tangki berpengaduk (tgk) - · pdf filekecepatan yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan ......

MODUL PRAKTIKUM

LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA

TANGKI BERPENGADUK

(TGK)

Koordinator LabTK

Dr. Dianika Lestari / Dr. Pramujo Widiatmoko

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2016

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Tangki Berpengaduk - 2016

TGK – diperbaharui 19/1/2016 oleh PW 2

Kontributor:

Dr. IDG Arsa Putrawan, Dr. Sanggono Adisasmito, Dr. Ardiyan Harimawan,

Yoga Sujatnika, Dinna Rizqi Awalia



DAFTAR ISI

DAFTAR ISI .............................................................................................................................. 3

DAFTAR TABEL ...................................................................................................................... 4

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................. 5

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................... 6

BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN................................................................. 7

BAB III RANCANGAN PERCOBAAN .................................................................................. 8

BAB IV PROSEDUR KERJA ................................................................................................. 10

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 12

LAMPIRAN A ......................................................................................................................... 13

LAMPIRAN B ......................................................................................................................... 15

LAMPIRAN C ......................................................................................................................... 17



DAFTAR TABEL

Tabel 1. Data Penentuan Densitas dan Viskositas Air Keran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Tabel 2. Dimensi Tangki Berpengaduk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Tabel 3. Data Karakteristik Impeller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Tabel 4. Data Percobaan Utama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Tabel 5. Gambar Observasi Pola Aliran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14



DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema Sederhana Tangki Pengaduk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Gambar 2. Jenis Pengaduk (a) propeller, (b) turbine, (c) paddle . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . .8

Gambar 3. Diagram Alir Percobaan Pendahuluan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

Gambar 4. Diagram Alir Percobaan Utama. . . . . . . ……... . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .11



BAB I

PENDAHULUAN

Pengadukan adalah operasi yang menciptakan gerakan dari bahan-bahan yang diaduk,

umumnya dilakukan untuk mencampur dan mendispersikan bahan. Bahan yang diaduk bisa

berupa dua cairan yang saling melarut, padatan dalam cairan, gas dalam cairan dalam bentuk

gelembung. Pengadukan juga dapat dilakukan untuk mempercepat perpindahan panas,

contohnya pada pemanasan fluida dengan koil dan/atau jaket pemanas.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengadukan dan pencampuran antara lain

konfigurasi tangki, jenis dan geometri pengaduk, posisi sumbu pengaduk, kecepatan putaran

pengaduk, dan sifat fisik fluida yang diaduk. Jenis dan geometri pengaduk erat kaitannya

dengan pola aliran pengadukan yang terjadi. Pencampuran dalam tangki terjadi karena

adanya gerak rotasi dari pengaduk dalam fluida. Gerak pengaduk ini ‘memotong’ fluida

tersebut dan dapat menimbulkan arus eddy yang bergerak, menciptakan aliran di seluruh

bagian fluida. Pemilihan jenis dan geometri pengaduk dilakukan berdasarkan sifat fisik

fluida, terutama viskositas. Selain jenis dan geometri pengaduk, kecepatan pengadukan juga

mempengaruhi pola aliran melingkar. Kecepatan yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan

pusaran atau biasa disebut vorteks. Vorteks ini tidak diharapkan dalam pengadukan karena

menyebabkan penurunan kualitas pengadukan, masuknya udara ke dalam fluida, dan

tumpahnya fluida akibat kenaikan permukaan fluida.



BAB II

TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN

Tujuan percobaan modul tangki berpengaduk adalah:

1. Mempelajari proses pencampuran komponen dalam fluida yang diselenggarakan pada

sistem tangki berpengaduk.

2. Mengidentifikasi faktor – faktor yang mempengaruhi efektivitas pencampuran.

Sasaran percobaan ini adalah praktikan mampu:

1. Menurunkan korelasi waktu pencampuran dengan kecepatan putaran melalui analisis

bilangan tak berdimensi.

2. Menurunkan korelasi waktu pencampuran dengan kecepatan putaran dan waktu

melalui analisis bilangan tak berdimensi.

3. Melaksanakan observasi visual pola aliran dan memberikan analisis terhadap pola

aliran yang terjadi.

4. Menentukan kondisi optimum pencampuran.



BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

Diagram skematik rangkaian sistem tangki berpengaduk yang digunakan untuk percobaan ini

dapat dilihat pada Gambar 1. Jenis pengaduk terdiri dari 3, dapat dilihat pada Gambar 2.

Keterangan gambar

C = tinggi pengaduk dari dasar tangki

D = diameter sudu pengaduk

Dt = diameter tangki

H = tinggi fluida dalam tangki

J = lebar baffle

W = lebar sudu pengaduk

Gambar 1. Skema Sederhana Tangki Pengaduk

Gambar 2. Jenis Pengaduk (a) propeller, (b) turbine, (c) paddle



Alat-alat yang dibutuhkan untuk praktikum ini adalah:

1. Set alat tangki berpengaduk

2. Stopwatch

3. Viskometer

4. Piknometer 25 mL

5. Gelas ukur

6. Voltmeter

7. Multimeter sebagai amperemeter

8. Pipet

9. Impeller

Daftar bahan yang dibutuhkan untuk melaksanakan praktikum ini adalah:

1. Air keran

2. Aqua DM

3. Butiran padat yang tidak larut dalam air

4. Pewarna

Variasi yang dilakukan pada percobaan ini adalah:

1. Kecepatan putaran pengaduk

2. Jenis dan ukuran pengaduk, yaitu propeller, turbin, dan paddle.

3. Posisi impeller yaitu center dan off-center.

4. Penggunaan baffle.

5. Ketinggian impeller



BAB IV

PROSEDUR KERJA

Percobaan modul pengadukan ini terdiri dari 2 bagian yaitu percobaan pendahuluan dan

percobaan utama. Diagram alir percobaan tangki berpengaduk terdapat dalam Gambar 3 dan

4. Percobaan pendahuluan dilakukan untuk mengukur sifat fisik cairan dalam tangki

berpengaduk, yaitu densitas dan viskositas. Pengukuran densitas cairan dilakukan dengan

piknometer, sedangkan penentuan viskositas dilakukan dengan viskometer Ostwald. Kedua

alat tersebut dipilih karena sederhana dan memberikan hasil yang cukup akurat untuk cairan

yang encer.

Percobaan utama dilakukan untuk mengamati mixing time, yaitu waktu yang dibutuhkan

untuk mencapai keseragaman komponen fluida di dalam tangki. Mixing time ini dianalisa

dengan pengamatan kehomogenan warna. Variasi kecepatan pengadukan dilakukan dengan

speed regulator (tetapi kecepatan tercatat adalah yang tertera dalam speed display). Daya

yang diperlukan untuk pengadukan dapat dihitung dengan mengukur tegangan dan arus yang

digunakan oleh motor pengaduk. Pengukuran tegangan dan arus ini dilakukan dengan

menggunakan amperemeter dan voltmeter yang terpasang pada pengaduk. Setelah mengukur

mixing time, percobaan adalah pengamatan pola aliran. Pengamatan dilakukan dengan

mengamati pergerakan butiran di dalam fluida saat pengadukan berlangsung.



Gambar 3. Diagram Alir Percobaan Pendahuluan

Gambar 4. Diagram Alir Percobaan Utama

Pengukuran temperatur

fluida dengan termometer

Penentuan viskositas fluida

dengan viskometer Ostwald

Penentuan densitas fluida

dengan piknometer

Persiapan alat dan bahan

Impeller dipasangkan pada sumbu pengaduk. Sumbu pengaduk

dipasangkan ke motor pengaduk. Sambungkan ke listrik dan dinyalakan.

Pembacaan arus awal (Io) dan tegangan awal (Vo)

Kecepatan pengaduk diatur sesuai variasi yang direncanakan

Air keran dimasukkan ke dalam tangki sesuai volume yang ditetapkan.

Pewarna dimasukkan sesuai volume yang ditetapkan. Waktu pencampuran

hingga homogen dicatat.

Butiran padat dimasukkan untuk pengamatan pola aliran. Pola aliran

kemudian digambar dan atau direkam.

Pembacaan arus akhir (I) dan tegangan akhir (V)

Rangkaian percobaan di atas diulang untuk variasi jenis pengaduk,

kecepatan pengaduk, posisi sumbu, dan penggunaan baffle.



DAFTAR PUSTAKA

1. Mc Cabe, W.L., Unit Operation of Chemical Engineering, 3rd Edition, McGraw-Hill

Book Co., New York, 1978

2. Perry, R., Green, D.W., and Maloney, J.O., Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 6th

Edition, McGraw-Hill, Japan, 1984

3. Brodley, and Hershey, Transport Phenomena: A Unified Approach, McGaw-Hill Book

Co., New York, 1988, Chapter: Application of Mixing

4. Moo-Young et al., The Blending Efficiencies of Some Impellers in Batch Mixing,

AIChEJ, 18 (1), 1972, pp. 178-182

5. Tatterson, and Gary, B., Fluid Mixing and Gas Dispersion in Agitated Tanks, McGraw-

Hill Book Co., New York, 1991, Chapter 1,2, and 4



LAMPIRAN A

TABEL DATA MENTAH

A.1. Penentuan Densitas dan Viskositas Air Keran

Tabel 1. Data Penentuan Densitas dan Viskositas Air Keran

Pengulangan I II

Temperatur aqua dm (oC)

Massa piknometer kosong (g)

Massa piknometer + aqua dm (g)

Massa piknometer + air keran (g)

Waktu retensi aqua dm (s)

Waktu retensi air keran (s)

A.2. Konfigurasi Alat

Tabel 2. Dimensi Tangki Berpengaduk

Karakteristik Nilai

Diameter

Tinggi Tangki

Jumlah Baffle

Lebar Baffle

Tebal Baffle

Panjang Baffle

Tabel 3. Data Karakteristik Pengaduk

Jenis Turbin Paddle Propeller

Diameter

Jumlah daun

Lebar daun

Panjang daun

Tebal daun



A.3. Percobaan Utama

Tabel 4. Data Percobaan Utama

Jenis Pengaduk :

Posisi pengaduk :

Baffle/non-baffle :

N (rpm) Vo (volt) Io (mA) Vo (volt) Io (mA) Waktu (s)

A.4. Observasi Pola Aliran

Tabel 5. Gambar Observasi Pola Aliran

Jenis Pengaduk :

Kecepatan Tinggi

( ...rpm)

Kecepatan rendah

(...rpm)

Baffle Centre

Off-centre

Non-baffle Centre

Off-centre



LAMPIRAN B

PROSEDUR PERHITUNGAN

B.1. Penentuan Densitas dan Viskositas

… (1)

… (2)

B.2. Analisis Bilangan Tidak Berdimensi

1. Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang menyatakan perbandingan

antara gaya inersia dan gaya viskos. Untuk sistem dengan pengadukan, bilangan Reynold

(Re) dinyatakan sebagai:

…(3)

dengan ρ = densitas fluida, μ = viskositas fluida, dan D = diameter pengaduk.

Terdapat 3 jenis rejim aliran dalam sistem pengadukan, yaitu laminar, transisi dan turbulen.

Rejim aliran laminar diperoleh pada bilangan Reynolds 10, sedangkan turbulen terjadi pada

bilangan Reynolds di atas 104 [Broadkey, 1988].

2. Bilangan Fraude

Bilangan Fraude (Fr) menunjukkan perbandingan antara gaya inersia dengan gaya gravitasi,

dinyatakan sebagai:

… (4)



dengan Fr = bilangan Fraude, N = kecepatan putaran pengaduk, D = diameter pengaduk, dan

g = percepatan gravitasi

Bilangan Fraude terutama diperhitungkan pada sistem pengadukan tanpa baffled. Pada sistem

ini, bentuk permukaan cairan dalam tangki dipengaruhi gravitasi, dapat menyebabkan

terbentuknya vorteks. Vorteks menunjukkan keseimbangan antara gaya gravitasi dengan gaya

inersia.

3. Bilangan Power

Bilangan Power (Po) menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan aliran dengan

gaya inersianya. Perubahan tekanan akibat distribusi aliran pada permukaan pengaduk dapat

diintegrasikan menghasilkan torsi total dan kecepatan pengaduk. Bilangan power dinyatakan

sebagai:

… (5)

dengan Po = bilangan Power, N = kecepatan putaran pengaduk, dan ρ = densitas fluida. Daya

yang digunakan adalah daya efektif, yaitu:

Peff = V.I – Vo.Io … (6)

Korelasi antara bilangan Power dengan Reynold dan Fraude dinyatakan dalam persamaan-

persamaan berikut:

Untuk sistem tanpa baffle : Po = a Reb Fr

c

Untuk sistem dengan baffle : Po = a Reb

dengan a, b, c = konstanta eksperimental. Persamaan tersebut dapat dilinearkan dengan

logaritma natural sehingga memudahkan perhitungan.

B.3. Pembuatan Grafik

Kurva korelasi waktu pencampuran dan aliran pengadukan dibuat dengan mengalurkan data

ln (N.t) terhadap ln (NRe). Kurva korelasi kebutuhan daya terhadap aliran pengadukan

merupakan aluran ln (NPo) terhadap ln(NRe), sedangkan kondisi optimum merupakan titik

potong antara grafik N terhadap t dan P terhadap t.



LAMPIRAN C

DATA LITERATUR

C.1. Data Densitas Air pada Berbagai Temperatur

Sumber: Perry’s Chemical Engineers’ Handbook



Lembar Kendali Keselamatan Kerja dan MSDS

Laboratorium Instruksional

Modul Percobaan TGK – Tangki Berpengaduk

Nama Bahan Sifat Bahan Bahaya danTindakan

Penanggulangan Fluida berviskositas

rendah Air

Titik leleh 0 ˚C

Titik didih 100 ˚C

Pelarut yang baik

Viskositas (0,86 cP pada 26 ˚C)

Cair tak berwarna, tak berbau

Pelarut polar

Penanganan umum

bahan praktikum

Kecelakaan yang mungkin terjadi Penanggulangan

Air tumpah Dibersihkan menggunakan kain pel. Kontak arus pendek pada peralatan yang

menggunakan listrik. Segera matikan alat, putuskan hubungan listrik.

Perlengkapan keselamatan kerja

Jaslab Google

Tahapan Percobaan

Persiapan Alat dan Bahan Pastikan sumber listrik terpasang dengan baik pada

motor pengaduk dan motor pengaduk terpasang

baik pada batang penyangga. Percobaan Pastikan kembali batang pengaduk terpasang baik

ketika mengganti jenis batang pengaduk.

Pastikan roda rak percobaan dalam keadaan

terkunci

Pasca Percobaan Putuskan semua hubungan arus pada alat yang

memakai listrik

Matikan multimeter

tangki berpengaduk (tgk) - · pdf filekecepatan yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan ......

Documents