laporan mixing.pdf

7/25/2019 Laporan mixing.pdf

1/26

BAB II

LIQUIDLIQUID MIXING

I.

TUJUAN

Tujuan dari percobaan ini adalah :

1.

Mengetahui jenis arah aliran setelah 30 detik running dari proses mixing.

2. Menghitung nilai bilangan reynold dari operasi pengadukan campuran

tersebut setelah 30 detik running.

3. Menentukan mixing timedari campuran

II. DASAR TEORI

Proses pengadukan (agitation) menunjukan usaha yang menghasilkangerakan materi menurut cara tertentu (dengan arah atau pola tertentu) pada

suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu biasanya mempunyai

semacam pola sirkulasi. Sedangkan proses pencampuran (mixing) merupakan

peristiwa menyebarnya bahan bahan secara acak, dimana bahan yang satu

menyebar ke bahan yang lain dan sebaliknya, sedang bahan bahan itu

sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih. (Christie J. Geankoplis,

Transport Process and Unit Operation, hal. 140)

Tujuan pengadukan antara lain adalah :

1. Membuat partikel padat tersuspensi.

2. Mencampurkan liquid yang saling larut (miscible), contohnya metil

alkohol dan air.

3. Mendispersikan gas ke dalam liquid dalam bentuk gelembunggelembung

kecil.

4. Mendispersikan liquid yang kedua, yang tidak bercampur dengan liquid

yang pertama, sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran

halus.

5. Mempercepat perpindahhan panas antara zat cair dengan coilatau jacket.

(McCabe, hal. 236)

Biasanya zat cair diaduk di dalam tangki atau bejana berbentuk silinder

yang dapat tertutup maupun terbuka. Tinggi zat cair yang diigunakan adalah

2/3 dari tinggi tangki. Ada dua macam jenis impeller, yaitu yang

menghasilkan arus sejajar (axial) dengan sumbu poros impeller dan yang


2/26

menghasilkan arus dalam arah tangensial (radial). Terdapat tiga jenis utama

dari impeller yaitu propeller, paddle, dan turbin. (McCabe, hal. 236237)

1.

Propeller

Merupakan contoh impeller aliran aksial, dengan kecepatan tinggi

untuk cairan viskositas rendah. Propeller berukuran kecil berputar pada

kecepatan penuh, baik 1150 atau 1750 r/min. Sedangkan propeller yang

berukuran besar berputar pada 400 hingga 800 r/min.

2. Paddles

Untuk masalah sederhana agitator yang efektif digunakan adalah

paddles datar yang berputar pada poros vertikal. Paddle yang umum

adalah paddle dengan dua bilah dan empat bilah. Paddle berputar dengan

kecepatan lambat di tengah vessel mendorong cairan secara radial dan

tangensial dengan hampir tidak ada gerak vertikal di impeller. Dalam

industri paddle berputar pada kecepatan antara 20 dan 150 r/min.

Pengaduk padel menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan

hamper tanpa gerak vertikal sama sekali. Arus yang bergerak ke arah

horisontal setelah mencapai dinding akan dibelokkan ke atas atau ke

bawah. Bila digunakan pada kecepatan tinggi akan terjadi pusaran saja

tanpa terjadi agitasi.

(Anonim, 2013)

3. Turbine

Bentuknya menyerupai paddle bilah banyak dengan pisau pendek,

yang berputar pada kecepatan tinggi di poros pusat vessel. Diameter

impeller lebih kecil dari paddle, mulai 30 sampai 50 persen dari diameter

vessel. (McCabe, hal. 237238)Istilah turbine ini diberikan bagi berbagai macam jenis pengaduk

tanpa memandang rancangan, arah discharge ataupun karakteristik aliran.

Turbine merupakan pengaduk dengan sudut 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.

(Anonim, 2013)


3/26

Gambar 2.1 JenisjenisImpeller(a) three-blade marine propeller; (b) open

straight-blade turbine; (c) bladed disk turbine; (d) vertical curved-blade

turbine; (e)pitched-blade turbine.

(McCabe, hal. 238)

Dalam desain agitator vessel, faktor yang penting adalah daya yang

diperlukan untuk menggerakan impeller. Karena daya yang diperlukan untuk

sistem tertentu tidak dapat diprediksi secara teoritis, dapat dikorelasikan

dengan impellerbilangan Reynolds (NRe).

............................................ (1)

Dalam tangki aliran laminar untuk NRe < 10 dan aliran turbulen untuk NRe >

104. (Christie J. Geankoplis, hal. 144)

Mixing time merupakan salah satu parameter yang paling penting dalam

liquid-liquid mixing yang dibutuhkan untuk memperoleh homogenitas di

seluruh vessel. Mixing time adalah waktu pengadukan, dimana parameter

viskositas dan densitas menunjukkan angka yang konstan. Selain itu

parameter seperti desain impeller, diameter impeller, diameter vessel jugamempengaruhi waktu pencampuran atau mixing time.

(Reza Afshar Ghotli, 2013)


4/26

III.ALAT DAN BAHAN

1. Alat

a.

Beaker glass 500 mL

dan 2000 mL

b. Spatula

c.

Viskometer Ostwald

d.

Piknometer

e.

Neraca analitis

f. Termometer

g.

Stopwatch

2. Bahan

a. Air 3200 mL

b.

Susu Kental Manis 300 mL

c. Glitter

3.

Gambar Alat dan Bahan

Gambar 3.4

Piknometer Gambar 3.6TermometerGambar 3.5

Neraca Analitik

Gambar 3.7

Stopwatch

Gambar 3.3

Viskometer Ostwald

Gambar 3.2

Spatula

Gambar 3.1

Beaker Glass 0.5 & 2 L


5/26

Gambar 3.8 Rangkaian Alat Praktikum Liquid-Liquid Mixing


6/26

IV. SKEMA KERJA

Air 1600 mL + Susu Kental 150 mL

Diukur viskositas

Dimasukkan dalam beaker glass 2000 mL

Di Mixing

Diukur densitas

Hipotesis jenis arah, pola aliran,

mengukur bilangan Reynold

Di Mixing

Gambar 4.1 Skema Kerja Liquid - Liquid Mixing

Selama 30 detik dengan kecepatan 35 rpm

Setiap 10 menit diukur densitas dan

viskositas hingga konstan

Posisi impeller diatur 1/7 tinggi larutan


7/26

V. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

A. ANALISA DATA

- Variabel Impeller Turbin

1.

Penentuan Densitas Campuran ()

Tabel 5.1 Penentuan Densitas Campuran ()

Waktu

(menit)

Berat

piknometer

kosong (gr)

Berat

piknometer +

larutan (gr)

Berat

larutan

(gr)

Volume

piknometer

(ml)

Densitas ()gr/ml

10 14,56 19 4,44 5 0.888

20 14,56 19,15 4,59 5 0,918

30 14,56 19,44 4,88 5 0,976

40 14,56 19,68 5,12 5 1,02450 14,56 19,56 5 5 1

60 14,56 19,70 5,14 5 1,028

70 14,56 19,75 5,19 5 1,038

80 14,56 19,75 5,19 5 1,038

2. Penentuan Viskositas Ostwald Campuran ()

Tabel 5.2 Penentuan Viskositas Ostwald Campuran ()

Waktu

(menit)

campuran

(gr/cm3)

tcampuran

(sekon)

air

(Ns/m2)tair (sekon)

campuran(Ns/m2)

10 0,888 8 0,00089 8,76 8,127.10-4

20 0,918 10 0,00089 8,76 1,016.10-3

30 0,976 10,08 0,00089 8,76 1,024.10-3

40 1,024 10,17 0,00089 8,76 1,033.10-3

50 1 10,41 0,00089 8,76 1,057.10-3

60 1,028 10,28 0,00089 8,76 1,044.10-3

70 1,038 10,25 0,00089 8,76 1,041.10-3

80 1,038 10,24 0,00089 8,76 1,040.10-3

3. Penentuan Waktu Pengadukan (mixing time)

Tabel 5.3 Penentuan Waktu Pengadukan (mixing time)

Waktu (menit) Densitas () gr/cm3 Viskositas () (Ns/m2)

10 0,888 8,127.10-4

20 0,918 1,016.10-3

30 0,976 1,024.10-3

40 1,024 1,033.10-3

50 1 1,057.10-3

60 1,028 1,044.10-3

70 1,038 1,041.10-3

80 1,038 1,040.10-3


8/26

- Variabel Impeller Paddle

1. Penentuan Densitas Campuran ()

Tabel 5.4 Penentuan Densitas Campuran ()

Waktu

(menit)

Berat

piknometer

kosong (gr)

Berat

piknometer +

larutan (gr)

Berat

larutan

(gr)

Volume

piknometer

(ml)

Densitas ()gr/ml

10 14,56 20,00 5,44 5 1,088

20 14,56 19,83 5,27 5 1,054

30 14,56 20,06 5,50 5 1,100

40 14,56 20,14 5,58 5 1,116

50 14,56 20,17 5,61 5 1,122

60 14,56 20,12 5,56 5 1,11270 14,56 20,13 5,57 5 1,114

80 14,56 20,13 5,57 5 1,114

2. Penentuan Viskositas Ostwald Campuran ()

Tabel 5.5 Penentuan Viskositas Ostwald Campuran ()

Waktu

(menit)

campuran

(gr/cm3)

tcampuran

(sekon)

air

(Ns/m2)tair (sekon)

campuran(Ns/m2)

10 1,088 10,01 0,00089 8,76 1,017.10-3

20 1,054 10,58 0,00089 8,76 1,074.10-3

30 1,100 10,85 0,00089 8,76 1,102.10-3

40 1,116 10,81 0,00089 8,76 1,098.10-3

50 1,122 10,90 0,00089 8,76 1,107.10-3

60 1,112 10,93 0,00089 8,76 1,110.10-3

70 1,114 10,93 0,00089 8,76 1,110.10-3

80 1,114 10,92 0,00089 8,76 1,109.10-3

3. Penentuan Waktu Pengadukan (mixing time)

Tabel 5.6 Penentuan Waktu Pengadukan (mixing time)

Waktu (menit) Densitas () gr/cm3 Viskositas () (Ns/m2)

10 1,088 1,017.10-3

20 1,054 1,074.10-3

30 1,100 1,102.10-3

40 1,116 1,098.10-3

50 1,122 1,107.10-3

60 1,112 1,110.10-3

70 1,114 1,110.10-3

80 1,114 1,109.10-3


9/26

B. PEMBAHASAN

Pada eksperimen liquid-liquid mixing ini, digunakan bahan susu kental

manis sebanyak 300 mL (1 kaleng) yang digunakan untuk dua kali prosesmixing. Variabel bebas dalam praktikum ini adalah jenis impeller yang

digunakan, yaitu turbine impellerdanpaddle impeller. Pengaduk dalam tangki

memiliki fungsi sebagai pompa yang menghasilkan laju volumetrik tertentu

pada tiap kecepatan putaran dan input daya. Input daya dipengaruhi oleh

geometri peralatan dan fluida yang digunakan. Rancangan pengaduk sangat

dipengaruhi oleh jenis aliran, laminar atau turbulen. Aliran laminar biasanya

membutuhkan pengaduk yang ukurannya hampir sebesar tangki itu sendiri. Hal

ini disebabkan karena aliran laminar tidak memindahkan momentum sebaik

aliran turbulen (Walas, 1988).

Proses mixing menggunakan vessel berupa beaker glass 2000 ml tanpa

baffledengan jenis pengaduk yang peratama yaitu turbin. Langkah praktikum

pertama yaitu memasukkan air sebanyak 1600 mL dan susu kental sebanyak

150 mL ke dalam beaker glass 2000 mL. Pengaduk diposisikan 1/7 dari

ketinggian larutan, yaitu 1,98 cm dari alas beaker glass. Pada eksperimen ini

kecepatan impeller di set pada 35 rpm, kemudian setelah 30 detik diamati pola

alirannya, namun tidak terlihat. Hal ini disebabkan karena susu tidak memiliki

sifat transparansi.

Gambar 6.1Mixing30 detik pertama dengan turbine impeller


10/26

Selanjutnya, tiap 10 menit, larutan campuran diambil untuk diukur

densitas dan viskositasnya menggunakan piknometer dan viskometer Ostwald.

Pada 10 menit pertama running, didapatkan densitas sebesar 1,088 gr/mL dan

viskositasnya yaitu sebesar 8,127.10-4Ns/m2. Pengukuran densitas dan viskositas

ini dilakukan hingga konstan untuk mengetahui apakah larutan tersebut sudah

homogen atau belum. Densitas dan viskositas telah konstan setelah pengambilan

sampel larutan campuran pada menit ke-80, dengan densitas sebesar 1,038 gr/mL

dan viskositas sebesar 1,040.10-3Ns/m2.

Selanjutnya yaitu menggunakan variabel paddle impeller. Beaker glass diisi

dengan air sebanyak 1600 mL dan susu kental sebanyak 150 mL. Pengaduk

paddle yang digunakan, diatur 1/7 dari ketinggian larutan, yaitu sebesar 1,98 cm

dari alas beaker glass. Skala kecepatan pengaduk paddle ini yaitu sebesar 35 rpm.

Setelah 30 detik pertama, diamati arah aliran yang terjadi pada tangki

berpengaduk, namun tidak terlihat. Tidak terlihatnya arah aliran disebabkan

karena susu tidak memiliki sifat transparansi. Berdasarkan literatur yang

diperoleh, proses mixing dengan menggunakan turbine impeller mempunyai arah

aliran radial yaitu aliran yang akan menimbulkan aliran yang berarah tangensial

dan radial terhadap bidang rotasi pengaduk.

Gambar VI.2Mixing30 detik pertama dengan paddle impeller

Pada eksperimen ini, target yang harus diperoleh diantaranya yaitu jenis arah

aliran, nilai bilangan Reynold, mixing time dan pola aliran hasil eksperimen.

Berdasarkan hasil eksperimen yang telah dilakukan, jenis arah aliran yang terjadi


11/26

tidak terlihat. Namun, berdasarkan literatur, jenis pengaduk turbinememiliki arah

aliran radial, yaitu aliran yang akan menimbulkan aliran yang berarah tangensial

dan radial terhadap bidang rotasi pengaduk. Bilangan Reynold (NRe) pada

praktikum mixing dengan turbine impeller ini setelah 30 detik running sebesar

203,759. Menurut Broadkey, 1988 dalam Panduan Pelaksanaan Laboratorium

Instruksional I/II Departemen Teknik Kimia ITB, rejim aliran laminar terjadi pada

bilangan Reynold 10, sedangkan turbulen terjadi pada bilangan Reynold 104. Hal

ini menunjukkan bahwa hasil dari eksperimen yaitu terjadi pola alirannya adalah

laminer. Sedangkan, pada praktikum mixing menggunakan paddle impeller,

bilangan Reynoldnya yaitu sebesar 284,778 yang berarti bahwa pola alirannya

adalah laminer.Mixing timeatau waktu pencampuran pada eksperimen ini dapat

dihitung secara manual maupun secara matematis. Secara manual, yaitu dengan

cara mengukur/menghitung densitas dan viskositasnya setiap 10 menit, hingga

kedua parameter tersebut menunjukkan angka yang konstan. Namun,

kelemahannya pada eksperimen ini hasil dari data penentuan mixing time antara

densitas dan viskositas memiliki hasil yang naik turun dan belum bisa dipastikan

jika eksperimen tersebut dapat menghasilkan angka yang konstan. Mixing time

yang diperoleh pada praktikum ini adalah 80 menit. Oleh karena itu, berdasarkan

eksperimen yang dilakukan ada beberapa hal yang dapat mempengaruhi mixing

time, antara lain pada saat pengambilan sampel tiap menitnya, mengambilnya

dengan menyedot memakai suntikan, yang kemungkinan viskositas atau

densitasnya berbeda karena ada yang mengambilnya di bagian tengah-tengah,

permukaan, maupun di bagian dalam.

Hal tersebut dapat terjadi karena beberapa faktor, seperti saat pengambilan

larutan, semakin dalam larutan yang diambil maka tinggi kerapatan (densitasnya),karena partikel bagian dasar vessel (beaker glass) tidak teraduk secara merata.

Berbeda dengan larutan bagian atas yang lebih homogen, sehingga mempunyai

kerapatan yang berbeda pula.


12/26

VI. SIMPULAN DAN SARAN

A. SIMPULAN

Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan, kami dapat

menyimpulkan bahwa:

1. Jenis arah aliran pada praktikum mixing ini tidak terlihat. Namun

berdasarkan literatur, aliran yang dibentuk paddle impeller dan

turbine impeller adalah radial.

2. Nilai bilangan Reynold setelah 30 detik running pertama untuk

turbine impeller adalah 203,759, sedangkan bilangan Reynold

paddle impeller adalah 284,778.

3.

Mixing timeyang diperoleh adalah 80 menit.

B. SARAN

1. Dalam praktikum liquid-liquid mixing, sebaiknya bahan yang

digunakan jangan memakai susu kental, karena sulit untuk melihat

arah alirannya karena tidak tembus pandang.

2. Cek kembali perbandingan massa, variabel, maupun alat-alat yang

digunakan.


13/26

DAFTAR PUSTAKA

Agi Iqbal Velayas, Marifatunnisa Iffa, dkk. 2013. Pencampuran danPengadukan. Program Studi Diploma III Teknik Kimia Jurusan Teknik

Kimia Politeknik Negeri Bandung.

Anonym. 2013. Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II: Tangki

Berpengaduk. Departemen Teknik Kimia ITB.

Christie J. Geankoplis.Transport Processes and Unit Operations Third

Edition.Prentice-Hall International, Inc..

Warren L. McCabe.Unit Operation of Chemical Engineering Fifth Edition.

McGraw-Hill International Editions Chemical and Petroleum Engineering

Series.


14/26

APPENDIX

1. PERHITUNGAN

1.

Penentuan Nilai Bilangan Reynold (Re)a. Variabel turbine impeller

Nilai bilangan Reynold dihitung setelah 30 detik runningcampuran.

Diketahui : = 1,038 gr/cm3

D = 8,5.10-2m

N = 35 rpm

camp= 1,040.10-3Ns/m2

Ditanya : NRe?

Jawab :

Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang menyatakan

perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskos. Untuk sistem dengan

pengadukan:

dengan = densitas fluida(gr/cm3)

= viskositas fluida (Ns/m2)

D = diameter pengaduk (cm)

N = kecepatan putaran pengaduk (rpm)

Sehingga, = ,8

(,85) 5

1,040.103 Ns/m2

NRe = 203,759 (aliran laminer)

b. Variabel peddle impeller

Nilai bilangan Reynold dihitung setelah 30 detik runningcampuran.

Diketahui : = 1,114 gr/cm3

D = 8,5.10-2m

N = 35 rpm

camp= 1,109.10-3Ns/m2

Ditanya : NRe?


15/26

Jawab :

Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang menyatakan

perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskos. Untuk sistem dengan

pengadukan:

dengan = densitas fluida(gr/cm3)

= viskositas fluida(Ns/m2)

D = diameter pengaduk (m)

N = kecepatan putaran pengaduk (rpm)

Sehingga, = ,

(,85) 5

1,109.103 Ns/m2

NRe = 284,778 (aliran laminer)

2. Penentuan mixing time

Penentuan mixing time dilihat dengan tabel yaitu, waktu dimana angka

pada parameter viskositas dan densitas sudah konstan. Mixing time yang

kami peroleh yaitu 80 menit.


16/26

II. Referensi

1. McCabe, Unit Operation of Chemical Engineering, 1993


17/26


18/26


19/26


20/26

2. Christie Geankoplis, Transport Process and Unit Operation


21/26


22/26

Agi Iqbal Velayas, Pencampuran dan Pengadukan, 2013


23/26


24/26

Anonym. 2013. Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II: Tangki

Berpengaduk. Departemen Teknik Kimia ITB.


25/26


26/26

laporan mixing.pdf

Documents