MODERNISASI INDUSTRI TAPIOKA Upaya Meningkatkan Efisiensi Industri Kecil

AGITASIPENDAHULUANSISTEM PENGADUKANJENIS PENGADUKPOLA ALIRANANGKA ALIRANKEBUTUHAN DAYAKORELASI DAYAPENCAMPURANCONTOH SOAL

Bangga sebagai insinyur teknik kimia

D e f i n i s i Agitasi atau pengadukan adalah perlakuan dengan gerakan terinduksi thd suatu bahan di dalam bejana; gerakan tersebut biasanya mempunyai pola tertentu.Perputaran daun pengadukSirkulasi dengan pompaMenggelembungkan udara/gas dalam cairanPencampuran (mixing) adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak; bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain dan sebaliknya yang mana bahan-bahan tersebut sebelumnya terpisah dalam dua fasa atau lebihPengadukan dengan perputaran daun pengaduk dalam sistem zat cairTujuan AgitasiMEMBUAT SUSPENSI DENGAN PARTIKEL ZAT PADATTepung Pati AirMERAMU ZAT CAIR YANG MAMPU CAMPUR (MISCIBLE)Etanol AirMENDISPERSIKAN GAS DALAM ZAT CAIR BERUPA GELEMBUNG-GELEMBUNG KECILUdara AirMENDISPERSIKAN ZAT CAIR YANG TIDAK MAMPU CAMPUR (IMMISCIBLE) SEHINGGA MEMBENTUK EMULSI Minyak AirMEMPERCEPAT PERPINDAHAN KALOR ANTARA ZAT CAIR DENGAN MEDIA PENDINGIN ATAU PEMANAS Cairan reaksi Air PendinginPERTUMBUHAN KRISTALGula - AirSISTEM AGITASI

Agitator Selection

The type of mixing requiredThe capacity of the vesselThe properties of fluid (viscosity)Kebutuhan Daya

The type of mixing requiredThe capacity of the vesselThe properties of fluid (viscosity)GEOMETRIDimensi tangkiPenempatan pengadukSISTEM AGITASIMotorDaun Pengaduk (Impeller)Tangki / BejanaBaffle

JIKA KEDALAMAN CAIRAN CUKUP TINGGI DAPAT DIPASANG DUA IMPELLERJENIS PENGADUKALIRANImpeler aliran aksial, yaitu membangkitkan arus yang arahnya sejajar dengan sumbu impelerImpeler aliran radial, yaitu membangkitkan arus yang arahnya radial atau tangensial dengan sumbu impelerBENTUKPropelerDayung (paddle)TurbinBentuk Impeller

Bentuk ImpellerThree-bladed mixing propellerturbine with flat vertical bladesHorizontal plate to which the impeller blades of this turbineare attachedTurbine with blades are inclined 45oCurved blade turbinesShrouded turbines

Bentuk ImpellerFlat plate impellers with saw tooth edgesCage beatersAnchor paddlesGate paddlesHollow shaft and hollow impellershrouded screw impeller and heat exchange coilP R O P E L E RMerupakan impeler aliran aksial berkecepatan tinggi Untuk zat cair dengan viskositas rendahRpm : 11501750 (ukuran kecil); 400800 (ukuran besar)Arus cairan meninggalkan propeler secara aksial sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejanaBerputar membuat pola heliks di dalam cairanRasio jarak zat cair yang dipindahkan terhadap diameter propeler disebut jarak-bagi (pitch); jarak bagi = 1 disebut square pitchPaling banyak : marine propeller berdaun tiga dan square pitchDiameter propeler biasanya 18 inP A D D L EPerputaran paddle mendorong zat cair secara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan vertikal Arus bergerak menjauhi pengaduk ke arah dinding, lalu membelok ke atas atau ke bawahDapat disesuaikan dengan bentuk dasar bejanaRpm : 20 - 150Panjang paddle : 50 80% dari diameter bejanaLebar paddle : 0,10 0,25 dari panjangnyaBiasanya perlu baffleT U R B I NKebanyakan menyerupai agitator paddle berdaun banyak yang agak pendek dan berputar pada kecepatan tinggi Bentuk daun: lurus atau melengkung, dipasang vertikal atau bersudutDiameter: 30 50% dari diameter bejanaEfektif untuk rentang viskositas yang cukup lebarArus utama bersifat radial dan tangensial yang akan menimbulkan vorteks dan arus putar, yang biasanya dicegah dengan memasang sekat atau difuserPOLA ALIRAN

Jenis impeller Sifat fluidaUkuran impellerUkuran tangkiUkuran bafflePosisi impellerKecepatan putarPOLA ALIRANTiga komponen aliran: radial pada arah tegak lurus poros; longitudinal atau aksial pada arah pararel poros; tangensial atau rotasional pada arah singgung terhadap lintasan lingkar di sekeliling poros Dalam posisi poros vertikal, komponen radial dan tangensial berada pada satu bidang horisontal, sedangkan komponen longitudinal adalah vertikalKomponen radial dan longitudinal sangat aktif dalam memberikan aliran yang diperlukan untuk melakukan pencampuranTerjadinya arus lingkar atau arus putar dapat dicegah dengan salah satu cara berikut:Pergeseran posisi poros pengadukPemasangan poros pada sisi tangkiPemasangan baffle? ? ? ? ? ?Menghitung Power PengadukANGKA ALIRANImpeller yang berputar akan menyebabkan terjadinya aliran fluida dengan berbagai arah:

U2 = kecepatan pada ujung daunVu2 = kecepatan tangensial zat cairVr2 = kecepatan radial zat cairV2 = kecepatan total zat cairU2 = .Da.nVu2 = k.U2Vu2 = k..Da.nANGKA ALIRAN (cont)Laju aliran volumetrik melalui impeller (q) adalah:

q = Vr2.ApAp = .Da.WAp = luas silinder yang dibuat oleh sapuan ujung daun impellerDa = diameter impellerW = lebar daun impellerVr2 = (U2 Vu2) tan = .Da.n.(1-k) tan q = 2.Da2.n.W.(1-k) tan ANGKA ALIRAN (cont)Angka aliran (NQ) didefinisikan:Propeller kapal (jarak bagi bujur sangkar) : NQ = 0,5Turbin 4 daun 45o (W/Da = 1/6) : NQ = 0,87Turbin rata 6 daun (W/Da = 1/5): NQ = 1,3Pada turbin daun rata terdapat hubungan empiris:q = 0,92.n.Da3.(Dt/Da)

KEBUTUHAN DAYABila aliran cairan di dalam tangki adalah turbulen, kebutuhan daya pengaduk dapat diperkirakan dari perkalian aliran yang didapatkan dari impeller (q) dan energi kinetik per satuan volume fluida (Ek):

Jika rasio V2/U2 ditandai dengan maka V2 = ..n.Da, sehingga kebutuhan daya adalah:

KEBUTUHAN DAYA (cont)Dalam bentuk tidak berdimensi:

Ruas kiri dinamakan angka daya (power number), Np:

KORELASI DAYAVariabel yang berpengaruh terhadap daya pengaduk adalah:Sifat pengaduk : n, Da, W, LSifat cairan : , Percepatan gravitasi : gFaktor geometri : H, E, J, Dt, mBila faktor bentuk diabaikan dan zat cairnya termasuk fluida Newtonian, maka:P = (n, Da, , , g)KORELASI DAYA (cont)Dengan metode analisis dimensi, diperoleh:

Jika memperhitungkan faktor bentuk, diperoleh:

S1 = Da / DtS2 = E / DaS3 = L / DaS4 = W / DtS5 = J / DtS6 = H / DtKORELASI DAYA (cont)

S1 = Da / DtS2 = E / DaS3 = L / DaS4 = W / DtS5 = J / DtS6 = H / Da

LKORELASI DAYA (cont)Eksponen m secara empirik dengan angka NRe:

Daya yang diberikan kepada zat cair dihitung dari NP:Bila ukuran geometris pengaduk yang dirancang tidak sama dengan grafik yang ada, maka dipilih grafik untuk jenis pengaduk yang sesuai dan ukuran geometris yang mendekati. Hasil yang diperoleh secara grafis dikoreksi sbb:Korelasi Empirik(1) propeller, pitch equalling diameter, without baffles; (2) propeller, s = d, four baffles; (3) propeller, s =2d, without baffles; (4) propeller, s =2d, four baffles; (5) turbine impeller, six straight blades, without baffles; (6) turbine impeller, six blades, four baffles; (7) turbine impeller, six curved blades, four baffles; (8) arrowhead turbine, four baffles; (9) turbine impeller, inclined curved blades, four baffles; (10) two-blade paddle, four baffles; (11) turbine impeller, six blades, four baffles; (12) Turbine impeller with stator ring; (13) paddle without baffles; (14) paddle without bafflesContoh SoalPengadukan bahan emulsi dirancang menggunakan jenis paddle 2 daun yang dipasang vertikal di pusat tangki. Diameter tangki (Dt) 10 ft, tinggi tangki 12 ft, diameter pengaduk (Da) 3 ft, posisi pengaduk (E) 1 meter di atas dasar tangki, dengan putaran (n) 120 rpm. Operasi berlangsung pada suku kamar. Tinggi larutan (H) 10 ft, rapat jenis larutan () 1,66 g/ml dan viskositas () 32 cp. Berapa Hp daya pengaduk teoritis yang dibutuhkan bila tangki berbuffle 4 buah dengan tebal (J) 1 ft ?1 m = 3,2808 ft1 g/ml = 62,43 lbm/ft31 cp = 6,7197 x 10-4 lbm/ft.sgc = 32,174 ft/s2DaWEHJMotorDtHand holeBeltU2Vu2Vr2V2bU2Vu2Vr2V2bDaWEHJMotorDtHand holeBelt