Download - Tangki Berpengaduk 1-3
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Pengadukan adalah suatu operasi kesatuan yang mempunyai sasaran untuk
menghasilkan pergerakan tidak beraturan dalam suatu cairan, dengan alat mekanis
yang terpasang pada alat di atas. Sedangkan pengadukan adalah operasi yang
dapat menciptakan terjadinya gerakan dalam bahan yang akan diaduk atau
menunjukkan gerakan-gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu
bahan yang ada dalam bejana. Tujuan dari operasi pengadukan ini adalah agar
terjadi pencampuran.
Prosedur pada percobaan tangki berpengaduk kali ini yaitu yang pertama
harus dilakukan yaitu mengukur densitas dari masing-masing bahan. Kemudian
kita mempersiapkan seperangkat alat pengaduk. Selanjutnya bahan-bahan yang
telah disiapkan, dicampur dimasukkan ke dalam beaker glass. Pada proses
pengadukan dilakukan dengan variabel-variabel yang telah dientukan.
Secara garis besar, percobaan tangki berpengaduk ini bertujuan untuk
mempelajari karakteristik dari sistem pengadukan di dalam tangki, serta dapat
mengetahui pengaruh yang terjadi pada berbagai variabel yang ditentukan. Untuk
membuat kurva hubungan antara bilangan power (Npo) dengan bilangan Reynold
(Nre) dengan variasi jenis cairan dan ada tidaknya buffle.
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur1
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
I.2 Tujuan
1. Mengembangkan hubungan empiris untuk memperkirakan ukuran alat pada
pemakaian sebenarnya dengan percobaan laboratorium.
2. Menentukan konstanta dalam persamaan empiris.
3. Membuat kurva hubungan antara bilangan power (Npo) dengan bilangn
Reynold (Nre) dengan variasi jenis cairan dan ada tidaknya buffle.
I.3 Manfaat
1. Agar praktikan dapat mengetahui pengaruh penggunaan baffle dan tanpa
baffle.
2. Agar praktikan dapat mengetahui macam – macam alat pengaduk.
3. Agar praktikan dapat mengetahui persamaan Nre, Npo, dan P.
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur2
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
BAB II
TINJUAN PUSTAKA
II.1 Secara Umum
Pengadukan adalah suatu operasi kesatuan yang mempunyai sasaran untuk
menghasilkan pergerakan tidak beraturan dalam suatu cairan, dengan alat mekanis
yang terpasang pada alat di atas.
( Susanti. 2015 )
Sedangkan pengadukan adalah operasi yang dapat menciptakan terjadinya
gerakan dalam bahan yang akan diaduk atau menunjukkan gerakan-gerakan yang
terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan yang ada dalam bejana. Tujuan
dari operasi pengadukan ini adalah agar terjadi pencampuran.
( Vielky. 2012 )
Proses pengadukan pada suatu zat cair dilakukan mengingat apa yang
menjadi tujuan dari langkah pengolahan itu sendiri. Tujuan dari pengadukan
antara lain adalah untuk :
1. Membuat suspensi partikel zat padat.
2. Mencampur zat cair yang saling larut (miscible), misalnya : methanol dan
air.
3. Menyebarkan (dispersi) gas dalam zat cair dalam bentuk gelembung kecil.
4. Menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair lain,
sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus.
5. Mempercepat perpindahan panas antara zat cair dengan koil atau jaket.
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur3
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
Kadang – kadang pengaduk ( agitator ) digunakan untuk beberapa tujuan
sekaligus seperti, seperti dalam hidrogenasi katalitik daripada zat cair. Dalam
bejan hidrogenasi, gas hydrogen didispersikan melalui zat cair di mana terdapat
partikel – partikel katalis padat dalam keadaan suspense, sementara kalor reaksi
diangkut ke luar melalui kumparan atau mantel.
(McCabe, 1993)
Pengaduk
Zat cair biasanya diaduk didalam suatu tangki atau bejana, biasanya
berbentuk silinder dengan sumbu terpasang vertikal. Bagian atas bejana itu
mungkin terbuka saja ke udara, atau dapat pula tertutup. Ukuran dan proporsi
tangki itu bermacam-macam, bergantung pada masalah pengadukan itu sediri.
a. Propeler
Propeler merupaan impeler aliran aksial berkecepatan tinggi untuk zat cair
berviskositas rendah. Propler kecil biasanya berputar pada kecepatan motor
penuh, yaitu 1.150 atau 1.750 put/min, sedang propeler besar berputar pada
400 sampai 800 put/min.
b. Turbin
Pengaduk turbin biasanya efektif untuk menjangkau viscositas yang cukup
luas. Pengaduk turbin sangat cocok untuk mencampur larutan dengan
viscositas dinamik sampai 50 Ns/m2. Kebanyakan turbin itu menyerupai
agiator-dayung berdaun banyak dengan daun-daunnya yang pendek, dan
berputar pada kecepatan tinggi pada suatu poros yang dipasang di pusat bejana.
Daun-daunya boleh lurus dan boleh pula lengkung., boleh bersudut dan boleh
pula vertikal.
c. Paddles
Pengaduk jenis ini sering memegang peranan penting pada proses
pencampuran dalam industri. Bentuk pengaduk ini memiliki minimum 2 sudu,
horizontal atau vertikal, dengan nilai D/T yang tinggi. Paddle digunakan pada
aliran fluida lamines, transisi atau turbulen tanpa baffle. Pengaduk ini
memberikan aliran arah radial dan tangensial dan hampir tanpa gerak vertikal
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur4
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
sama sekali. Arus yang begerak ke arah gorizontal setelah mencapai dinding
akan dibelokan ke arah atas atau bawah. Bila digunakan pada kecepatan tinggi
akan terjadi pusaran saja tanpa terjadi agitasi.
Pola Aliran Dalam Bejana Aduk
Jenis aliran di dalam bejana yang sedang diaduk bergantung pada jenis
impeler, karakteristik fluida, dan ukuran serta perbanding (proporsi) tangki, sekat,
dan agiator. Kecepatan fluida pada setiap titik dalam tangki mempunyai tiga
kompenen, dan pola aliran keseluruhan di dalam tangki itu bergantung pada
variasi dari ketiga komponen itu dari satu lokasi ke lokasi lain.
a. Pola aliran radial
Aliran radial yang bekerja pada arah tegak lurus terhadap dinding tabung.
b. Pola aliran tangensial
Aliran tangensial atau disebut juga rotasional yaitu yang bekerja pada
arah singgung terhadap lintasan lingkar di sekeliling poros.
c. Pola aliran aksial
Aliran yang bekerja pada arah paralel (sejajar) dengan poros.
( Susanti. 2015 )
Alat Pengaduk
Zat cair biasanya diaduk dalam suatu tangki atau bejana yang biasanya
berbentuk selinder dengan sumbu terpasang vertical. Bagian atas mungkin
tertutup dan terbuka ke udara. Ukuran dan proporsi tangki iti bermacam-macam,
tergantung pada pengadukan itu sendiri. Pada bagian ujung bawah tangki,
biasanya agak membulat agar tidak terlalu banyak sudut-sudut yang tajam atau
daerah yang sulit didapat atau ditemukan arus zat cair. Kedalam zat cair biasanya
hampir sama dengan diameter tangki. Didalam tangki dipasang pengaduk pada
bagian ujung poros dengan posisi mengantung. Pada poros digerakkan oleh motor,
yang biasanya dijalin atau dihubungkan langsung pada poros tersebut. Tangki
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur5
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
biasanya dilengkapi dengan lubang masuk dan lubang keluar, kumparan kalor,
mantel serta sumur untuk menempatkan termomer atau piranti pengukur lainnya.
( McCabe. 1993 )
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 yang terjadi terpecah menjadi empat bagian. Penggunaan ukuran sekat yang
lebih besar mampu menghasilkan pencampuran yang lebih baik.
Gambar 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.
( Anonim. 2011 )
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur6
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
Vortex
Vortex adalah putaran air yang membentuk aliran yang bergerak secara
tangensial. Vortex pada permukaan zat cair ini yang terjadi karena adanya
sirkulasi aliran laminer cenderung membentuk stratifikasi pada berbagai lapisan
tanpa adanya aliran longitudinal antara lapisan-lapisan itu.
Vortex merupakan hal yang dihindari dalam proses pencampuran (mixing),
karena dapat menyebabkan penggumpulan fluida. Maka, dapat menyebabkan
waktu untuk mencapai homogenitas lebih lama. Untuk menghindari vortex saat
pencampuran, dapat menggunakan baffle.
Gambar Terbentuknya vortex
Kebutuhan Daya Dalam Tangki Berpengaduk
Dalam merancang sebuah tangki berpengaduk, kebutuhan daya untuk
memutar pengaduk, merupakan hal penting yang harus dipertimbangkan. Untuk
memperkirakan daya yang diperlukan ketika pengaduk berputar pada kecepatan
tertentu maka diperlukan suatu korelasi empirik mengenai angka daya.
Angka daya tersebut diperoleh dari grafik hubungan Np vs Nre, Bilangan
Reynold atau Reynold Number (Nre) menjelaskan pengaruh dari viskositas laruta,
Rumus dari Reynold Number yaitu :
Nre = (Persamaan 1-1)
Keterangan :
D = Diameter pengaduk (m)
N = Kecepatan putaran pengaduk (rps)
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur7
Vorteks
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
= Densitas fluida (kg/m3)
= Viskositas fluida (Kg/ms)
Sedangkan Power Number (Np) atau angka daya dirumuskan sebagai
berikut :
(
Keterangan :
Np = Power Number (kg m2 / s2)
P = Power (watt)
= Konstanta grafitasi ( 1 kg m / N s2)
N = Kecepatan pengadukan (rps)
= Densitas fluida (kg / m3)
D = Diameter pengaduk (m)
Sehingga dari rumus angka daya tersebut dapat diperoleh nilai power yang
dibutuhkan untuk mendorong pengaduk. Persamaan – persamaan diatas berlaku
bagi tangki bersekat maupun tidak bersekat. Namununtuk tangki tidak bersekat,
nilai angka daya yang diperoleh harus dikoreksi lagi dengan angka Frounde atau
Frounde Number (Nfr).
Angka Frounde merupakan ukuran rasio tegangan inersia terhadap gaya
gravitasi per satuan luas yang bekerja pada fluida dalam tangki. Hal ini terdapat
dalam situasi dimana terdapat gerakan gelombang yang tidak dapat diabaikan
pada permukaan zat cair. Persamaan angka ini yaitu :
(persamaan 1-3)
Keterangan :
D = diameter pengaduk (m)
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur8
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
N = kecepatan putar pengaduk (rps)
G = gravitasi bumi (m/s2)
( Susanti. 2015 )
II.2 Sifat Bahan
1. Air ( Aquadest )
a. Rumus molekul : H2O
b. Massa molar : 18.0153 g/mol
c. Titik lebur : 0 °C (273.15 K) (32 ºF)
d. Titik didih : 100 °C (373.15 K) (212 ºF)
e. Penampilan : Cairan tak Berwarna, Tidak berbau.
( Anonim, 2015. “ Aquadest “ )
2. Methanol
a. Rumus molekul : CH3OH
b. Massa molar : 32.04 g/mol
c. Titik lebur : –97 °C, -142.9 °F (176 K)
d. Titik didih : 64.7 °C, 148.4 °F (337.8 K)
e. Penampilan : Cairan tak Berwarna, Beracun dengan bau yang khas.
( Anonim, 2015. “ Mathanol “ )
3. Supersoft
Supersoft adalah bahan baku utama untuk pembuatan softener pakaian
atau pelembut pakaian. Bentuknya pasta putih kental.Larut dalam air hangat.
4. Parfum
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur9
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
Parfum untuk Pelembut Pakaian adalah jenis parfum yang khusus, tahan
panas & wangi melekat. Jenis Parfum/Fragrance yang sering digunakan pada
formula Pelembut Pakaian antara lain: Parfum Snappy, biasanya digunakan untuk
pelembut Pakain/Softener warna Pink. Parfum Ocean Fresh, biasanya digunakan
untuk Pelembut Pakaian warna Biru.
5. Fixative.
Fixative adalah bahan kimia yang berfungsi untuk melekatkan parfum ke
serat kain.
( Anonim. 2010. “ Supersoft; Parfum; Fixative “ )
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur10
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
BAB III
PELAKSANAAN PRAKTIKUM
III.1 Bahan
1. Air Hangat
2. Fixative
3. Methanol
4. Supersoft
5. Parfum.
III.2 Alat
1. Spatula
2. Beaker Glass
3. Neraca Analitik
4. Stopwatch
5. Set Alat Pengadukan
6. Statif
7. ViscometerOstwalt.
III.3 Gambar Alat
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur11
Spatula Beaker Glass StopwatchNeraca Analitik Analitik
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
III.4 Prosedur Percobaan
1. Sediakan bahan dan alat yang akan digunakan
2. Timbang piknometer kosong dengan volume 10 ml
3. Memasang satu set alat berpengaduk
4. Masukkan sirup dan susu masing – masing dengan volume tertentu
( 100 ml, 110 ml, 120 ml) kedalam beaker glass, tambahkan air sampai
dengan volume 1 liter
5. Putar pengaduk dengan kecepatan tertentu (200 rpm, 250 rpm, 300
rpm) selama kurang lebih 2 menit
6. Kemudian melakukan pengamatan dengan menggunakan baffle maupun
tidak menggunakan baffle apakah terdapat vortex atau tidak
7. Menentukan densitas menggunakan picnometer dan waktu alir
menggunakan viscometer ostwald
8. Ulangi percobaan diatas sesuai dengan variabel percobaan yang
ditentukan dan menggunakan baffle
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur12
Statif Piknometer
Set Alat
Pengadukan
Viscometer Ostwalt
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur13
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. “ Supersoft; Parfum; Fixative “ ( http://supersoft-
softener.blogspot.co.id/ ) diakses pada tanggal 9 Oktober 2015 pukul 19.00
WIB.
Anonim. 2011. “ Pengadukan dan Pencampuran “ (
http://tekimku.blogspot.co.id/ ) diakses pada tanggal 9 Oktober 2015 pukul
16.00 WIB.
Anonim, 2015, “ Air “ ( http://id.wikipedia.org/wiki ) diakses pada tanggal 9
Oktober 2015 pukul 18.40 WIB.
Anonim, 2015, “ Methanol “ ( http://id.wikipedia.org/wiki ) diakses pada tanggal
9 Oktober 2015 pukul 18.41 WIB.
Susanti. 2015. “ Laporan Mixing Tangki Berpengaduk “ (
https://www.academia.edu/9588091/ ) diakses pada tanggal 9 Oktober 2015
pukul 14.00 WIB.
McCabe, W., Smith, J.C., and Harriot, P., 1993 “ Unit Chemical Operation “.
McGraw – Hill, Inc : Inggris.
Vielky, F., 2012, “ Tangki Berpengaduk “(
http://fevzyvielky.blogspot.co.id/2012/12 ) diakses pada tanggal 9 Oktober
2015 pukul 14.01 WIB.
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur14
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia “ Tangki Berpengaduk ”
Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur15