Download - Praktek Mixing Dasar Teori
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Dasar Teori
1.1.1 Pengertian Pengadukan
Pengadukan (agitation) adalah gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu
pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu biasanya mempunyai
semacam pola sirkulasi. Pencampuran adalah peristiwa menyebarkan bahan-bahan
secara acak, dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain dan
sebaliknya, sedang bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fasa atau lebih.
1.1.2 Tujuan Pengadukan
Tujuan pengadukan zat cair dilakukan untuk berbagai maksud bergantung dari
tujuan langkah pengolahan itu sendiri. Tujuan pengadukan antara lain :
1. Untuk membuat suspensi partikel zat padat
2. Untuk mencampur zat cair yang mampu campur (miscible)
3. Untuk menyebarkan (dispersi) gas di dalam zat cair dalam gelembung-gelembung
kecil
4. Untuk meyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair yang lain,
sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus
5. Untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan kumparan
1.1.3 Tangki Pengaduk
Zat cair biasanya diaduk di dalam suatu tangki atau bejana, biasanya yang
berbentuk silinder dengan sumbu terpasang vertikal. Bagian atas tangki mungkin
saja terbuka ke udara atau dapat pula tertutup. Ukuran dan proporsi tangki
bermacam-macam, bergantung pada masalah pengadukan itu sendiri. Ujung bawah
tangki itu biasanya agak membulat, jadi tidak datar maksudnya agar tidak terdapat
terlalu banyak sudut-sudut tajam atau daerah yang sulit ditembus arus zat cair.
Kedalaman zat cair biasanya hampir sama dengan diameter tangki.
1.1.4 RATB ( Reaktor Alir Tangki Berpengaduk )
RATB adalah reaktor kontinyu yang berupa tangki berpengaduk, pola aliran
adalah mixed flow, sehingga bisa diasumsikan konsentrasi, konversi, dan suhu di
semua titik dalam reaktor adalah homogen. Ada beberapa jenis reaktor RATB
Sehingga pada reaktor ini suhu bisa dianggap isotermal:
a. RATB biasa, digunakan untuk sistem cair-cair, dimana reaktan adalah fasa cair,
dan bila ada katalisator juga cair.
b. Reaktor Gelembung: Reaktor untuk mereaksikan sistem gas cair, dimana gas di
umpankan dengan sparger dari bawah dan cairan dari atas secara kontinyu.
c. Slurry Reactor : Reaktor yang mereaksikan cairan dan padatan, baik padatan
sebagai katalisator ataupun reaktan, dengan pengadukan.
Untuk RATB dapat disusun seri 3-5 buah untuk mendapatkan pola aliran
similar dengan plugflow, dan dapat dipasang pendingin/pemanas baik jacket maupun
koil untuk menjaga suhu konstan.
Gambar RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)
Bagian dalam suatu RATB :
RATB dikenal juga sebagai RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu). Di RATB,
satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan bersamaan
dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor. Pengaduk
dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan reaksi
berlangsung secara optimal. Waktu tinggal dapat diketahui dengan membagi volum
reaktor dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor. Dengan
perhitungan kinetika reaksi, konversi suatu reaktor dapat diketahui.
Beberapa hal penting mengenai RATB:
Reaktor berlangsung secara ajeg, sehingga jumlah yang masuk setara dengan
jumlah yang ke luar reaktor jika tidak tentu reaktor akan berkurang atau
bertambah isinya.
Perhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna sehingga
semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama. Dengan asumsi ini,
komposisi keluar reaktor selalu sama dengan bahan di dalam reaktor.
Seringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun secara seri
daripada menggunakan reaktor tunggal yang besar. Sehingga reaktor yang di
belakang akan memiliki komposisi produk yang lebih besar dibanding di
depannya.
Dapat dilihat, bahwa dengan jumlah RATB kecil yang tak terbatas model
perhitungan akan menyerupai perhitungan untuk RAP
1.1.5 Pencampuran (mixing)
Pencampuran (mixing) adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara
acak dimana bahan satu menyebar ke bahan yang lain dan sebaliknya, sedangkan
bahan-bahan tersebut sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih. Prinsip
percobaan pencampuran adalah berdasarkan pada peningkatan pengacakan dan
distribusi dua atau lebih komponen yang mempunyai sifat yang berbeda.
Derajat pencampuran dapat dikarakterisasi dari waktu yang dibutuhkan,
keadaan produk atau bahkan jumlah energi yang dibutuhkan untuk melakukan
pencampuran. Derajat keseragaman pencampuran diukur dari sampel yang
diambil selama pencampuran. Jika komponen yang dicampur telah terdistribusi
melalui komponen lain secara random, maka dikatakan pencampuran telah
berlangsung dengan baik.
Variabel-variabel yang mempengaruhi proses pencampuran adalah komposisi
bahan, reaktor yang digunakan, kecepatan pengadukan, waktu pengadukan,
densitas, dan viskositas bahan. Semakin lama pengadukan, maka campuran akan
semakin homogen. Homogenitas campuran berpengaruh pada viskositas dan
densitas campuran.
Besar kecilnya viskositas tergantung pada densitas.
a. Tangki Pencampuran (Mixing)
Alat pencampur fasa padat ke fasa cair jenis ini diperuntukkan untuk
memperoleh campuran dengan viskositas rendah, biasanya berupa tangki
pencampur beserta perlengkapannya. Dimensi tangki atau vessels, jenis
pengaduk atau impeller, kecepatan putar pengaduk, jenis pengaduk, jumlah
penyekat atau buffle, letak impeller beserta dimensinya bergantung dari
kapasitas dan jenis dari bahan yang dicampurkan.
b. Bagian-bagian Alat Pencampur
o Tangki atau vessel wadah untuk pencampuran berbentuk silinder dengan
bagian bawah melengkung atau datar.
o Penyekat/buffle berbentuk batang yang diletakkan dipinggir tangki berguna
untuk menghindari vortex dan digunakan untuk mempolakan aliran menjadi
turbulen. Jumlah buffle biasanya 3, 4 atau 6 buah dengan ukuran 1/12
diameter 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.
o Pengaduk/impeller digunakan untuk mengaduk campuran, jenis dari impeller
beragam disesuaikan pada sifat dari zat yang akan dicampurkan. Jenis-jenis
impeller yang umumnya digunakan adalah : Tree-blades/marine impeller
digunakan untuk pencampuran dengan bahn dengan viscositas rendah
dengan
putaran yang tinggi, Turbine with flat vertical blades impeller digunakan
untuk cairan kental dengan viscositas tinggi, Horizontal plate impeller
digunakan untuk zat berserat dengan sedikit terjadinya pemotongan, Turbine
with blades are inclined impeller paling cocok digunakan untuk tangki yang
dilengkapi jaket pemanas, Curve bade Turbines impeller efektif untuk bahan
berserat tanpa pemotongan dengan viskositas rendah, Flate plate impeller
digunakan untuk pencampuran emulsi, Cage beaters impart impeller cocok
digunakan untuk pemotongan dan penyobekan, Anchore paddle impeller
digunakan campuran dengan viscositas sangat tinggi berupa pasta.
c. Ukuran dan Letak (Impeller)
Ukuran impeller biasanya berkisar antara 0,3-0,6 kali diameter tangki,
sedangkan letak impeller tergantung pada dimensi vessel viscositas campuran
yang diaduk. Tata letak dari impeller seperti pada tabel dibawah ini :
h adalah tinggi vessel s dan Dt adalah diameter vessel s
Letak impeller untuk tangki dengan menggunakan buffle biasanya di
tengah/center karena pola turbulensi yang dikehendaki akan terbentuk dengan
adanya buffle. Untuk tangki tanpa menggunakan buffle, letak pengaduk sangat
mempengaruhi pola aliran yang dihasilkan. Biasanya untuk menghindari
adanya vortex aliran fluida karena pengadukan tangki tanpa buffle meletakkan
pengaduk tidak tepat ditengah/tidak senter dengan tangki.
1.2.6 Jenis – Jenis Pengaduk
Ada beberapa tipe impeller yang biasa digunakan antara lain : propeller,
paddle, turbin,dan helical ribbon.
a. Propeller
Jenis impeller ini biasa digunakan untuk kecepatan pengadukan tinggi
dengan arah aliran aksial. Pengaduk ini dapat digunakan untuk cairan yang
memiliki viskositas rendah dan tidak bergantung pada ukuran serta bentuk tangki.
Kapasitas sirkulasi yang dihasilkan besar dan sensitif terhadap beban head. Dalam
perancangan propeller, luas sudu biasa dinyatakan dalam perbandingan luas area
yang terbentuk dengan luas daerah disk. Nilai nisbah ini berada pada rentang 0.45
sampai dengan 0.55. Pengaduk propeller terutama menimbulkan aliran arah
aksial, arus aliran meninggalkan pengaduk secara kontinu melewati fluida ke satu
arah tertentu sampai dibelokkan oleh dinding atau dasar tangki. Impeller jenis ini
dapat dioperasikan pada seluruh range kecepatan. Propeller kecil biasanya
berputar pada kecepatan motor penuh, yaitu 1.150 atau 1.750 rpm, propeller besar
berputar pada 400 sampai 800 rpm.
Tipe impeller ini berbentuk kipas yang menghasilkan aliran aksial. Propeller
mempunyai tingkat efisiensi yang baik bila digunakan pada fluida yang
berviskositas rendah, kurang dari 2000 cP. Arus yang meninggalkan propeller
mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau
dinding bejana. Hal ini efektif digunakan dalam bejana besar. Biasanya alat
pengaduk propeller dibuat dalam dua bagian dan berputar dengan cepat.
Pengaduk propeller digunakan untuk mengaduk bahan dengan viskositas rendah.
Ada beberapa jenis pengaduk yang biasa digunakan. Salah satunya adalah
propeller berdaun tiga.
Baling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750
rpm (radius per minute) dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah.
b. Paddle
Pengaduk jenis ini sering memegang peranan penting pada proses
pencampuran dalam industri. Bentuk pengaduk ini memiliki minimum 2 sudut,
horizontal atau vertikal, dengan nilai D/T yang tinggi. Paddle digunakan pada
aliran fluida laminar, transisi atau turbulen tanpa baffle. Pengaduk paddle
menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan hampir tanpa gerak vertikal
sama sekali, kecuali digunakan baffle. Arus yang bergerak ke arah horizontal
setelah mencapai dinding akan dibelokkan ke atas atau ke bawah.
Tipe impeller ini akan mendorong zat cair secara radial dan tangensial. Arus
yang terjadi bergerak keluar ke arah dinding, lalu membelok ke atas atau ke
bawah. Paddle merupakan impeller yang paling efektif. Hal ini dapat dilihat dari
pola aliran yang ditimbulkan akibat gerakan paddle ke seluruh bagian sehingga
molekul yang akan dilarutkan bergerak acak dan homogenitas yang tinggi
dihasilkan. Hal ini menyebabkan paddle mempunyai efisiensi yang tinggi.
Impeller ini digunakan untuk fluida yang berviskositas 100.000 sampai 1.000.000
cP. 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.
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 sering digunakan untuk proses pembuatan cat, bahan
perekat dan kosmetik.
c. Turbin
Istilah turbin ini diberikan bagi berbagai macam jenis pengaduk tanpa
memandang rancangan, arah discharge ataupun karakteristik aliran. Turbin
merupakan pengaduk dengan sudu tegak datar dan bersudut konstan. Pengaduk
jenis ini digunakan pada viskositas fluida rendah seperti halnya pengaduk jenis
propeller [Uhl & Gray, 1966]. Pengaduk turbin menimbulkan aliran arah radial
dan tangensial. Di sekitar turbin terjadi daerah turbulensi yang kuat, arus dan
geseran yang kuat antar fluida. Salah satu jenis pengaduk turbin adalah pitched
blade. Pengaduk jenis ini memiliki sudut konstan.
Turbin biasanya efektif untuk fluida berviskositas sedang yaitu 2000 sampai
50.000 cP. Arus yang ditimbulkan bersifat radial dan tangensial. Komponen
tangensialnya menimbulkan vortex dan arus putar yang harus diehntikan dengan
menggunakan baffle.
Arus yang ditimbulkan oleh gerakan impeller ini menyebabkan terbentuknya
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 pada dinding vessel sehingga secara kebetulan akan terdapat celah
antara baffle dengan dinding vessel.
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% dari diamter 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.
Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 45o, beberapa aliran
aksial akan terbentuk sehingga sebuah kombinasi dari aliran aksial 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.
d. 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.
1. Flat blades turbine
Jenis impeller yang dapat menangani semua aplikasi pencampuran
fluida. Pemompaan yang tinggi membuat jenis impeller ini baik untuk
pencampuran operasi. Hal ini disesuaikandengan penutup pelindungnya yang
terbuat dari plastik, karet dan timah.
2. Curved blade turbine
Jenis impeller ini efektif untuk menghilangkan bahan berserat tanpa
adanya fouling dan juga digunakanuntuk pengeboran minyak . Impeller ini
digunakan untuk kebutuhan low shear (gaya geser rendah).
3. Gate paddle
Digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi dan beroperasi pada
kecepatan poros yang rendah. Hal yang diperhatikan untuk menggunakan
jenis impeller ini yaitu tinggi cairan dangkal dan tangki lebar. Bekerja pada
aliran aliran radial, tidak memiliki sirkulasi vertikal kecuali menggunakan
baffle. Tidak mudah hancur pada operasi, dan juga biayanya relatif murah.
4. Marine propeller
Dimodelkan seperti baling baling kapal laut tetapi memiliki pitch untuk
turbulensi maksimum. Digunakan untuk pada kecepatan tinggi sampai 1800
rpm dengan viskositas cairan rendah sampai sekitar 4000 cP. Bersirkulasi
oleh aliran parallel aksial dan pola aliran dimodifikasi oleh sekat biasanya
oleh arus bawah. Bisa dipasang pada berbagai sudut, yang paling umum di
pasang pada sudut persegi.
5. Lifter turbine
Jenis impeller ini efisiensi untuk pompa dengan volume besar terhadap
head static kurang dari 36 inch. Typical radial impeller agitator beropreasi
sebagai turbin agitasi atau propeller konvensional pada berbagai aplikasi.
6. Flat blade pitched paddle
Merupakan jenis impeller yang sederhana dan di desain dengan biaya
rendah serta digunakan untuk berbagai pekerjaan. Beroperasi pada kecepatan
rendah, itu akan memberikan pemompaan maksimum dengan turbulensi
minimum.
7. Plain cage beater
Jenis Jenis impeller ini memberikan aksi pemotongan. Biasanya
terpasang pada poros yang sama dengan propeller standar.
8. Studded cage beater
Besar bidang kontak memberikan untuk potongan yang sangat kasar dan
memotong pada tindakan tertentu pada proses emulsi dan pembuatan pulp.
9. Saw toothed propeller
Menggantikan sejumlah zat cair dan menggabungkan pemotongan dan
merobek. Cocok untuk bahan berserat.
10. Perforated propeller
Jenis impeller ini dioperasikan pada pembasahan kering bubuk.
11. Shrouded turbine
Jenis impeller yang digunakan untuk kapasitas pompa yang tinggi.
Bekerja dengan aliran radial. Kisaran kecepatannya terbatas. Pada
kecepatan yang rendah tidak mudah hancur. Efektif pada viskositas yang
tinggi. Biayanya relatif tinggi. Biasanya digunakan untuk head static
rendah.
12. Radial propeller
Beroperasi sebagai turbin agitasi atau propeller konvensional pada
berbagai aplikasi.
13.Cut out propeller
Menggantikan sejumlah cairan kemudian dikombinasikan dengan laju
tinggi memotong dan memecahkan cairan.
14. Wedless propeller
Digunakan untuk bahan yang berserat panjang dan akan terjerat pada
baling-baling biasa.
1.2.7 Jenis Pola Aliran
Pola aliran yang dapat terbentuk pada proses pengadukan dan pencampuran
dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :
1. Aliran radial, yang bekerja pada arah tegak lurus terhadap poros pengaduknya.
2. Aliran tangensial atau rotasial, yang bekerja pada arah singgung terhadap lintasan
lingkar di sekeliling poros.
3. Aliran aksial yang bekerja pada arah paralel ( sejajar ) dengan poros.
Dalam posisi poros vertikal, komponen radial dan tangensial berada pada satu
bidang horisontal, sedangkan komponen aksial adalah vertikal. Komponen radial
dan longitudinal sangat aktif dalam memberikan aliran yang diperlukan untuk
melakukan pencampuran.
Untuk jenis aliran tangensial, akan cenderung terbentuknya arus lingkar
sehingga dapat menyebabkan terbentuknya vorteks yang tidak di inginkan dalam
proses pencampuran. Terjadinya arus lingkar atau arus putar dapat dicegah dengan
salah satu cara berikut :
o Pergeseran posisi poros pengaduk
o Pemasangan poros pada sisi tangki
o Pemasangan baffle
Gambar 7. Pola Aliran Setelah Pergeseran Posisi Poros dan
Pemasangan Baffle
1.2.8 Faktor yang Mempengaruhi Proses Pengadukan dan Pencampuran
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 secara
keseluruhan (bulk flow).
2.Eddy diffusion : pencampuran karena adanya gumpalan - gumpalan fluida
yang terbentuk 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
turbulen dengan 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
multifase multikomponen.
2.Untuk memfasilitasi perpindahan massa atau energi diantara bagian-bagian
dari sistem yang tidak seragam.
3.Untuk menunjukkan perubahan fase pada sistem multikomponen dengan atau
tanpa 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.
Pemilihan pengaduk yang tepat menjadi salah satu faktor penting dalam
menghasilkan proses dan pencampuran yang efektif. Pengaduk jenis baling-baling
(propeller) dengan aliran aksial dan pengaduk jenis turbin dengan aliran radial
menjadi pilihan yang lazim dalam pengadukan dan pencampuran.
Dalam proses mixing ini digunakan impeller sebagai mixer yang akan
mencampurkan dua fase atau lebih yang terpisah. Pengaduk ini terdiri atas tiga
daun yang melengkung. Biasanya daun tersebut agak bengkok keatas sehingga
sesuai dengan bentu dasar bejana. Pengaduk impeller mempunyai diameter
sebesar 2/3 hingga ½ dari diameter bejana dan frekuensi putarannya 100-200 rpm.
Pengaduk impeller dibuat dari satu atau beberapa bagian. Karena pengaduk
ini dapat dilapisi email dengan baik, alat ini seringkali digunakan dalam bejana
pengaduk yang beremail. Bersama dengan perangkat penggerak yang dapat
dikontrol, pengaduk impeler dapat dimanfaatkan secara serba guna, misalnya
untuk melarutkan, mensuspensikan atau mengemulsikan padatan dalam cairan
serta juga untuk reaksi-reaksi kimia dan proses-proses pertukaran panas.
1.2.9 Waktu Homogenitas
Waktu homogenitas 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
- Kedudukan pengaduk pada tangki, seperti :
a. Jarak pengaduk terhadap dasar tangki
b. Pola pemasangan :
- Center, vertikal
- Off center, vertikal
- Miring (inclined) dari atas
- Horisontal
c. Jumlah daun pengaduk
d. 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.
1.1.10 Kebutuhan Daya dalam Tangki Pengaduk
Dalam merancang tangki pengaduk, kebutuhan daya untuk mendorong
pengaduk merupakan suatu pertimbangan yang sangat penting. Untuk menaksir daya
yang diperlukan untuk memutar pengaduk pada kecepatan tertentu, diperlukan suatu
korelasi empirik mengenai daya ( angka daya ). Angka daya itu sendiri dapat
diperoleh dari grafik hubungan Bilangan power ( Np ) Vs Bilangan Reynolds NRe .
Bilangan Reynolds menjelaskan pengaruh dari viskositas larutan. Rumus dari
bilangan Reynolds yaitu :
Persamaan (1-1)
Keterangan :
D = diameter pengaduk
N = kecepatan putaran pengaduk
η = viskositas
RN = p . N. D2
η
ρ = densitas
Sedangkan bilangan power ( angka daya ) dirumuskan sebagai berikut :
Persamaan (1-2)
Keterangan :
Np = Power Number
P = Power (Daya. Watt)
n = Kecepatan pengadukan (putaran/detik)
ρ = Densitas fluida (kg/m3)
D = diameter pengaduk (m)
Sehingga dari rumus angka daya tersebut dapat diperoleh nilai power yang di
butuhkan untuk mendorong pengaduk. Persamaan-persamaan diatas berlaku bagi
tangki bersekat maupun tidak bersekat. Namun untuk tangki tak bersekat, nilai
angka daya yang diperoleh harus dikoreksi lagi dengan Angka Froude (NFr).
Angka Froude merupakan ukuran rasio tegangan inersia terhadap gaya gravitasi
per satuan luas yang bekerja pada fluida dalam tangki. Hal ini terdapat dalam situasi
di mana terdapat gerakan gelombang yang tidak dapat diabaikan pada permukaan zat
cair. Persamaan angka ini yaitu :
Persamaan (1-3)
Pembuktian Rumus :
Np = Pn3D5ρ
NFr = N2.Dg
Keterangan:
D = diameter pengaduk (m)
N = kecepatan putar pengaduk ( frekuensi (1/s))
g = Gravitasi bumi (m/s2)
Sehingga nilai Np koreksi dapat diperoleh dari persamaan berikut :
Np (koreksi) = Np x NFrm
Eksponensial m itu sendiri diperoleh dari persamaan :
Dimana a dan b merupakan tetapan. Nilai a dan b dapat diperoleh dari tabel konstanta
a dan b sebagai berikut :
Gambar Kurva a B
9-12 D 1,0 40,0
9-13 B 1,7 18,0
Sumber : Operasi Teknik Kimia, Mc Cabe, W. I. 1999.
m = a - Log NRe
b
Sehingga jika nilai eksponensial diperoleh dan angka Froude ( NFr) juga diperoleh
maka angka daya (NP) yang diperoleh dari grafik dapat dikoreksi dan hasil yang
diperoleh di gunakan untuk menghitung daya yang dibutuhkan dengan menggunakan
persamaan angka daya. ( Mc Cabe, W. I. 1999) .
1.1.11 Waktu Pencampuran
Impeller yang berputar akan menghasilkan efek pencampuran, biasanya
putaran tinggi menghasilkan aliran lebih bergolak sehingga menghasilkan efek
pencampuran lebih efektif. Adanya buffle akan mengakibatkan aliran berbelok
arah dari tepi dinding menuju pusat tangki, sehingga menyebabkan efek
pencampuran bertambah efektif. Waktu pencampuran secara umum, diberikan
oleh Norwood dan Metzner adalah :
Untuk pengaduk propeller,
Dimana :
DAFTAR PUSTAKA
Agung dkk, Laporan POT MIXING,http://www.scribd.com/doc/44380713/10/I-2-2-3-
Pengaduk, 17 : 00 3 Oktober 2012
Buku Petunjuk Praktikum Satuan Operasi, 2004, “Agitasi dan Pencampuran”, Jurusan
Teknik Kimia, Politeknik Negeri Bandung
Djauhari, A., 2002, ”Peralatan Kontak dan Pemisah Antar Fasa”, Diktat Kuliah, hal 55-
59, Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung
Kurniawan, R, Pengadukan dan Pencampuran, http://tekimku.blogspot.com/ , 15: 47 2
Oktober 2012
McCabe ,Warren L, Dkk. 1985. Operasi Teknik Kimia Jilid 1. Jakarta : Erlangga
McCabe, W. L., Smith, J.C. and Harriot, P., 1993, “Unit Operation of Chemical
Engineering” 5 rd., hal 257-260, McGraw-Hill, Singapore