dan diambil larutan dengan kecepatan L vol/waktu.Jabarkanlah model matematis untuk menghitung volume larutan dalam tangki dan konsentrasi A sebagai fungsi waktu.S vol/waktuL vol/waktuCACANeraca EnergiContoh neraca energiTangki berisi cairan dengan volume 1000 liter pada suhu 25 C. Suatu saat dimasukkan cairan yang sama tapi bersuhu 100 C dengan kecepatan 40 liter/menit dan dari dasar tangki dikeluarkan cairan dengan kecepatan yang sama. Asumsi: Tangki teraduk sempurna. Hitunglah suhu cairan keluar tangki sebagai fungsi waktu. (Kapasitas panas cairan tetap sebesar 1 kal/(gr.C))40 L/min, 100 oCT=?V=1000 LKesetimbangan

Aliran yang terdiri dari dua senyawa hidrokarbon A dan B dengan komposisi zA dan zB, diumpankan ke dalam flash drum yang beroperasi pada suhu T dan tekanan P (cukup rendah). Bila arus umpan berkecepatan F kmol/jam, tentukanlah komposisi hasil uap dan cairan serta kecepatan alir masing-masing arus. Contoh KesetimbanganF , zA, zBV , yA, yBL , xA, xBProses KecepatanDalam penentuan alat proses dibutuhkan informasi mengenai kecepatan proses :Transfer MomentumTransfer PanasTransfer MassaKinetika ReaksiTransfer momentumTransfer panasTransfer panas konveksi: Transfer panas secara konveksi disebabkan oleh aliran makroskopik fluida. Qz = Vz S Cp (T-Tr)

Transfer Panas Antar Fasa : Dalam peralatan / proses banyak melibatkan transfer panas antara fasa padat dengan fluida (HE, katalis, etc.). Untuk lebih jelasnya digambarkan sebagai berikut: transfer panas dikontrol oleh lapisan film

Newton law of coolingq = h (T1 T2) atau Q = -h A (T2 T1)

Untuk luasan yang sudah ditentukan bisa menggunakanQ = - Volume x h a (T2 T1)a = luas per satuan volume terkadang h.a menyatakan sebagai koefisien perpindahan panas volumetris

Transfer massaAliran BulkDiffusi molekularC = Konsentrasi molar larutan A dan BNA= fluks molar AKecepatan reaksi kimiaReaksi kimia

aA + bB cC + dD , H =

rA= k1 CAa CBb k2 CCc CDd mol/(waktu .volume)