TRANSFER MASSA

Download TRANSFER MASSA

Post on 30-Oct-2015

1.355 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

PDTK D-8

TRANSCRIPT

<ul><li><p>LAPORAN </p><p>PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA </p><p>SEMESTER GASAL TAHUN AKADEMIK 2012/2013 </p><p>ACARA D-8 </p><p>TRANSFER MASSA </p><p>DISUSUN OLEH : </p><p>Monica Gretta 121100076 </p><p>VerdyLa Dwi N 121100114 </p><p>Nadia Benita 121100127 </p><p>LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA </p><p>PRODI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI </p><p>UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN </p><p>YOGYAKARTA </p><p>2012 </p></li><li><p> ii </p><p>HALAMAN PENGESAHAN </p><p>MAKALAH SEMINAR </p><p>PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA </p><p>TRANSFER MASSA </p><p>( D -8 ) </p><p>Makalah seminar ini disusun untuk memenuhi syarat Praktikum Dasar Teknik Kimia, </p><p>Fakultas Teknologi Indsustri, Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta. </p><p>Yogyakarta, 18 Desember 2012 </p><p>Disetujuin Oleh </p><p>Asisten Pembimbing </p><p>Alan Syahputra </p></li><li><p>iii </p><p>KATA PENGANTAR </p><p> Segala puji syukur kepada Tuhan yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya </p><p>sehingga proposal ini dapat kami selesaikan pada waktunya. </p><p> Proposal Praktikum Dasar Teknik Kimia ini kami susun untuk memenuhi salah satu </p><p>tugas yang ada dalam kurikulum pendidikan pada prodi Teknik Kimia Fakultas Teknologi </p><p>Industri UPN Veteran Yogyakarta </p><p> Pada kesemptan ini kami juga ingin mengucapakan terima kasih yang sebesar-</p><p>besarnya kepada : </p><p>1. Ir. Gogot Haryono, MT selaku Kepala Laboratorium Dasar Teknik Kimia UPN </p><p>VETERAN Yogyakarta. </p><p>2. Alan Syahputra selaku assisten pembimbing. </p><p>3. Rekan-rekan sesama praktikan atas kerjasamanya. </p><p>4. Staf Laboratorium atas kesediannya membantu praktikan selama praktikum </p><p>berlangsung. </p><p> Akhir kata praktikan berharap semoga proposal ini dapat bermanfaat bagi para </p><p>pembaca, khususnya mahasiswa Prodi Teknik Kimia UPN VETERAN Yogyakarta. </p><p> Yogyakarta, 18 Desember 2012 </p><p> Praktikan1 Praktikan2 Praktikan3 </p><p>Monica Gretta Verdyla Dwi N Nadia Benita </p><p>(121100076) (121100114) (121100127) </p></li><li><p>iv </p><p>DAFTAR ISI </p><p> HAL </p><p>Halaman judul ......................................................................................................................... i </p><p>Halaman pengesahan ............................................................................................ ii </p><p>Kata pengantar ..................................................................................................... iii </p><p>Daftar isi........................................................................................................ iv </p><p>Daftar lambang...................................................................................................... v </p><p>Daftar gambar........................................................................................................ vi </p><p>Daftar tabel............................................................................................................ vii </p><p>Intisari.................................................................................................................... viii </p><p>BAB I. PENDAHULUAN </p><p>1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 </p><p>1.2 Tujuan Percobaan ............................................................................ 1 </p><p>1.3 Tinjauan Pusaka................................................................................ 1 </p><p>BAB II.PELAKSANAAN PERCOBAAN </p><p>2.1 Alat dan Bahan................................................................................. 6 </p><p>2.2 Gambar Rangkaian alat ................................................................... 6 </p><p>2.3 Diagaram Alir Cara kerja ................................................................ 7 </p><p>2.4 Analisa Perhitungan......................................................................... 8 </p><p>BAB III. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN </p><p>3.1 Hasil Pengamatan............................................................................. 9 </p><p>3.2 Pembahasan ..................................................................................... 11 </p><p>BAB IV. KESIMPULAN............................................................................... 13 </p><p>DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 14 </p><p>LAMPIRAN </p><p>A. Cara Perhitungan......................................................................... ....... 15 </p><p>B. Tanya Jawab........................................................................................ 22 </p></li><li><p> v </p><p>DAFTAR LAMBANG </p><p>KCa : Koefisien transfer massa (detik) </p><p>At : Luas penampang tabung gelas (cm2) </p><p>Ap : Luas penampang pipa (cm2) </p><p>Dt : Diameter dalam tabung pipa (cm) </p><p>Dp : Diameter dalam pipa (cm) </p><p>G : Kecepatan linier udara (cm/dt) </p><p>G : Laju volumetric udara (cm3/dt) </p><p>L : Tinggi tumpukan (cm) </p><p>M : Mol Naftalen yang tersublimasi (gmol) </p><p>CAS : Konsentrasi jenuh zat pada interface (gmol/cm) </p><p>CAg :Konsentrasi zat padat setiap saat (gmol/cm) </p><p>t : Waktu (detik) </p><p>w : Berat awal naftalen (gram) </p><p>w : Berat naftalen yang hilang (gram) </p><p> : Viskositas (gram/cm.detik) </p><p> : Densitas (gram/cm3) </p></li><li><p>vi </p><p>DAFTAR GAMBAR </p><p> HAL </p><p>1. Gugus Naftalen..................................................................................... 1 </p><p>2. Perpindahan Massa................................................................................ 2 </p><p>3. Rangkaian Alat...................................................................................... 6 </p><p>4. Grafik Hubungan Log Kca dengan Log L............................................ 12 </p></li><li><p>vii </p><p>DAFTAR TABEL </p><p> HAL </p><p>1. Perhitungan KCa dengan ketinggian 3,5cm......................................................... 16 </p><p>2. Perhitungan KCa dengan ketinggian 5,5.............................................................. 17 </p><p>3. Perhitungan KCa dengan ketinggian 7,5.............................................................. 18 </p><p>4. Hubungan Log KCa dengan Log L..................................................................... 19 </p><p>5. Y perhitungan dan persen kesalahan.................................................................... 20 </p></li><li><p> viii </p><p>INTISARI </p><p>Transfer massa adalah gerakan dari satu komponen / lebih dalam suatu fase ke fase </p><p>yang lain karena adanya gaya pendorong (driving force) perbedaaan konsentrasi. Tujuan dari </p><p>percobaan ini adalah menentukan besarnya koefisien transfer massa dengan variable tinggi </p><p>naftalen. </p><p>Percobaan ini dilakukan dengan menghembuskan udara dari blower ketumpukan </p><p>naftalen yang berada dalam tabung gelas dengan selang waktu tertentu, sehingga berat </p><p>naftalen semakin berkurang. </p><p>Dari percobaan yang dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut: </p><p>1. Percobaan I dengan tinggi tumpukan naftalen = 3,5 cm diperoleh harga koefisien </p><p>transfer massa = 0,0190 detik-1</p><p>2. Percobaan II dengan tinggi tumpukan naftalen = 5,5 cm diperoleh harga koefisien </p><p>transfer massa = 0,0175 detik-1</p><p>3. Percobaan III dengan tinggi tumpukan naftalen =7,5 cm diperoleh harga koefisien </p><p>transfer massa = 0,0152 detik-1</p><p>4. Hubungan Kca dengan L dapat dinyatakan dalam persamaan Y= -0,28861 x - 1,55813 </p><p>Dari hasil tersebut maka dapat diketahui bahwa semakin tinggi tumpukan naftalen maka </p><p>harga koefisien transfer massa (Kca) yang diperoleh semakin kecil. Hal ini dikarenakan </p><p>dengan semakin tinggi tumpukan maka selubung gasnya semakin tebal, sehingga tahanannya </p><p>semakin besar. </p></li><li><p> 1 </p><p>BAB I </p><p>PENDAHULUAN </p><p>1.1 Latar Belakang </p><p>Dalam industri kimia,operasi transfer massa dari satu fase ke fasa yang lain </p><p>digunakan sebagai dasar pemisahan komponen dari campurannya.Sebagai contoh </p><p>penerapan proses transfer massa dalam pemurnian belerang dengan menghembbuskan </p><p>udara untuk menghilangkan kotorannya. </p><p>Pada percobaan ini dilakukan dengan menggunakan naftalen (C10H8) yang </p><p>dikontakkan dengan udara.Naftalen merupakan senyawa hidrokarbon aromatik yang </p><p>memiliki rumus bangun sebagai berikut: </p><p>Gambar 1. Gugus Naftalen </p><p>Dalam hal ini terjadi transfer massa dari fasa padat (naftalen) ke fasa gas (udara) </p><p>yang dikenal dengan sublimasi. </p><p>1.2 Tujuan Percobaan </p><p>Mencari besarnya koefisien transfer massa (Kca) dengan menggunakan variabel </p><p>tinggi tumpukan(L) naftalen (C10H8) sehingga diperoleh hubungan antara koefisien </p><p>transfer massa (Kca) dengan tinggi tumpukan naftalen.(L). </p><p>1.3 Tinjauan pustaka </p><p>Tranfer massa adalah gerakan dari satu komponen atau lebih dalam satu fasa ke </p><p>fasa yang lain. Peristiwa transfer massa diantaranya adalah peristiwa difusi, ekstraksi, </p><p>destilasi, dan lain lain.(Mc Cabe,1983) </p></li><li><p> 2 </p><p>Adanya gerakan komponen tersebut disebabkan oleh gaya pendorong (driving </p><p>force) yang berupa perbedaan konsentrasi.Gaya pendorong ini akan merubah kondisi sistem </p><p>ke kesetimbangan dimana pada semua bagian sistem konsentrasinya sama. </p><p>Di laboratorium proses sublimasi dapat dijalankan dengan cara fixed bed dan </p><p>fluidized bed.Penyubliman kapur barus pada fixed bed, fasa padat dilalui gas secara </p><p>kontinyu.Bila konsentrasi antar muka kedua fasa lebih besar daripada konsentrasi gas yang </p><p>mengalir maka terjadi transfer massa langsung dari fasa padat ke fasa gas. </p><p>(Brown, 1978) </p><p>Pada keadaan steady state, kecepatan perpindahan massa dari padat ke gas. </p><p> AgASCaA CCKt</p><p>N ..1 </p><p>Dimana: </p><p>t</p><p>N A :kecepatan zat padat yang hilang tiap satuan waktu(gmol/cm detik) </p><p>KCa :koefisien transfer massa keseluruhan volumetric(detik) </p><p>CAS :konsentrasi jenuh zat pada interface (gmol/cm) </p><p>CAg :konsentrasi zat padat setiap saat(gmol/cm) </p><p>(Hardjono,1985) </p><p>KCa adalah nilai transfer massa persatuan bidang persatuan beda konsentrasi dan </p><p>biasanya didasarkan kecepatan molal yang seragam.(Mc Cabe,1983) </p><p>Dengan menganggap diameter zat padat konstan pada elemen volume tertentu </p><p>dalam kondisi steady state dapat ditulis: </p><p> G. CAg2 Z +Z </p><p> Z </p><p> G. CAg1 Z </p><p>Gambar 2. Perpindahan Massa </p></li><li><p> 3 </p><p>Neraca massa : </p><p>Kecepatan masuk kecepatan keluar=kecepatan akumulasi </p><p>G.A.CAg z - G.A.CAg zz - AgASCa CCAK .. . Z = 0 ..2 </p><p>Persamaan (2) dibagi Z, sehingga: </p><p>zA</p><p>CAgAGCAgAG ZZZ</p><p>.</p><p>....AgASCa CCK . </p><p>0AzLimzA</p><p>CAgAGCAgAG ZZZ</p><p>.</p><p>....AgASCa CCK . </p><p>)(..</p><p>AgAsCa</p><p>AgCCK</p><p>dz</p><p>CdG </p><p>dzG</p><p>K</p><p>CC</p><p>dCCa</p><p>AgAs</p><p>Ag </p><p>dzG</p><p>K</p><p>CC</p><p>dCCa</p><p>C</p><p>C AgAS</p><p>AgAg</p><p>Ag</p><p>2</p><p>1)(</p><p>Missal: x = CAS-CAg </p><p> dx = -CAg </p><p>L</p><p>Ca</p><p>C</p><p>C</p><p>dzG</p><p>K</p><p>x</p><p>dxAg</p><p>Ag 0</p><p>2</p><p>1</p><p>LCaC</p><p>C zG</p><p>KxLn Ag</p><p>Ag 02</p><p>1. </p><p>LG</p><p>K</p><p>CC</p><p>CCLn Ca</p><p>AgAS</p><p>AgAS.</p><p>2</p><p>1 </p><p>Pada aliran masuk belum ada zat padat yang terikat, sehingga CAg dianggap </p><p>nol,sehingga </p><p>LG</p><p>K</p><p>CC</p><p>CCLn Ca</p><p>AgAS</p><p>AgAS.</p><p>2</p><p>1 </p><p> AgAS</p><p>ASCa</p><p>CC</p><p>CLn</p><p>L</p><p>GK ..3 </p></li><li><p> 4 </p><p>Kecepatan perpindahan massa zat padat dalam gas ekivalen dengan </p><p>pengurangan berat zat padat satuan waktu, maka dapat ditulis: </p><p>t</p><p>mCCAG AgAS )(. 21 </p><p>Karena CAg1 = 0 ,maka </p><p>t</p><p>mCCAG AgAS )(. 11 </p><p>tA</p><p>mGCAg</p><p>.</p><p>.1</p><p>1 ..4 </p><p>Persamaan (4) disubstitusikan ke (3) menjadi: </p><p>tAG</p><p>mC</p><p>CLn</p><p>L</p><p>GK</p><p>AS</p><p>ASCa</p><p>..</p><p> ..5 </p><p>Faktor- faktor yang berpengaruh terhadap besarnya koefisien transfer massa </p><p>dapat ditentukan dengan analisa dimensi: </p><p>KCa= f (G. Dt. Ds. L. . .C ) </p><p>t-1</p><p> = k (Lt-1</p><p>)a (L)</p><p>b (L)</p><p>c (L)</p><p>d (ML</p><p>-3)</p><p>e (ML</p><p>-1t-1</p><p>)f (ML</p><p>-2)g </p><p>M = e +f + g = 0 ..6 </p><p>L = a + b + c + 3e f - 3g = 0 ..7 </p><p>t = -a f = -1 ..8 </p><p>Dari persamaan (6) diperoleh :e=-f-g </p><p> (8) diperoleh:a=1-f </p><p>Persamaan yang diperoleh disubstitusikan ke (7): </p><p>(1-f) + b + c + d 3 ( -f g) f 3 g = 0 </p><p>1 + f + b + c + d = 0 </p><p>B = -d c f c </p><p>t-1</p><p> = K (G) 1-f</p><p>(Dt)-d-c-f-1</p><p>(DS)c(L)</p><p>d()-f-g()f(C)g </p><p>Kca=K G(G)1-f</p><p> (Dt)-d</p><p>(Dt)c(Dt_)</p><p>-f(Dt)</p><p>-1(Ds)</p><p>c(L)</p><p>d()-f()-g()f(C)g </p><p> = K G Dt -1</p><p> (G-1</p><p> Dt-1</p><p> -1 )f(Dt-1 L)d(Dt-1 DS)c(-1t)g </p></li><li><p> 5 </p><p> = </p><p>gcdf</p><p>C</p><p>Dt</p><p>Ds</p><p>Dt</p><p>L</p><p>GDtDt</p><p>KG ..(9) </p><p>KCA = Dt</p><p>KG </p><p>Dengan C</p><p>Dt</p><p>Ds</p><p>Dt</p><p>L</p><p>GDt </p><p>Dengan mengasumsi L sebagai suatu peubah, sedangkan besaran- besaran </p><p>lainnya tetap,maka dari persamaan (9) didapat: </p><p>Log K CA = Log K+(Log G-Log Dt)-[f Log -f Log (G Dt )]+(d Log L d Log </p><p>Dt)+(c Log Ds-cLog Dt)+(g Log c-g Log ) </p><p>=d Log L +[Log K + Log G+fLog +c Log Ds+g Log c-Log Dt-f Log (G Dt )-d Log Dt </p><p>g Log ] </p><p>Log KCA =d Log L + c </p></li><li><p> 6 </p><p>BAB II </p><p>PELAKSANAAN PERCOBAAN </p><p>2.1 Alat </p><p> 2.1 Tabung gelas </p><p>2.2 Statif </p><p> 2.3 Blower </p><p> 2.4 Timbangan </p><p>Bahan </p><p> 2.1 Naptalen (C10H8) </p><p> 2.2 Aliran gas (udara) </p><p>2.2 Rangkaian Alat 1 </p><p> 3 2 </p><p> Keterangan </p><p>1. Tabung gelas dengan tutup </p><p>2. Tumpukan naptalen </p><p>3. Statif </p><p> 4 4. Blower </p><p>Gambar 3. Rangkaian Alat Transfer Massa </p></li><li><p> 7 </p><p>2.3 Diagram Alir Cara Kerja </p><p>. </p></li><li><p> 8 </p><p>2.4 Analisa Perhitungan </p><p>*) Menentukan Luas </p><p>- Luas penampang tabung gelas : At = . 3,14 . Dt2 </p><p> - Luas penampang pipa: Ap = 1/4 . 3,14 . Dp2 </p><p>Dimana: At = Luas penampang tabung gelas (cm2) </p><p> Ap = Luas penampang pipa (cm2) </p><p> Dt = Diameter dalam tabung pipa (cm) </p><p> Dp = Diameter dalam pipa (cm) </p><p>*) Menentukan Kecepatan linier Gas </p><p> G = Ap</p><p>G' </p><p> Dimana: G = Kecepatan limier udara (cm/dt) </p><p> G = Kecepatan volumetric udara (cm3/dt) </p><p>*) Menghitung Koofisien transfer massa (KCa) </p><p>KCa= </p><p>tAtG</p><p>MC</p><p>CLN</p><p>L</p><p>G</p><p>AS</p><p>AS</p><p>..</p><p>Dimana: KCa = Koefisien transfer massa keseluruhan volumetric(detik) </p><p> L = Tinggi tumpukan (cm) </p><p> M = Mol Naftalen yang tersumblimasi (gmol) </p><p> CAS = Konsentrasi jenuh zat pada interface (gmol/cm) </p><p>*) Menghitung % kesalahan </p><p> % Kesalahan = %100XYdata</p><p>YterhitungYdata </p></li><li><p> 9 </p><p>BAB III </p><p>HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN </p><p>3.1 Hasil Pengamatan </p><p>Diketahui : </p><p>Kecepatan udara masuk : 360 cm3/dtk </p><p>Cs : 4,5982.10-6 </p><p>Diameter tabung : 6 cm </p><p>BM Napthalen : 128 gr/gmol </p><p>Luas penampang tabung : 28,26 cm2 </p><p>Diameter pipa : 1,4 cm </p><p>Luas penampang pipa : 1,5386 cm2 </p><p>Untuk L= 3,5 cm </p><p>no t (detik) Massa Naftalen (gr) </p><p>W (g) M (gmol) Awal Akhir </p><p>1 140 79,5301 79,385 0,1451 0,0011 </p><p>2 280 79,385 79,2333 0,1517 0,0012 </p><p>3 420 79,2333 79,0822 0,1511 0,0012 </p><p>4 560 79,0822 78,9208 0,1614 0,0013 </p><p>5 700 78,9208 78,7557 0,1651 0,0013 </p><p> 2100 396,1514 395,377 0,7744 0,0061 </p></li><li><p> 10 </p><p>Untuk L= 5,5 cm </p><p>no t (detik) massa naftalen (gr) </p><p>W (g) M (gmol) Awal Akhir </p><p>1 140 107,1015 106,9131 0,1884 0,0015 </p><p>2 280 106,9131 106,6884 0,2247 0,0018 </p><p>3 420 106,6884 106,4634 0,2250 0,0018 </p><p>4 560 106,4634 106,2274 0,2360 0,0018 </p><p>5 700 106,2274 105,9816 0,2458 0,0019 </p><p> 2100 533,3938 532,2739 1,1199 0,0087 </p><p>Untuk L= 7,5 cm </p><p>no t (detik) Massa Naftalen (gr) </p><p>W (g) M (gmol) Awal Akhir </p><p>1 140 140,6283 140,4596 0,1687 0,0013 </p><p>2 280 140,4596 140,1296 0,33 0,0026 </p><p>3 420 140,1296 139,8542 0,2754 0,0022 </p><p>4 560 139,8542 139,5766 0,2776 0,0022 </p><p>5 700 139,5766 139,305 0,2716 0,0021 </p><p> 2100 700,6483 699,325 1,3233 0,0103 </p></li><li><p> 11 </p><p>PEMBAHASAN </p><p>3.2 Pembahasan </p><p>Secara teori hubungan antara koefisien transfer massa dengan tinggi tumpukan kapur </p><p>barus...</p></li></ul>