laporan pp str
Post on 05-Jul-2018
237 Views
Preview:
TRANSCRIPT
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 1/14
LAPORAN TETAP PILOT PLANT
PERPINDAHAN PANAS TANGKI BERPENGADUK
(STIRRED TANK REACTOR)
Oleh:
Kelompok 3
Kelas KD
Nama:
Da!a C"#a $ammo!"a (%&33%'%&%&%)
$a!"a Ula S!"s*+a!" (%&33%'%&%&')
$a!,ama Na*-, H (%&33%'%&%&.)
$e/a S"l0"a (%&33%'%&%&)
$1 Do+, A!"l,a*a (%&33%'%&%&2)
R"" $*"p (%&33%'%&%44)
T!" U#am" P#!" (%&33%'%&%4)
I*s#!k#!: I5* Ha6a!7 S1T7$1T1
8URUSAN TEKNIK KI$IA
POLITEKNIK NEGERI SRI9I8AA
4%&
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 2/14
PERPINDAHAN PANAS TANGKI BERPENGADUK
(STIRRED TANK REACTOR)
&1 T6a* Khss
Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan dapat:
• Menghitung koefisien keseluruhan perpindahan panas untuk STR
• Menghitung koefisien film perpindahan panas untuk STR
• Memahami proses perpindahan panas didalam tangki berjaket berpengaduk
yang tergolong dalam kelompok proses unsteady state
41 Ala# ,a*/ D"/*aka*
• Stirred tank reactor : 1 unit
• Termokopel : 1 buah
• Termometer : 2 buah
• Ember : buah
• !elas "iala #"lastik$ : 1 buah
31 Baha* a*/ D"/*aka*
• %ir 1&& liter
'1 Dasa! Teo!"
"erpindahan panas dalam tangki berpengaduk berjaket sangat berbeda
dengan proses perpindahan yang biasa anda jumpai' (al ini disebabkan karena
proses yang terjadi adalah proses tak tetap #unsteady state$' )adi koefisien
perpindahan panas #*$ tidak dapat digunakan dalam persamaan Fourier ' +
*'%'-t' "ersamaan Fourier hanya dapat digunakan bila tangki beroperasi kontinu
# steady state$'
"ersamaan yang harus digunakan adalah persamaan untuk tangki berjaket
berpengaduk dengan pemanas dengan pemanas non-isothermal #air$'
( ) *%dtTT.cd/
dtMc
dt
d+21 =−==
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 4/14
n
Tk
d%
d<
∂∂
−=
3imana :
% : uas permukaan isotermal
n : )arak, diukur normal #tegak lurus$ terhadap permukaan itu
< : aju alir kalor melintasi permukaan itu pada arah normal terhadap
permukaan'
T : Suhu0 : 0onstanta proporsionalitas #tetapan kesebandingan$
"ada keadaan steady, T hanya merupakan fungsi posisi sematamata, dan
laju aliran kalor pada setiap titik pada dinding itu konstan' Sehingga
persamaannya dapat ditulis :
dn
dTk
%
<−=
Ko*+k#"0"#as Te!mal
(ukum Fourier menyatakan bah7a k tidak tergantung pada gradien suhu
tetapi tidak selalu demikian halnya terhadap suhu itu sendiri' 3i lain pihak, k
merupakan fungsi suhu' .alaupun bukan fungsi kuat' *ntuk jangkauan yang tidak
konstan, k dapat dianggap konstan' Tetapi untuk jangkauan suhu yang lebih besar,
kondukti;itas termal dapat didekati dengan persamaan dalam bentuk :
0 a = bT
3imana : a dan b konstanta empirik
Ko*+ks" Kea+aa* Steady
0onduksi dalam keadaan steady dapat ditulis :
d>
dTk
%
<−=
atau
d>k%
<dT −=
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 5/14
?leh karena hanyalah > dan T yang merupakan ;ariabel dalam persamaan,
integral langsung akan menghasilkan :
@
-Tk
AA
TTk
%
<
12
21 =−−
−=
3imana :
A2 dan A1 @ tebal lempengan
T1 B T2 -t penurunan suhu #beda suhu$ melintang lempeng
5ilai k dapat dihitung dengan mencari ratarata aritmetik dan k pada kedua
suhu permukaan, T1 dan T2 atau dengan menghitung ratarata aritmetik suhu dan
menggunakan nilai k pada suhu itu'
Sehingga dapat dituliskan dalam bentuk :
R
-T< =
KONDUKSI KALOR KEADAAN TAK STEADY
Pe!samaa* ko*+ks" sa# +"me*s"
d>>>
TT
>
T
∂∂∂∂
+∂∂
8"ka kalo! kela! lempe*/ pa+ad>> +
#e*#lah :
d>$dt>>TT
>Tk%#
∂∂ ∂∂+∂∂−
0elebihan masukan kalor terhadap kalor yang keluar, yang merupakan
penumpukan pada lapisan d> adalah :
d>dt>
Tk%d>$dt
>>
TT
>
Tk%#dt
>
Tk%
2
2
∂∂
=∂∂∂∂
+∂∂
+∂∂
−
S#"!!e+ Ta*k Rea-#o! (STR)
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 6/14
Stired Tank #tangki berpengaduk$ dalam industri kimia digunakan untuk
reaksireaksi batch CtumpakD dalam skala kecil' %lat ini terdiri dari tangki silindris
yang dilengkapi dengan agitator CpengadukD' Tangki ini digunakan untuk
pemanasan atau pendinginan, dipakai jaket sehingga air panas atau air dingin
dapat dialirkan #dipindahkan$'
"engadukan dipakai dalam berbagai aplikasi, misalnya dispersi suatu at
terlarut dalam suatu pelarut, penyatuan dua cairan yang dapat dicampur, produksi
slurry dari padatan halus didalam suatu cairan, pengadukan suatu cairan homogen
untuk meningkatkan heat transfer ke cairan'
"eralatan pengaduk mempunyai berbagai macam ;ariasi menurut
aplikasinya'
1' Axial flow impeler, untuk cairan ;iskositas sedang yang memerlukan gerakan
cepat'
2' Flat blade turbine, yang menghjasilkan aliran turbulen pada arah radial, tetapi
memerlukan power yang lebih besar'
' Turbin untuk pengadukan yang merata sekali'
' Anchor impeller, untuk tingkat turbulensi rendah dan efektif digunakan untuk
tangki yang dipanaskan atau didinginkan dengan jaket'
F' Helical impeller , untuk pengadukan padat cair atau untuk mengaduk pasta,
lumpur, atau adonan'
Gam5a! &1 Ba#-h S#"!!e+ Rea-#o!
"roses perpindahan panas dalam tangki berpengaduk dapat digolongkan
sebagai proses non isothermal , unsteady state karena aliran panas dan suhu
berubah terhadap 7aktu' "enurunan dan penggunaan persamaan neraca energi
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 7/14
dan persamaan yang menghubungkan bilangan tak berdimensi mengikuti asumsi
asumsi berikut :
1' * bernilai bernilai konstan untuk proses dan pada seluruh permukaan
perpindahan panas, sehingga * proses adalah constan'
2' aju alir fluida panas adalah konstan'
' "anas spesifik fluida panas dan fluida dingin konstan selama proses'
' Suhu fluida pemanas yang masuk dalam jacket konstan
F' "engadukan menghasilkan suhu cairan yang merata'
G' Tidak terjadi perubahan fasa parsial'
H' "anas yang hilang dapat diabaikan
.1 La*/kah Ke!6a
Pe!s"apa*:
a' Memastikan telah mempelajari gambar dan menguasainya
b' Membuka katup9 kran udara tekan
c' Menghidupkan saklar utama #main s7itch$
d' Menghidupkan peralatan proses control "IT 1& untuk ukuran T2
e' Membuka keran utama air yang menuju ke kondensor kecil #dari tangki
utama penyimpanan air$
f' Menghidupkan pompa sirkulasi air dalam jaket #tombol hijau$' Menunggu
sampai tekanan stabil'
g' Membuka katup kran utama uap Jmenggunakan sarung tangan khusus$
h' "ada panel kontrol TKI H #suhu masuk air pemanas T1$
Tekan S" #Set "oint$ tombol hijau
Masukkan H&
Tekan lagi sampai "8 #"rocessing ;al;e$ menyala merah
i' "ada panel kontrol TKI G
Tekan sampai "8 #"rocessing ;al;e$ menyala merah
Mematikan semua tombol kuning dan hijau j' *ntuk mempercepat proses pemanasan a7al, dapat mengatur TKI H secara
manual #pembukaan katup 8F$
Tekan tombol kuning #manual$ sampai menyala
Tekan sampai harga naik mencapai J& L atau maksimal
@ila air didalam jaket mencapai F& F, tekan sampai menunjukkan
G&L
Matikan tombol kuning
k' Menunggu sampai keadaan yaitu suhu air pemanas dalam H&I 2I
l' Menyiapkan air bersih sebanyak 1&& kg9liter
m' Menentukan kecepatan putaran pengaduk dan menghitung R"Mnya
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 8/14
n' Mematikan pengaduk
Pe*/ama#a*:
o' @ila suhu air telah stabil, memastikan pengaduk dalam keadaan tidak
berputar' Memasukkan semua air bersih tadi dengan menggunakan pompa
listrik
p' Menghidupkan stop7atch bersamaan dengan pengaduk segera setelah air
dimasukkan semua #1&& $
<' Mencatat datadata t, T1, T2 setiap inter;al 7aktu 2 menit
r' Menghentikan pengambilan data bila suhu T1 T2 atau bila isi reaktor sudah
mencapai set pointnya
s' Mengukur ketinggian air dari dasar tangkit' Mangatur kecepatan pengaduk #R"M$ untuk percobaan berikutnya,
kemudian matikan
u' Mengosongkan isi rekator9 tangki'
Mengulangi langkah kerja ini mulai dari langkah kerja 1F dengan mengubah
R"M pengaduk'
Iontoh "erhitungan:
1' 3ata "engamatan
.aktu Reaktor #oI$ )acket #oI$ I
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 9/14
#menit$ #kal9goI$t1 t2 T1 T2
& N G FN 1,&
2 N F& GF G& 1,& F& F2 GG G2 1,&
G F2 F GH G 1,&
N FG FN GJ GG 1,&
1& FN G& H& GH 1,&
12 G& G2 H& GN 1,&
1 G2 G H1 GJ 1,&
1G G G H2 H& 1,&
D"ke#ah" :
&,1&F m
3 1,1 m
A=1
4 π d
2=
1
4 x3,14 x (1,14 )2=1,02m
2
. 1&&
liter
menit ≈100
kg
menit
5 N&&
rad
min
2' "erhitungan
• "enentuan harga 0 dan koefisien perpindahan panas #*$
D"ke#ah" :
. 100
liter
menit =100
kg
menit =1.10
5 gr
menit
θ=2menit
% 1,&2 m2
ρair=1
kg
m3
μair &,&1 Ip
Pe*,elesa"a* :
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 10/14
• *ntuk t 2 menit
Mc . ' I #T1 B T2$
1.10
5 gr
menit . 1
kal
g℃. (65−60 )℃=5.10
5 kal
menit
ln
T 1−t 1
T 1−t 2=
WC
MC . [ k 1−1
k 1 ] . θ
ln
65−48
65−50=
1.105 gr
menit .1
kal
gr℃
5.105 kal
menit
.
[ k 1−1
k 1 ].2menit
0,122=0,4. [ k 1−1
k 1 ]
&,122 k 1 &, k 1 B &,
k 1 1,N
k 1=eu A /w .c
1,N eu .1,02/10
5.1
n 1,N &,&&&&1&2 ' *
* FG1,&G
• "enentuan harga 0 dan koefisien perpindahan panas #*$
*ntuk t 2 menit
h1 D1
k 1=a [ l
2 N ρ
μ ]1
3 [ Q μ
K ]1
3 [ μ
μ w ]0,14
3imana : μ
μ w=1
+ *' %' dt
FG1,&G > 1,&2 > 2
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 11/14
H2GF&,G2
h1.1,14
1,438 =( (0,105m )2.80 rad
min.1
kg
m3
0,01C )
1
3
.( 72650,642.0,01C
1,438 )1
3 (1)0,14
&,HJ2 hi 4,444 rad . kgmin.m.c .7,831m
2
.Cmin .1
hi 2,NGHJ
rad.kg
min2
dengan cara yang sama maka perhitunhan pada tiap menit ke dapat
dianalogikan dalam tabel beikut ini'
.aktu 0 1 * hi
2 1,N FG1,&
G
2,NG
1,1 11&J,F
J
2H,1
G 1,11J 11&HF,HH 2F,FF
N 1,& 1,HJ 1H,FH
1& 1,111 1&F,H
J
2,NH
12 1,122 11FN,& 2F,N2
1 1,&JN H1,2J 1N,
1G & & &
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 12/14
Gam5a! Ala#
Stirred Tank Reactor
8/16/2019 Laporan Pp Str
http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 13/14
1 A*al"sa Pe!-o5aa*
3ari praktikum yang telah dilakukan dapat dianalisa bah7a terjadi perpindahan
panas melalui alat stired tank reator #STR$' "erpindahan panas pada STR ini dapat
terjadi secara konduksi, kon;eksi, dan radiasi' "ada alat STR ini dilengkapi jacket
yang berfungsi sebagai media pemanas yang dihasilkan dari steam yang kemudian
secara konduksi mentransfer panas ke dalam reaktor yang berisi umpan'
Selain dilengkapi dengan jacket, alat STR ini juga dilengkapi dengan agitator
#pengaduk$' "engaduk ini berfungsi sebagai dispers suatu at terlarut dalam suatu
pelarut dan pengadukan suatu cairan homogen untuk meningkatkan heat transfer
ke cairan'
Secara diagram alir pada STR ini, air dari sumber air masuk kea alat STR
sebelumnya terbagi menjadi dua aliran yaitu sebagai pendingin pada condenser
tipe sho7er dan aliran utama yang menuju jacket dikontakkan dengan steam pada
suatu temuan atau penghubung yang terbentuk y' selanjutnya air panas yang telah
terkontak dengan steam tadi akan menuju jacket kembali dan terjadi sirkulasi
secara terusmenerus hingga didapatkan set point yang diinginkan' 0emudian
dicatat temperatur masuk dan keluar reactor serta temperatur masuk dan keluar
jacket sebagai data yang digunakan untuk perhitungan koefisien film dinding
dalam' 3ari perhitungan yang didapatkan untuk 7aktu t 2 menit, nilai h i nya
yaitu 2,NG sedangkan untuk 7aktu 1G menit nilai h i & karena temperatur in dan
out reaktor adalah sama yaitu GoI'
&%1 Kes"mpla*
"ada percobaan stirred tank reactor yang telah dilakukan dapat disimpulkan
bah7a :
• "erpindahan panas terjadi yaitu secara kon;eksi dan
konduksi'
top related