BAB I

Laporan Praktikum OTK I Percobaan Efflux Time

BAB I

PENDAHULUANI.1 Latar Belakang Pada praktikum Operasi Teknik Kimia kali ini, akan dilakukan percobaan efflux time dimana pada percobaan ini akan diamati waktu yang dibutuhkan dan volume yang didapat dari pengosongan tangki yang dilakukan pada ketinggian tertentu.

Dalam bidang Teknik Kimia sangat dibutuhkan suatu kemampuan untuk mengkuantifikasikan dari kelakuan suatu elemen proses atau proses itu sendiri. Kemampuan tersebut dikenal dengan pemodelan. Untuk melakukan pemodelan digunakan prinsip reaksi kimia, proses fisika, dan matematika untuk memperoleh suatu persamaan. Dengan mempergunakan persamaan tersebut dapat diperkirakan suatu kejadian pada suatu hasil (produk) dengan mengubah suhu, tekanan, ukuran alat dan sebagainya.Tahap awal dari pembuatan model suatu proses adalah dengan melakukan analisa dari proses tersebut. Tujuan analisa adalah mendapatkan gambaran dari kejadian secara fisik, memprediksi kelakuan proses, membandingkan dengan kelakuan sebenarnya mengevaluasi terhadap keterbatasan dari model yang telah dibentuk, dan kemudian dapat diteruskan dengan perancangan alat atau unit proses yang diperlukan.

I.2 Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk mencari nilai dari q/A melalui slope pada grafik H vs t dan mencari persamaan ln q = ln k + n.ln H pada grafik ln q vs ln H sehingga didapat nilai dari ln k dan n.

I.3 Manfaat Percobaan

Mahasiswa dapat mengetahui fungsi dari efflux time pada industri dan dapat mengetahui variabel variabel yang dibutuhkan dalam efflux time melalui perhitungan perhitungan yang dilakukan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKAII.1Secara UmumEfflux time adalah waktu yang di perlukan untuk penurunan cairan dalam tangki melalui pipa vertikal pada dasar tangki karena gaya beratnya sendiri.waktu penurunan cairan itu dapat di pikirkan dengan persamaan teoritis yang kemudian di kalikan dengan suatu faktor koreksi untuk mendapatkan waktu penurunan sesunggunya.

Tangki penampung cairan biasanya ditempatkan pada kantungan tertentu sehingga untuk mengalirkan cairan cukup menggunakan gaya beratnya sendiri,dengan cara ini maka dapat di lakukan penghematan pada biyaya penggunaan pompa.

Apabila aliran fluida dengan kelipata yang sama mengalir masuk ke dalam sebuah pipa maka pada dinding pipa akan terbentuk lapisan batas.fluida yang mengalir dari ruang yang besar akan masuk kedalam pipa kecil sehingga pada enterncc akan terjadi friksi antara fluida yang mengalirdengan dinding pipa.

Pada aliran fluida dalam pipa faktor gesikan harus di perhatikan faktor ini akan mempengaruhi untuk yang di perlukan zat cair untuk melewati pipa dengan panjang tertent.friksi yang terjadi semakin lama akan semakin besar dengan bertambahnya panjang pipa.friksi biasanya di nyatakan dalam panjang ekivalen terhadap pipa lukus. (Mortom,1999)Faktor yang mempengaruhi bilangan Reynold dan masa transisi lamiler ke aliran turbulin adalah:

1. Tekanan aliran

2. Aliran turbalin bebas

3. Aliran terlalu cepat

4. Temperatur dinding di lakukan dinding.

Jenis aliran flida dapat di ketahui dengan menggunakan bilangan peynold (Re).untuk aliran laminer (Re>400). Untuk aliran terbulen Re>4000 dan dengan pipa kekasaran 0,000,005. (maryudi,2005)Faktor yang bekerja sepanjang pipa,akan Menyebabkan penurunan head(tenaga persatuan berat).fluida yang mengalir sepnjang pipa.rumus penuruna head di ajukan ole Darchy sebagai berikut:

H = Harga f tergantung dari jenis aliran yang terjadi di dlam pipa.untuk aliran lenier (Re >210) ............... (brown,1950)

f = Dengan Re =Untuk aliran turbulen,dengan Re>400 dan pipa dengan kekasaran 0,000005

F = ......... (brown,1950)

Adapun variabel -variabel Yang berpengaruh pada waktu pengosongan tangki (t) adalah:a. Tinggi cairan dalam tangki (h)

b. Panjang pipa (l)

c. Diameter tangki (Dt)

d. Diameter pipa (Dp)

e. Percepatan gravitasi (g)

f. Viseositas fluida

g. Densitas fluida ()

harga faktor karesi merupakan fungsi dari besaran-besaran yang berpengaruh, besar peubah yang di tinju adalah L (panjang) dan D (diameter). (martono,1999)II.2 Secara Khusus

Dasar teori ini akan ditinjau contoh pemodelan suatu proses sederhana seperti terlihat pada gambar yaitu suatu tangki dengan luas penampang tetap (A), diisi dengan air pada ketinggian awal (h0). Kemudian tangki tersebut dikosongkan dengan cara mengalirkan air melalui lubang kecil (orifice) dibagian dasar tangki dengan luas penampang orifice (Ao).

Pertanyaan yang harus dibuktikan adalah :

1. Berapa lama waktu pengosongan tangki tersebut ?

2. Bagaimana perubahan ketinggian air terhadap waktu ?

3. Apakah laju alir cairan berubah dengan berubahnya waktu atau ketinggian(h) ?

4. Apakah suhu cairan berubah selama proses pengosongan tangki tersebut ?

Untuk memperjelas situasi perlu ditetapkan symbol symbol berikut ini :

q= laju alir volume cairan dari tangki (ft3/detik, liter/detik, m3/detik)

A = Luas penampang tangki, (m2, ft2)A0 = Luas penampang lubang kecil atau orifice, (m2, cm2, ft2)

h0 = Ketinggian cairan pada awal waktu, (cm, m, ft)

h = Ketinggian cairan dalam tangki terhadap perubahan waktu, (ft, m, cm)

= Densitas cairan, (lb/ft3, kg/liter)

t = Waktu, (detik)

Massa cairan yang keluar tangki sama dengan perubahan massa di dalam tangki. Massa cairan adalah .A.h jadi perubahan massa tersebut adalah d[.A.h]/dt.

Perubahan massa dalam tangki = - (laju air massa keluar tangki)

tanda negatif menyatakan bahwa aliran menghasilkan pengurangan massa dalam tangki, dimana dan A adalah tetap (konstanta)

d Ah dt

Persamaan (2) adalah satu persamaan yang mempunyai dua variabel yang tidak diketahui yaitu tinggi cairan, h dan laju alir volume, q. Karena satu persamaan memiliki dua variabel yang tidak diketahui maka dibutuhkan satu persamaan lagi yang berhubungan.

Cairan dalam tangki dapat mengalir disebabkan adanya perbedaan tekanan dalam tangki yaitu (lebih besar) dari tekanan luar, sehingga persamaan tersebut : q = q (p). Penyebab perbedaan tekanan tersebut adalah ketinggian cairan di dalam tangki, h. Sehingga besarnya laju alir volume merupakan fungsi dari h. Bisa juga menggunakan persamaan :q = k.hn .. (3)

ln q = ln k + n ln h.. (4)

Maka dari itu, untuk mendapatkan nilai ln k dan n digunakan grafik dengan sumbu x adalah ln h dan sumbu y adalah ln q.BAB III

PELAKSANAAN PRAKTIKUMIII.1 Bahan Yang Digunakan

1. Air Kran

2. Air GaramIII.2 Alat Alat Yang Digunakan1. Stopwatch

2. Gelas ukur

3. Beaker glass

4. Spatula

5. Seperangkat alat efflux timeIII.3 Gambar Alat

Beaker Glass

Gelas Ukur

Stopwatch SpatulaAlat Efflux Time

III.4 Prosedur1. Siapkan alat

2. Tuangkan air pada ketinggian 15 cm (h0) pada tangki

3. Buka kran dan tampung air pada ember dan tutup kembali pada selisih 3cm sebanyak 5 kali

4. Ulangi percobaan di atas untuk 2 tangki lainny yang mempunyai diameter pipa dan tinggi pipa yang berbeda beda.

5. Lakukan langkah diatas untuk air garam.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Pengamatan

IV.1.1 Tabel untuk Air Kran

TANGKI I d=2.2 cm; l=44 cm

h (cm)t ( s )V ( ml )h (m)

104.4516000.1

84.2214500.08

6412400.06

43.49900.04

23.028000.02

TANGKI II

d = 1.3 cm; l= 43 cm

h (cm)t ( s )V ( ml )h (m)

1018.0910000.1

820.3912500.08

621.7814000.06

422.4912000.04

222.6111500.02

TANGKI III

d=1 cm; l=68 cm

h (cm)t ( s )V ( ml )h (m)

1019.9912700.1

817.1212500.08

617.0712300.06

415.9111700.04

214.0911300.02

IV.I.2 Tabel untuk Air Garam

TANGKI I d=2.2 cm;l=44 cm

h (cm)t (s)v (ml)h (m)

104.7013500.1

83.2411500.08

63.1010000.06

42.409700.04

22.029200.02

TANGKI II d= 1.3cm; l=43 cm

h (cm)t (s)v (ml)h (m)

1025.9914000.1

824.1013700.08

623.5713000.06

420.4912200.04

219.3210000.02

TANGKI III

d= 1cm; l= 68 cm

h (cm)t (s)v (ml)h (m)

1020.0815500.1

818.0314000.08

617.5411200.06

416.2210000.04

215.039700.02

IV.2 Hasil Perhitungan

IV.2.1 Tabel Luas (A) pada tangki

tangkiA(m2)

10.00037994

20.000132665

30.0000785

IV.2.2 Tabel Perhitungan pada Air Kran

TANGKI Idh/dt (m/s)q ln qln h

0.022471918.53798E-0611.670992.302585

0.018957357.20265E-0611.841062.525729

0.0155.6991E-0612.07522.813411

0.011764714.46988E-0612.318153.218876

0.006622522.51616E-0612.892783.912023

TANGKI IIdh/dt (m/s)q ln qln h

0.0055287.33361E-0714.125632.302585

0.0039235.2051E-0714.468462.525729

0.0027553.65468E-0714.822092.813411

0.0017792.35954E-0715.259633.218876

0.0008851.17351E-0715.95813.912023

TANGKI IIIdh/dt (m/s)q ln qln h

0.0050033.92696E-0714.750232.302585

0.0046733.66822E-0714.818392.525729

0.0035152.75923E-0715.103152.813411

0.0025141.9736E-0715.438243.218876

0.0014191.11427E-0716.00993.912023

IV.2.3 Tabel Perhitungan pada Air Garam

TANGKI I

dh/dt (m/s)q ln qln h

0.0212778.08383E-0611.725644812.302585093

0.0246919.38123E-0611.576799192.525728644

0.0193557.35368E-0611.820310042.813410717

0.0166676.33233E-0611.969841773.218875825

0.0099013.76178E-0612.490617733.912023005

TANGKI II

dh/dt (m/s)q ln qln h

0.0038476345.10446E-0714.487980352.302585

0.0033195024.40382E-0714.635623892.525729

0.0025456093.37713E-0714.901068842.813411

0.0019521722.58985E-0715.166496193.218876

0.0010351971.37334E-0715.800847243.912023

TANGKI III

dh/dt (m/s)q ln qln h

0.004980083.90936E-0714.754722.302585

0.0044370493.48308E-0714.870182.525729

0.0034207532.68529E-0715.130312.813411

0.0024660911.93588E-0715.457533.218876

0.0013306721.04458E-0716.074483.912023

IV.3 Grafik

IV.3.1 Grafik h terhadap t Pada air kran

Grafik IV.3.1.1 Hubungan h terhadap t pada tangki I

Grafik IV.3.1.2 Hubungan h terhadap t pada tangki II

Grafik IV.3.1.3 Hubungan h terhadap t pada tangki III

IV.3.2 Grafik q terhadap h pada air kran

Grafik IV.3.2.1 Hubungan q terhadap h pada Tangki I

Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :

ln k = 9.944 dan n = 0.749

Grafik IV.3.2.2 Hubungan q terhadap h pada Tangki II

Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :

ln k = 11.61 dan n = 1.119

Grafik IV.3.2.3 Hubungan q terhadap h pada Tangki III

Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :

ln k = 12.83 dan n = 0.810IV.3.3 Grafik h terhadap t Pada air garam

Grafik IV.3.3.1 Hubungan h terhadap t pada tangki I

Grafik IV.3.3.2 Hubungan h terhadap t pada tangki II

Grafik IV.3.3.3 Hubungan h terhadap t pada tangki III

IV.3.4 Grafik q terhadap h pada air garam

Grafik IV.3.4.1 Hubungan q terhadap h pada Tangki I

Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :

ln k = 10.36 dan n = 0.524

Grafik IV.3.4.2 Hubungan q terhadap h pada Tangki II

Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :

ln k = 12.59 dan n = 0.813

Grafik IV.3.4.3 Hubungan q terhadap h pada Tangki III

Dari persamaan ln q = ln k + n ln h didapat nilai :

ln k = 15.28 dan n = 1.195IV.4 Pembahasan

Pada percobaan efflux time yang telah dilakukan, telah didapat pengamatan berupa waktu dan volume yang didapat dari 3 tangki yang berbeda. Bila mengamati dari tabel pengamatan, dapat diambil suatu pembahasan bahwa pada diameter pipa terbesar membutuhkan waktu lebih cepat untuk menurunkan ketinggian air kran sebesar 3 cm, diameter terbesar itu terdapat pada tangki I yaitu 2.2 cm, namun pada tangki II sebesar 1.3 cm tidak lebih cepat dari tangki III yang sebesar 1 cm, hal ini disebabkan karena panjang pipa juga mempengaruhi. Dilihat kembali bahwa pada tangki III yang mempunyai diameter 1 cm mempunyai panjang pipa sebesar 68 cm, yang merupakan panjang pipa terpanjang dari ketiga tangki yang ada.

Untuk grafik hubungan h terhadap t dapat ditarik pembahasan bahwa semua hasil grafik yang didapat adalah sama, baik itu air kran maupun air garam, dan baik itu tangki I, atau tangki II, maupun tangki III. Grafik tersebut mempunyai persamaan garis y = -0.02x + 0.12. Dari persamaan garis tersebut dapat ditarik hasil bahwa nilai dari q/A adalah -0.02 dimana -0.02 adalah slope yang didapat.

Untuk grafik hubungan antara q terhadap h dapat ditarik hasil mealui slope untuk mendapatkan nilai dari ln k dan n, seperti yang telah ditulis pada bagian IV.3 Grafik, dimana persamaan garisnya menjadi ln q = ln k + n ln h dimana sumbu y adalah ln q, sumbu x adalah ln h, dan ln k adalah intersep dan n adalah slope. BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

V. 1 Kesimpulan

Pada percobaan efflux time ini dapat diambil kesimpulan bahwa diameter pipa dan panjang pipa mempengaruhi dalam waktu yang dibuthkan untuk pengosongan tangki dan juga volume yang dibutuhkan pada saat pengosongan tangki dilakukan. Hal ini terlihat dari waktu yang didapat untuk tangki II lebih lama dibandingkan dengan tangki I karena diameter tangki II lebih kecil dibandingkan dengan diameter tangki I, namun bila membandingkan antara tangki II dengan tangki III, terlihat bahwa waktu pada tangki III lebih cepat dibandingkan dengan tangki II, padahal diameter tangki II lebih besar dari tangki III. Hal ini disebabkan karena tangki III mempunyai panjang pipa yang lebih panjang dibandingkan dengan tangki II.

Pada grafik h terhadap t terlihat bahwa semakin lama waktu maka perbedaan ketnggian semakin kecil, dari grafik tersebut didapat persamaan garis untuk tiap grafik sama, yaitu y=-0.02x+0.12. Dari persamaan garis tersebut didapat nilai slope yang merupakan nilai q/A sebesar -0.02.

Pada grafik q terhadap h terlihat bahwa semakin besar nilai q maka diikuti pula dengan semakin besar nilai h. Dari grafik ini pula didapat suatu persamaan garis y=ax+b dimana persamaan yang ada dalam literatur adalah ln q = ln k + n ln h dimana ln q sebagai sumbu y, ln h sebagai sumbu x, n sebagai slope, dan ln k sebagai intersep.V.2 Saran1. Teliti dengan ketinggian air yan terlihat di kertas grafik di tangki.2. Memanfaatkan waktu sebaik-baiknya.q

H0

A

?=densitas air

=q .............................................................................. (1)

= dq

............................................................................. (2)

dH

dt

PAGE 17Teknik Kimia UPN Veteran Jawa Timur

_1071987951.doc