Post on 30-Nov-2015
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Di dalam suatu proses industri pastilah ada suatu proses pencampuran bahan,
baik itu bahan cair-cair, cair-padat, cair-gas, dan gas- padat. Pada proses ini kedua
kondisi haruslah kita perlakukan sebagaimana mestinya sesuai dengan harapan kita.
Untuk sample yang kuantitasnya masih kecil, kita dapat menggunakan media yakni
bejana, tangki, dan bahan dimasukkan kedalamnya dan untuk meratakan
pencampuran atau pengadukan kita aduk dengan kayu, atau pengaduk dengan tenaga
manusia yang tidak konstan. Dalam lingkup kecil ini homogenitas atau keseragaman
mungkin tidak jadi suatu masalah dan baik, sah untuk dilakukan. Tetapi bagaimana
bila kita mengambil dalam lingkup besar, dimana dalam sejam saja terjadi
pencampuran yang besar jumlahnya e.g 100 ton, wah kewalahan bukan.
Untuk itulah dibutuhkan peralatan mixing yang membantu sesuai dengan
fungsinya dengan keadaan konstan, serta dapat diatur kecepatan pengadukannya
untuk diperoleh hasil yang optimal, saerta kehomogenitasan yang tinggi, dan gerakan
mixing dengan tenaga yang dibutuhkan minimum.
B. Tujuan
Makalah ini dibuat dalam upaya untuk
1. Mengetahui prinsip dan cara kerja Fluid Mixing Aparatus
2. Mengetahui faktor yang mempengaruhi perbedaan pola aliran
3. Mengetahui pengaruh dari penggunaan baffle pada proses pencampuran.
4. Mengetahui bentuk – bentuk Impeler.
5. Mengetahui aplikasi dari fFluid Mixing Aparatus.
1
BAB II
PEMBAHASAN
Pada percobaan Fluid Mixing Apparatus digunakan pengaduk dengan
tipe impeller. Impeller inilah yang akan membangkitkan pola aliran di dalam sistem,
yang menyebabkan zat cair bersikulasi di dalam bejana untuk akhirnya kembali ke
impeller.
Ada dua macam impeller pengaduk, yaitu impeller aliran-aksial (axial-flow
impeller) dan impeller aliran-radial (radial-flow impeller). Impeller jenis pertama
membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller, dan yang kedua
membangkitkan arus pada arah tengensial atau radial.
Dari segi bentuknya, ada tiga jenis impeller: propeller (baling-baling), dayung
(padle), dan turbin (turbine). Masing-masing jenis terdiri lagi atas berbagai variasi
dan sub-jenis. Ada lagi jenis-jenis impeller lain yang dimaksudkan untuk situasi-
situasi tertentu, namun ketiga jenis itu agaknya dapat digunakan untuk menyelesaikan
95 persen dari semua masalah agitasi zat cair.
A. Jenis Impeller
Propeller (baling-baling)
a. Sirkulasi berbentuk aliran aksial dari kipas dan digunakan baffle untuk
membentuk pola aliran.
b. 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.
c. Umumnya digunakan jenis 3 bilah kipas sama sisi.
d. Aksi pemotongan (pencampuran) sangat baik pada kecepatan tinggi.
e. Tidak mengalami kerusakan pada kecepatan rendah.
2
f. Penggunaan power yang ekonomis.
g. Secara umum dapat membersihkan sendiri (self cleaning).
h. Relatif sukar diletakkan pada vessel untuk mendapatkan performance yang
optimum.
i. Sangat efektif didalam bejana besar.
j. Tidak efektif untuk viskositas tinggi, kecuali desain khusus.
k. Biaya sedang
Dayung (padle)
a. Sirkulasi berbentuk aliran radial, tetapi tidak pada sirkulasi vertical kecuali
digunakan baffle.
b. Dapat digunakan pada seluruh range viskositas
c. Tidak mudah rusak dalam pengoperasiannya.
d. Tidak mudah kotor
e. Flow capacity bias tinggi dengan menggunakan multiple blade.
f. Biaya relative rendah
Turbin
1. Open Turbin
a. Sirkulasi berbentuk aliran radial pengaruh gaya sentrifugal dari turbin
blade, dengan sirkulasi sangat baik.
b. Secara umum dibatasi pada kecepatan tinggi.
c. Tidak mudah rusak pada kecepatan stabil.
d. Efektif pada system berviskositas tinggi.
e. Biaya rendah.
3
2. Shrouded Turbin
a. Sirkulasi berbentuk aliran radial pengaruh gaya sentrifugal dari enclosed
impeller stator, dengan sirkulasi sangat baik.
b. Range kecepatan dapat dibatasi.
c. Tidak mudah rusak pada kecepatan stabil.
d. Tidak dapat membersihkan sendiri.
e. Flow capacity terbatas dan relative rendah.
f. Biaya relative tinggi.
Propeller merupakan impeller aliran aksial berkecepatan tinggi untuk zat cair
berviskositas rendah. Propeller kecil biasanya berputar pada kecepatan motor penuh,
yaitu 1.150 atau 1.750 rpm, sedang propeller besar berputar pada 400 sampai 800
rpm. Arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat cair menurut arah
tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana. Kolom zat cair yang
berputar dengan sangat turbulennya itu meninggalkan impeller dengan membawa ikut
zat cair stagnan yang dijumpainya dalam perjalanannya itu, dan zat cair stagnan yang
terbawa ikut itu mungkin lebih banyak dari yang dibawa kolom arus sebesar itu kalau
berasal dari nosel stasioner. Daun-daun propeller merobekkan menyeret zat cair itu.
Oleh karena arus aliran ini sangat gigih, agitator propeller sangat efektif dalam bejana
besar.
Propeller yang berputar membuat pola heliks di dalam zat cair, dan jika tidak
tergelincir antara zat cair dan propeller itu, satu putaran penuh propeller akan
memindahkan zat cair secara longitudinal pada jarak tertentu, bergantung dari sudut
kemiringan daun propeller. Rasio jarak ini terhadap diameter dinamakan jarak-bagi
(pitch) propeller itu. Propeller yang mempunyai jarak bagi 1,0 disebut mempunyai
jarak-bagi bujur-sangkar (square pitch).
Untuk tugas-tugas sederhana, agitator yang terdiri dari satu dayung datar yang
berputar pada poros vertikal merupakan pengaduk yang cukup efektif. Kadang-
4
kadang daun-daunnya dibuat miring, tetapi biasanya vertikal saja. Dayung (padle) ini
berputar di tengah bejana dengan kecepatan rendah sampai sedang, dan mendorong
zat cair secara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan vertikal pada
impeller, kecuali bila daunnya agak miring. Arus yang terjadi bergerak ke luar ke
arah dinding, lalu membelok ke atas atau ke bawah. Dalam tangki-tangki yang dalam,
kadang-kadang dipasang beberapa dayung pada satu poros, dayung yang satu di atas
yang lain. Dalam beberapa rancang, daunnya disesuaikan dengan bentuk dasar
bejana, yang mungkin bulat atau cekung, piring, sehingga dapat mengikis atau
menyapu permukaan pada jarak sangat dekat. Dayung (padle) jenis tersebut
dinamakan agitator jangkar (anchor agitator). Jangkar ini sangat efektif untuk
mencegah terbentuknya endapan atau kerak pada permukaan penukar kalor, seperti
umpamanya, dalam bejana proses bermantel, tetapi tidak terlalu efektif sebagai alat
pencampur. Jangkar ini biasanya dioperasikan bersama dengan dayung berkecepatan
tinggi atau agitator lain, yang biasanya berputar menurut arah yang berlawanan.
Agitator dayung yang digunakan di industri biasanya berputar dengan
kecepatan antara 20 dan 150 rpm. Panjang total impeller dayung biasanya antara 50
sampai 80 persen dari diameter-dalam bejana. Lebar daunnya seperenam sampai
sepersepuluh panjangnya. Pada kecepatan yang sangat rendah, dayung dapat
memberikan pengadukan sedang di dalam bejana tanpa-sekat, pada kecepatan yang
lebih tinggi diperlukan pemakaian sekat, sebab jika tidak, zat cair itu akan berputar-
putar saja mengelilingi bejana itu dengan kecepatan tinggi, tetapi tanpa adanya
pencampuran.
Beberapa di antara berbagai ragam bentuk rancang turbin adalah turbin daun-
lurus terbuka, turbin piring berdaun dan turbin piring lengkung vertikal. Kebanyakan
turbin itu menyerupai agitator-dayung berdaun banyak dengan daun-daunnya yang
agak pendek, dan berputar pada kecepatan tinggi pada suatu poros yang dipasang di
pusat bejana. Daun-daunnya boleh lurus dan boleh pula lengkung, boleh bersudut,
dan boleh pula vertikal. Impellernya mungkin terbuka, setengah terbuka, atau
5
terselubung. Diameter impeller biasanya lebih kecil dari diameter dayung, yaitu
berkisar antara 30 sampai 50 persen dari diameter bejana.
Turbin biasanya efektif untuk jangkau viskositas yang cukup luas. Pada cair
berviskositas rendah, turbin itu menimbulkan arus yang sangat deras yang
berlangsung di keseluruhan bejana, menabrak kantong-kantong yang stagnan dan
merusaknya. Di dekat impeller itu terdapat zone arus deras yang sangat turbulen
dengan geseran yang kuat. Arus utamanya bersifat radial dan tangensial. Komponen
tangensialnya menimbulkan vorteks dan arus putar, yang harus dihentikan dengan
menggunakan sekat (baffle) atau difuser agar impeller itu menjadi sangat efektif.
Aliran tingkat (circulatory flow) dan arus putar (swirling) dapat dicegah
dengan menggunakan salah satu dari tiga cara di bawah ini. Dalam tangki-tangki
kecil impeller dipasang di luar sumbu tangki (eksentrik). Porosnya digeser sedikit
dari garis pusat tangki, lalu dimiringkan dalam suatu bidang yang tegak lurus
terhadap pergeseran itu. Dalam tangki-tangki yang lebih besar, agitatornya dipasang
di sisi tangki, dengan porosnya pada bidang horisontal, tetapi membuat sudut dengan
jari-jari tangki.
B. Parameter yang mempengaruhi klasifikasi pengaduk:
1. Parameter Proses
- pH rendah
- Kelarutan zat terlarut
- Konduktivitas thermal fluida dan zat terlarut jika terjadi perpindahan
panas.
- Densitas Fluida.
- Ukuran partikel Solid
2. Parameter Mekanik
- Diameter impeller
- Letak agitator terhadap vessel
- Rotasi impeller per menit
6
- Bentuk impeller
- Volume vessel
- Bentuk vessel
Pencampuran Solid-Liquid
Bila zat padat disuspensikan dalam tanki yang diaduk, ada beberapa cara
untuk mendifinisikan kondisi suspensi itu. Proses yang berbeda akan memerlukan
derajat suspensi yang berlainan pula, dan karena itu kita perlu menggunakan definisi
yang tepat dan korelasi yang semestinya didalam merancang atau dalam penerapan ke
skala besar.
Suspensi partikel zat padat didalam zat cair dibuat untuk berbagai tujuan :
untuk membuat campuran yang homogen yang akan diumpamakan ke dalam unit
pengolah, atau untuk melarutkan zat padat
untuk mempercepat reaksi kimia, atau untuk mempercepat pembentukan kristal
didalam larutan lewat jenuh.
Pencampuran Liquid-Liquid
Pencampuran zat cair-cair (misible) didalam tanki merupakan proses yang
berlangsung cepat dalam daerah turbulent. Impeller akan menghasilkan arus
kecepatan tinggi, dan fluida itu mungkin dapat bercampur baik disekitar impeller
karena adanya keterbulenan yang hebat. Pada waktu arus itu melambat karena
membawa ikut zat cair lain dan mengalir disepanjang dinding, terjadi juga
pencampuran radial sedang pusaran-pusaran besar pecah menjadi kecil, tetapi tidak
banyak terjadi pencampuran pada arah aliran.
Pencampuran zat cair yang mampu campur
Pencampuran zat cair yang mampu campur (miscible) didalam tangki
merupakan proses yang berlangsung cepat dalam daerah turbulen. Impeller akan
menghasilkan arus kecepatan tinggi, dan fluida itu mungkin dapat bercampur baik
7
didaerah sekitar impeller karena adanya keturbulenan yang hebat. Pada waktu
arus itu melambat karena membawa ikut zat cair lain dan mengalir disepanjang
dinding, terjadi juga pencampuran radial sedang pusarn- pusaran besar pecah
menjadi kecil, tetapi tidak banyak terjadi pencampuran pada arah aliran. Fluida
itu akan mengelami satu lingkaran penuh dan kembali ke pusat impeller, dimana
terjadi lagi pencampuran yang hebat. Perhitungan yang didasarkan atas model ini
menunjukkan bahwa pencampuran yang hamper komplit (99 %) akan dapat
dicapai apabila isi tangki disirkulasikan kira- kira 5 kali.
Pencampuran dengan jet
Dalam tangki penimbun yang besar- besar, pencampuran kadang- kadang
dilakukan dengan menyemprotkan jet cair dari samping. Arus yang bergerak itu
masih dapat terlihat sampai agak jauh, yang menunjukkan perilaku jet cair
berpenampang bundar yang keluar dari nosel dan mengalir dengan kecepatan
tinggi ke dalam kolam fluida stagnan, yang fluidanya sama dengan fluida jet.
Kecepatan jet yang keluar dari nosel itu seragam lagi konstan, dan tetap demikian
pada inti jet. Tetapi inti jet ini makin kecil luas penampangnya bila posisinya
semakin jauh dari nosel. Inti itu dikelilingi oleh jet turbulen yang makin
membesar, dimana kecepatan radial pun makin kecil bila jaraknya semakin jauh
dari garis pusat jet.
Pencampuran Gas-Liquid
Dalam proses pencampuran gas dengan liquid, gas akan tersuspensi dalam
bentuk gelembung-gelembung kecil dengan tekanan tertentu.
Pencampuran tanpa gerak
Gas dan zat cair yang tidak viskos dapat dicampurkan dengan baik dengan
melewatkannya melalui sepotong pipa kosong atau pipa yang diperlengkapi
dengan orifis atau sekat- sekat. Pada kondisi yang tepat, panjang pipa mungkin
8
tidak lebih dari 5 sampai10 diameternya, namun panjang yang disarankan ialah
antara 50 sampai 100 diameter.
Pencampuran yang lebih sulit bias dilakukan dengan menggunkan
pencampur tanpa gerak, yaitu suatu piranti yang digunakan secara komersial
dimana terdapat berganti- ganti elemen- elemen yang mebagi dan menyatukan
kembali bagian- bagian arus fluida. Dalam pencampur elem yang berbentuk
heliks pendek membagi arus menjadi dua, memutarnya 180 derajat, dan
menyerahkannya ke elemen yang berikutnya, yang terpasang pada sudut 90
derajat terhadap ujung belakang elemen pertama. Elemen kedua membagi lagi
arus yang sudah terbagi itu dan memutarnya 180 derajat pada arah yang
berlawanan.
C. Prinsip Dasar Pengadukan (Mixing)
Ketika mempertimbangkan beberapa aplikasi yang penting dari pengadukan,
tidak ada larutan yang didapatkan masalah dalam pengadukan. Pengadukan yang
optimum tergantung pada beberapa faktor yang berbeda. Pengadukan larutan harus
didasari ilmu, pengalaman, dan kapasitas/jumlah produk untuk menetapkan bentuk
sistem yang tepat dalam menyediakan total zat yang diperlukan dari proses
pengadukan.
Mekanisme pengadukan
Dalam pengadukan terdapat beberapa mekanisme yang berbeda seperti yang
dijelaskan pada tabel di bawah ini. Yang utama, setiap aplikasi akan mempunyai
sistem yang berbeda. Dan mungkin proses dalam suatu aplikasi menggunakan semua
mekanisme – mekanisme ini.
9
Agar mendapatkan desain mixer yang optimum dalam suatu proses,
diperlukan pengertian yang terperinci dari jenis mekanisme dan kepentingannya
dalam mendapat hasil proses yang diinginkan.
Konveksi Disebabkan oleh kerja impeller, fluida bergerak melewati
bagian – bagian vessel, mencegah stratifikasi (tingkatan)
Macro - mixing Disebabkan oleh aliran turbulen pusaran air yang besar, pusaran
air di wilayah impeller lebih tinggi dari sekitarnya. Ini membuat
komponen – komponen yang lebih besar menjadi lebih kecil..
Laminer shear Skalanya lebih kecil dari makro mixing, fluida selanjutnya
didispersi oleh laminer shearing. Unsur – unsur dilonggarkan,
diubah lalu diikat.
Micro - mixing Pengadukan dengan skala terkecil, difusi dari reaktan terjadi
akibat pengaruh gradien konsentrasi.
10
Nomenclature
Where:
D = Impeller
Diameter
C = Impeller off
Bottom
Clearance
N = Impeller
speed
Z = liquid Depth
T = Vessel
Diameter
11
DISAIN VESSEL
Vessel Geometry
Dalam mendesain suatu vessel adalah penting untuk memahami ilmu ukur
tangki dalam menentukan disain mixer yang final. Aspek rasio yang buruk dan atau
bentuk alas yang tidak sesuai dapat meningkatkan biaya mixer dan pastinya mustahil
untuk mengoptimalkan desain mixer tersebut.
Bentuk Alas
Bentuk alas tangki dapat memberi efek penting pada pola aliran dihasilkan di
dalam mixing vessel dan mempengaruhi kemampuan mixer untuk mencapai performa
proses yang optimum. Umumnya dish-bottom tank merupakan bentuk alas yang lebih
dianjurkan. Bagaimanapun, flat-bottoms dan shallow cones ( kurang dari 15°) dapat
digunakan pada berbagai proses tanpa ada masalah. Pada kasus flat bottom performa
tanki mixer bisa ditingkatkan dengan corner fillets. Umumnya bentuk kerucut yang
dalam harus dihindarkan terutama pada suspensi solid.
Baffles
Mencegah Arus Putar
Aliran tingkat (circulatory
flow) dan arus putar (swirling) dapat
dicegah dengan menggunakan salah
satu dari tiga cara di bawah ini :
Dalam tangki-tangki kecil impeller
dipasang di luar sumbu tangki
(eksentrik). Porosnya digeser
12
sedikit dari garis pusat tangki, lalu dimiringkan dalam suatu bidang yang tegak
lurus terhadap pergeseran itu.
Dalam tangki-tangki yang lebih besar, agitatornya dipasang di sisi tangki, dengan
porosnya pada bidang horisontal, tetapi membuat sudut dengan jari-jari tangki.
Pada tangki besar yang mempunyai agitator vertikal, cara yang paling baik untuk
mengurangi arus putar ialah dengan memasang sekat- sekat (baffle) yang
berfungsi merintangi aliran rotasi tanpa mengganggu aliran radial atau aliran
longitudional.
D. Dasar Aplikasi Pencampuran
Aplikasi pencampuran yang paling umum mengandalkan arus/aliran untuk
mencapai hasil proses yang diinginkan. Aplikasi ini dikenal sebagai, ' Aplikasi
pengendalian arus', meliputi blending, suspensi solid, perpindahan panas.
Blending / HOMOGENISASI liquid
Blending dua atau lebih cairan adalah untuk mendapat campuran homogen
merata disemua titik di dalam tank, biasanya dalam suatu periode waktu tertentu.
Pencampuran cairan melibatkan beragam densitas dan/atau viskositas yang
memerlukan perhatian khusus dan memerlukan waktu bercampur yang lebih panjang
untuk memastikan bahwa cairan telah bercampur.
Typical Aplikasi Pencampuran
• Reaksi kimia
• Polymerisasi
• pencampuran
sederhana dari fluida
• Penyimpanan, Feed,
atau Holding Tank
Informasi yang dibutuhkan untuk pemilihan mixer
• Viskositas
• Densitas
• Tekanan &
Temperatur
• Waktu campur
• Volume (s)
• Proses specific lain yang
diperlukan
13
SUSPENSI SOLID
Suspensi dari partikel solid di dalam suatu cairan dapat dilakukan dengan
menggunakan arus dengan percepatan yang cukup untuk mengangkat solid ke level
yang diinginkan di dalam tangki.
Information Required for Equipment Selection
• SG of Liquid
• SG of Solid
• Solids size or distribution of
range
• Percent solids by Weight
• Slurry viscosity
• Degree of Suspension
required
PERPINDAHAN PANAS
Ada banyak aplikasi yang termasuk eksotermik, endotermis atau
membutuhkan pemanasan/pendinginan. Panas yang dibutuhkan ini, ditransfer ke atau
dari fluida melalui permukaan peminndah panas biasanya dalam wujud coil atau
suatu jaket. Mixer digunakan untuk meningkatkan pemindahan panas dengan
mempengaruhi koefisien film sisi mixer. Hal tersebut dikenal sebagai bagian dari
overall persamaan perpindahan panas dan variabelnya tidak dipengaruhi oleh mixer,
pengaruhnya jauh lebih besar pada keseluruhan pemindahan panas.
IMPELER
Tipe Impeller
Fungsi dari impeller adalah untuk mengkonversi energi perputaran dari
batang mixer ke dalam kombinasi arus yang benar, shear dan turbulensi untuk
mencapai hasil proses yang dibutuhkan.
Tidak ada satupun design impeller mampu untuk memberikan performa
optimum di bawah kondisi operasi apapun, performa optimum proses bergantung
pada pemilihan suatu design impeller yang memiliki karakteristik specifik yang
dibutuhkan.
14
Penempatan Impeller
Penggunaan konfigurasi impeller tunggal atau multiple dalam fluida proses
dapat memberikan effect yang signifikan pada performa proses secara keseluruhan.
Penempatan yang tidak tepat dapat menyebabkan buruknya pendispersian dari additif
dan impeller dikeluarkan saat mencapai tahap krusial proses.
Rasio D/T
Perbandingan diameter impeller ( D) ke diameter vessel ( T) mempunyai efek
yang sangat penting terhadap performa dari kebanyakan mixer fluida dan D/T
optimum adalah fungsi dari kondisi proses dan kebutuhan proses.
secara normal D/T optimum berada pada range 0.2< D/T< 0.5. Beberapa aplikasi
khusus, kadang-kadang beroperasi di luar range ini.
E. Peralatan Pengadukan
Berdasarkan Aliran
Counterflow
Impeller aliran berlawanan adalah impeller yang paling efesien yang tersedia
untuk aplikasi pencampuran khusus dan bagi campuran berviskositas tinggi.
High Solidity Counterflow
Impeller aliran berlawanan soliditas tinggi ini adalah kombinasi peralatan dari
sebuah impeller pita helix dan kipas lebar hidrofil efesiensi tinggi, untuk
menghasilkan bentuk aliran yang efektif dalam sebuah patokan luas dari viskositas.
Turbine
15
Pencampuran menggunakan impeller turbine secara umum dapat diadaptasikan
dalam aplikasi yang cukup luas, dan mempunyai banyak jenis.
Anchor(jangkar)
Untuk perpindahan pada dinding tanki dalam aplikasi viskositas tinggi dan
jangkar sebagai penggantung yang fleksibel.
Ribbon(pita)
Impeller pita paling sering digunakan pada aplikasi pencampuran batch dalam
industri kimia dan petrokimia dengan menggunakan pita helix dan impeller skrup pita
helix.
COUNTER FLOW IMPELLER (Impeller aliran Berlawanan)
Impeller aliran berlawanan adalah impeller yang paling efesien yang tersedia
untuk aplikasi pencampuran khusus dan bagi campuran berviskositas tinggi.
Karena aksi gandanya yang unik, desain diameter yang besar, impeller aliran
berlawanan cocok untuk fluida dengan viskositas dari 25.000 cp hingga 75.000 cp
dan indikasi patokan pencampuran sebesar 0,1 hingga 5.
Efesiensi pemompaan lebih besar
Pada pencampuran yang menggunakan impeller aliran berlawanan laju
pemompaannya lebih tinggi bila dibandingkan dengan impeller konvensional karena
secara efesien dioperasikan pada rasio diameter impeller ke tanki lebih besar. Pada
turbin konvensional secara signifikan kekuatannya lebih besar untuk menghasilkan
aliran pada dinding-dinding. Model CFD di bawah ini menunjukan bentuk aliran.
Konsestensi peningkatan produk
Dengan pemompaan keduanya (atas dan bawah), impeller CF mendispersi
fluida lebih teliti melalui vessel dan menyediakan konsistensi produk lebih besar dan
16
lebih bergantung dalam siklus waktu yang lebih pendek.
Pengurangan biaya perawatan
Kecepatan putaran lebih lambat dari impeller aliran berlawanan sehingga akan
memperpanjang waktu hidup peralatan dan mengurangi biaya tambahan yang
berhubungan dengan segel.
HIGH SOLIDITY COUNTERFLOW IMPELLERS
Impeller aliran berlawanan soliditas tinggi ini adalah
kombinasi peralatan dari sebuah impeller pita helix dan kipas lebar hidrofil efesiensi
tinggi, untuk menghasilkan bentuk aliran yang efektif dalam sebuah patokan luas dari
viskositas.
Desain unik pada solusi pencampuran ini mengizinkan berbagai industri untuk
mengambil keuntungan dari teknologi pencampuran produk yang berviskositas
tinggi.
IMPELLER TURBINE
Pencampuran menggunakan impeller turbine secara umum dapat diadaptasikan dalam
aplikasi yang cukup luas, dan mempunyai banyak jenis.
a.Flat Blade Turbine
17
Flat Blade Turbine efektif untuk
aplikasi putaran sangat tinggi dan
penggunaan umumnya dipakai untuk
pencampuran pada biaya efesien atau
ketiks pemecahan tinggi dikehendaki.
Contoh : emulsi liquid-liquid atau
penyikatan solid intensitas tinggi. Flat
blade turbine secara umum tidak
direkomendasikan untuk aplikasi
dispersi gas.
b. Curved Blade Turbine
Curve Blade Turbine adalah impeller
aliran radial yang paling efesien yang
digunakan untuk mematahkan
penyumbatan aliran dalam aplikasi
kecepatan aliran sensitif. Seperti dalam
sebuah penghancur aluminium
multistage. Hal ini juga secara berlebih
digunakan dimana kecepatan dinding
tinggi dikehendaki seperti dalam
aplikasi transfer panas.
c.Disc Turbine
d. Turbin Smith
18
Disc Turbine sering dipilih untuk
aplikasi dispersi gas tetapi sekarang
sering diganti dengan hidrofil soliditas
tinggi dan atau turbin Smith. Secara
umum digunakan untuk aplikasi
pencampuran intensitas tinggi dimana
jumlah kekuatan impeller rendah
ditingkatkan menjadi sangat tinggi.
dispersi gas. Turbin Smith
memberikan design bilah yang khas
untuk menangani kecepatan gas paling
tinggi yang bertujuan untuk
meningkatkan efisiensi.
APLIKASI :
1. HomogenitasUntuk menjaga kehomogenan hasil suling atau produk intermediet/ masukan
pabrik kimia serta penyimpanan minyak mentah dalam tanki pemasukan sulingan
langsung ke unit proses. Dengan cara pergerakan pada tanki dengan balikan bawah ke
atas sebaik sirkulasi disekitar tanki sehingga menjamin bagian bawah, tengah dan atas
seragam.
2. Pencampuran
Untuk mencampur dua atau lebih komponen sehingga mendapatkan sebuah
campuran yang homogen.
3. Keseragaman temperatur
Aliran balik dari bawah ke atas ditentukan untuk membantu transfer panas
ketika pemanasan atau pendinginan serta untuk mempertahankan keseragaman
temperatur lengkap dengan perpindahan fluida. Penempatan mixer relatif terhadap
19
elemen pemanasan dan juga penting untuk mendapatkan hasil proses yang
diinginkan.
Mixer yang digunakan adalah mixer sumbu tetap dengan menggunakan sistem
pencampuran dari kondisi tanki atau pencampuran selama “pump up”. Sebagai
contoh, pencampuran mungkin menghendakisebuah mixer 45 KW untuk melakukan
pencampuran yang dikehendaki dalam 12 jam dari pembagian kondisi tanki, tetapi
jika mixer yang sama dioperasikan selama 6 jam “pump up” homogenitas bisa
dicapai selama 6 jam. Sama halnya jika waktu pencampuran 12 jam dari pemenuhan
“pump up” bisa ditoleransi, hal ini mungkin jika sebuah mixer 22 KW cocok.
Persyaratan kekuatan minimum harus dujaga. Mixer pertama harus diposisikan 22,5o
searah jarum jam dari inlet dan mixer tambahan harus juga 22,5o searah jarum jam
untuk menjamin aliran inlet pantas memiliki efek penambahan propeller dan aliran
jet.
Agitator Impellers : Sealant Systems
Sealant Systems
Setiap Sealant System dipilih menurut proses yang dikehendaki. Variabel yang
dipertimbangkan dalam pemilihan adalah temperature dan tekanan operasi.
Kebutuhan untuk kondisi yang steril dan aseptic dari medium. Seal standar meliputi
lip seal, stuffing box tekanan rendah dan tinggi, single or double cartridge seals.
F. Aplikasi Agitator
MAVADRIVE (Magnetic Drive Agitators)
Keuntungan :
1. Mudah dibersihkan dan disterilisasi.
20
2. Impeller multi stage disediakan untuk kultur sel dan fermentasi mikroba.
3. Kontrol kecepatan dengan peralatan baru dan desain sensor yang inovatif.
4. Pemanfaatan penurunan alat untuk rotor magnetic unit pengendali putaran tinggi.
Madrive (Steril Agitators)
MRG : kendali ke atas untuk batasan kekuatan kekuatan kecil dan menengah
dengan diameter 20 – 80 mm
MFG : agitator menurun untuk proses fermentasi dari diameter corong 20 –
200 mm.
MRH : untuk aplikasi pencampuran dengan persyaratan lebih rendah dalam teknologi steril.
MEKANIKA PEMECAH BUIH
Dengan memasukkan sebuah pemecah buih mekanik ke dalam sebuah vessel
dengan aerasi tertekan dan proses mixing dalam area steril dan non steril. Dengan
cara ini volume vessel dapat dikurangi serta penggunaan agent anti buih dapat
dicegah atau dikurangi dan aliran atas proses dapat dioptimalkan. Ini berarti instalasi
pemecah buih mekanik lebih ekonomis.
21
Mixer Related Dimensionless Numbers
Batch Mixers - FKM series
Batch mixer dikenalkan oleh Loedige untuk teknologi gabungan. Peralatan
dengan elemen campuran dimana dapat diadaptasikan ke kebutuhan pribadi, produksi
campuran dalam mesin sangat tinggi
FKM-Series batch mixer dibuat dalam batasan ukuran dari FKM 130 dengan
kapasita bekerja 50-90 liter, hingga FKM 30000 D dengan kapasitas bekerja 12000-
21000 liter.
22
Kualitas campuran tertinggi
Waktu penyampuran pendek
Batch yang bisa diproduksi ulang
Perawatan produk yang mudah
Ketersediaan maksimum
Dengan konsep perawatan
pencampuran rendah
Mudah diakses ke seluruh bagian
dalam dari mixer
Jangkauan Aplikasi
pemrosesan material bekas(bubuk,
granula, serat)
Suplai Cairan ke material solid
yang kering (penghalusan +
granulasi)·
Ploughshare® Batch Mixer FKM 600
D
23
Pilihan Peralatan
Permukaan dengan resistensi
pemakaian maksimum
Kosntruksi Baja keras, stainless
steels dan material khusus
Unit Pemotong
Perangkat untuk penyediaan liquid
Plougshare®-Shovel with Chopper and
Injection Lance (supplies liquid directly
into the area in which the chopper
operates)
Scott Plow Mixer
Memiliki ruang pencampuran silindris
dengan dengan intensitas penggarapan
yang tinggi untuk membuat zona
pencampuran yang dicairkan.
Kecepatan lebih tinggi tidak tidak
berpengaruh terhadap rancangan
transfer silindris dan menghasilkan
hasil pencampuran yang tinggi.
24
Keunggulan dari PLOW INDUSTRIAL MIXERS:
Sangat cocok untuk mengaduk antara solid dan solid atau mengubah cairan
menjadi solid
Daerah jangkaun permukaan yang sempurna pada tabung mixer
Intensitas tinggi pada zona pengadukan
Kecepatan yang diterima lebih tinggi dari mixer tradisional
Tersedia dalam 316 stainless, 304 stainless atau carbon steel,atau alloy exotic
Tersedianya pilihan pemotong berkecepatan tinggi untuk membantu kinerja
Penambahan jaket bertekanan tinggi dan design vacuum
25
CFD
Untuk Pengadukan Dalam Bidang Industri
Dua manfaat penting yang dihasilkan dari penggunaan FLUENT untuk
memecahkan permasalahan aplikasi pengadukan selama bertahun – tahun : laba
membesar dan kepercayaan pekerja. Keuntungan diperoleh dari penggunaan
CFD(Computational Fluid Dynamics).
Uji skala prototype dan bangunan dari stirred tank reactor memerlukan waktu
yang lama dan biayanya mahal. Sebagai tambahan, banyak peralatan dari reactor
yang sulit ditentukan secara percobaan. Penggunaan CFD untuk memprediksi dan
memahami flow-dependent proses dalam peralatan yang dapat meningkatkan kualitas
produk dan mengurangi biaya dan waktu. Selama beberapa tahun FLUENT telah
menjadi terdepan dari pengembangan komersil CFD dan mempunyai komitmen
dalam pengadukan di bidang industri.
FLUENT dipenuhi dengan kemampuan untuk simulasi stirred tank dan static
mixer, dan secara rutin digunakan untuk proses yang melibatkan aliran laminar dan
turbulen, arus reaksi, campuran gas dan liquid, dan suspensi solid. Untuk menangani
pencampuran pada fluida Non – Newtonian, bahan
viskoelastis, intermeshing impeller, atau twin-screw
extruder. FLUENT menawarkan POLYFLOW
software.
Mixer for Stainless Steel Totes
Dynamix Agitator telah dipahami pada Industrial Tank
Mixing dan diaplikasikan untuk Bulk Mixing Tank.
Hasilnya baik untuk fluida viskositas rendah dan
viskositas tinggi didesain untuk Bulk Mixing Tank. High Viscosity Mixer
26
membutuhkan desain dan pemilihan yang lebih dibanding Low Viscosity Mixer.
Perusahaan Mixer sering membuat mixer kecepatan tinggi untuk pemakaian High
Viscosity dan Low Viscosity.
Biopharm Mixers
Biopharm Mixers terdapat berbagai bentuk desain, pilihan dan material untuk aplikasi
pengadukan dalam proses sanitasi dan memastikan tingkatan tertinggi dari sanitary
mixing.
IBC Mixers
Didesain dengan menggunakan plastic transportable (IBC) container.
NIMIX Mixing Systems
Digunakan untuk pabrik dan pemindahan fluida dalam aplikasinya pada pabrik zat –
zat kimia, makanan dan farmasi.
Impeller
Jika hanya ada satu mixer, maka hanya satu juga menggunakan impeller. Impeller
yang cocok untuk suatu aplikasi belum tentu cocok untuk aplikasi lainnya.
Scott Flow Mixer mempunyai ruang pengadukan silinder dengan intensitas aliran
tinggi untuk menciptakan fluidized mixing zone. Kecepatan yang lebih tinggi
disatukan dengan cylindrical design transfer dan menghasilkan hasil pengadukan
yang banyak.
Ciri – ciri Mixer ini:
- Cocok untuk pengadukan solid pada solid atau pengubahan liquid pada solid.
- Luas permukaan sempurna pada silinder mixer
- Overlapping wedge style plows menciptakan fluidized mixing zone dengan
intensitas tinggi.
- Kecepatannya lebih tinggi dibanding mixer biasa.
- Hinged doors are sanitary in design
- Tersedia stainless jenis 310, 304 atau carbon steel atau alloy.
- Pilihan Chopper dengan kecepatan tinggi tersedia untuk menbantu proses.
27
- Optional enhancement melalui penambahan desain jaket/pembungkus tekanan
tinggi dan vakum.
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
1. Pengadukan menggunakan propeller, menyebabkan aliran aksial
2. Pengadukan menggunakan impeller, menyebabkan aliran aksial
3. Semakin cepat pengadukan, maka semakin besar vorteks yang terbentuk
4. Kerugian akibat adanya vorteks, pencampuran lambat terjadi, harus menggunakan
kecepatan pengadukan yang tinggi, pengadukan tidak homogen karena partikel
mengumpul di tengah vessel
5. Jika densitas dan viskositas cairan lebih kecil maka yang terjadi vorteks yang
terbentuk lebih besar
6. Pengadukan dengan baffle dapat merendam vorteks yang terbentuk
7. pengadukan dengan propeller menyebabkan vorteks lebih kecil bila dibandingkan
dengan menggunakan turbine.
Parameter yang Mempengaruhi Proses Mixing
1. Parameter proses yang mempengaruhi proses mixing, yaitu :
a. Viskositas
Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap
perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai
"kekentalan", atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas
menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dan dapat dipikir
28
sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluid. Air memiliki viskositas
rendah, sedangkan minyak sayur memiliki viskositas tinggi.
Viskositas (kekentalan): Semua macam liquid dan gas ( Fluida )
memenuhi kriteria Fluida Newton, maka tepatnya = viskositas = kekentalan.
Ada 2 macam viskositas : ·viskositas dinamis ·viskositas kinematis
Penyebab viskositas pada gas Viskositas pada gas timbul karena perubahan
momentum, jika pembahan momentum besar maka akan ada hambatan,
karena perubahan momentum dipengaruhi oleh suhu. Penyebab viskositas
pada liquid Apabila fluidanya adalah liquid maka fluidanya inkompresible
yaitu variasi tekanan tidak menyebabkan perubahan densitas (p) (p konstan)
sedangkan dalam praktek keteknikan g (gravitasi) dianggap konstan.
Viscosity : Ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau
perubahan bentuk.? Bila suatu fluida mengalami geseran, ia mulai bergerak
dengan laju regangan yang berbanding terbalik dengan suatu besaran yang
disebut dengan koefisien kekentalan
Viskositas fluida cair akan berkurang jika fluida cair tersebut
dipanaskan. Hal itu terjadi karena ikatan molekul fluida cair tersebut menjadi
melemah. Akan tetapi, Viskositas fluida gas akan bertambah jika fluida? gas
tersebut dipanaskan. Hal itu terjadi karena aktivitas molekul fluida gas
meningkat
Viskositas suatu cairan merupakan sifat yang sangat penting dalam
penganalisaan tingkah laku cairan dan gerakan cairan dekat batas padat.
Untuk mengetahui besarnya kekentalan cairan tidak dapat langsung dilakukan
pengukuran, melainkan dengan menggunakan sebuah alat ukur yang akan
didesaian dengan menggunakan prinsip hukum stokes.
b. Kelarutan zat terlarut
29
Kelarutan atau solubilitas adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu,
zat terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent) . Kelarutan
dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu
pelarut pada kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat
tertentu dapat larut dengan perbandingan apapun terhadap suatu pelarut.
Contohnya adalah etanol di dalam air. Sifat ini lebih dalam bahasa Inggris
lebih tepatnya disebut miscible.
Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat
murni ataupun campuran. Zat yang terlarut, dapat berupa gas, cairan lain, atau
padat. Kelarutan bervariasi dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga
sulit terlarut, seperti perak klorida dalam air. Istilah "tak larut" (insoluble)
sering diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya hanya
ada sangat sedikit kasus yang benar-benar tidak ada bahan yang terlarut.
Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk
menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh (supersaturated) yang
metastabil.
c. Konduktivitas termal fluida dan zat terlarut jika terjadi perpindahan panas
Konduktivitas termal (K) : Sifat suatu zat yang mengalami
perpindahan panas ke tinggi perpindahan panas tinggi
Mekanisme perpindahan panas konveksi dan radiasi tidak dibahas
d. Densitas fluida
Densitas diartikan sebagai masa per satuan volumenya dan umumnya
disimbolkan ρ. Fluida gas mempunyai densitas yang berbeda pada setiap
tingkat tekanannya. Sedangkan cairan umumnya tidak berubah secara
signifikan. Gravitasi spesifik digambarkan sebagai rasio atau perbandingan
densitas material itu sendiri dengan densitas air dan disimbolkan dengan ρw.
30
Sedangkan volume spesifik dijabarkan sebagai jumlah volume setiap satuan
masanya.
e. Ukuran partikel solid
Semakin besar ukuran partikel solid yang akan dimixing maka akan
membutuhkan waktu yang semakin lama untuk proses pencampuran.
2. Parameter Mekanik yang Mempengaruhi Proses Mixing, yaitu :
a. Diameter impeller
Suspensi padat-cair di dalam tangki berpengduk banyak diterapkan di
industri. Unjuk kerja pencampuran padat-cair tersebut perlu dikaji lebih dalam
karena aliran dalam tangki berpengaduk sangat kompleks, terutama fenomena
makroinstabilitas (MI). Di dalam penelitian ini akan dipelajari pengaruh
makroinstabilitas (MI) terhadap campuran padat-cair dalam tangki
berpengaduk double impeller terhadap distribusi konsentrasi padatan untuk
pencampuran padat-cair di dalam tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan
impeller ganda Disc Turbine. Sistem yang akan dipelajari dalam penelitian ini
adalah tangki silindris dengan dasar datar berdimeter (T) 0.3 m yang
dilengkapi dengan empat buah baffle (lebar = 0,1T) dan dipasang pada arah
vertikal secara simetris. Impeller yang digunakan adalah double impeller
bertipe disc turbine dengan diameter impeller (D) 0.1 m. Sistem tersebut
digunakan untuk pencampuran partikel inert dan air dengan konsentrasi yang
bervariasi. Unjuk kerja pencampuran tersebut akan dipelajari dengan metode
Computational Fluid Dynamics (CFD) berbasis Large Eddy Simulation
(LES), yang ditunjang dengan Sliding Mesh (SM) model sebagai pemodelan
gerakan impeller dan Mixture model sebagai pemodelan pencampuran
multifasa. Hasil-hasil simulasi berupa variasi pola alir, kecepatan aliran
31
campuran, konsentrasi padatan dan tekanan dinamik di dinding bejana akan
dipelajari untuk mengetahui karakteristik makroinstabilitas system
pencampuran padat-cair dan dampaknya terhadap distribusi padatan.
b. Rotasi impeller permenit
Penelitian ini bertujuan untuk memprediksi waktu pencampuran yang
terjadi dalam suatu tangki berpengaduk dengan pendekatan transport species
unsteadystate dan pola alir steadystate terhadap distribusi species tracer dalam
larutan menggunakan FLUENT 6.1.16 dimana hal ini bertujuan untuk melihat
kinerja pencampuran dari berbagai jenis impeller berdasarkan waktu
pencampuran serta mempelajari pengaruh variable-variabel yang digunakan
terhadap waktu pencampuran. Dalam simulasi ini digunakan system tangki
berpengaduk standard yang digunakan pada eksperimen Lunden (1994)
beralas datar yang dilengkapi dengan 4 buah baffle dengan diameter T = 0.54
m dan tinggi H = T. Impeller yang digunakan adalah rushton disc turbine dan
fan turbine. Tracer berupa ammonium nitrat (NH4NO3) dialirkan melalui pipa
inlet pada permukaan tangki dengan fraksi massa 95%. Sedangkan variable
percobaan yang dilakukan meliputi kecepatan putar impeller 150 dan 250
rpm, jarak impeller dengan dasar tangki 1/3T dan 1/2T. Simulasi dilakukan
dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) kode komersial
FLUENT 6.1.16 dengan permodelan turbulensi k-ε standard, pemodelan
impeller dengan Multi Reference Frame (MRF). Medan aliran dimodelkan
pada kondisi steadystate. Pertama-tama yang dilakukan adalah menggambar
system yang akan dipelajari, kemudian membuat grid-nya. Setelah itu
mengekspor grid ke dalam FLUENT lalu memilih persamaan-persamaan yang
akan diselesaikan. Selanjutnya adalah menuliskan spesifikasi material yang
digunakan dan menentukan kondisi batas yang dipakai. Setelah itu memilih
formulasi solver, lalu melakukan iterasi. Data-data yang diperoleh kemudian
32
dianalisa dan dipelajari. Setelah dilakukan simulasi, didapatkan hsil sebagai
berikut : Pada kecepatan putar impeller 150 rpm didapatkan waktu
pencampuran sebesar 20.1 detik untuk rushton disc turbine 1/3T; 18.9 detik
untuk rushton disc turbine 1/2T; 17.1 detik untuk fan turbine 1/3T; 15.2 detik
untuk fan turbine 1/2T. Pada kecepatan putar impeller 250 rpm didapatkan
waktu pencampuran sebesar 13.5 detik untuk rushton disc turbine 1/3T; 12.3
detik untuk rushton disc turbine 1/2T; 10.3 detik untuk fan turbine 1/3 T; 8.8
detik untuk fan turbine 1/2T. semakin besar kecepatan putar impeller, waktu
pencampurannya semakin kecil. Hal ini dapat dinyatakan dengan hubungan : t
≈ N-a dimana harga a = -3.275 sampai -1.524. Jarak impeller 1/2T
memberikan waktu pencampuran lebih rendah dibandingkan dengan ajrak
1/3T dengan selisih 6 sampai 14%. Sehingga dapat dikatakan jarak impeller
sangat kecil pengaruhnya terhadap waktu pencampuran. Fan turbine
memberikan waktu pencampuran lebih rendah dibandingkan dengan rushton
disc turbine dengan selisih 15 sampai 30%. Sehingga tipe impeller juga
berpengaruh terhadap waktu pencampuran.
c. Bentuk impeller
Bentuk arah aliran yang terjadi di impeller. Aliran fluida dalam
impeller dapat berupa axial flow, mixed flow, atau radial flow.
Bentuk konstruksi dari impeller. Impeller yang digunakan dalam pompa
sentrifugal dapat berupa open impeller, semi-open impeller, atau close
impeller.
Banyaknya jumlah suction inlet. Beberapa pompa setrifugal memiliki suction
inlet lebih dari dua buah. Pompa yang memiliki satu suction inlet disebut
single-suction pump sedangkan untuk pompa yang memiliki dua suction inlet
disebut double-suction pump.
33
Banyaknya impeller. Pompa sentrifugal khusus memiliki beberapa impeller
bersusun. Pompa yang memiliki satu impeller disebut single-stage pump
sedangkan pompa yang memiliki lebih dari satu impeller disebut multi-stage
pump.
d. Volume vessel
Semakin besar volume vessel,semakin lama waktu yang diperlukan
untuk melakukan proses mixing. Untuk tanki kecil, impeller dipasang diluar
sumbu tanki, porosnya digeser sedikit dari garis pusat tanki, lalu dimiringkan
dalam satu bidang yang tegak lurus terhadap pergeseran itu,sehingga vorteks
dapat dikurangi. Untuk tanki yang lebih besar, agitatornya dipasang disisi
tanki, dengan porosnya pada bidang horizontal, tetapi membuat sudut dengan
jari-jari tanki.
e. Bentuk vessel
Bentuk vessel sangat mempengaruhi waktu pencampuran dan juga
hasil yang didapat dari proses mixing tersebut.
f. Letak agitator terhadap vessel
Agitator berfungsi untuk mengaduk larutan kimia di dalam tangki
bahan kimia.
Untuk mendapatkan produk berkualitas, maka liquid, solid dan gas
harus dicampur dalam berbagai kombinasi. Mixing secara luas digunakan di
industri yang produktif dalam proses termasuk perubahan fisik dan kimia.
Mixing merupakan pusat dari proses dalam industri makanan, farmasi, kertas,
plastik, keramik, karet, dan sebagainya. Oleh karena itu proses mixing
membutuhkan investasi yang besar. Selain biaya besar, terdapat kesulitan
dalam pemilihan tipe mixer yang sesuai dengan kebutuhan. Demikian juga
34
dengan masalah analisa performance dari instalasi yang ada. Kurangnya
pengetahuan tentang proses mixing tidak terlihat atau akan tertutupi dengan
adanya overdesign dan ini lidak terdeteksi bila dinilai dari kualitas produk.
Namun demikian bila dalam operasi, suatu perusahaan mengabaikan proses
mixing akan mengakibatkan kapital dan biaya operasi menjadi linggi. Di
dalam praktek, operasi mixing hampir selalu mempunyai fungsi multi yaitu
ketika proses dilakukan di dalam tangki berpengaduk mekanis, pengaduk
menjalankan banyak tugas. Sebagai contoh, di dalam tangki kristalisasi, harus
diperhatikan: bulk blending, heal transfer, suspensi kristaI, rale pertumbuhan
dan pembentukan inti kristal yang kedua. Contoh lain, di dalam tangki
fermentasi, harus diperhatikan: efek dari mixing.
The Armfield Fluid Mixing Apparatus ...
211 x 194 piksel - 16k - jpg
www.armfield.co.uk
Reversible Fluid Mixing
481 x 408 piksel - 6k - gif
www.fas.harvard.edu
Apparatus:376 x 268 piksel -
15k - jpgwww.physics.ubc.c
a
1. An apparatus for mixing a fluid ...452 x 400 piksel -
43k - gifwww.uspto.gov
Fluid Mixing Apparatus ARMFIELD140 x 139
piksel - 3k - jpg
www.usc-ph.net
Penjelasan Mixer:
The two mixing blades rotate towards each other at differential speeds inside a W-shaped trough. Each blade moves the material in opposite direction thereby providing excellent cross mixing of all raw materials. The blades pass the trough walls and each other at close clearances resulting in good mixing. The close clearance produces a shearing and tearing action that is beneficial to the size reduction of solids. This mixer is most suitable for highly viscous material and dough like masses. Selection of appropriate blade shape and speeds result in excellent mixing. On completion of the
35
mix cycle, the trough of the mixer is tilted and the product is discharged. The mixer is also available with a bottom opening design for discharge.
Penjelasan Mixer:
Keduanya yang mencampur mata pisau berputar ke arah satu sama lain pada diferensial mempercepat di dalam suatu palung W-Shaped. Masing-Masing mata pisau pindah;gerakkan material di (dalam) arah kebalikan dengan demikian menyediakan salib sempurna [yang] mencampur dari semua bahan baku. Mata pisau lewat dinding palung dan satu sama lain pada pemeriksaan dekat menghasilkan yang baik [yang] mencampur. pemeriksaan Yang dekat menghasilkan suatu pencukuran dan tindakan menyobek yang adalah pengaruh baik bagi pengurangan ukuran [dari;ttg] padat. Mixer ini adalah [yang] [yang] pantas untuk adonan dan material [yang] sangat merekat seperti massa. Pemilihan [dari;ttg] mata pisau sesuai membentuk dan kecepatan mengakibatkan pencampuran sempurna. Pada [atas] penyelesaian [menyangkut] siklus campuran, palung dari mixer dimiringkan dan produk dipecat. Mixer adalah juga tersedia dengan suatu alas/pantat [yang] membuka disain untuk pemecatan.
Type of Blades
Sigma
Sigma blades are best suited for all round use. These
may be positioned with either
tangential or overlapping action.
Both actions provide excellent
mixing characteristics.
Spiral
Spiral blades provide excellent mixing for fiber-
reinforced products. These do not have the same
heavy - duty shearing action
like other blades and therefore
produce a smooth homogenous mix
with no fiber breakdown.
Masticator
Masticator blades provide excellent
mixing and kneading action
for highly viscous, tough masses.
These are widely used by the rubber
industry in Dispersion
Kneaders and Intermixes.
Naben
Naben blades produce extra
shearing action required for
certain materials. The blade
geometry resists distortion from stresses in the mixing load.
These are available in both
tangential and overlapping action
mixers. Standard Features Customised Features
36
Available in all grades of Carbon Steel and Stainless Steel.
Optional Teflon Coated Internals for Food and Sticky material applications.
Optional wear resistant liner plates provided for abrasive products.
Jacketed construction available for heating and cooling applications.
Different shape blades available to suit specific applications.
Can be offered for vacuum application.
Available in working capacities of 5 Liters to 2500 Liters. Other sizes manufactured on request.
Good Manufacturing Practice (GMP) models.
Explosion-proof motors, Variable Speed Drives along with Electrical Control Panel.
CE
Applications
Ideal for mixing,
MIXERS
Sigma MixerSigma Mixer ExtruderSingle Planetary MixerDouble Planetary MixerPlough Share MixerLiquid Mixer, AgitatorBatter MixerEdge Mixer
OTHER EQUIPMENT
37
Ball MillVibro SifterConveyorVacuum Drying OvenVacuum DryerPressure VesselsHeat ExchangersThermic Heating System
BLENDERS
Vibro BlenderRibbon BlenderV - BlenderDouble Cone BlenderVertical Screw Blender
SPECIALITY FABRICATION
TanksColumnsStorage Hoppers, BinsJacketed / Coiled Vessels
Ball Mill consists of cylindrical shell rotating on a horizontal axis mounted on a sturdy Mild Steel Frame. The Ball Mill Shell is designed to withstand the rotational load of the mill charged with the grinding medium and the material to be processed. Openings are provided through which the grinding medium and the material to be processed are loaded and discharged. The Mill is driven by motor coupled to the Reduction Gear box with Chain and Sprocket arrangement.
Mill LiningsBall and Pebble Mills may be lined with rubber, ceramic and wear resistant metallic liners.
38
Grinding Media.Mills may be charged with ceramic, steel and alloy steel grinding media. These are spherical or cylindrical in shape and range from 6 mm to 100 mm in size.
Features
Available in all grades of Carbon Steel and Stainless Steel, Special Alloy Steel (e.g. Manganese Steel)
Individual custom-designed to suitable applications.
Unlined Steel or with replaceable metal Liners.
With or without jacket and automatic thermal controls.
Mill shell diameters up to 3 meters.
Application
Metallic Powders (Steel). Gypsum Wallboard Additives. Bronze Powders and Minerals. Carbon and Coal.
Di (dalam) [yang] rancang-bangun kimia, bahan kimia reaktor adalah kapal dirancang untuk berisi reaksi kimia. Perancangan suatu bahan kimia reaktor berhadapan dengan berbagai aspek [dari;ttg] rancang-bangun kimia. Insinyur kimia mendisain reaktor untuk memaksimalkan nilai tunai bersih untuk reaksi yang diberi [itu]. Para perancang memastikan bahwa reaksi meneruskan efisiensi yang paling tinggi ke arah produk keluaran yang diinginkan, memproduksi hasil produk [yang] yang paling tinggi [selagi/sedang] menuntut paling sedikit jumlah uang untuk membeli dan beroperasi. Biaya operasi normal meliputi masukan energi, kepindahan energi, bahan baku biaya-biaya, tenaga kerja, dan lain lain energi Perubahan dapat datang dalam wujud memanaskan atau mendingin, memompa untuk meningkatkan memaksa, kerugian tekanan tentang geseran ( seperti jatuh tekanan ke seberang suatu 90o siku atau suatu lempeng orifis [mulut]), hasutan/peradangan, dll.Ada dua jenis kapal dasar utama:
reaktor tangki/tank- suatu tangki/tank reaktor berbentuk pipa- suatu tabung atau pipa Kedua-Duanya jenis dapat menggunakan sebagai reaktor batch atau reaktor berlanjut. Paling biasanya, reaktor adalah menabrak; menyerang posisi mantap, tetapi kaleng juga dioperasikan di (dalam) suatu penumpang sementara menyatakan. Ketika suatu reaktor dikembalikan yang pertama ke dalam operasi ( setelah pemeliharaan atau inoperation) [itu] akan dianggap
39
sebagai di (dalam) suatu penumpang sementara status, [di mana/jika] kunci memproses variabel ber;ubah dengan waktu. Kedua jenis reaktor boleh juga mengakomodasi satu atau lebih padat ( bahan reaksi, katalisator, atau material tanpa daya), tetapi bahan reaksi dan produk secara khas cairan dan gas.Ada tiga model dasar utama dulu menaksir variabel proses yang paling utama dari bahan kimia reaktor yang berbeda :
reaktor batch model ( batch), stirred-tank reaktor berlanjut model ( CSTR), dan busi mengalir reaktor model ( PFR). Lagipula, reaktor katalitis memerlukan perawatan terpisah, apakah mereka adalah batch, CST atau PF reaktor, [seperti;sebagai;ketika] banyak pengambil-alihan model yang lebih sederhana tidaklah sah.
proses kunci Variabel meliputi:
tempat kediaman waktu ( t, huruf kecil Yunani Tau) volume ( V) temperatur ( T) memaksa ( P) konsentrasi bahan kimia jenis ( C1, C2, C3,... Cn) koefisien alih bahang ( h, U)Di (dalam) suatu CSTR, satu atau lebih bahan reaksi cairan diperkenalkan ke dalam suatu reaktor tangki/tank yang dilengkapi dengan suatu pendorong [selagi/sedang] anak sungai reaktor dipindahkan. Pendorong menggerakkan bahan reaksi untuk memastikan pencampuran sesuai. [Yang] sederhananya membagi volume dari tangki/tank oleh rata-rata laju alir volumetric melalui/sampai tangki/tank memberi tempat kediaman waktu, atau rata-rata sejumlah waktu [adalah] suatu kwantitas bahan reaksi [yang] terpisah membelanjakan di dalam tangki/tank [itu]. Penggunaan bahan kimia ilmu gerak, penyelesaian persen [yang] diharapkan reaksi dapat dihitung. Beberapa aspek [yang] penting [menyangkut] CSTR:
Pada posisi mantap, laju alir di (dalam) harus sama aliran massa menilai ke luar, jika tidak tangki/tank akan meluapi atau pergi kosong ( penumpang sementara menyatakan). [Selagi/Sedang] reaktor adalah di (dalam) suatu penumpang sementara menyatakan penyamaan model harus diperoleh dari kesetimbangan energi dan massa diferensial. Semua kalkulasi dilakukan dengan CSTRS mengasumsikan pencampuran sempurna.
40
Reaksi berproses di tingkat tarip reaksi dihubungkan dengan yang akhir ( keluaran) konsentrasi. Sering, [itu] secara ekonomis pengaruh baik bagi beroperasi beberapa CSTRS secara urut atau di (dalam) paralel. Ini mengijinkan, sebagai contoh, CSTR yang pertama untuk beroperasi pada suatu yang lebih tinggi bahan reaksi konsentrasi dan oleh karena itu suatu yang lebih tinggi reaksi tingkat tarip. Di (dalam) kasus ini, ukuran dari reaktor mungkin (adalah) bervariasi dalam rangka memperkecil total penanaman modal memerlukan untuk menerapkan proses. [Itu] dapat dilihat bahwa suatu tanpa batas jumlah [yang] kecil CSTRS operasi secara urut akan setara dengan suatu PFR.
Arus berlanjut menggerakkan reaktor tangki/tank
Reaktor ini terdiri dari suatu sumur - tangki/tank yang digerakkam berisi enzim, yang mana [adalah] secara normal immobilised. Substrate arus secara terus-menerus dipompa ke dalam reaktor pada waktu yang sama [sebagai/ketika] arus produk dipindahkan. Jika reaktor sedang bertindak di (dalam) suatu cara ideal, ada total back-mixing dan arus produk adalah serupa dengan fasa-cair di dalam [karar/invarian] dan reaktor berkenaan dengan waktu. Beberapa molekul substrate mungkin (adalah) dipindahkan dengan cepat dari reaktor, sedangkan (orang) yang lain boleh tetap (sebagai) untuk periode substansiil. Distribusi tempat kediaman [kali;zaman] untuk molekul di (dalam) substrate arus ditunjukkan di (dalam) Gambar 5.4.
CSTR adalah suatu reaktor dibangun, murah dan serbaguna, yang (mana) mengijinkan katalisator sederhana [yang] membebankan dan penggantian. Sumur nya - alam[i] yang dicampur mengijinkan kendali secara langsung (di) atas temperatur dan pH dari reaksi dan kepindahan atau persediaan gas. CSTRS [tuju/ cenderung] untuk;menjadi [yang] agak besar seperti: perlu untuk secara efisien dicampur. Volume mereka pada umumnya sekitar lima [bagi/kepada] sepuluh waktu volume dari berisi enzim immobilised. Ini, bagaimanapun, mempunyai keuntungan yang ada sangat kecil perlawanan kepada alir substrate arus, yang (mana) boleh berisi koloidal atau tidak dapat larut substrates, asalkan partikel nsur/butir yang tidak dapat larut tidaklah mampu menyapu enzim yang immobilised dari reaktor [itu]. mekanik Alam[I]
41
dari gerakan/kegemparan batas [adalah] pen;dukungan untuk enzim [yang] yang immobilised ke material . yang manakah tidak dengan mudah hancur[kan] untuk memberi ' bagus' yang (mana) boleh masuk arus produk. Bagaimanapun, partikel nsur/butir relatip kecil ( menuju ke sekitar 10 mm garis tengah) mungkin (adalah) digunakan, jika mereka cukup tebal/padat untuk tinggal bertahan di dalam reaktor [itu]. Ini minimises permasalahan dalam kaitan dengan diffusional perlawanan.Suatu CSTR ideal mempunyai punggung lengkap - pencampuran menghasilkan suatu minimisasi [menyangkut] substrate konsentrasi, dan suatu maksimalisasi [menyangkut] konsentrasi produk, sehubungan dengan konversi yang akhir, pada tiap-tiap titik di dalam reaktor yang faktor efektivitas menjadi seragam dalam keseluruhannya. Begitu, CSTRS menjadi reaktor yang lebih disukai, segalanya selain itu tetap sama, untuk/karena proses yang menyertakan substrate larangan atau produk pengaktifan. Mereka adalah juga bermanfaat [di mana/jika] substrate arus berisi suatu penghambat enzim, karena (itu) adanya dilemahkan di dalam reaktor [itu]. Efek ini adalah [yang] paling nyata jika konsentrasi penghambat adalah lebih besar dibanding larangan yang tetap dan [ S]0/Km adalah rendah untuk larangan [yang] kompetitif atau [yang] tinggi untuk larangan tidak kompetitif, ketika pelemahan penghambat mempunyai lebih efek dibanding substrate pelemahan. Penyimpangan dari CSTR perilaku ideal terjadi ketika ada suatu lebih sedikit rejim pencampuran efektif dan boleh biasanya (adalah) diperdaya dengan terus meningkat stirrer mempercepat, mengurangi solusi yang sifat merekat atau biocatalyst konsentrasi atau oleh reaktor [yang] lebih efektif menggagalkan.
Tingkat reaksi di dalam suatu CSTR dapat diperoleh dari suatu massa sederhana menyeimbangkan untuk;menjadi laju alir ( F) [kali;zaman] [adalah] perbedaan di (dalam) substrate konsentrasi antar[a] pintu masuk dan saluran reaktor. Karenanya:
( 5.7)
Oleh karena itu:
( 5.8)
dari penyamaan ( 5.4):
( 5.9)
Oleh karena itu:
42
( 5.10)Reaktor yang dihasut ( Autoclaves atau menggerakkan reaktor) dengan PDC masuk suatu jangkauan luas campuran logam, kapasitas, dan tekanan disain. Kita membuat reaktor digerakkam custom-designed untuk berbagai reaksi proses. reaktor [yang] Digerakkam [kita/kami] digunakan di (dalam) laboratorium, pabrik-panduan, dan produksi skala kecil fasilitas.
PDC membangun reaktor digerakkam dan kapal tekanan dari campuran logam [yang] paling machinable. Kapasitas terbentang dari 50 cc [bagi/kepada] 500 galon ( 2 m3). disain reaktor yang dihasut Tekanan terbentang dari ruang hampa penuh [bagi/kepada] 150,000 psig ( 10,300 [bar/palang]). Temperatur terbentang dari - 400 oF [bagi/kepada] 2,500 oF( - 200 oC [bagi/kepada] 1,400 oC).
Masing-Masing reaktor digerakkam adalah suatu sistem lengkap. Ini meliputi bejana reaktor, posisi pendukung, perakitan hasutan/peradangan ( magnetis stirrer, [memandu;mengemudi] motor, sabuk, pengawal sabuk, pendorong dan takometer digital), berbagai koneksi proses, saluran, tabung contoh, sensor temperatur, mendingin coil dan perakitan cakram pecahan. Pemanasan kendali dan sistem opsional.
Kita menawarkan suatu lengkap meluncur sistem reaktor digerakkam menjulang lengkap dengan produk [yang] memuat, memberi makan, reaksi dan modul menerima, analisa produk dan saldo/timbangan massa. Kita juga menawarkan berbagai kendali dari manual sederhana mengendalikan untuk mengedepan SCADA PC-BASED dan DCS. Tolong mengacu pada pabrik-panduan bagian [kita/kami] untuk informasi tambahan.
Tarik akan suatu tanda kutip pada [atas] suatu PDC menggerakkan reaktor? Tolong menggunakan Reaktor [yang] Digerakkam [kita/kami] dan Tekanan Kapal Pemilihan Mandu untuk membantu kamu menetapkan reaktor [yang] digerakkam mu atau kapal tekanan.
pola aliran air (penyaliran) http://www.genborneo.com/2011/01/pola-aliran-air-penyaliran.html
Posted by akhmad nafarin Posted on 7:48:00 AM with 5 comments radial sentifugal
43
radial sentrifugal adalah pola aliran yang menyebar meninggalkan pusatnya. pola aliran ini terdapat di daerah gunung yang berbentuk kerucut.
radial sentripetal
radial sentripetal adalah pola aliran yang mengumpul menuju pusat. pola ini terdapat di daerah basin (cekungan)
trellis
daerahnya merupakan daerah lipatan yang kuat atau lapisan batuannya miring dengan macam-macam batuan heterogen.
parallel
44
terbentuk dari aliran cabang-cabang sungai sejajar atau parallel pada bentang alam yang panjang.
dendritik
dendritik adalah pola aliran yang tidak teratur. pola alirannya seperti ranting pohon diman sungai induk memperoleh aliran dari anak sungainya. jenis ini biasanya terdapat di daerah datar, daerah dataran pantai/ daerah berupa pegunungan yang meluas.
rectangular
rectangular adalah pola aliran yang membentuk sudut siku-siku atau hampir 90
anular
anular adalah pola aliran sungai yang membentuk lingkaran. terdapat di daerah dome yang dewasa yang sudah banyak mengalami erosi.
pinate
45
pinate adalah pola aliran dimana muara-muara anak sungainya membentuk sudut lancip.
concorted
terbentuk dari aliran cabang-cabang sungai yang relatif tegak lurus terhadap sungai induk subsekuen yang melengkung. dibedakan dari recurved trellis dengan ciri daerahnya yang tidak teratur.
radial
radial adalah pola aliran yang memancar menjauhi pusat, jenis ini biasanya terdapat di daerah gunung api atau pegengungan kubah.
multi basinal
46
multi basinal adalah pola aliran yang ditandai dengan adanya cekungan yang kering atau terisi air yang saling terpisah dan aliran yang berbeda-beda. jenis ini biasanya terdapat di daerah endapan antara bukit bedrock yang tererosi dan didaerah yang aktif gerakan tanah dan vulkanik.
subdendritikubahan dari pola dendritik karena pengaruh topografi dan struktur akibat pengaruh kekar secara perlahan.
anastomatikjarinagn saluran saling mengikat, terdapat di daerah banjir, delta dan rawa pasang surut
distributarybentuknya menyerupai kipas, terdapat pada kipas aluvial dan delta.
coliniardicirikan oleh kelurusan sungai da aliran yang selang seling antara muncul dan tidak, memanjang diantara pegunungan bukit pasir pada daerah loess dan gunung pasir landai.
subparallelkemiringan lereng sedang, dikontrol oleh subparallel, lereng litologi dan struktur. lapisan batuan relatif seragam resistensinya.
fault trellis
47
kelurusan sungai-sungai besar adalah sebagai kelurusan sesar. menunjukan graben dan horst secara bergantian.
joint trellis
kontrol strukturnya adalah kekar.ditandai oleh aliran sungai yang pendek-pendek lurus dan sejajar.
angulate
kelokannya tajam dari sungai kemungkinan karena sesar. kelurusan ana sungai diakibatkan kekar. terdapat pada litologi berbutir kasar dengan keduduan horizontal, biasanya angulate dan rectangular terdapat bersama dalam satu daerah.
sentripetal
pla ini berhubungan dengan kawah, kaldera, dolena besar atau uvalla. beberapa pola sentripetal yang bergabung menjadi multicentripetal
dan lain-lain
48
MACAM –MACAM POLA ALIRAN http://geotsasa44.blogspot.com/2011/10/macam-macam-pola-aliran.htmlDiposkan oleh kim jonghae lee min ho di 19.14
· Dendritik adalah seperti percabangan pohon, percabangan tidak teratur dengan arah dan sudut yang beragam. Berkembang di batuan yang homogen dan tidak terkontrol oleh struktur, umunya pada batuan sedimen dengan perlapisan horisontal, atau pada batuan beku dan batuan kristalin yang homogen.
· Paralel adalah anak sungai utama saling sejajar atau hampir sejajar, bermuara pada sungai-sungai utama dengan sudut lancip atau langsung bermuara ke laut. Berkembang di lerengyang terkontrol oleh struktur (lipatan monoklinal, isoklinal, sesar yang saling sejajar dengan spasi yang pendek) atau dekat pantai.
49
Radial atau menjari, jenis ini dibedaka n menjadi dua yaitu:
1. Radial sentrifugal adalah pola aliran yang menyebar meninggalkan pusatnya. Pola aliran ini terdapat di daerah gunung yang berbentuk kerucut.Sungai Radial Sentrifugal.
2. Radial sentripetal adalah pola aliran yang mengumpul menuju ke pusat. Pola ini terdapat di daerah basin (cekungan).
Trellis adalah percabangan anak sungai dan sungai utama hampir tegak lurus, sungai-sungai utama sejajar atau hampir sejajar. Berkembang di batuan sedimen te rlipat atau terungkit dengan litologiyang berselang-seling antara yang lunak dan resisten.
Annular adalah sungai utama melingkar dengan anak sungai yang membentuk sudut hampir tegak lurus. Berkembang di dome dengan batuan yang berseling antara lunak dan keras.
Centripetal adalah sungai yang mengalir memusat dari berbagai arah. Berkembang di kaldera, karater, atau cekungan tertutup lainnya.
Multibasinal adalah percabangan sungai tidak bermuara pada sungai utama, melainkan hilang ke bawah permukaan. Berkembang pada topografi karst.
Pinate adalah pola aliran di mana muara-muara anak sungainya membentuk sudut lancip.
Rektangular adalah pola aliran yang membentuk sudut siku-siku atau hampir siku-siku 90°.
TUGAS KHUSUS
APLIKASI FLUID MIXING PADA REAKTOR CSTR
Di Teknik kimia, reaktor kimia adalah alat ( vessel ) yang dirancang untuk
melakukan reaksi kimia tempat reaksi kimia berlangsung. Perancangan suatu reaktor
kimia berhadapan dengan berbagai aspek tentang rancang-bangun kimia. Insinyur
kimia mendesain reaktor untuk memaksimalkan nilai produk untuk reaksi tersebut.
Para perancang memastikan bahwa reaksi meneruskan efisiensi yang paling tinggi ke
arah produk keluaran yang diinginkan, memproduksi hasil produk yang paling tinggi
akan menuntut paling sedikit jumlah uang untuk membeli dan beroperasi. Biaya
50
operasi normal meliputi masukan energi, kepindahan energi, bahan baku biaya-biaya,
tenaga kerja, dan lain lain.
Jenis reaktor
Menurut sistem alirannya, ada 3 macam jenis reaktor yaitu :
1. Batch Reactor ( Reaktor Batch )
Merupakan tangki berpengaduk
Mempunyai sistem aliran tertutup.
Suatu reaktor dikatakan reaktor batch apabila tidak ada lagi
penambahan reaktan baik itu dalam fase gas, cair, ataupun solid.
2. Continue Reactor ( Reaktor Kontinu )
Merupakan sistem aliran terbuka.
Suatu reaktor dikatakan reaktor kontinu apabila terdapat reaktan yang
dimasukkan dan ada produk yang dikeluarkan secara terus menerus.
Ada 2 jenis reaktor kontinu :
a. CSTR ( Continuous Stirred Tank Reactor )
b. PFR ( Plug Flow Reactor )
3. Semibatch Reactor ( Reaktor Semibatch )
Pada saat reaktan – reaktan telah bereaksi membentuk produk ,
kemudian dilakukan penambahan reaktan secara semi kontinu.
Reaktor tangki
Merupakan reaktor berbentuk pipa - pipa suatu tabung. Reaktor jenis ini dapat
digunakan sebagai reaktor batch atau reaktor kontinu . Paling biasanya, reaktor
51
adalah tem,pat untuk mereaksikan suatu reaksi kimia yang biasanya terdapat pada
suatu industri. Kedua jenis reaktor tersebut juga mengakomodasi satu atau lebih
padatan ( bahan reaksi, katalisator, atau material tanpa daya), tetapi bahan reaksi dan
produk secara khas cairan dan gas.
Berikut ini adalah gambar dari reaktor CSTR :
Sistem pemroses bagi sistem proses pereaksian adalah reaktor. Ada dua
model teoritis paling populer yang digunakan dalam merancang reaktor yang
beroperasi dalam keadaan tunak, yaitu Continous Stirred Tank Reactor (CSTR) dan
Plug Flow Reactor (PFR). Perbedaannya adalah pada dasar asumsi konsentrasi
komponen-komponen yang terlibat dalam reaksi. CSTR adalah reaktor model berupa
tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tanki sangat
sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar
konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi
homogen di mana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reaksi antara
cair dan gas dengan katalis cair. Untuk reaksi heterogen, misalnya antara bahan baku
gas dengan katalis padat menggunakan model PFR. PFR mirip saringan air dari pasir.
52
Katalis diletakkan pada suatu pipa lalu dari sela-sela katalis dilewatkan bahan baku
seperti air melewati sela-sela pasir pada saringan. Asumsi yang digunakan adalah
tidak ada perbedaan konsentrasi tiap komponen yang terlibat di sepanjang arah jari-
jari pipa.
Sistem pemisahan dan pemurnian bertujuan agar hasil dari sistem pereaksian
sesuai dengan permintaan pasar sehingga layak dijual. Sistem pemisahan kadang juga
diperlukan untuk menyiapkan bahan baku agar konsentrasi atau keadaannya sesuai
dengan katalis yang membantu penyelenggaraan reaksi.
Pemilihan sistem pemisahan dan pemurnian tergantung pada perbedaan sifat
fisik dan sifat kimia dari masing-masing komponen yang ingin dipisahkan. Perbedaan
sifat fisik yang bisa dimanfaatkan untuk memisahkan komponen-komponen dari satu
campuran adalah perbedaan fasa (padat, cair atau gas), perbedaan ukuran partikel,
perbedaan muatan listrik statik, perbedaan tekanan uap atau titik didih dan perbedaan
titik bekunya. Perbedaan sifat kimia yang bisa dimanfaatkan untuk memisahkan
komponen-komponen suatu campuran adalah kelarutan dan tingkat kereaktifan.
Sistem pemroses yang dibangun tergantung pada jenis perbedaan apa yang
ingin dimanfaatkan untuk memisahkan komponen tersebut. Sistem pemroses alat
penyaring dan ruang pengendapan bisa digunakan untuk menyelenggarakan sistem
proses pemisahan padatan dari cairan atau gas, sementara untuk memisahkan dua fasa
cair tak larut hanya bisa menggunakan ruang pengendapan. Sistem pemroses alat
penyaring juga bisa digunakan untuk memisahkan bahan padat dengan ukuran
partikel yang berbeda. Sistem pemroses pemisahan dan pemurnian yang paling lazim
di pabrik kimia adalah distilasi dan ekstraksi. Distilasi memanfaatkan perbedaan
perbedaan tekanan uap masing-masing komponen sedangkan ekstraksi memanfaatkan
perbedaan derajat kelarutan komponen terhadap satu jenis atau satu campuran
pelarut.
53
Operasi mixing banyak dijumpai di Industri, seperti di industri kimia, minyak,
oil & gas, pulp & paper, dan di industri fermentasi. Mixing disebut dengan "core
process", karena keberhasilan proses keseluruhan tergantung pada proses mixing
yang efektif antara fluida-fluida yang terlibat. (Mc Cabe, p241, 1976).
Aplikasi mixing di industri umumnya berlangsung di reaktor tangki
berpengaduk (STR). STR adalah sebuah vessel yang dilengkapi dengan pengaduk
yang berputar (rotating-shaft mixer). Pemilihan jens peralatan mixing dan geometri
vessel harus dilakukan dengan tepat agar memberikan hasil yang baik.
Agar dapat mendesign peralatan mixing, melakukan scale-up, dan mengontrol
jalannya proses mixing yang sesuai dengan performance proses yang diharapkan,
maka diperlukan pemahaman mengenai aliran fluida di dalam tangki dengan baik.
Saat ini semakin berkembang teknologi mixing seperti CFM (Computational Fluid
Mixing), DPIV (Digital Particle Image Velocimetry) dan LIF (Lacer Induced
Fluorescence). Teknologi ini merupakan tool yang dikembangkan dari model
matematis yang dapat digunakan untuk mengamati fenomena aliran fluida di dalam
tangki berpengaduk pada design impeller yang berbeda.
54
Di dalam suatu reaktor CSTR satu atau lebih reaktan cairan masukkan ke
dalam suatu tangki reaktor yang dilengkapi dengan suatu impeller. Impeller
menggerakkan reaktan untuk memastikan pencampuran berlanggsung dengan baik.
Volume dari tangki dibagi didasarkan oleh rata-rata laju alir volumetric melalui
tangki. Beberapa aspek penting mengenai reaktor CSTR:
o Pada keadaan steady state, laju alir di dalam harus sama aliran massa keluar,
jika tidak tangki akan meluap atau kosong. Ketika reaktor dalam keadaan
unsteady state menyatakan model persamaan harus diperoleh dari
kesetimbangan energi dan diferensial massa.
o Semua kalkulasi dilakukan dengan CSTR diasumsikan pencampuran
sempurna.
o Konsentrasi pada saat proses dianggap sama dengan konsentrasi output
o Biasanya secara ekonomis sangat baik mengoperasikan beberapa reaktor
CSTR secara seri atau paralel. Hal ini diperbolehkan sebagai contoh, CSTR
yang pertama untuk beroperasi pada suatu konsentrasi reaktan yang lebih
tinggi. Dalam kasus ini, ukuran dari suatu reaktor mungkin bervariasi dengan
tujuan memperkecil total biaya penanaman modal yang di perlukan untuk
melakukan proses tersebut.
o Dapat dilihat bahwa suatu jumlah tanpa batas kecil CSTR yang beroperasi
secara urut akan setara dengan suatu PFR.
55
Pemeriksaan keadaan pada reaktor CSTR
Continuous Stirred Tank Reactor adalah reaktor model berupa tangki
berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sangat sempurna
sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi
aliran yang keluar dari reaktor. Model reaktor ini biasanya digunakan, pada reaksi
homogen dimana semua bahan baku dan katalisnya berfasa cair, atau reakis antara
cair dan gas dengan katalis cair.
Reaktor ini terdiri dari sebuah tangki pengaduk, yang mana secara normal
tidak bergerak. Substrat masuk dipompakan secara continue ke dalam reaktor dan
pada waktu yang sama pula dikeluarkan hasil produknya. Jika reaktor ini berjalan
dalam keadaan ideal, terdapat total back-mixing dan hasil produk identik dalam fase
liquid pada reactor dan tidak berubah terhadap perubahan waktu. Beberapa molekul
dari substrat mungkin secara cepat akan menghilang dari reaktor, padahal banyak
terdapat sisa dalam waktu yang lama.
CSTR merupakan reaktor yang sangat mudah dibuat, serbaguna dan murah.
Yang mana dibolehkan untuk mengisi dan mengganti katalis. Pada dasarnya CSTR
merupakan pencampur yang baik yang memperbolehkan over control pada
temperaturnya dan pH pada reaksi serta penyedia dan penghilang gas. CSTR
56
cenderung lebih besar sebagai pencampur yang efisien, volumenya sekitar lima
sampai sepuluh kali dari volume yang terdiri dari enzim yang tidak memiliki
mobilisasi.
Sebuah CSTR ideal memiliki back-mixing yang sempurna sehingga
mengakibatkan dalam meminimalisasikan konsentrasi substrat dan memaksimalkan
konsentrasi produk, tergantung pada kondisi akhir, pada setiap titik dalam reaktor
faktor keefektifan merupakan hal yang sama dalam keseluruhan proses. Jadi, CSTR
merupakan reaktor yang dianjurkan, segalanya menjadi sama, untuk proses-proses
yang melibatkan substrat penahan atau penggerakkan produk.
Persamaan untuk CSTR adalah :
Kecepatan aliran
reaktan kedalam
elemen volume
=
Kecepatan
aliran reaktan
keluar elemen
volume
+
Kecepatan reaktan
yang hilang karena
reaksi kimia dalam
elemen volum
+
Kecepatan
akumulasi
reaktan pada
elemen volum
Dimana dari persamaan terrsebut dapat diperoleh analisa komponen dalam
elemen volum pada sistem. Tetapi karena komposisi disepanjang proses adalah sama,
maka analisa boleh saja dibuat untuk keseluruhan dari reaktor. Dengan menetapkan
reaktan A sebagai acuan, sehingga persamaan diatas menjadi :
Input = output + reaktan yang hilang akibat reaksi + akumulasi
Pada CSTR, akumulasi bernilai 0 karena prosesnya terjadi secara kontinue.
Proses operasi kimia tergantung pada effektifitas pencampuran dan
pengadukan dari fluida. Pengadukan yang dilakukan akan menyebabkan suatu
material akan bergerak secara spesifik (tertentu), sedangkan pencampuran adalah
pendistribusian yang acak dan melalui satu atau yang lainnya dari dua atau lebih
phase. Suatu material yang homogen, seperti air dingin dalam tanki yang penuh
57
dalam tanki dapat diaduk tetapi tidak dapat dilakukan pencampuran sebelum
ditambahkan material lain ke dalam tanki. Jadi jelaslah bahwa pengadukan (agitasi)
tidaklah sama dengan pemcampuran (mixing). Tidak seperti unit pengoperasian yang
lainnya, proses pencampuran dibutuhkan untuk melakukan beberapa tugas seperti
pemompaan, perpindahan panas dan perpindahan massa secara cepat. Peralatan
pencampuran yang digunakan untuk kepentingan komersial sangatlah banyak,
misalnya pencampuran yang digunakan untuk memproduksi bahan kimia, makanan,
obat-obatan dan lain sebagainya.
Salah satu contoh dari aplikasi fluid mixing adalah pada reaktor CSTR
(Continous Stirred Tank Reactor). Proses pencampuran pada reaktor CSTR
merupakan salah satu faktor yang sangat penting karena proses pencampuran ini akan
menentukan efektifitas suatu reaktor dalam menghasilkan suatu produk yang
diinginkan. Semakin baik proses pencampuran dalam suatu reaktor maka akan
menyebabkan semaikn tinggi tingkat konversi dari reaktan menjadi suatu produk.
Pada reaktor CSTR proses yang terjadi biasanya berupa pencampuran antara
reaktan. Reaktan dalam suatu reaktor dapat berupa fase solid, fase liquid maupun fase
gas. Pada reaktor CSTR reaktan yang akan di reaksikan biasanya terbagi menjadi tiga
yaitu reaksi solid-liquid, liquid-liquid, liquid-gas maupun solid-liquid-gas. Berikut ini
merupakan penjelasan singkat mengenai ketiga jenis pencampuran tersebut :
1. Solid-Liquid
Pada pencampuran solid-liquid terdapat tiga kemungkinan yang akan terjadi
yaitu
1. Mendekati suspensi penuh
yaitu suspensi dimana masih terdapat sebagian kecil kelompok-
kelompok zat padat yang terkumpul didasar tanki agak kepinggir atau
ditempat lain.
58
2. Partikel bergerak penuh
yaitu seluru partikel berada dalam suspensi atau bergerak disepanjang
dasar tanki
3. Suspensi penuh atau Suspensi diluar dasar
yaitu seluruh partikel berada dalam keadaan suspensi dan tidak ada
didasar tanki atau tidak berada didasar tanki selama leih dari 1 atau 2
detik.
2. Liquid-Liquid
Pada pencampuran zat cair-cair (misible) didalam tanki merupakan proses
yang berlangsung cepat dalam daerah turbulent. Impeller akan menghasilkan
arus kecepatan tinggi, dan fluida itu mungkin dapat bercampur baik disekitar
impeller karena adanya keterbulenan yang tinggi. Pada waktu arus itu
melambat karena membawa ikut zat cair lain dan mengalir disepanjang
dinding, terjadi juga pencampuran radial sedang pusaran-pusaran besar pecah
menjadi kecil, tetapi tidak banyak terjadi pencampuran pada arah aliran.
3. Liquid-Gas
Dalam proses pencampuran gas dengan liquid, gas akan tersuspensi dalam
bentuk gelembung-gelembung kecil dengan tekanan tertentu.
4. Solid-Liquid-Gas
59
Fluid Mixing Apparatus
Aplikasi Fluid Mixing dalam industri adalah
a. Dalam Industri Obat-Obatan
b. Dalam Industri Pengaspalan
c. Dalam Industri Karet
d. Dalam Industri Plastik
e. Dalam Industri yang memerlukan proses pencampuran
60
bevind 1000 gallon mixing tank Brine-Water Mixing Tank
Mixing Tank Polymer Mixing Tank
Beberapa alat juga dipakai dalam industri Agronomi
Dalam Industri kimia contohnya sebagai berikut :
61
Vrieco-Nauta Continuous Mixer
62