tujuan pengadukan

7/28/2019 Tujuan Pengadukan

1/8

Tujuan Pengadukan :

1. Mencampur dua cairan yang saling melarut2.

Melarutkan padatan dalam cairan3. Mendispersikan gas dalam cairan dalam bentuk gelembung

4. untuk mempercepat perpindahan panas antara fluida dengan koil pemanas danjacket pada dinding bejana.

Pencampuran adalah operasi yang menyebabkan tersebarnya secara acak suatu bahan

ke bahan yang lain dimana bahan-bahan tersebut terpisah dalam dua fasa atau lebih.

Proses pencampuran bisa dilakukan dalam sebuah tangki berpengaduk. Hal ini

dikarenakan faktor-faktor penting yang berkaitan dengan proses ini, dalam aplikasi

nyata bisa dipelajari dengan seksama dalam alat ini. Faktor-faktor yang

mempengaruhi proses pengadukan dan pencampuran diantaranya adalah

perbandingan antara geometri tangki dengan geometri pengaduk, bentuk dan jumlah

pengaduk, posisi sumbu pengaduk, kecepatan putaran pengaduk, penggunaan sekat

dalam tangki dan juga properti fisik fluida yang diaduk yaitu densitas dan viskositas.

Oleh karena itu, perlu tersedia seperangkat alat tangki berpengaduk yang bisa

digunakan untuk mempelajari operasi dari pengadukan dan pencampuran tersebut.Pencampuran terjadi pada tiga tingkatan yang berbeda yaitu :

1. Mekanisme konvektif : pencampuran yang disebabkan aliran cairan secarakeseluruhan (bulk flow).

2. Eddy diffusion : pencampuran karena adanya gumpalan - gumpalan fluida yangterbentuk dan tercampakan dalam medan aliran.

3. Diffusion : pencampuran karena gerakan molekuler.Ketiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling menentukan adalah

eddy diffusion. Mekanisme ini membedakan pencampuran dalam keadaan turbulendengan pencampuran dalam medan aliran laminer. Sifat fisik fluida yang berpengaruh

pada proses pengadukan adalah densitas dan viskositas.

Secara khusus, proses pengadukan dan pencampuran digunakan untuk mengatasi tiga

jenis permasalahan utama, yaitu :

1. Untuk menghasilkan keseragaman statis ataupun dinamis pada sistem multifasemultikomponen.

2. Untuk memfasilitasi perpindahan massa atau energi diantara bagian-bagian darisistem yang tidak seragam.


2/8

3. Untuk menunjukkan perubahan fase pada sistem multikomponen dengan atautanpa perubahan komposisi.

Aplikasi pengadukan dan pencampuran bisa ditemukan dalam rentang yang luas,

diantaranya dalam proses suspensi padatan, dispersi gas-cair, cair-cair maupun padat-cair, kristalisasi, perpindahan panas dan reaksi kimia.

Dimensi dan Geometri Tangki

Kapasitas tangki yang dibutuhkan untuk menampung fluida menjadi salah satu

pertimbangan dasar dalam perancangan dimensi tangki. Fluida dalam kapasitas tertentu

ditempatkan pada sebuah wadah dengan besarnya diameter tangki sama dengan

ketinggian fluida. Rancangan ini ditujukan untuk mengoptimalkan kemampuan

pengaduk untuk menggerakkan dan membuat pola aliran fluida yang melingkupi

seluruh bagian fluida dalam tangki.

Persamaan (1) merupakan rumus dari volume sebuah tangki silinder. Sehingga salh satu

pertimbangan awal untuk merancang alat ini adalah dengan mencari nilai dari diameter

yang sama dengan tangki untuk kapasitas fluida yang diinginkan dalam pengadukan dan

pencampuran. Diameter tangki ditentukan dengan persamaan (2). Tangki dengan

diamter yang lebih kecil dibandingkan ketinggiannya memiliki kecendrungan

menambah jumlah pengaduk yang digunakan.

dengan D = t

Rancangan dasar dimensi dari sebuah tangki berpengaduk dengan perbandingan

terhadap komponen-komponen yang menyusunnya ditunjukkan pada gambar 1.

Hubungan dari dimensi pada gamba 1 adalah :

Geometri dari tangki dirancang untuk menghindari terjadinya dead zone yaitu daerah

dimana fluida bisa digerakkan oleh aliran pengaduk. Geometri dimana terjadinya dead

zone biasanya berbentuk sudut ataupun lipatan dari dinding-dindingnya.

Posisi Sumbu Pengaduk

Pada umumnya proses pengadukan dan pencampuran dilakukan dengan menempatkan pengaduk

pada pusat diameter tangki (Center). Posisi ini memiliki pola aliran yang khas. Pada tangki tidak

bersekat dengan pengaduk yang berputar ditengah, energi sentrifugal yang bekerja pada fluida

meningkatkan ketinggian fluidapada dinding dan memperendah ketinggian fluida pada pusatputaran. Pola ini biasa disebut dengan pusaran(vortex) dengan pusat pada sumbu pengaduk.
http://1.bp.blogspot.com/-1FUI3wgG0yk/Tk4RNnAcaWI/AAAAAAAAAMg/2kDX8BbN9xM/s1600/Persamaan+Dt.JPGhttp://1.bp.blogspot.com/-DjNTVP3gPCs/Tk4QdolpqdI/AAAAAAAAAMc/Tcl0UXwjLDg/s1600/Persamaan+D.JPGhttp://2.bp.blogspot.com/-CmYsTjRqfpk/Tk4PbGezTSI/AAAAAAAAAMY/XJYgOCjf_YU/s1600/Persamaan+V.JPGhttp://1.bp.blogspot.com/-1FUI3wgG0yk/Tk4RNnAcaWI/AAAAAAAAAMg/2kDX8BbN9xM/s1600/Persamaan+Dt.JPGhttp://1.bp.blogspot.com/-DjNTVP3gPCs/Tk4QdolpqdI/AAAAAAAAAMc/Tcl0UXwjLDg/s1600/Persamaan+D.JPGhttp://2.bp.blogspot.com/-CmYsTjRqfpk/Tk4PbGezTSI/AAAAAAAAAMY/XJYgOCjf_YU/s1600/Persamaan+V.JPGhttp://1.bp.blogspot.com/-1FUI3wgG0yk/Tk4RNnAcaWI/AAAAAAAAAMg/2kDX8BbN9xM/s1600/Persamaan+Dt.JPGhttp://1.bp.blogspot.com/-DjNTVP3gPCs/Tk4QdolpqdI/AAAAAAAAAMc/Tcl0UXwjLDg/s1600/Persamaan+D.JPGhttp://2.bp.blogspot.com/-CmYsTjRqfpk/Tk4PbGezTSI/AAAAAAAAAMY/XJYgOCjf_YU/s1600/Persamaan+V.JPG


3/8

Pusaran ini akan menjadi semakin besar seiring dengan peningkatan kecepatan putaran yang juga

meningkatkan turbulensi dari fluida yang diaduk. Pada sebuah proses dispersi gas-cair,

terbentuknya pusaran tidak diinginkan. Hal ini disebabkan pusaran tersebut

bisa menghasilkan dispersi udara yang menghambat dispersi gas ke cairan dan sebaliknya.

Gambar 3. (Posisi Center dari sebuah Pengaduk yang menghasilkan Vortex

Salah satu upaya untuk menghilangkan pusaran ini adalah dengan merubah posisi sumbu pengaduk.

Posisi tersebut berupa posisi sumbu pengaduk tetap tegak lurus namun berjarak dekat dengan

dinding tangki (off center) dan posisi sumbu berada pada arah diagonal (incline). Perubahan posisi

ini menjadi salah satu variasi dalam penelitian yang dilakukan.

Sekat dalam Tangki

Sekat(Baffle) adalah lembaran vertikal datar yang ditempelkan pada dinding tangki.

Tujuan utama menggunakan sekat dalam tangki adalah memecah terjadinya pusaran saat terjadinya

pengadukan dan pencampuran. Oleh karena itu, posisi sumbu pengaduk pada tangki bersekat

berada di tengah. Namun, pada umumnya pemakaian sekat akan menambah beban

pengadukan yang berakibat pada bertambahnya kebutuhan daya pengadukan. Sekat pada tangki

juga membentuk distribusi konsentrasi yang lebih baik di dalam tangki, karena pola aliran yangterjadi terpecah menjadi empat bagian. Penggunaan ukuran sekat yang lebih besar

mampu menghasilkan pencampuran yang lebih baik.

Gambar 4. (Pemasangan Baffle diharapkan mampu meningkatkan kualitas pencampuran)

Pada saat menggunakan empat sekat vertikal seperti pada gambar 4 biasa menghasilkan pola

putaran yang sama dalam tangki. Lebar sekat yang digunakan sebaiknya berukuran 1/12 diameter

tangki.

Pengaduk

Pemilihan pengaduk yang tepat menjadi salah satu faktor penting dalam menghasilkan proses danpencampuran yang efektif. Pengaduk jenis baling-baling (propeller) dengan aliran aksial dan
http://2.bp.blogspot.com/-JgQ2XZ7VChA/Tk4VFAu27iI/AAAAAAAAAMo/zqhflbXo6O8/s1600/Buffle.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-mKKxAs94D4E/Tk4TYIOuPzI/AAAAAAAAAMk/Sw1moACSbWE/s1600/Posisi+pengaduk.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-JgQ2XZ7VChA/Tk4VFAu27iI/AAAAAAAAAMo/zqhflbXo6O8/s1600/Buffle.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-mKKxAs94D4E/Tk4TYIOuPzI/AAAAAAAAAMk/Sw1moACSbWE/s1600/Posisi+pengaduk.jpg


4/8

pengaduk jenis turbin dengan aliran radial menjadi pilihan yang lazim dalam pengadukan dan

pencampuran.

Jenis-jenis Pengaduk

Secara umum, terdapat tiga jenis pengaduk yang biasa digunakan secara umum, yaitupengaduk baling baling(propeller), pengaduk turbin (turbine), pengaduk

dayung (paddle) dan pengadukhelical ribbon.

Pengaduk jenis baling-baling (propeller)

Ada beberapa jenis pengaduk yang biasa digunakan. Salah satunya adalah baling-baling

berdaun tiga.

Gambar 5. Pengaduk jenis Baling-baling (a), Daun Dipertajam (b), Baling-baling kapal (c)

Baling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm

(revolutions per minute) dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah.

Pengaduk Dayung (Paddle)

Berbagai jenis pengaduk dayung biasanya digunakan pada kesepatan rendah

diantaranya 20 hingga 200 rpm. Dayung datar berdaun dua atau empat biasa digunakan

dalam sebuah proses pengadukan. Panjang total dari pengadukan dayung biasanya 60 -

80% dari diameter tangki dan lebar dari daunnya 1/6 - 1/10 dari panjangnya.

Gambar 6. Pengaduk Jenis Dayung (Paddle) berdaun dua

Pengaduk dayung menjadi tidak efektif untuk suspensi padatan, karena aliran radial bisa

terbentuk namun aliran aksial dan vertikal menjadi kecil. Sebuah dayung jangkar atau

pagar, yang terlihat pada gambar 6 biasa digunakan dalam pengadukan. Jenis ini

menyapu dan mengeruk dinding tangki dan kadang-kadang bagian bawah tangki. Jenis

ini digunakan pada cairan kental dimana endapan pada dinding dapat terbentuk dan

juga digunakan untuk meningkatkan transfer panas dari dan ke dinding tangki.

Bagaimanapun jenis ini adalah pencampuran yang buruk. Pengaduk dayung seringdigunakan untuk proses pembuatan pasn kanji, cat, bahan perekat dan kosmetik.
http://2.bp.blogspot.com/-fpY_MpX4ICw/Tk4kKEuMIWI/AAAAAAAAAM0/-V6OqZLUlLo/s1600/Jenis+daun+pengaduk+dayung.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-_9uhTY_RWQs/Tk4f7wWWmmI/AAAAAAAAAMw/-5tbJsuFvno/s1600/Jenis+daun+pengaduk+baling2.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-fpY_MpX4ICw/Tk4kKEuMIWI/AAAAAAAAAM0/-V6OqZLUlLo/s1600/Jenis+daun+pengaduk+dayung.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-_9uhTY_RWQs/Tk4f7wWWmmI/AAAAAAAAAMw/-5tbJsuFvno/s1600/Jenis+daun+pengaduk+baling2.jpg


5/8

Pengaduk Turbin

Pengaduk turbin adalah pengaduk dayung yang memiliki banyak daun pengaduk dan

berukuran lebih pendek, digunakan pada kecepatan tinggi untuk cairan dengan rentang

kekentalan yang sangat luas. Diameter dari sebuah turbin biasanya antara 30 - 50% daridiamter tangki. Turbin biasanya memiliki empat atau enam daun pengaduk. Turbin

dengan daun yang datar memberikan aliran yang radial. Jenis ini juga berguna untuk

dispersi gas yang baik, gas akan dialirkan dari bagian bawah pengadukdan akan menuju

ke bagian daun pengaduk lalu tepotong-potong menjadi gelembung gas.

Gambar 7. Pengaduk Turbin pada bagian variasi.

Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 45o, seperti yang terlihat pada

gambar 8, beberapa aliran aksial akan terbentuk sehingga sebuah kombinasi dari aliranaksial dan radial akan terbentuk. Jenis ini berguna dalam suspensi padatan kerena

aliran langsung ke bawah dan akan menyapu padatan ke atas. Terkadang sebuah turbin

dengan hanya empat daun miring digunakan dalam suspensi padat. Pengaduk dengan

aliran aksial menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar dan pencampuran per

satuan daya dan sangat berguna dalam suspensi padatan.

Gambar 8. Pengaduk Turbin Baling-baling.

Pengaduk Helical-Ribbon

Jenis pengaduk ini digunakan pada larutan pada kekentalan yang tinggi dan beroperasi

pada rpm yang rendah pada bagian laminer. Ribbon (bentuk seperti pita) dibentuk

dalam sebuah bagian helical (bentuknya seperti baling-balling helicopter dan

ditempelkan ke pusat sumbu pengaduk). Cairan bergerak dalam sebuah bagian aliran

berliku-liku pada bagiam bawah dan naik ke bagian atas pengaduk.

Gambar 9. Pengaduk Jenis (a), (b) & (c) Hellical-Ribbon, (d) Semi-Spiral

Kecepatan Pengaduk

Salah satu variasi dasar dalam proses pengadukan dan pencampuran adalah kecepatan

putaran pengaduk yang digunakan. Variasi kecepatan putaran pengaduk bisa

memberikan gambaran mengenai pola aliran yang dihasilkan dan daya listrik yang

dibutuhkan dalam proses pengadukan dan pencampuran. Secara umum klasifikasi

kecepatan putaran pengaduk dibagi tiga, yaitu : kecepatan putaran rendah, sedang dan

tinggi.

Kecepatan putaran rendah
http://4.bp.blogspot.com/-M9ycT27TAaE/Tk-E2qAQt7I/AAAAAAAAANA/nG8i-zliQRc/s1600/Jenis+daun+Pengaduk+helical-ribbon.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-lWz7JvE7uRc/Tk9w1etRatI/AAAAAAAAAM8/z6_PhvKpUmg/s1600/Jenis+daun+Pengaduk+turbin-balin2.jpghttp://2.bp.blogspot.com/-ocFzP8Q1CxU/Tk9vJPo2ucI/AAAAAAAAAM4/e03A6Kaf2GU/s1600/Jenis+daun+Pengaduk+turbin.jpg


6/8

Kecepatan rendan yang digunakan berkisar pada kecepatan 400 rpm. Pengadukan

dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk minyak kental, lumpur dimana

terdapat serat atau pada cairan yang dapat menimbulkan busa.

Jenis pengaduk ini meghasilkan pergerakan batch yang empurna dengan sebuah

permukaan fluida yang datar untuk menjaga temperatur atau mencampur larutandengan viskositas dan gravitasi spesifik yang sama.

Kecepatan putaran sedang

Kecepatan sedang yang digunakan berkisar pada kecepatan 1150 rpm. Pengaduk dengan

kecepatan ini umumnya digunakan untuk larutan sirup kental dan minyak pernis.

Jenis ini paling sering digunakan untuk meriakkan permukaan pada viskositas yang

rendah, mengurangi waktu pencampuan, mencampuran larutan dengan viskositas yang

berbeda dan bertujuan untuk memanaskan atau mendinginkan.

Kecepatan putaran tinggi

Kecepatan tinggi yang digunakan berkisar pada kecepatan 1750 rpm. Pengaduk dengan

kecepatan ini umumnya digunakan untuk fluida dengan viskositas rendah misalnya air.

Tingkat pengadukan ini menghasilkan permukaan yang cekung pada viskositas yang

rendah dan dibutuhkan ketika waktu pencampuran sangat lama atau perbedaan

viskositas sangat besar.

Jumlah Pengaduk

Penambahan jumlah pengaduk yang digunakan pada dasarnya untuk tetap menjaga

efektifitas pengadukan pada kondisi yang berubah. Ketinggian fluida yang lebih besar

dari diameter tangki, disertai dengan viskositas fluida yang lebih besar dann diameter

pengaduk yang lebih kecil dari dimensi yang biasa digunakan, merupakan kondisi

dimana pengaduk yang digunakan lebih dari satu buah, dengan jarak antar pengaduk

sama dengan jarak pengaduk paling bawah ke dasar tangki. Penjelasan mengenai

kondisi pengadukan dimana lebih dari satu pengaduk yang digunakan dapat dilihat

dalam tabel 1.

Tabel 1. Kondisi untuk Pemilihan Pengaduk

Pemilihan Pengaduk

Viskositas dari cairan adalah salah satu dari beberapa faktor yang mempengaruhi

pemilihan jenis pengaduk. Indikasi dari rentang viskositas pada setiap jenis pengaduk

adalah :
http://3.bp.blogspot.com/-g2Xp_rm5zn0/TlieBdIRXHI/AAAAAAAAANE/O9M7KmVwjfM/s1600/Table+1-01.JPG


7/8

1. Pengaduk jenis baling-baling digunakan untuk viskositas fluida di bawah Pa.s(3000 cP)

2. Pengaduk jenis turbin bisa digunakan untuk viskositas di bawah 100 Pa.s(100.000 cp)

3.

Pengaduk jenis dayung yang dimodifikasi seperti pengaduk jangkar bisadigunakan untuk viskositas antara 50 - 500 Pa.s (500.000 cP)

4. Pengaduk jenis pita melingkar biasa digunakan untuk viskositas di atas 1000 Pa.sdan telah digunakan hingga viskositas 25.000 Pa.s. Untuk viskositas lebih dari

2,5 - 5 Pa.s (5000 cP) dan diatasnya, sekat tidak diperlukan karena hanya terjadi

pusaran kecil.

Gambar 10. Pola aliran yang dihasilkan oleh jenis-jenis pengaduk yang berbeda, (a) Impeller,(b) Propeller, (c) Paddle dan (d) Helical ribbon

Kebutuhan Daya Pengaduk

Parameter Hidrodinamika dalam Tangki Berpengaduk

Bilangan Reynold

Bilangan tak berdimensi yang menyatakan perbandingan antara gaya inersia dan gaya

viskos yang terjadi pada fluida. Sistem pengadukan yang terjadi bisa diketahui bilangan

Reynold-nya dengan menggunakan persamaan 3.

dimana :

Re = Bilangan Reynold

= dnsitas fluida

= viskositas fluida

Dalam sistem pengadukan terdapat 3 jenis bentuk aliran yaitu laminer, transisi dan

turbulen. Bentuk aliran laminer terjadi pada bilangan Reynold hingga 10, sedangkan

turbulen terjadi pada bilangan Reynold 10 hingga 104 dan transisi berada diantara

keduanya.

Bilangan Fraude

Bilangan tak berdimensi ini menunjukkan perbandingan antara gaya inersia dengan

gaya gravitasi. Bilangan Fraude dapat dihitung dengan persamaan berikut :

dimana :

Fr = Bilangan Fraude

N = kecepatan putaran pengaduk

D = diameter pengaduk

g = percepatan grafitasi
http://1.bp.blogspot.com/-6ORHuDXi_ZU/TlinY9JPZ6I/AAAAAAAAANQ/aSEb1IV2D5M/s1600/Nfr.JPGhttp://3.bp.blogspot.com/-049BeOFBjXk/TlilY7ETEeI/AAAAAAAAANM/7SKEOwe_yZs/s1600/Nre.JPGhttp://3.bp.blogspot.com/-qYBijcURUYc/TligwvrU-YI/AAAAAAAAANI/EFEmDdK2bPI/s1600/Pola+aliran.jpg


8/8

Bilangan Fraude bukan merupakan variabel yang signifikan. Bilangan ini hanya

diperhitungkan pada sistem pengadukan dalam tangki tidak bersekat. Pada sistem ini

permukaan cairan dalam tangki akan dipengaruhi gravitasi, sehingga membentuk

pusaran (vortex). Vorteks menunjukkan keseimbangan antara gaya gravitasi dengangaya inersia.

Laju dan Waktu Pencampuran

Waktu pencampuran (mixing time) adalah waktu yang dibutuhkan sehingga diperoleh

keadaan yang homogen untuk menghasilkan campuran atau produk dengan kualitas

yang telah ditentukan. Sedangkan laju pencampuran (rate of mixing) adalah laju

dimana proses pencampuran berlangsung hingga mencapai kondisi akhir.

Pada operasi pencampuran dalam tangki berpengaduk, waktu pencampuran ini

dipengaruhi oleh beberapa hal :

1. Yang berkaitan dengan alat, seperti : Ada tidaknya baffle atau cruciform vaffle

Bentuk atau jenis pengaduk (turbin, propele, padel)

Ukuran pengaduk (diameter, tinggi)

Laju putaran pengaduk

Ledudukan pengaduk pada tangki, seperti :

a. Jarak pengaduk terhadap dasar tangkib. Pola pemasangan :

- Center, vertikal

- Off center, vertical

- Miring (inclined) dari atas

- Horisontal

Jumlah daun pengaduk

Jumlah pengaduk yang terpasang pada poros pengaduk

2. Yang berhubungan dengan cairan yang diaduk :

Perbandingan kerapatan atau densitas cairan yang diaduk Perbandingan viskositas cairan yang diaduk Jumlah kedua cairan yang diaduk

. Jenis cairan yang diaduk(miscible, immiscible)

Faktor-faktor tersebut dapat dijadikan variabel yang dapat dimanipulasi untuk

mengamati pengaruh setiap faktor terhadap karakteristik pengadukan, terutama

tehadap waktu pencampuran.

tujuan pengadukan

Documents