Evaporation

•Evaporasi adalah …• Driving force = perbedaan titik didih cairan penyusun larutan

1

Komponen Evaporator

1. Heat-exchanger 2. Vacuum 3. Vapour separator 4. Condenser

2

FeedSteam (Saturated vapor)

Product

Condensate (Saturated Liquid)

Vapor Separator

Heat Exchanger

Vacuum for non condensable

Condensor

3

Jenis-jenis Evaporator

1. Horizontal-Tube Evaporators2. Short-Tube (Calandria) Vertical

Evaporators3. Long-Tube Vertical Evaporators 4. Forced Circulation Evaporators5. Agitated Thin Film Evaporators

4

Types of evaporators 1. Horizontal Tube Evaporator

Concentratedproduct

Vapour

Steam inlet

larutan encer

larutan pekat

steamkondensat

vapor

5

Horizontal Tube Evaporators (lanjutan) Pipa-pipa pemanas horisontal tercelup

dalam larutan yang akan dievaporasi. Waktu tinggal lama

6

Types of evaporators

Dilute feed

Condensate

Concentratedproduct

Vapour

Steam inlet

2. Short-tube (Calandria) Vertical Evaporators

7

Steam mengalir dalam pipa-pipa HE, liquid di luar pipa-pipa.

Perbedaan densitas feed yang panas & dingin menyebabkan feed yang panas naik sementara yang dingin turun.(?)

Kevakuman menjaga agar titik didih larutan yang dievaporasi ...

Short-tube (Calandria) Vertical Evaporators lanjutan

8

3. Long-tube Vertical Evaporators

Transfer panas baik Ada 2 jenis :

a. Climbing (Rising) film evaporatorsb. Falling film evaporators

9

10

11

Steam terkondensasi di permukaan luar pipa-pipa. Feed yang mengalir dalam pipa-pipa mendidih

sehingga uap mengalir ke atas melewati bagian tengah pipa, sedangkan liquidnya membentuk lapisan tipis di dinding pipa.

Semakin cepat uap mengalir, lapisan liquid di dinding pipa semakin tipis dan bergerak semakin cepat, sehingga waktu tinggal produk semakin cepat.

Contoh : pada industri kertas, makanan, susu.

Climbing (Rising) film evaporators (lanjutan)

12

b. Falling Film Evaporator

13

Falling Film Evaporators(lanjutan)

Aliran liquid dalam pipa-pipa memanfaatkan gaya ...

Steam terkondensasi pada bagian luar pipa-pipa sehingga evaporasi lapisan tipis liquid menuruni sisi dalam pipa.

14

15

4. Forced Circulation Evaporator

Forced Circulation Evaporator (lanjutan)

Fluida dipompa dari ruang evaporator melalui steam pemanas.

Pemisahan vapor-liquid terjadi di ruang pemisahan.

Umpan encer ditambahkan ke sistem resirkulasi.

Waktu tinggal produk kemungkinan lebih lama.

16

5.Agitated Thin Film Evaporator

17

Agitated thin-film terdiri dari 2 bagian : tabung yang dipanasi & rotor.

Feed masuk tabung & terlempar ke dinding dalam tabung karena gerakan rotor yang memutar tabung.

18

5.Agitated Film Evaporator (lanjutan)

Tipe evaporator Sifat feedbersih Kapasitas

besarSensitif suhu

viscous

Horizontal tube YaVertical short tube YaRising film Ya YaFalling film Ya Ya yaForced circulation Ya YaAgitated thin film Ya ya ya ya

19

Kriteria pemilihan evaporator

Berdasarkan jumlahnya, evaporator dibagi menjadi 2 :1. Single effect evaporator

(hanya satu evaporator)2. Multi effect evaporator

(terdiri beberapa evaporator) a. forward feed multi effect evaporator b. backward feed multi effect evaporator

20

Foreward Feed Multi Effect Evaporator

P >>T >>

P >T >

P <T <

Cond. Cond. Cond.

P >>T >>

P >T >

P <T <

Cond. Cond. Cond.

Backward Feed Multi Effect Evaporator

Multi effect Evaporator (lanjutan) • Temperatur steam evaporator I >>

evaporator II (maupun evaporator berikutnya).

• Agar vapor dari evaporator I berfungsi sebagai steam pada evaporator II (maupun evaporator berikutnya), boiling temperature bahan yang dipekatkan pada evaporator II harus << evaporator I dengan cara tekanan bahan yang dipekatkan pada evaporator II ... 23

Foreward feed digunakan bila produk dapat rusak oleh T >> atau feed bersuhu >> (?)

Backward feed digunakan bila produk sangat viscous atau feed bersuhu << (?)

Backward feed memerlukan pompa karena harus memindahkan liquid dari P ... ke P ...

24

Faktor-faktor kecepatan evaporasi1. Latent heat of vaporisation of feed 2. Total surface area of HE3. Beda suhu pelarut & zat terlarut4. Thermal conductivity of HE5. Thermal conductivity of feed6. Circulation rate in heat exchanger

25

Neraca massa

26

Evaporator

F

P

V

(xA) F

(xA) P

Neraca massa total :F = V + P

Neraca massa komponen terlarut :

(xA)F .F = (xA)P .P

27

Di mana : F = feed (kg/jam) V = vapor yang terbentuk (kg/jam) P = produk (kg/jam) (xA)F = fraksi massa zat terlarut

dalam feed (xA)P = fraksi massa zat terlarut

dalam produk 28

29

Contoh :Sebuah single effect evaporator digunakan untuk memekatkan larutan gula dari konsentrasi 10% menjadi 3_, _%. Larutan gula masuk evaporator dengan kecepatan 2 _ _ kg/jam. Tentukan :1. Banyaknya produk yang terbentuk

(kg/jam)2. Banyaknya vapor yang terbentuk

(kg/jam)