LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES

DINAMIKA TANGKI SERI

Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Laporan Praktikum Pengendalian Proses

Dosen Pembimbing : Ir. Unung Leo Anggraeni, MT

2 A TKPB

Kelompok VII

Disusun Oleh :

Melinda Mirza ( 101424021 )

Miman Munandar ( 101424022 )

Tanggal Praktikum : 9 April 2012

Tanggal Penyerahan Laporan : 22 April 2012

TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

DINAMIKA TANGKI SERI

I. Tujuan Praktikum

I.1 Tujuan umum (Kompetensi)

Setelah melakukan praktikum mahasiswa memperoleh:

Keterampilan mengoperasikan peralatan berbasis reaktor tangki berpengaduk.

Kemampuan aplikasi pengetahuan reaktor tangki berpengaduk terhadap

penyimpangan yang mungkin terjadi.

Peningkatan kemampuan logika berbasis reaktor tangki berpengaduk terhadap

hubungan antara kecepatan putar pengaduk, ketidakidealan, volume efektif

reaktor.

I.2 Tujuan khusus

Membuat kurva kalibrasi hubungan antara Total Dissolved Solid (TDS)

terhadap konsentrasi NaCl.

Memahami fenomena perbedaan respon konsentrasi yang ditunjukkan dari

masing-masing tangki yang tersusun seri.

Memahami perbedaan yang terjadi dari input step dengan pulse.

Menghitung volume efektif dari tangki.

Membandingkan volume ideal, berpengaduk dan tidak berpengaduk

II. Flow Chart

II.1 Pembuatan larutan induk (pengenceran 1) 4000 mL:

larutan NaCl induk

Gelas kimia

4000 mL air10 gr NaCl

II.2 Pengamatan respon tangki :

II.2.1 Pengamatan naik

Mengisi ketiga tangki dengan air hingga level ketinggian sama

Memasang dan meletakkan buret untuk pengisian ke tangki 1 dan selang keluaran ke

ember

Menghubungkan kabel listrik, menyalakan saklar tombol pengaduk dan mengatur

kecepatan pada 50 rpm

Mengukur TDS masing-masing

Mengisi buret dengan larutan induk NaCl dan mengalirkannya ke dalam tangki pertama dengan bukaan valve penuh

Mengukur TDS masing-masing tiap 1,5 menit secara bergantian

I. DATA PENGAMATAN

Laju Alir (Q) = 250 ml/97 detik

= 2,57 ml/detik

= 2,57 cm3

s

Q air dianggap sama dengan Q NaCl

Larutan NaCl (larutan induk) = 2,5 gr/l

Massa NaCl = 10 gr

V air = 4000 ml

Dimensi tangki

Tinggi Tangki : 11 cm

Diameter Tangki : 9,8 cm

Volume Tangki Sesungguhnya

V = ¼ πd2h

= ¼ (3,14) (9,8 cm)2 (11 cm)

= 829,30 cm3

Kalibrasi kecepatan putaran pengaduk

Tangki 1(rpm)

Tangki 2(rpm)

Tangki 3(rpm)

1 108 100 602 102 94 53

Rata- rata 105 97 56,5

Tahap 1 (Pembuatan Kurva Kalibrasi)

DHL vs Konsentrasi NaCl Standar

Pengenceran (kali) Konsentrasi NaCl (%) DHL (mS/cm)

1 0,25 11.2

2 0,125 6.06

5 0,05 2.61

8 0,03 1.33

15 0,016 0.73

25 0,01 0.38

35 0,007 0.3

50 0,005 0.21

75 0,003 0.07

Tahap 2 (Dinamika Reaktor Tangki)

Pengukuran DHL larutan NaCl dalam tangki (input)

Waktu(Menit)DHL

Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3

0 0 0 0

1,5 4.95 1.18 0.19

3,0 7.95 3.71 1.26

4,5 9.21 5.82 2.87

6,0 10.12 7.29 4.1

7,5 10.62 8.81 5.98

9,0 11.05 9.82 7.33

10,5 11.28 10.25 8.74

12,0 11.35 10.73 9.47

13,5 11.4 10.91 10.21

Pengukuran DHL pulse dalam tangki

Waktu

(Menit)

DHL

Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3

0 11.4 10.91 10.21

1,5 6.03 9.57 10.06

3,0 3.75 7.27 9.27

4,5 2.35 5.75 8.36

6,0 1.4 3.68 6.26

7,5 0.85 2.79 5.34

9,0 0.57 1.87 3.38

10,5 0.32 1.2 2.91

12,0 0.2 0.79 1.95

13,5 0.16 0.54 1.42

II. PENGOLAHAN DATA

Tahap 1 (Pembuatan Kurva Kalibrasi)

1. Pembuatan kurva DHL vs Konsentrasi NaCl

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.30

2

4

6

8

10

12

f(x) = 45.4932677053248 x + 0.0361488020176544R² = 0.997511927587105

kurva konsentrasi NaCl (%) vs DHL

hubungan konsentrasi terhadap DHLLinear (hubungan konsentrasi terhadap DHL)

konsentrasi NaCl (%)

DHL

Perhitungan konsentrasi NaCl (mol/L)

Konsentrasi NaCl 0,25 % (0,25 gram dalam 100 ml)

M = gram

mr x

1000V

= 0,25 gram

58,5 gram /mo l x

1000100

= 0,042735 mol/L

Konsentrasi NaCl 0,125 % (0,125 gram dalam 100 ml)

M = gram

mr x

1000V

= 0,125 gram

58,5 gram /mol x

1000100

= 0,021368 mol/L

Konsentrasi NaCl 0,05 % (0,05 gram dalam 100 ml)

M = gram

mr x

1000V

= 0,05 gram

58,5 gram /mol x

1000100

= 0,008547 mol/L

Konsentrasi NaCl 0,03 % (0,03 gram dalam 100 ml)

M = gram

mr x

1000V

= 0,03 gram

58,5 gram /mol x

1000100

= 0,005128 mol/L

Konsentrasi NaCl 0,016 % (0,016 gram dalam 100 ml)

M = gram

mr x

1000V

= 0,016 gram

58,5 gram /mol x

1000100

= 0,002735 mol/L

Konsentrasi NaCl 0,01 % (0,01 gram dalam 100 ml)

M = gra m

mr x

1000V

= 0,01 gram

58,5 gram /mol x

1000100

= 0,001709 mol/L

Konsentrasi NaCl 0,007 % (0,007 gram dalam 100 ml)

M = gram

mr x

1000V

= 0,007 gram

58,5 gram /mol x

1000100

= 0,001197 mol/L

Konsentrasi NaCl 0,005 % (0,005 gram dalam 100 ml)

M = gram

mr x

1000V

= 0,005 gram

58,5 gram /mol x

1000100

= 0,000855 mol/L

Konsentrasi NaCl 0,003 % (0,003 gram dalam 100 ml)

M = gram

mr x

1000V

= 0,003 gram

58,5 gram /mol x

1000100

= 0,000513 mol/L

Perhitungan Harga L Larutan NaCl

C = 1000 K G

L

Dengan :

C = konsentrasi (mol/liter)

G = daya hantar listrik (mhos/cm)

K = konstanta yaitu 0,3

L = daya hantar eqivalen (cm2 mhos/mol)

L = 1000 K G

C

Contoh perhitungan untuk konsentrasi 0,25 %

L=1000 x Kx GC

=1000 x 0.3 x11.20,0427 35

=78624,07862 cm2 mho/mol

Konsentrasi NaCl

(%)Konsentrasi NaCl

(mol/L)

DHL (mhos/cm)

L (cm2

mho/mol)

0,25 0,042735 11.2 78624,1

0,125 0,021368 6.06 85080,5

0,05 0,008547 2.61 91611,1

0,03 0,005128 1.33 77808,1

0,016 0,002735 0.73 80073,1

0,01 0,001709 0.38 66705,7

0,007 0,001197 0.3 75187,9

0,005 0,000855 0.21 73684,2

0,003 0,000513 0.07 40935,7

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04530000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

f(x) = 349440.827846778 x + 71120.2622810395R² = 0.11798153629772

kurva konsentrasi NaCl vs L

LLinear (L)

konsentrasi NaCl (mol/L)

L

Tahap 2 (Dinamika Reaktor Tangki)

A. Perhitungan konsentrasi (mol/L) larutan NaCl masing-masing setiap waktu

Persamaan kurva kalibrasi : y = 45,493x + 0,0361

Dengan y : DHLx : konsentrasi

Contoh perhitungan pada tangki 1 (t=1,5 menit), DHL = 6.03

y = 45,493x + 0,0361

6,03 = 45,493x + 0,0361

x = 0,108

0 ,108 gr /100 ml

58,5 gr /mol x

1000 ml1 L

=0,0185 mol/L

Nilai konsentrasi larutan pada t selanjutnya ditunjukkan pada tabel berikut :

1). Pada larutan input

Waktu

(menit)

DHL (mhos/cm) Konsentrasi (mol/L)

Tangki

1

Tangki

2

Tangki

3Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3

0 0 0 0 -0,000136 -0,000136 -0,000136

1,5 4,95 1,18 0,19 0,018464 0,004298 0,000578

3,0 7,95 3,71 1,26 0,029737 0,013805 0,004599

4,5 9,21 5,82 2,87 0,034471 0,021733 0,010648

6,0 10,12 7,29 4,1 0,037890 0,027257 0,015270

7,5 10,62 8,81 5,98 0,039769 0,032968 0,022334

9,0 11,05 9,82 7,33 0,041385 0,036763 0,027407

10,5 11,28 10,25 8,74 0,042249 0,038379 0,032705

12,0 11,35 10,73 9,47 0,042512 0,040182 0,035448

13,5 11,4 10,91 10,21 0,042700 0,040859 0,038228

2). Pada larutan pulse

Waktu DHL (mhos/cm) Konsentrasi (mol/L)

(menit) Tangki

1

Tangki

2

Tangki

3Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3

0 11.4 10.91 10.21 0,042700 0,040859 0,038228

1,5 6.03 9.57 10.06 0,022522 0,035824 0,037665

3,0 3.75 7.27 9.27 0,013955 0,027181 0,034696

4,5 2.35 5.75 8.36 0,008694 0,020531 0,031277

6,0 1.4 3.68 6.26 0,005125 0,013692 0,023386

7,5 0.85 2.79 5.34 0,003058 0,010348 0,019929

9,0 0.57 1.87 3.38 0,002006 0,006891 0,012565

10,5 0.32 1.2 2.91 0,001067 0,004373 0,010799

12,0 0.2 0.79 1.95 0,000616 0,002833 0,007191

13,5 0.16 0.54 1.42 0,000466 0,001893 0,005200

Pembuatan kurva konsentrasi NaCl terhadap DHL - input

-0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050

2

4

6

8

10

12

f(x) = 266.13405 x + 0.0361000000000011R² = 1

tangki 1

DHLLinear (DHL)

DHL (mhos/cm)

kons

entra

si Na

Cl (m

ol/L

)

-0.05 0.00 0.050

2

4

6

8

10

12

f(x) = 266.13405 x + 0.0360999999999949R² = 1

tangki 2

DHLLinear (DHL)

DHL (mhos/cm)

kons

entra

si Na

Cl (m

ol/L

)

-0.05 0.00 0.050

2

4

6

8

10

12

f(x) = 266.13405 x + 0.0361000000000011R² = 1

tangki 3

DHLLinear (DHL)

DHL (mhos/cm)

kons

entr

asi N

aCl (

mol

/L)

- pulse

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050

2

4

6

8

10

12

f(x) = 266.13405 x + 0.0361000000000002R² = 1

tangki 1

DHLLinear (DHL)

DHL (mhos/cm)

kons

entr

asi N

aCl (

mol

/L)

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050

2

4

6

8

10

12

f(x) = 266.13405 x + 0.0360999999999985R² = 1

tangki 2

DHLLinear (DHL)Linear (DHL)

DHL (mhos/cm)

kons

entr

asi N

aCl (

mol

/L)

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050

2

4

6

8

10

12

f(x) = 266.13405 x + 0.0360999999999967R² = 1

tangki 3

DHLLinear (DHL)

DHL (mhos/cm)

kons

entr

asi N

aCl (

mol

/L)

B. Perhitungan Daya Hantar Eqivalen (cm2 mho/mol) larutan NaCl setiap waktu

C = 1000 K G

L

Dengan :

C = konsentrasi (mol/liter)

G = daya hantar listrik (mhos/cm)

K = konstanta yaitu 0,3

L = daya hantar eqivalen (cm2 mho/mol)

Contoh perhitungan pada tangki 1 (t=1,5 menit), DHL = 6.03

L = 1000 K G

C

= 1000 x 0,3 x6.03

0,022 = 82227,3 cm2 mho/mol

Nilai konsentrasi larutan pada t selanjutnya ditunjukkan pada tabel berikut :

1). Pada larutan input

Waktu

(menit)

Konsentrasi (mol/L) L (cm2 mho/mol)

Tangki 1 Tangki 1 Tangki 1 Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3

0 -0,000136 -0,000136 -0,000136 0,00 0,00 0,00

1,5 0,018464 0,004298 0,000578 80426,76 82359,87 98568,17

3,0 0,029737 0,013805 0,004599 80204,41 80624,73 82195,17

4,5 0,034471 0,021733 0,010648 80154,39 80338,53 80857,27

6,0 0,037890 0,027257 0,015270 80126,04 80237,55 80549,44

7,5 0,039769 0,032968 0,022334 80112,54 80168,72 80325,12

9,0 0,041385 0,036763 0,027407 80101,91 80134,80 80235,37

10,5 0,042249 0,038379 0,032705 80096,55 80122,40 80171,36

12,0 0,042512 0,040182 0,035448 80094,97 80109,74 80145,73

13,5 0,042700 0,040859 0,038228 80093,85 80105,27 80123,51

2). Pada larutan pulse

Waktu

(menit)

Konsentrasi (mol/L) L (cm2 mho/mol)

Tangki 1 Tangki 1 Tangki 1 Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3

0 0,042700 0,040859 0,038228 80093,85 80105,27 80123,51

1,5 0,022522 0,035824 0,037665 80321,08 80142,53 80127,75

3,0 0,013955 0,027181 0,034696 80616,28 80238,65 80152,35

4,5 0,008694 0,020531 0,031277 81085,83 80367,72 80186,47

6,0 0,005125 0,013692 0,023386 81953,44 80631,19 80303,31

7,5 0,003058 0,010348 0,019929 83381,48 80886,82 80383,63

9,0 0,002006 0,006891 0,012565 85238,66 81411,86 80702,15

10,5 0,001067 0,004373 0,010799 89992,49 82316,57 80843,11

12,0 0,000616 0,002833 0,007191 97425,52 83663,31 81346,16

13,5 0,000466 0,001893 0,005200 103102,78 85560,06 81922,90

Kurva konsentrasi NaCl terhadap daya hantar equivalen (input)- Input

0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04579900

80000

80100

80200

80300

80400

80500

f(x) = − 13000.4701273205 x + 80632.3195283446R² = 0.948851595503755

Tangki 1

Daya Hantar Equivalen

Linear (Daya Hantar Equivalen)

konsentrasi NaCl (mol/L)

Daya

Han

tar E

quiv

alen

(mho

.cm2/

mol

)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04578500

79000

79500

80000

80500

81000

81500

82000

82500

83000

f(x) = − 47657.008759067 x + 81823.7147280509R² = 0.706983897673605

Tangki 2

Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)

konsentrasi NaCl (mol/L)

Daya

Han

tar E

quiv

alen

(mho

.cm2/

mol

)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04575000

80000

85000

90000

95000

100000

f(x) = − 274276.531038857 x + 88280.0410346113R² = 0.390362114979244

Tangki 3

Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)

konsentrasi NaCl (mol/L)

Daya

Han

tar E

quiv

alen

(mho

.cm

2/m

ol)

- Pulse

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04578000

83000

88000

93000

98000

103000

108000

f(x) = − 330352.185791763 x + 89631.5672186007R² = 0.307138009525028

Tangki 1

Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)

konsentrasi NaCl (mol/L)

Daya

Han

tar E

quiv

alen

(mho

.cm

2/m

ol)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04577000

78000

79000

80000

81000

82000

83000

84000

85000

86000

f(x) = − 95345.0569303681 x + 83100.1090985776R² = 0.547024980895664

Tangki 2

Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)

konsentrasi NaCl (mol/L)

Daya

Han

tar E

quiv

alen

(mho

.cm2/

mol

)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04579000

79500

80000

80500

81000

81500

82000

82500

f(x) = − 41662.4966502099 x + 81529.6085359911R² = 0.770060334352181

Tangki 3

Daya Hantar EquivalenLinear (Daya Hantar Equivalen)

konsentrasi NaCl (mol/L)

Daya

Han

tar E

quiv

alen

(mho

.cm

2/m

ol)

Kurva Respon Tangki Terhadap Input dan Pulse

0 5 10 15 20 25 300

2

4

6

8

10

12

Kurva Respon Tangkiterhadap Input dan Pulse

Tangki 1Tangki 2Tangki 3

waktu (menit)

DHL (

mho

s/cm

)

Kurva hubungan antara konsentrasi (input) ketiga tangki terhadap

waktu

0 2 4 6 8 10 12 14 160

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Tangki 1Tangki 2Tangki 3

waktu (menit)

Kons

entr

asi (

mol

/L)

Kurva hubungan antara konsentrasi (pulse) ketiga tangki terhadap

waktu

0 2 4 6 8 10 12 14 160

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Tangki 1Tangki 2Tangki 3

waktu (menit)

kons

entr

asi (

mol

/L)

Pembuatan Kurva Volume Efektif - Input

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 1

Series2

waktu (menit)

kons

entr

asi (

mol

/L)

Volume Tangki Efektif

V=q0 ×t '

V=2,57cm3

s× (7,6−1,3 )× 60 s

V=971,46 cm3

Persen efektivitas = 555,12829,3

x100 %=14,63 %

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 2

Series2

waktu (menit)

kons

entr

asi (

mol

/L)

Volume Tangki Efektif

V=q0 ×t '

V=2,57cm3

s× (7,2−1,2 ) ×60 s

V=1063,98 cm3

Persen efektivitas = 1063,98−829,30

1063,98x100 %=20,05 %

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 3

Series2

waktu (menit)

kons

entr

asi (

mol

/L)

Volume Tangki Efektif

V=q0 ×t '

V=2,57cm3

s× (12−1,5 ) ×60 s

V=1387,8 cm3

Persen efektivitas = 1387,8−829,30

1387,8x100 %=40,24 %

- Pulse

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 1

Series2

waktu (menit)

kons

entr

asi (

mol

/L)

Volume Tangki Efektif

V=q0 ×t '

V=2,57cm3

s× (5,4 ) ×60 s

V=832,68 cm3

Persen efektivitas = 832,68−829,30

832,68x100 %=4 , 06 %

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 2

Series2

waktu (menit)

kons

entr

asi (

mol

/L)

Volume Tangki Efektif

V=q0 ×t '

V=2,57cm3

s× (9 ) ×60 s

V=1 387,8 cm3

Persen efektivitas = 1387,8−829,30

1387,8x100 %=40,24 %

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Kurva konsentrasi vs waktu pada tangki 3

Series2

waktu (menit)

kons

entr

asi (

mol

/L)

Volume Tangki Efektif

V=q0 ×t '

V=2,57cm3

s× (12,6−3 )× 60 s

V=1 480,32cm3

Persen efektivitas = 1480,32−829,30

1480,32x100 %=43,98 %