03-Apr-14

1

KESEIMBANGAN BAHAN DAN ENERGI

Rini Yulianingsih

Dasar pengendalian proses

Pengendalian hasil produk

Untuk pemeriksaan tahap proses terhadap keseluruhan proses

03-Apr-14

2

Prinsip dasar

03-Apr-14

3

Keseimbangan energi pada tungku dengan re- heating

03-Apr-14

4

Keseimbangan Bahan

Langkah Pertama: menentukan tiga kategori dasar( masuk, keluar dan simpan)

Bahan di pertimbangkan secara keseluruhan atau dibagi menjadi unsur-unsur.

Setelah menentukan unsur yang perlu di pertimbangkan tentukan dasar perhitungan ( kg (untuk tipe batch), kg/h (tipe kontinyu))

Total massa dan komposisi

Keseimbangan bahan dapat didasarkan pada total bahan, massa bahan kering atau massa komponen tertentu (misal protein)

CONTOH: Susu skim di buat dengan memindahkan lemak dari susu. Susu skim terdiri dari 90.5% air, 3.5% protein, 5.1% karbohidrat, 0.1% lemak dan 0.8% abu. Jika susu asli tersusun atas 4.5% fat, hitung komposisinya jika asumsi hanya lemak saja yang dipindahkan dan tidak ada kehilangan selama proses

03-Apr-14

5

Konsentrasi

Konsentrasi dapat diekspresikan dalam beberapa cara:

w/w : weight / weight

w/v : weight / volume (berat terlarut dalam volume total larutan)

M : konsentrasi molar (jumlah berat molekul bahan terlarut, di ekspresikan dalam kg dalam 1 m3 larutan.

Fraksi mole: Rasio jumlah mol terlarut terhadap total jumlah mol total

Contoh Konsentrasi

Suatu larutan garam dalam air disiapkan dengan menambahkan 20 kg garam ke dalam 100 kg air untuk membuat densitas larutan 1323 kg/m3. Hitung konsentrasi garam dalam larutan ini

a. Fraksi berat

b. Fraksi w/v

c. Fraksi mole

d. Konsentrasi Molar

(BM Air: 18, BM garam : 58.5)

03-Apr-14

6

Tipe Situasi Proses - Kontinyu

Dalam proses kontinyu, waktu perlu di pertimbangkan, dan keseimbangan berhubungan dengan satuan waktu

CONTOH:

Jika 35000 kg susu memiliki kandungan lemak 4 %, dan dipisahkan dalam waktu 6 jam menjadi susu skim dengan kandungan lemak 0.45 % dan krim dengan 45 % lemak, berapa laju aliran dua output dari sentrifuge kontinyu yang akan memenuhi pemisahan ini?

Keseimbangan Massa & Persamaan Kontinyuitas

Dinamika fluida fluida bergerak (Pompa, tekanan, gravitasi) melalui sistem perpipaan atau peralatan

Penyelesaian permasaah aliran prinsip konservasi massa

Input = Output + Akumulasi

Pada aliran kondisi mantap:

Q input = Q output

03-Apr-14

7

Keseimbangan massa: m = 1 A1 1

= 2 A2 2

SI English

m (laju aliran massa) kg/s lbm / s

(Densitas) kg/m3 lbm / ft3

A (Luas) m2 ft 2

(Kecepatan) m/s ft/s

G = ( Fluks massa; kg m / s2)

CONTOH

Minyak mentah memiliki densitas 892 kg/m3 mengalir

dalam sistem perpipaan spt pada gambar. Total laju pada

pipa masuk 1 adalah 1.388 x 10 -3 m3 / s. Hitunglah:

a. Laju aliran massa

b. Kecepatan rata-rata pada 1 dan 3

c. Fluks massa di 1

2.165 x 10 -3 m2 3.24 x 10 -3 m2

1.313 x 10 -3 m2

1.313 x 10 -3 m2

03-Apr-14

8

Keseimbangan Energi

Bentuk2 Energi:

Panas, energi kinetik, energi panas, energi potensial, dll.

03-Apr-14

9

Heat Balances

Contoh

Suatu pengering mengkonsumsi 4 m3/hr gas alam dengan nilai kalor 800 kJ/mole. Jika suatu bahan basah melewati pengering 60 kg/jam, dan dikeringkan dari KA bb 55% menjadi 10%, estimasi efisiensi thermal dari pengering (Perhitungkan hanya panas laten penguapannya saja)

Data: Panas latent penguapan : 2257 kJ/K

Asumsi: 1 mole 22.4 liter