operasi transfer massa (otm) introduction 2013-14
DESCRIPTION
Operasi Transfer MassaTRANSCRIPT
-
OPERASI TRANSFER MASSA
(OTM)
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Tri Widayatno
-
Informasi Umum Mata Kuliah : Operasi Transfer Massa (OTM)
Jumlah SKS : 3
Kode MK : TKK 207
Pengampu : Tri Widayatno, ST, M.Sc, PhD
Kontak
Email : [email protected]
No Hp : +6285868723271
Jadwal : Kelas A Senin 9:30 12:00
: Kelas B Senin 12:30 15:00
Kelas C Kamis
Koordinator Kelas
-
Tujuan dan Kompetensi
Mahasiswa memahami materi tentang dasar-
dasar transfer massa
Mahasiswa mampu mengaplikasikan dalam
perhitungan alat-alat industri yang didasarkan
pada proses perpindahan massa
-
Pendahuluan
Latar Belakang
Proses Pemisahan merupakan salah satu inti dalam bidang teknik kimia
Proses Pemisahan digunakan pada pemurnian bahan baku maupun produk
Proses pemisahan sebagian besar menggunakan operasi-operasi berbasis transfer massa
-
Materi
Ptemuan Materi Hari/Tanggal
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Introduction, Dasar-Dasar Transfer massa dan Panas
Difusi Molekuler dan Olakan
Tutorial
Difusivitas Gas dan Cairan
Kristalisasi
Tutorial
Perhitungan Kristalisasi
Psychometric Chart
Tutorial pre-midterm exam
Ujian Tengah Semester 21 April 3 Mei 2008
Humidifikasi
Dehumidifikasi
Wetted Wall Coloumn
Cooling Tower
Pengeringan Zat Padat
Perancangan Proses pengeringan Zat Padat
Tutorial pre final exam
-
Pustaka
Treybal, R.E., 1981, Mass Transfer Operations, 3rd ed.,
McGraw Hill Co. Inc., New York
Mc. Cabe, W.L., Smith, J.C., and Harriot, P., 1985, Unit
Operations of Chemical Engineering, 4th ed. Mc Graw Hill,
Singapore.
Brown, G. G., 1950, Unit Operation, John Wiley and Sons
Inc., New York.
Harjono, Operasi Teknik Kimia II, Teknik Kimia UGM
-
Evaluasi
Assignment/homework : 25 %
Midterm Exam : 30 %
Final Exam : 40 %
Attendance(Mandatory > 75 %) : 5 %
:
-
Overview of Mass Transfer
& Heat Transfer
-
Some Basic Principles (Mass)
flow = driving force resistance
In mass transfer,
The driving force:
The resistance:
Tinggi
rendah
driving
force
-
Apa yang terjadi jika sebotol
parfum di buka di tengah ruangan?
Transfer massa?
-
c1
c2
x
Bagaimana Transfer Massa
terjadi?
Molecular movement
Ficks Law:
jA
x
cDj AABA
jA = flux A melalui B
lb/h/ft2, kg/s/m2
DAB = diffusivitas A melalui B
in2/s, m2/s
cA = Konsentrasi (kg/m3)
Diffusi
Konveksi
-
Modes of Mass Transfer
jA
Diffusi
Konveksi
jA
Mass (water) moving from fluid-
to-surface or surface-to-fluid.
)cc(hj surf ace,Af luid,AmA
jA = flux of A through B
hm = convective mass
transfer coefficient
in/sec, mm/s
increases with fluid velocity
vfluid, cfluid
csurf
-
Modes of Mass Transfer
Condensation when
cfluid,bulk > cfluid,surface
Tair,dewpoint > Tproduct, surface
jA jA vfluid, cfluid
Diffusion
Convection
Evaporation when
cfluid,bulk < cfluid,surface
Tair,dewpoint < Tproduct, surface
cfluid,surface is related
(but not equal) to cproduct,surface
and Tproduct,surface
csurf
-
Modes of Mass Transfer
Condensation & evaporation
also result in heat transfer, due
to latent heat of vaporization.
q=h(Tair-Tsurf)+hmv(cair-csurf)
convection condens./evap.
The driving forces (T, c)
vary down the process.
The resistances (h, hm) are
relatively constant.
Latent heat:
2,070 kJ/kg
898 Btu/lb
jA vfluid, cfluid
Diffusion
Convection
csurf
-
Summary
Trnasfer Massa (oil, water, etc.) mengalir
downhill (dari konsentrasi tinggi ke rendah).
flow = driving force resistance
High
Low
driving
force
-
Dasar-Dasar Transfer Massa
-
Arti Penting
Transfer massa merupakan salah satu Chemical
Engineering Tools, yang merupakan konsep-konsep
fundamental dalam menyelesaikan tugas TK.
Chemical Engineering Tools :
1. Neraca Massa,
2. Neraca Panas,
3. Proses-proses Transfer,
4. keseimbangan,
5. ekonomi,
6. humanitas.
-
Definisi Teknik kimia ada bagian menyangkut operasi tanpa reaksi kimia.
Subyek ini dikelompokkan OPERASI TEKNIK KIMIA
(UNIT OPERATION)
Dalam Bagian ini, perbedaan konsentrasi sebagai driving force.
Perpindahan massa adalah bagian dari proses ini.
Ada juga pemisahan menjadi komponen terjadi bukan karena
perbedaan konsentrasi tetapi akibat perbedaan sifat fisik.
Contoh pemisahan menjadi komponen ialah : filtrasi dan screening
(akibat perbedaan ukuran, dekantasi (perbedaan berat jenis)
Teknik Kimia unit operasi (non reaksi) driving force : perbedaan konsentrasi ............PERPINDAHAN MASSA
-
Proses Pemisahan:
1. Pemisahan secara Fisis-mekanik: pemisahan berdasar
perbedaan densitas dan ukuran partikel. Misal: Filtrasi,
Screening
2. Pemisahan dengan operasi transfer massa, melibatkan
perubahan komposisi larutan dan berdasar pada
perbedaan tekanan uap, kelarutan, konsentrasi
Transfer massa: Gerakan molekul dari elemen fluida yang
disebabkan adanya gaya pendorong yang bisa berupa
perbedaan konsentrasi, kelarutan, tekanan uap. Misal:
difusi dan transfer massa konveksi
-
Catatan :
Transport massa Transfer massa
Contoh : mengalirnya air PAM dalam pipa-pipa air
bukan termasuk transfer massa, tetapi transportasi
fluida.
Dinamika system mempengaruhi kecepatan transfer
massa
Contoh : pelarutan gula dengan diaduk dalam air
panas berlangsung jauh lebih cepat.
-
Tugas: berilah contoh 5 (lima) peristiwa difusi
yang anda jumpai di sekitar anda.
Tugas : berilah contoh 5(lima) peritiwa difusi di
industri kimia, sebutkan solut dan solvent serta
alat yang digunakan.
-
Teknik Kimia ------- Unit Operasi..non reaksi
Perubahan Konsentrasi ( pemisahan menjadi komponen)
Perpindahan massa
POSISI DAN SCOPE OPERASI
PERPINDAHAN MASSA
Operasi Perpindahan massa: perpindahan skala mikro
yang disebabkan oleh perbedaan konsentrasi, bukan
pemisahan menjadi komponen (secara mekanik) :
- Filtrasi
- Screening
- Perbedaan densitas
-
Posisi Mata Kuliah Perpindahan Massa Pada Kurikulum
-Basic Engineering :
Matematika, Fisika dll
-NME
-Transport Phenomena
-Perpindahan massa
-Perancangan Alat
-Perancangan Pabrik
Ilmu teknik kimia merupakan aplikasi dari ilmu kimia dengan
kompetensi utama berupa kemampuan untuk merancang sebuah produk
serta proses produksi dengan segala aspeknya .
Kemampuan perancangan pabrik didukung oleh pengetahuan
Perpindahan massa di berbagai alat dan didukung ilmu teknik dasar
-
Implementasi di Industri
Operasi perpindahan massa banyak diimplementasikan pada
proses pemisahan yang merupakan faktor sangat penting di industri
Proses pemisahan di industri : - purifikasi bahan baku dan produk
- bagian cost produksi tertinggi
Contoh : biaya proses purifikasi alkohol
Variabel yang vital dalam proses pemisahan : beda konsentrasi awal-akhir
Karakter Proses perpindahan massa
Merupakan proses perpindahan dalam skala molekul yang diakibatkan
perbedaan konsentrasi
Contoh : Pemisahan air dari larutan alkohol. Pada sistem pemisahan tjd
aliran uap air akibat perbedaan konsentrasi >< aliran air
dalam pipa karena tekanan pompa
-
Klasifikasi Perpindahan Massa Campuran 2 fasa
Dalam perpindahan massa, harus melibatkan lebih dari satu komponen
Pada proses ini, kedua komponen larut sempurna pd setiap perbandingan
Kontak antara 2 fasa menyebabkan terjadinya difusi antar masing2
komponen dan menyebabkan hasil separasi yang selalu tidak sempurna
Sistem campuran pada operasi perpindahan massa
Sistem gas-gas dan padat-padat: tidak terjadi dua fasa
Sistem gascair : semua komponen harus terdistribusi pada ke dua fasa
pemisahan dapat menggunakan metode distilasi
atau teknik lainnya seperti :
absorbsi >< desorbsi
humidifikasi >< de humidifikasi
Sistem gas-padat : menyangkut proses adsorbsi/desorbsi
Sistem cair-cair : proses ekstraksi
Cair-padat : proses kristalisasi
-
Pemisahan menggunakan Membran
Sistem gas-gas : menggunakan membran micropore
kecematan pemisahan merupakan fungsi dimensi molekul
Sistem gas cair : dipengaruhi tingkat permeasi
kecepatan pemisahan mrpk fungsi kelarutan
Sistem cair-cair : proses dialisis
Sistem pemisahan yang lain :
-kontak langsung fasa tercampur
-Pemanfaatan sifat permukaan
-
Bagaimana seorang chemical engineers memilih metode pemisahan?
-Tentukan semua metode yang mungkin
-Pilih metode yang paling ekonomis, terutama berdasarkan :
sifat fisika komponen dan kemudahan di handling
Pilihan ini adalah : - sebagai pilihan awal
- penentu utamanya adalah cost
- hrs di realisasikan shg terbukti sbg pilihan tepat
Kelebihan proses pemisahan berdasarkan perpindahan massa :
komponen didapatkan dlm keadaan semula
Pemisahan secara kimiawi : berubah menjadi senyawa lain
-
Beberapa contoh pemisahan di industri :
-Mineral dari ore :mass trans op (MO)=leaching, mekanik
(ME)=flotation
-Minyak dari biji2an : leaching
-Gas dari campuran gas : adsorbsi/absorbsi, distilasi
-Air dari larutan etanol : distilasi, kombinasi reaksi dan MO
(NaOH)
-H2S dan gas : absorbsi dgn atau tanpa reaksi kimia
-
Jenis dan Kondisi Operasi Perpindahan Massa
Direct : metode dengan membentuk dua fasa dari 1 fasa dengan
penambahan energi
Indirect : metode dengan penambahan substansi lain
Steady state operation : konsentrasi pd setiap posisi sama setiap waktu
Unsteady state : >< steady state
Stagewise operation : aliran fasa ke sistem tidak kontinyu
Continuous operation : aliran fasa ke dan dari sistem kontinyu
Prinsip disain alat perpindahan massa 4 variabel pokok : -Jumlah stage kesetimbangan
-Waktu yang diperlukan
-Kapasitas
-Energi yang dibutuhkan
-
Jenis Separasi : - Evaporation
- Distillation
- Extraction
- Leaching
- Membrane Separation
- Absorption
Distilasi : pemisahan yang didasarkan pada terjadinya distribusi
substansi pada fasa gas-cair
-Distribusi substansi yang terjadi adalah akibat perbedaan votality
-Semua komponen terdapat pada kedua fasa
-Apa perbedaan distilasi dengan evaporasi, ekstraksi, leaching dan
absorbsi?
-
TUGAS 1
TENTUKAN
1. JUMLAH MINIMAL PROSES PEMISAHAN PADA
INDUSTRI PUPUK UREA
2. JENIS PROSES PEMISAHAN YG DIPERLUKAN
-
Terminologi
A
AA
MC
cairanvolumeAmol
cairanvolumeAgram
A mol gramAgram
TR
P
V
nC AAA
Konsentrasi Cairan
CA : konsentrasi molar A,
: konsentrasi massa A,
MA : Berat Molekul A,
Gas
CA : konsentrasi molar A
nA : jumlah mol A
V : volume gas
PA : tekanan parsial A
T : suhu
R : konstanta gas ideal
A
-
Fluks
Banyaknya massa suatu komponen (bisa dalam
satuan massa maupun satuan mol) yang
melintasi satu satuan luas permukaan tiap satuan
waktu.
Hukum Fick :