laporan pendahuluan fm bru
DESCRIPTION
jjTRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pencampuran adalah operasi yang sangat penting bahkan dapat dikatakan
sebagai fundamental hampir di tiap proses.Pencampuran zat cair bergantung pada
pembentukan arus aliran yang membawa bahan yang belum bercampur ke dalam
zona pencampuran di sekitar impeller.
Keberhasilan proses operasi kimia juga tergantung pada suatu efektifitas
dari pencampuran dan pengadukan dari fluida. Pengadukan yang dilakukan akan
menyebabkan suatu material akan bergerak secara spesifik (tertentu), sedangkan
pencampuran adalah pendistribusian yang acak dan melalui satu atau yang lainnya
dari dua atau lebih fase. Suatu material yang homogen, seperti air dingin dalam
tanki yang penuh dalam tanki dapat diaduk tetapi tidak dapat dilakukan
pencampuran sebelum ditambahkan material lain ke dalam tanki. Jadi jelaslah
bahwa pengadukan (agitasi) tidaklah sama dengan pemcampuran (mixing).
Nilai sebuah mixer yang digerakkan di dalam industri ditentukan oleh
waktu yang diperlukan, tenaga yang diterima dan sifat-sifat produk. Peralatan
mixing dan sifat-sifat yang diinginkan dalam material yang diolah berbeda dari
setiap kasus. Terkadang diperlukan kesamaan yang tinggi, gerakan mixing dan
tenaga yang dibutuhkan minimum. Tetapi yang menjadi masalah bahwa tidak
satupun alat yang dapat melakukan fungsi dari pencampuran secara menyeluruh
dan effisien karena disebabkan biaya pengoperasian yang sangat tinggi
Dalam proses mixing ini digunakan impeller sebagai mixer yang akan
mencampurkan dua fase atau lebih yang terpisah. Arus yang ditimbulkan oleh
suatu gerakan impeller ini menyebabkan terbentuknya suatu vortex yang sangat
tidak diinginkan dalam proses mixing.
Untuk mencegah terjadinya vortex, ketika fluida diaduk dalam tangki
silinder dengan impeller yang berada pada pusatnya, maka digunakan baffle yang
dipasang pada dinding vessel. Baffle yang digunakan biasanya memiliki jarak
yang sama. Baffle biasanya tidak menempel di dinding vessel sehingga secara
kebetulan akan terdapat celah antara baffle dengan dinding.
Tidak seperti unit pengoperasian yang lainnya, proses pencampuran
dibutuhkan untuk melakukan beberapa tugas seperti pemompaan, perpindahan
panas dan perpindahan massa secara cepat. Peralatan pencampuran yang
digunakan untuk kepentingan komersial sangatlah banyak, misalnya pencampuran
yang digunakan untuk memproduksi bahan kimia, makanan, dan obat-obatan.
Tugas dari mixer (pencampur) itu sendiri adalah :
1) Mengontakkan cairan-cairan yang tidak dapat bercampur, misalnya proses
ekstraksi solvent
2) Proses emulsi untuk menghasilkan produk yang stabil
3) Melarutkan padatan kasar pada cairan dengan viskositas rendah
4) Dispersi padatan halus dalam cairan dengan viskositas tinggi
5) Dispersi padatan halus dalam cairan, misalnya proses fermentasi
6) Mengontakkan gas/padatan/cairan pada reaksi katalitik
7) Mencampur cairan yang dapat bercampur (misible)
Tetapi yang menjadi permasalahan disini bahwa tidak satupun alat yang
dapat melakukan fungsi dari pencampuran secara menyeluruh dan efisien karena
disebabkan biaya pengoperasian yang sangat tinggi. Sehubungan dengan hal
tersebut, maka sangatlah perlu untuk mngetahui proses pencampuran ataupun
pengadukan secara lebih dalam, tentang alat yang digunakan ataupun cara yang
tepat sehingga nantinya akan diperoleh hasil yang optimal serta dapat menekan
biaya yang digunakan seminimal mungkin.
Pada banyak operasi pengaduk sangat diperlukan untuk mencampurkan
larutan, seperti pencampuran petroleum. Peralatan campuran dikarakteristikkan
oleh kemampuannya untuk membangkitkan kapasitas ke dalam tangki yang dapat
dijelaskan dalam jumlah aliran yang dihasilkan, dan dapat dibaca secara visual.
Dengan hal ini gradien viskositas dalam tangki dirancang berdasarkan pergeseran
angka.
Ada dua macam impeller pengaduk, yaitu impeller aliran-aksial (axial-
flow impeller) dan impeller aliran-radial (radial-flow impeller). Impeller jenis
pertama membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller, yang kedua
membangkitkan arus pada arah tengensial atau radial. Impeller jenis pertama
membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun masalah-masalah yang akan diketahui melalui percobaan ini adalah :
1) Bagaimanakah pengaruh penggunaan dari dua impeller yang berbeda (type
propeller & padle) terhadap kualitas campuran yang dihasilkan.
2) Bagaimanakah pengaruh penggunaan baffle dalam proses pencampuran.
3) Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran impeller yang berbeda dalam
proses pencampuran.
4) Bagaimanakah pengaruhi penggunaan bahan dalam proses pencampuran.
5) Faktor-faktor yang mempengaruhi pola aliran dan kualitas campuran dalam
proses pencampuran.
6) Pengaruh kecepatan putaran impeller terhadap konduktivitas larutan garam.
1.3. Tujuan Percobaan
Dengan melakukan percobaan ini, maka :
1) Mengetahui prinsip dan cara kerja Fluid Mixing Apparatus
2) Mengetahui faktor yang mempengaruhi perbedaan pola aliran..
3) Mengetahui pengaruh dari penggunaan baffle pada proses pencampuran.
4) Mengetahui bentuk-bentuk impeller.
5) Mengetahui perhitungan Fluid Mixing.
6) Mengetahui aplikasi dari Fluid Mixing Apparatus.
1.4. Manfaat Percobaan
Manfaat-manfaat yang dapat diambil melalui percobaan ini adalah :
1) Dapat mengetahui prinsip dasar dari percobaan fluid mixing apparatus.
2) Dapat mengetahui perbedaan pola aliran yang ditimbulkan oleh dua buah
impeller (Propeller & turbin).
3) Dapat mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan pola aliran yang berbeda,
seperti padatan yang digunakan, viskositas cairan, kecepatan putaran impeller
dan lain sebagainya.
4) Dapat mengetahui besarnya daya hantar listrik yang ditimbulkan sebagai
pengaruh dari kecepatan putaran.
5) Dapat mengetahui perbedaan yang terjadi pada pencampuran liquid yang
menggunakan baffle dan tidak menggunakan baffle.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pencampuran atau mixing adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan
secara acak dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain dan
sebaliknya, dimana bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau
lebih. Sedangkan pengadukan atau agitation adalah gerakan yang terinduksi
menurut cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu
biasanya mepunyai semacam pola aliran sirkulasi.
Pada percobaan kali ini digunakan alat Fluid Mixing Apparatus dengan
impeller. Impeller inilah yang akan membangkitkan pola aliran didalam sistem,
yang menyebabkan zat cair bersirkulasi didalam bejana untuk akhirnya kembali
ke impeller. Pengadukan zat cair dilakukan dengan maksud bergantung dari
tujuan langkah pengolahan itu sendiri. Tujuan pengadukan antara lain :
1) Untuk membuat suspensi partikel zat padat.
2) Untuk membuat zat cair yang mampu mampat, umpamanya metil alkohol dan
air.
3) Untuk menyebarkan gas di dalam zat cair dalam bentuk gelembung-gelembung
kecil.
4) Untuk menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair lain
sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus.
Peralatan yang digunakan pada operasi gas-liquid diantaranya sparged dan
agitated vessel dan bermacam-macam tipe tray tower. Dimana fase gas terdispersi
ke dalam gelembung-gelembung gas ataupun foam. Tray tower merupakan jenis
yang terpenting, karena menghasilkan counter current, multi stage contact, tetapi
the simpler vessel contractors memiliki banyak aplikasi. Jika bentuk kerucut
(cone) yang digunakan maka harus dipastikan bahwa pencampuran dapat
dilakukan dengan sempurna dengan cara menurunkan posisi impeller. Jika
impeller terlalu dekat dengan permukaan dinding vessel terutama jika sampai
bersentuhan akan mengakibatkan alat menjadi rusak.
Gas dan liquid dapat mengalami kontak, dengan gas mendispersi sebagai
gelembung gas. Pada agitated vessel baik multi stages maupun counter current,
efeknya diabaikan. Contohnya adalah seperti karbonasi lime slurry, klorinasi
paper stock, hydrogenation of vegetables oil, aerasi dari fermentasi, produksi
asam sitrat dari beet sugar dengan bantuan mikroorganisme.
Kecepatan utama secara konsep berhubungan dengan perubahan angka
aliran dan pada umumnya lebih tinggi dari kecepatan utama rata-rata. Dalam
hubungannya lebih tinggi dari perubahan angka aliran. Pada aliran turbulen,
ditipekan oleh angka Reynold Impeller, ND2 ρ/μ, 1000. Tenaga masukan ini di
transfer antara variasi skala besar (secara umum disebut skala makro). Pergeseran
angka pada kondisi 1000 atau lebih besar dari yang rendah sebagai kecepatan
fluktuasi skala kecil ini cukup kecil pada ukuran fisika (biasanya kurang dari
100).
Hal ini tidak dapat dibaca secara visual dan pengukuran serta
spesifikasinya lebih komplek.
P Q H...............................................................(1)
dimana :
P : tekanan
Q : kapasitas pumping
H : waktu kecepatan utama
2.1. Mixing
Pengadukan zat cair dilakukan untuk berbagai maksud, tergantung dari
tujuan langkah itu sendiri. Tujuan pengadukan antara lain adalah :
1) Untuk memilih suspensi partikel zat padat.
2) Untuk meramu zat cair yang mampu larut, misalnya metil alkohol dan air.
3) Untuk menyebarkan gas didalam zat cair dalam bentuk gelembung kecil.
4) Untuk menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair lain,
sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus.
5) Untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan kumparan atau
mantel kalor.
Kadang-kadang pengaduk digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus,
misalnya dalam hidrogenasi katalitik dan zat cair. Dalam bejana hidrogenasi di
dispersikan melalui zat cair dimana terdapat partikel-partikel katalis padat dalam
keadaan suspensi, sementara kalor reaksi diangkut keluar melalui kumparan.
Pengadukan menunjukkan gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada
suatu bahan di dalam bejana. dimana geraka itu biasanya mempunyai semacam
sirkulasi. Tetapi yang menjadi masalah bahwa tidak satupun alat yang dapat
melakukan fungsi dari pencampuran secara menyeluruh dan efisien karena
disebabkan biaya pengoperasian yang sangat tinggi.
Parameter yang mempengaruhi klasifikasi agitator:
1. Parameter Proses
a) viskositas rendah
b) kelarutan zat terlarut
c) konduktivitas termal fluida dan zat terlarut jika terjadi perpindahan panas
d) densitas fluida
e) ukuran partikel solid
2. Parameter Mekanik
a) diameter impeller
b) rotasi impeller permenit
c) bentuk impeller
d) volum vessel
e) bentuk vessel
f) letak agitator terhadap vessel
Keberhasilan operasi suatu proses pengolahan tergantung pada efektifitas
pengadukan dan pencampuran zat dalam proses. Pengadukan diartikan sebagai
gerakan terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan didalam bejana dimana
gerakan terinduksi menurut cara tertentu menurut bahan didalam bejana, dimana
gerakan mempunyai pola sirkulasi. Sedangkan pencampuran adalah peristiwa
menyebarnya bahan-bahan secara acak dimana bahan yang satu menyebar
kedalam bahan yang lain, sedangkan kedua bahan tersebut tadinya terpisah dalam
dua fase yang berbeda.
a. In-line Static Mixer
In-line static mixers digunakan untuk operasi pencampuran dan pelarutan
dalam jumlah yang besar. Sebuah unit tetap diletakkan dalam sebuah pipa dan
pencampur dimasukkan oleh sistem pemompaan. Untuk kasus pencmpuran liquid
kental secara laminer, pencampuran dilakukan dengan mekanisme slicing dan
folding. Proses pencampuran ini memberikan peningkatan dalam produk
campuran sebagai jumlah dari elemen pencampuran yang diulang meningkat.
Dalam kasus pelarutan liquid/liquid dan gas liquid seperti mekanisme diatas tidak
berpengaruh dan biasanya operasi terjadi secara turbulen.
b. In-Line Dynamic Mixer
Untuk operasi pencampuran dimana membutuhkan produksi continue dari
solid yang dilarutkan dan emulsi, In-Line Dynamic Mixers adalah salah satu
bentuk mixer yang dapat digunakan. Alat ini terdiri dari sebuah rotor dimana spin
adalah kecepatan tinggi di dalam sebuah casing dan umpan material dipompakan
secara continue menuju unit. Di dalam casing, shear force fluida yang tinggi
digunakan pada operasi pelarut.
2.2. Mechanically Agitated Vessel
1. Vessel
Vessel biasanya berbentuk tangki silinder vertikal dimana di dalamnya
akan di isikan fluida dengan kedalaman yang sama dengan diameter tangki. Tetapi
pada beberapa sistem pengontakan gas atau cairan dengan kedalaman cairan
sekitar 3 kali diameter tangki maka akan digunakan banyak impeller. Diameter
vessel berkisar antara 0,1 meter untuk unit yang kecil hingga 10 meter ataupun
lebih untuk instalasi industri besar. Bagian dasar tangki dapat berbentuk datar,
lengkungan atau lancip (kerucut) tergantung pada faktor kemudahan pada saat
pengurasan atau pada zat padat yang terlarut. Bentuk yang sering digunakan
adalah bentuk lengkungan karena sudut yang ada sangat minimalis sehingga zat
padat tidak ada yang terselip dan akan rata tercampur. Sedangkan jika bentuk
kerucut (cone) yang digunakan maka harus dipastikan bahwa pencampuran dapat
dilakukan dengan sempurna dengan cara menurunkan posisi impeller.
Dalam kasus lainnya sering pula digunakan 2 buah impeller pada bagian
atas. Walaupun bawah vessel untuk memperoleh pencampuran yang sempurna.
Pada design mixer atau settler untuk solvent extraction biasanya digunakan tangki
segi empat karena pertimbangan harga yang lebih murah untuk kapasitas yang
besar dan juga lebih mudah mengkombinasikannya dengan settler.
a. Jet Mixer
Pencamuran dalam sebuah vessel; dilakukan untuk viskositas rendah
dengan menggunakan jet nozzle yang dimasukkan dalam vessel dimana cairan
dengan viskositas tinggi dialirkan kedalam jet nozzle. Pompa digunakan untuk
mengeluarkan sebagian liquid dari vessel dan dikembalaikan melalui nozzle
melalui vessel. Transfer momentum dari jet viskositas tinggi menuju liquid dalam
vessel menyebabkan aksi pencampuran sirkulasi dalam tanki.
b. Mills
Beberapa kegiatan kimia termasuk pelarutan solid dan pengemulsian tidak
dapat dilakukan di dalam vessel yang dicampur secara mekanik karena tidak
mungkin dapat menurunkan tegangan tinggi untuk memecah partikel agregat
dalam memperoleh kualitas pelarutan atau menciptakan emulsi yang stabil. Mills
dapat digunakan dalam operasi pelarutan dimana pelarutan partikel dilakukan
dengan crushing atau shearing.
c. Unit Pelarutan dengan Kecepatan Tinggi
Type peralatan ini serupa dengan In-Line Dynamic Mixer, tetapi dalam
kasus ini alat digunakan dalam sebuah vessel. Alat pencampur ini terdiri dari rotor
kecepatan tinggi di dalam vessel dimana fluida dimasukkan ke aksi shearing
intensif.
d. Valve Homogenizers
Unit ini mempunyai bagian pemompaan untuk menyuplai material yang
akan dilarutkan melalui sebuah orifice terkecil. Tekanan tinggi akan diturunkan
mendekati tekanan fluida melalui sebuah orifice sehingga menghasilkan shear
force tinggi dimana emulsi dan suspensi koloid akan dihasilkan secara continue.
e. Ultrasonic Homogenizers
Material yang akan diproses dipompakan pada tekanan tinggi (diatas 150
bar) melalui orifice yang didesain secara khusus untuk menghasilkan aliran
dengan kecepatan tinggi melalui sebuah blade yang digoyangkan atau digetarkan
pada frekuensi ultrasonic.
f. Extruders
Pelarutan dalam industri plasit biasanya dilakukan dalam extruders. Feed
yang biasanya mengandung polimer utama dalam bentuk granular atau bubuk,
bersama-sama dengan aditif seperti stabilizer, plastizer, pigmen berwarna, dll.
Selama proses dalam extruders dikeluarkan pada tekanan tinggi dan laju kontrol
dari extruders untuk pembentukan. Maka dari itu extruders mempunyai berbagai
jenis.
2. Baffle
Untuk mencegah terjadinya pembentukan ruang udara (vortex) pada saat
cairan-cairan dengan viskositas rendah diaduk dalam tangki silinder vertikal
dengan impeller yang berada pada pusatnya, maka digunakanlah baffle yang di
pasang pada dinding vessel. Baffle yang digunakan biasanya memiliki jarak yang
sama sekitar 1 – 10 dari diameter tangki. Baffle biasanya tidak menempel pada
dinding vessel sehingga secara kebetulan akan terdapat celah antara baffle dengan
dinding vessel. Baffle umumnya tidak digunakan pada cairan dengan viskositas
tinggi dimana pembentukan vortex bukanlah menjadi masalah yang penting.
Baffle dipasang pada mixing vessel untuk menambah aliran turbulensi. Walaupun
penggunaan baffle menaikkan jumlah tenaga atau energi, tetapi di sisi lain
memilki keuntungan yaitu terjadinya perpindahan panas secara terus menerus dan
waktu yang dibutuhkan untuk mencampur lebih cepat.
3. Impeller
Impeller inilah yang akan membangkitkan pola aliran di dalam sistem,
yang menyebabkan zat cair bersikulasi di dalam bejana untuk akhirnya kembali ke
impeller. Dari segi bentuknya, ada tiga jenis impeller, propeller (baling-baling),
dayung (padle), dan turbin (turbine). Masing-masing jenis terdiri lagi atas
berbagai variasi dan sub-jenis. Ada lagi jenis-jenis impeller lain yang di
maksudkan untuk situasi-situasi tertentu, namun ketiga jenis itu agaknya dapat
digunakan untuk menyelesaikan 95 persen dari semua masalah agitasi zat cair.
a. Propeller
Propeller merupakan impeller aliran aksial berkecepatan tinggi untuk zat
cair berviskositas rendah. Propeller kecil biasanya berputar pada kecepatan motor
penuh, yaitu 1.150 atau 1.750 rpm, sedang propeller besar berputar pada 400
sampai 800 rpm. Arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat cair
menurut arah tertentu samapi dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana. Kolom
zat cair yang berputar dengan sangat turbulennya itu meninggalkan impeller
dengan membawa ikut zat cair stagnan yang dijumpainya dalam perjalanannya
itu, dan zat cair stagnan yang terbawa ikut itu mungkin lebih banyak dari yang
dibawa kolom arus sebesar itu kalau berasal dari nosel stasioner. Daun-daun
propeller merobekkan menyeret zat cair itu. Oleh karena arus aliran ini sangat
gigih, agitator propeller sangat efektif dalam bejana besar.
Propeller yang berputar membuat pola heliks di dalam zat cair, dan jika
tidak tergelincir antara zat cair dan propeller itu, satu putaran penuh propeller
akan memindahkan zat cair secara longitudinal pada jarak tertentu, bergantung
dari sudut kemiringan daun propeller. Rasio jarak ini terhadap diameter
dinamakan jarak-bagi (pitch) propeller itu. Propeller yang mempunyai jarak bagi
1,0 disebut mempunyai jarak-bagi bujur-sangkar (square pitch). Propeller yang
berputar membuat pola heliks di dalam zat cair, dan jika tidak tergelincir antara
zat cair dan propeller itu.
b. Paddle
Untuk tugas-tugas sederhana, agitator yang terdiri dari satu dayung datar
yang berputar pada poros vertikal merupakan pengaduk yang cukup efektif.
Kadang-kadang daun-daunnya dibuat miring, tetapi biasanya vertikal. Dayung
(paddle) ini berputar di tengah bejana dengan kecepatan rendah sampai sedang,
dan mendorong zat cair secara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan
vertikal pada impeller, kecuali bila daunnya agak miring. Arus yang terjadi
bergerak ke luar ke arah dinding, membelok ke atas atau ke bawah. Dalam tangki-
tangki yang dalam, kadang dipasang beberapa dayung pada satu poros, dayung
yang satu di atas yang lain. Dalam beberapa rancangan, daunnya disesuaikan
dengan bentuk dasar bejana, yang mungkin bulat atau cekung, sehingga dapat
mengikis permukaan pada jarak sangat dekat. Dayung (padle) jenis tersebut
dinamakan agitator jangkar (anchor agitator). Jangkar ini sangat efektif untuk
mencegah terbentuknya endapan pada permukaan penukar kalor, seperti
umpamanya, dalam bejana proses bermantel, tetapi tidak terlalu efektif sebagai
alat pencampur. Jangkar ini biasanya dioperasikan bersama dengan dayung
berkecepatan tinggi yang biasanya berputar menurut arah yang berlawanan.
Agitator dayung yang digunakan di industri biasanya berputar dengan
kecepatan antara 20 dan 150 rpm. Panjang total impeller dayung biasanya antara
50 sampai 80 persen dari diameter-dalam bejana. Lebar daunnya seper-enam
sampai seper-sepuluh panjangnya. Pada kecepatan yang sangat rendah, dayung
dapat memberikan pengadukan sedang di dalam bejana tanpa sekat, pada
kecepatan yang lebih tinggi diperlukan pemakaian sekat, sebab jika tidak, zat cair
itu akan berputar-putar saja mengelilingi bejana itu dengan kecepatan tinggi,
tetapi tanpa adanya pencampuran.
c. Turbin
Turbin biasanya efektif untuk jangkau viskositas yang cukup luas. Pada
cair berviskositas rendah, turbin itu menimbulkan arus yang sangat deras yang
berlangsung di keseluruhan bejana, menabrak kantong-kantong yang stagnan dan
merusaknya. Di dekat impeller itu terdapat zone arus deras yang sangat turbulen
dengan geseran yang kuat. Arus utamanya bersifat radial dan tangensial.
Komponen tangensialnya menimbulkan vorteks dan arus putar, yang harus
dihentikan dengan menggunakan sekat (baffle) atau difuser agar impeller itu
menjadi sangat efektif.
Beberapa di antara berbagai ragam bentuk rancang turbin adalah turbin
daun lurus terbuka, turbin piring berdaun dan turbin piring lengkung vertikal.
Kebanyakan turbin itu menyerupai agitator dayung berdaun banyak dengan daun-
daunnya yang agak pendek, dan berputar pada kecepatan tinggi pada suatu poros
yang dipasang di pusat bejana. Impellernya mungkin terbuka, setengah terbuka,
atau terselubung. Diameter impeller biasanya lebih kecil dari diameter dayung,
yaitu berkisar antara 30 sampai 50 persen dari diameter bejana. Kecepatan fluida
dalam setiap titik dalam tangki mempunyai tiga komponen, dan pola aliran
keseluruhan di dalam tangki itu bergantung pada variasi dari ketiga komponen itu
dari satu lokasi ke lokasi lain. Ketiga komponen itu yaitu :
1) Komponen radial yang bekerja pada arah tegak lurus terhadap poros impeller.
2) Komponen longitudinal, yang bekerja pada arah paralel dengan poros.
3) Komponen tangensial, atau rotasional, yang bekerja pada arah singgung
terhadap lintasan lingkar di sekeliling poros.
Dalam keadaan biasa, di mana poros itu vertikal, komponen radial dan
tangensial berada dalam satu bidang horizontal, dan komponen longitudinalnya
vertikal. Komponen radial dan komponen longitudinal sangat aktif dalam
memberikan aliran yang diperlukan untuk melakukan pencampuran. Bila poros itu
vertikal dan terletak persis di pusat tangki, komponen tangensial biasanya kurang
menguntungkan. Arus tangensial itu mengikuti suatu lintasan berbentuk lingkaran
di sekitar poros, dan menimbulkan vorteks pada permukaan zat cair, dan karena
adanya sirkulasi aliran laminar, cenderung membentuk stratifikasi pada berbagai
lapisan tanpa adanya aliran longitudinal antara lapisan-lapisan itu. Turbin adalah
sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Fluida yang
bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi.
Jika di dalam sistem itu terdapat pula partikel zat padat, arus sirkulasi itu
cenderung melemparkan partikel-partikel itu, dengan gaya sentrifugal, ke arah
luar, dan dari situ bergerak ke bawah, dan sesampai di dasar tangki, lalu ke pusat.
Karena itu, bukannya pencampuran yang berlangsung di sini, tetapi sebaliknya
pengumpulanlah yang terjadi. Jadi, karena dalam aliran sirkulasi zat cair begerak
menurut arah gerakan daun impeller, kecepatan relatif antara daun dan zat cair itu
berkurang, dan daya yang dapat diserap zat cair itu menjadi terbatas.
Dalam bejana yang tak bersekat, alir putaran itu dapat dibangkitkan oleh
segala jenis impeller, baik aliran aksial maupun yang radial. Jadi, jika putaran zat
cair itu cukup kuat, pola aliran di dalam tangki itu dapat dikatakan tetap,
bagaimanapun bentuk rancangan impeller. Pada kecepatan impeller tinggi vorteks
yang terbentuk mungkin sedemikian dalamnya, sehingga mencapai impeller dan
gas dari atas permukaan zat cair akan tersedot ke dalam zat cair itu. Makanya hal
demikian tidaklah dikehendaki.
Aliran tingkat (circulatory flow) dan arus putar (swirling) dapat dicegah
dengan menggunakan salah satu dari tiga cara di bawah ini. Dalam tangki-tangki
kecil impeller dipasang di luar sumbu tangki (eksentrik). Porosnya digeser sedikit
dari garis pusat tangki, lalu dimiringkan dalam suatu bidang yang tegak lurus
terhadap pergeseran itu. Dalam tangki-tangki yang lebih besar, agitatornya
dipasang di sisi tangki, dengan porosnya pada bidang horizontal. Tenaga yang
dibutuhkan biasanya tidak cukup untuk digunakan secara continue yang
digunakan untuk mengatur gerakan steam turbin. Dua kecepatan driver mungkin
dibutuhkan pada saat torques awal sangat tinggi. Untuk impeller jenis turbin,
perbandingan diameter dari impeller dan vessel berada pada range 0,3-0,6. Jenis-
jenis impeller yang lain :
a) The marine type propeller
Gambar 1. The marine type propeller
Impeller tipe Marine adalah jenis fan yang mentransmisikan daya dengan
mengubah gerak rotasi menjadi dorong. Sebuah perbedaan tekanan yang
dihasilkan antara permukaan depan dan belakang pisau berbentuk airfoil, dan
cairan (seperti udara atau air) dipercepat belakang pisau.
b) Flate – blade turbine
Gambar 2. Flate – blade turbine
Impeller jenis flate – blade turbine banyak digunakan terutama untuk
campuran dengan mengorbankan efisiensi atau ketika geser tinggi diperlukan
seperti cair-cair emulsi atau intensitas tinggi menggosok padat.
c) Folding Propeller
Gambar 3. Folding Propeller
Impeller jenis folding propeller ini adalah jenis impeller di mana pisau
impeller lipat berada didalam ketika impeller tidak digunakan, dan keluar ketika
impeller akan digunakan. Jenis impeller ini sering digunakan pada kapal pesiar
berlayar untuk mengurangi drag sementara di bawah layar. impeller lipat juga
digunakan pada model pesawat untuk mengurangi hambatan udara.
d) Turbine with Radial Baffle
Gambar 4. Turbine with Radial Baffle
Turbin radial baffle adalah turbin di mana aliran fluida kerja adalah radial
pada poros. perbedaan antara turbin aksial dan radial terdiri dalam cara udara
mengalir melalui komponen (kompresor dan turbin). Sedangkan untuk turbin
aksial rotor dampak oleh aliran udara, dimana untuk turbin radial, aliran lancar
berorientasi pada 900C oleh kompresor yang akan menuju ruang pembakaran dan
mengemudi turbin dalam air cara yang sama drive watermill.
e) Saw-toothed Propeller
Gambar 5. Saw-toothed Propeller
Impeller jenis ini digunakan untuk mencampur cairan dengan kandungan
berserat tinggi atau pencampuran yang mengandung bahan berserat atau
berserabut yang tidak diinginkan, impeller dengan tepi gigi gergaji yang akan
"memotong" atau pecahnya bahan selama proses pencampuran. Bahan Konstruksi
impeller ditebar adalah 316 Stainless Steel.
f) Flat Blade Paddle
Gambar 6. Flat Blade Paddle
Impeller jenis flat blade paddle ini terbagi menjadi unit-unit ini yang dapat
dibagi lagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama terdiri dari rotor-stator unit
menggunakan rotor yang solid besar umumnya dilengkapi dengan pin, serta celah
sempit antara rotor dan stator, ukuran yaitu sekitar beberapa milimeter atau
mungkin lebih rendah. Kelompok kedua ini ditandai dengan menggoreskan
agitator dan sesuai dengan penukar panas permukaan tergores. Unit pencampuran
tersebut dapat dioperasikan baik menggunakan padat atau kecil besar terbuka
(volum kecil yaitu) rotor, keduanya dilengkapi dengan menggores pisau.
2.3. Pencampuran Solid-Liquid
Bila zat padat disuspensikan dalam tanki yang diaduk, ada beberapa cara
untuk mendefinisikan kondisi suspensi itu. Proses yang berbeda akan memerlukan
derajat suspensi yang berlainan pula, dan karena itu kita perlu menggunakan
definisi yang tepat dan korelasi yang semestinya didalam merancang atau dalam
penerapan ke skala besar.
1. Mendekati suspensi penuh
Yaitu suspensi dimana masih terdapat sebagian kecil kelompok-kelompok zat
padat yang terkumpul didasar tanki agak kepinggir atau ditempat lain.
2. Partikel bergerak penuh
Yaitu seluruh partikel berada dalam suspensi atau bergerak disepanjang dasar
tanki.
3. Suspensi penuh atau Suspensi diluar dasar
Yaitu seluruh partikel berada dalam keadaan suspensi dan tidak ada didasar
tanki atau tidak berada didasar tanki selama leih dari 1 atau 2 detik.
2.4. Pencampuran Liquid-Liquid
Pencampuran zat cair-cair (misible) didalam tangki merupakan proses
yang berlangsung cepat dalam daerah turbulent. Impeller akan menghasilkan arus
kecepatan tinggi, dan fluida itu mungkin dapat bercampur baik disekitar impeller
karena adanya keterbulenan yang hebat. Pada waktu arus itu melambat karena
membawa ikut zat cair lain dan mengalir disepanjang dinding, terjadi juga
pencampuran radial sedang pusaran-pusaran besar pecah menjadi kecil, tetapi
tidak banyak terjadi pencampuran pada arah aliran.
2.5. Pencampuran Gas-Liquid
Dalam proses pencampuran gas dengan liquid, gas akan tersuspensi dalam
bentuk gelembung-gelembung kecil dengan tekanan tertentu.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Alat dan Bahan
3.1.1 Alat
1) Satu unit Fluid Mixing Apparatus yang dilengkapi dengan impeller
berbeda dengan baffle dan tanpa baffle.
2) Konduktometer
3) Selang untuk saluran transportasi liquid
3.1.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :
1) Air
2) Pasir
3) Garam
3.2. Prosedur Percobaan
1) Siapkan Fluid Mixing Apparatus tanpa baffle sehingga dapat digunakan
sebagaimana mestinya.
2) Ukurlah diameter vessel, diameter impeller, jarak impeller dari dasar vessel,
lebar bilah impeller.
3) Masukkan air, pasir, dan garam ke dalam Fluid Mixing Apparatus, kemudian
pasang impeller yang dikehendaki.
4) Hidupkan Fluid Mixing Apparatus dan aturlah kecepatan putaran impeller 50
rpm, 100 rpm, 200 rpm, 300 rpm, lakukan secara bergantian
5) Amati dan gambarlah pola aliran yang terjadi setiap kenaikan kecepatan
perputaran impeller dan hitung daya dari pengadukan tersebut.
6) Ulangi percobaan di atas untuk impeller yang berbeda dan Fluid Mixing
Apparatus dengan baffle.