dinamika tangki kel 8

LAPORAN PRAKTIKUM PROSES PENGENDALIAN PROSES DINAMIKA TANGKIDisusun untuk Memenuhi Salah Satu Laporan Praktikum Pengendalian Proses Dosen Pembimbing : Ir. Unung Leo Anggraeni, MT 2 A TKPB Kelompok VIII Disusun Oleh : Nita Apriliyani G Nora Zahara Reza Aulia Zahra ( 101424023 ) ( 101424024 ) ( 101424025 )

Tanggal Praktikum : 2 April 2012 Tanggal Penyerahan Laporan : 9 April 2012

TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2011

DINAMIKA TANGKI

I.

TUJUAN PRAKTIKUM Tujuan umum : a. Keterampilan mengoperasikan peralatan berbasis reactor tangki berpengaduk b. Kemampuan aplikasi pengetahuan reactor tangki berpengaduk terhadap

penyimpangan yang mungkin terjadi c. Peningkatan kemampuan logika berbasis reactor tangki berpengaduk terhadap hubungan hubungan antara kecepatan putar pengaduk, ketidakidealan, volume efektif reactor Tujuan khusus : a. Membuat kurva kalibrasi hubungan antara daya hantar listrik (DHL) terhadap konsentrasi NaCl b. Memahami fenomena perbedaan respon konsentrasi yang ditunjukkan dari masing masing tangki yang tersusun seri c. Memahami perbedaan yang terjadi dari input step dengan pulse

II.

DATA PENGAMATAN Kalibrasi Laju Alir Tangki Laju Alir (100ml/mnt) 47,23 51,38 42,41 45,34 52,38 42,00 44,79 45,00

Kalibrasi Kecepatan Putaran Tangki 1 99 97 Pembuatan Kurva Kalibrasi Pengencearan (kali) 2 5 10 15 2 30 40 50 70 Konsetrasi NaCl DHL 2,39 0,941 0,833 0,820 0,820 0,812 0,451 0,428 0,422 RPM (per menit) Tangki 2 114 94 Tangki 3 70 73

Dinamika Reaktor Tangki Waktu (menit) 1.5 3.0 4.5 6 7.5 9.0 10.5 12 13.5 15 16.5 18 19.5 21 22.5 24 25.5 27 28.5 30 Tangki 1 0.441 1.65 2.875 3.52 4.14 4.6 5.025 5.23 5.37 5.58 5.695 5.85 5.91 5.97 5.93 6.04 6.065 6.1 6.11 6.1 Tangki 2 0.36 0.602 1.01 1.55 2.15 2.7 3.245 3.73 4.13 4.5 4.725 5.01 5.25 5.44 5.495 5.65 5.78 5.83 5.925 5.96 Tangki 3 0.35 0.375 0.469 0.633 0.881 1.2 1.625 2.15 2.575 3 3.335 3.83 4.15 4.45 4.69 4.93 5.145 5.3 5.45 5.55

31.5 33 34.5 36 37.5 39 40.5 42 43.5 45 46.5 48 49.5 51 52.5 54 55.5 57 58.5 60 61.5 63

5.78 4.76 3.84 3.06 2.44 1.95 1.62 1.3 1.13 0.956 0.8135 0.71 0.6335 0.56 0.5515 0.494 0.464 0.44 0.429 0.418 0.4 0.363

5.92 5.45 5.47 5.34 4.54 4.1 3.66 3.12 2.69 2.2 2.015 1.68 2.81 1.22 1.042 0.927 0.835 0.72 0.677 0.62 0.57 0.54

5.61 5.67 5.645 5.6 5.285 5.22 4.81 4.6 4.23 3.8 3.43 3.02 2.65 2.34 2.1 1.723 1.6 1.426 1.254 1.063 0.99 0.8

PENGOLAHAN DATA Tahap 1 (Pembuatan Kurva Kalibrasi) 1. Pembuatan kurva DHL vs Konsentrasi NaCl Perhitungan pengenceran Larutan NaCl induk = 0,5 % ( 25 gram NaCl dalam 5 liter air) Pengenceran 2x V1 V1 V1 x N1 = V2 = 25 ml x N2

x 0,5 % = 50 ml x (0,5/2)

Pengenceran 5x V1 V1 x N1 = V2 x N2

x 0,25 % = 50 ml x (0,5/5)

V1

= 20 ml

Pengenceran 10x V1 V1 V1 x N1 = V2 = 25 ml x N2

x 0,1 % = 50 ml x (0,5/10)

Pengenceran 15x V1 V1 V1 x N1 = V2 x N2

x 0,05 % = 50 ml x (0,5/15) = 33,3 ml


x 0,33 % = 50 ml x (0,5/20) = 37,9 ml


x 0,0255% = 50 ml x (0,5/25)


x 0,02 % = 50 ml x (0,5/50)


x 0,01 % = 50 ml x (0,5/75) = 33,3 ml

Pengenceran 100x

V1 V1 V1

x N1

= V2

x

N2

x 0,0067%= 50 ml x (0,5/100) = 37,5 ml

kurva konsentrasi NACl (%) VS DHL8 7 6 5 DHL 4 3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 konsentrasi NACl (%) DHL Linear (DHL) y = 12.944x + 0.3418 R = 0.9758

Perhitungan konsentrasi NaCl (mol/L) Konsentrasi NaCl 0,5 % (0,5 gram dalam 100 ml) M= = x x

= 0,08547 mol/L Konsentrasi NaCl 0,25 % (0,25 gram dalam 100 ml) M= = x x

= 0,042735 mol/L Konsentrasi NaCl 0,1 % (0,1 gram dalam 100 ml) M= x

=

x








= 0,000855 mol/L

Konsentrasi NaCl (%) 0,500 0,250

Konsentrasi NaCl (mol/L)0,08547 0,042735

0,100 0,050 0,030 0,025 0,020 0,010 0,0067 0,005

0,017094 0,008547 0,005128 0,004274 0,003419 0,001709 0,001145 0,000855

Perhitungan Harga L Larutan NaCl C=Dengan : C = konsentrasi (mol/liter) G = daya hantar listrik (mhos/cm) K = konstanta yaitu 0,3 L = daya hantar eqivalen (cm2 mhos/mol)

Konsentrasi NaCl (%) 0,500 0,250 0,100 0,050 0,030 0,025 0,020 0,010 0,0067

Konsentrasi NaCl (mol/L)0,08547 0,042735 0,017094 0,008547 0,005128 0,004274 0,003419 0,001709 0,001145

DHL (mhos/cm) 6,4 4,3 1,84 1,15 0,85 0,66 0,52 0,25 0,17

L (cm2mho/mol) 22464 30186 32292 40365 49725 46332 45630 43875 44529,85

0,005

0,000855

0,12

42120

kurva konsentrasi NACl VS L55000 50000 45000 40000

L

35000 30000 25000 20000 0 0.02 0.04 y = -284710x + 44603 R = 0.8062 0.06 0.08 0.1

L Linear (L)

Konsentrasi NaCl (mol/L)

Tahap 2 (Dinamika Reaktor Tangki) Perhitungan konsentrasi (mol/L) dan Daya Hantar Eqivalen (cm2 mho/mol) larutan NaCl - Perhitungan konsentrasi NaCl menggunakan pengaduk Persamaan kurva kalibrasi : y = 12,94x + 0,341 Contoh perhitungan pada tangki 1 (t=1,5 menit), DHL = 3,16 y = 12,94x + 0,341 3,16 = 12,94 x + 0,341 x = 0,2178

x

= 0,037 mol/L

-

Perhitungan daya hantar equivalen larutan NaCl C=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 = 3,16 L= = = 25621,6 cm2 mho/mol

1). Pada larutan input Waktu (menit) 1.5 3.0 4.5 6 7.5 9.0 10.5 12 13.5 15 16.5 18 19.5 21 22.5 24 25.5 27 28.5 30 31.5 33 34.5 36 37.5 39 40.5 42 43.5 45 46.5 48 49.5 51 52.5 54 55.5 57 58.5 60 DHL (mS) Tangki 1 0.441 1.65 2.875 3.52 4.14 4.6 5.025 5.23 5.37 5.58 5.695 5.85 5.91 5.97 5.93 6.04 6.065 6.1 6.11 6.1 5.78 4.76 3.84 3.06 2.44 1.95 1.62 1.3 1.13 0.956 0.8135 0.71 0.6335 0.56 0.5515 0.494 0.464 0.44 0.429 0.418 Tangki 2 0.36 0.602 1.01 1.55 2.15 2.7 3.245 3.73 4.13 4.5 4.725 5.01 5.25 5.44 5.495 5.65 5.78 5.83 5.925 5.96 5.92 5.45 5.47 5.34 4.54 4.1 3.66 3.12 2.69 2.2 2.015 1.68 2.81 1.22 1.042 0.927 0.835 0.72 0.677 0.62 Tangki 3 0.35 0.375 0.469 0.633 0.881 1.2 1.625 2.15 2.575 3 3.335 3.83 4.15 4.45 4.69 4.93 5.145 5.3 5.45 5.55 5.61 5.67 5.645 5.6 5.285 5.22 4.81 4.6 4.23 3.8 3.43 3.02 2.65 2.34 2.1 1.723 1.6 1.426 1.254 1.063 Konsentrasi (gr/L) Tangki 11.009 2.502 4.015 4.811 5.577 6.145 6.670 6.923 7.096 7.355 7.497 7.689 7.763 7.837 7.788 7.923 7.954 7.998 8.010 7.998 7.602 6.343 5.206 4.243 3.477 2.872 2.465 2.070 1.860 1.645 1.469 1.341 1.246 1.156 1.145 1.074 1.037 1.007 0.994 0.980

L (cm2 mho/mol) Tangki 1131.1199 197.8417 214.8194 219.497 222.7004 224.5728 226.012 226.6359 227.0293 227.6003 227.8912 228.2481 228.3911 228.5313 228.4284 228.7012 228.7528 228.8072 228.839 228.8072 228.0979 225.1301 221.2831 216.3564 210.5263 203.6908 197.1602 188.4058 182.2581 174.3465 166.1334 158.8367 152.5281 145.3287 144.4978 137.9888 134.2334 131.0824 129.4769 127.9592

Tangki 20.909 1.207 1.711 2.378 3.119 3.799 4.472 5.071 5.565 6.022 6.299 6.651 6.948 7.182 7.250 7.442 7.602 7.664 7.781 7.825 7.775 7.195 7.219 7.059 6.071 5.528 4.984 4.317 3.786 3.181 2.953 2.539 3.934 1.971 1.751 1.609 1.495 1.353 1.300 1.230

Tangki 30.896 0.927 1.043 1.246 1.552 1.946 2.471 3.119 3.644 4.169 4.583 5.194 5.589 5.960 6.256 6.553 6.818 7.010 7.195 7.318 7.392 7.466 7.436 7.380 6.991 6.911 6.404 6.145 5.688 5.157 4.700 4.194 3.737 3.354 3.058 2.592 2.440 2.225 2.013 1.777

Tangki 2118.8119 149.6272 177.0894 195.5425 206.7971 213.214 217.6878 220.6665 222.6415 224.178 225.0357 225.9811 226.6839 227.2348 227.3793 227.7614 228.0979 228.2098 228.4411 228.4984 228.4244 227.2411 227.3168 226.9443 224.3452 222.5036 220.305 216.8172 213.1537 207.4819 204.7071 198.5033 214.2857 185.6925 178.5266 172.8403 167.5585 159.6452 156.2308 151.2195

Tangki 3117.1875 121.3592 134.8993 152.4077 170.2964 184.9949 197.2885 206.7971 211.9923 215.8791 218.3068 221.2168 222.759 223.9933 224.9041 225.6982 226.386 226.8188 227.2411 227.5212 227.6786 227.8328 227.7434 227.6423 226.7916 226.5953 225.3279 224.5728 223.1013 221.0588 218.9362 216.0229 212.7375 209.3023 206.017 199.4213 196.7213 192.2697 186.8852 179.4598

61.5 63

0.4 0.363

0.57 0.54

0.99 0.8

0.958 0.912

1.168 1.131

1.687 1.452

125.261 119.4079

146.4041 143.2361

176.0522 165.2893

Kurva Respon Tangki

Kurva Respon Tangki7 Daya Hantar Listrik mS 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Waktu (menit) Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3

Pembuatan Kurva Volume Efektif - Input

Kurva Volume Efektif Tangki 19 8 7 Konsentrasi (g/L) 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 waktu (menit) Series1

V

= q0. t = 46.32 mL/s . 360 s = 16675.2 dm3

Volume Efektif Tangki 29 8 7 6 Konsentrasi 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Waktu Series1

V

= q0. t = 46.32 dm3/s . 420 s = 19454.4 dm3

Kurva Volume Efektif Tangki 38 7 6 Konsentrasi 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Waktu Series1

V

= q0. t = 46.32 dm3 / s .540 s = 25012.8 dm3

III. PEMBAHASAN Herman Yosef Aditya. P (091424013) Pada praktikkum kali ini kami melakukan dinamika tangki dan tangki yang digunakan pada praktik ini adalah CSTR (Continuous Stired Tank Reactor) dan dalam aplikasi di industri CSTR banyak digunakan untuk mereaksikan bahan-bahan berwujud cair, sehingga sering dipakai untuk reaksi polimerisasi, bahan-bahan farmasi, dan reaksi-reaksi sintesa. Praktikkum ini bertujuan untuk membuat kurva kalibrasi hbungan antara DHL 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, dan membandingkan volume ideal untuk berpengaduk dan tidak berpengaduk. Perhitungan-perhitungan yang melibatkan reaktor tangki biasanya menganggap reaktor ideal, seperti waktu tinggal partikel tetapi pada kenyataannya reaktor ideal tidak ada yang terjadi adalah ada partikel yang keluar dengan cepat. Oleh karena itu, terdapat derajat

ketidakidealan CSTR yang dapat diperkirakaan dengan menambahkan tracer kedalam reaktor dan pada praktikkum ini tracer diganti dengan larutan NaCl dan menghitung DHL kedalam reaktor tangki berpengaduk. Dari hasil praktikkum didapatkan kurva antara L terhadap konsentrasi NaCl yang tidak linier dengan persamaan y = -284710x + 44603 dan R = 0.8062 dan untuk kurva kalibrasi antara konsentrasi NaCl terhadap DHL yang hampir linier dengan persamaan y = 12.944x + 0.3418 dan R = 0.9758 dan dari hasil praktikkum didapatkan juga untuk perbedaan bentuk kurva dari ketiga tangki yang digunakan pada praktikkum, untuk umpan input didapatkan kurva konsentrasi NaCl terhadap DHL dari ketiga tangki didapatkan bentuk kurva yang sama karena dari ketiga kurva yang didapatkan umpan input R = 1 semua sedangkan untuk umpan pulse didapatkan kurva konsentrasi NaCl terhadap DHL dari ketiga tangki didapatkan bentuk kurva yang sama juga karena dari ketiga kurva yang didapatkan umpan pulse R = 1 semua. Dari hasil praktikkum didapatkan juga bentuk kurva step respon dan impulse respon dari ketiga tangki yang digunakan pada praktikkum yang menggambarkan respon dari tangki untuk step respon konsentrasi NaCl terhadap daya hantar equivalen dari tangki 1 didapatkan persamaan y = 85563x + 14626 dan R = 0.3058, tangki 2 didapatkan persamaan y = 81635x + 15802 dan R = 0.2489, dan tangki 3 didapatkan persamaan y = -22255x + 26584 dan R = 0.0095 dari hasil diatas tangki 1 dan tangki 2 memiliki respon yang hampir sama sedangkan untuk pulse respon konsentrasi NaCl terhadap daya hantar equivalen dari tangki 1 didapatkan persamaan y = 21632x + 24948 dan R = 0.0004, tangki 2 didapatkan persamaan y = 84054x + 17556 dan R = 0.0147, dan tangki 3 didapatkan persamaan y = -126682x + 35914 dan R = 0.5666 dari hasil yang didapatkan diatas respon untuk input berupa pulse dari ketiga tangki yang digunakan pada praktikkum ini berbeda-beda.

Ima Rismalawati (091424015) Pada praktikum dinamika tangki bertujuan untuk dapat membuat kurva kalibrasi hubungan antara daya hantar listrik (DHL) terhadap konsentrasi NaCl, memahami perbedaan respon konsentrasi yang ditunjukkan dari masing masing tangki yang tersusun seri, memahami perbedaan yang terjadi dari input step dan pulse, dan menghitung volume efektif dari tangki. Jenis reaktor yang digunakan pada praktikum dinamika tangki ini adalah jenis CSTR (Continuous Stired Tank Reactor) yang disusun secara seri. Pada tahap pembuatan kurva kalibrasi dan tahap dinamika reaktor tangki, yang diamati adalah daya hantar listrik (DHL) dari larutan. Pada tahap pembuatan kurva kalibrasi DHL dari larutan NaCl yang terukur mengalami penurunan setiap kali dilakukan pengenceran. Hal ini disebabkan larutan elektrolit yang terkandung pada larutan NaCl berkurang disebabkan oleh pengenceran, sehingga daya hantar listrik yang terukur berkurang. Kurva kalibrasi antara DHL terhadap konsentrasi NaCl menunjukkan semakin besar konsentrasi NaCl maka semakin besar daya hantar listrik yang terukur. Hal ini ditunjukkan dengan kelinearannya sebesar R2 = 0,975.

Pada tahap dinamika reaktor tangki, dilakukan pengamatan respons tangki terhadap perbedaan daya hantar listrik dari suatu larutan. Larutan yang dipakai pada reaktor adalah larutan NaCl dan air. Pengamatan dilakukan berdasarkan fungsi waktu. Ketika larutan yang ditambahkan pada reaktor tangki adalah NaCl, daya hantar yang terukur berdasarkan fungsi waktu semakin bertambah besar. Dari ketiga tangki, tangki pertama memiliki daya hantar listrik paling besar diantara yang lain karena pada tangki pertama, larutan mempunyai konsentrasi NaCl paling tinggi, karena larutan NaCl dialirkan pertama kalinya pada tangki pertama. Konsentrasi NaCl dari ketiga tangki dapat diketahui dari kurva kalibrasi DHL terhadap konsentrasi. Sama seperti kurva kalibrasi sebelumnya, kurva DHL terhadap konsentrasi NaCl masing masing tangki memiliki hubungan semakin tinggi konsentrasi NaCl semakin tinggi nilai DHL yang terukur. Sedangkan ketika air yang dialirkan pada ketiga reaktor tangki berdasarkan fungsi waktu, daya hantar listrik yang terukur semakin kecil. Hal ini dikarenakan konsentrasi larutan elektrolit pada tangki berkurang, sehingga menyebabkan menurunnya daya hantar listrik. Dari ketiga tangki, daya hantar listrik yang terkecil adalah pada tangki pertama, karena air yang dialirkan pertama kali ke tangki pertama yang mempengaruhi konsentrasi larutan elektrolit pada tangki pertama. Pada kurva hubungan antara daya hantar equivalen terhadap konsentrasi terjadi ketidaklinearan karena daya hantar equivalen merupakan fungsi dari temperatur dan konsentrasi. Terjadi ketidakinearan karena udara ruangan mengalami fluktuatif sehingga mempengaruhi hasil pengukuran yang didapat. Efektifitas tangki dari ketiga tangki baik input maupun pulse, memperlihatkan bahwa tangki ketiga membutuhkan volume yang lebih besar dibandingkan dengan yang tangki yang lain.

Moh. Rifki Ahyani (091424016) Pada praktikum pengendalian kali ini kami melakukan praktikum dinamika tangki, dalam praktikum ini kami mengukur pengaruh konduktivitas dari suatu larutan terhadap konsentrasi larutan tersebut. Larutan yang kami gunakan yaitu larutan NaCl, NaCl sendiri merupakan larutan elektrolit kuat yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Selain itu juga kami dapat menghitung volume efektif tangki tersebut dari data yang didapat. Tangki yang digunakan dalam praktikum ini tiga buah tangki RTIK (reaktor tangki ideal kontinyu) yang terhubung secara seri dengan volume sebesar 829,3 cm3. Dari data yang kami peroleh dalam praktikum ini, untuk grafik hubungan antara L (daya hantar equivalen) terhadap konsentrasi NaCl terjadi ketidaklinearan, hal ini disebabkan karena L merupakan fungsi dari temperatur dan konsentrasi. Karena temperatur ruangan pada saat praktikum selalu mengalami fluktuatif, sehingga hal ini memengaruhi pula hasil pengukuran yang kami dapat. Sedangkan grafik hubungan antara DHL (Daya Hantar Listrik) terhadap konsentrasi memiliki kelinieran yang sempurna. Hal ini membuktikan bahwa seiring bertambahnya konsentrasi dari NaCl, maka akan diiringi pula oleh kenaikan DHL pada larutan tersebut. Untuk respon dari ketiga tangki yang kami gunakan memiliki perbedaan, untuk tangki pertama memiliki respon yang lebih cepat dari tangki dua, dan tangki dua memiliki respon yang lebih cepat dari tangki tiga. Hal ini dikarenakan umpan yang masuk akan melalui tangki pertama terlebih dahulu, sehingga akan langsung memengaruhi konsentrasi larutan dari dalam tangki tersebut, selanjutnya larutan akan mengalir ke tangki kedua dan ketiga. Hal ini akan memengaruhi respon dari masing-masing tangki. Untuk bentuk kurva antara DHL dengan waktu dari ketiga tangki tersebut memiliki kemiripan, namun pada grafik pertama memiliki puncak yang lebih terjal dibanding dengan kurva pada tangki kedua, begitu pula dengan kurva kedua memiliki puncak sedikit lebih terjal dibanding dengan kurva pada tangki ketiga. Berdasarkan perhitungan untuk efisiensi tangki baik untuk input maupun pulse, memperlihatkan bahwa tangki ketiga membutuhkan volume yang lebih besar dari tangki kedua, dan tangki kedua membutuhkan volume yang lebih besar dari tangki pertama. Sedangkan ketiga tangki RTIK yang kami gunakan memiliki volume yang sama.

IV. KESIMPULAN Dari hasil praktikkum didapatkan sebagai berikut. Kurva antara L terhadap konsentrasi NaCl tidak linier dengan persamaan y = 284710x + 44603 dan R = 0.8062. Kurva kalibrasi antara konsentrasi NaCl terhadap DHL hampir linier dengan persamaan y = 12.944x + 0.3418 dan R = 0.9758. Kurva konsentrasi NaCl terhadap DHL dari ketiga tangki untuk input berbentuk linier. Kurva konsentrasi NaCl terhadap DHL dari ketiga tangki untuk pulse berbentuk linier. Respon dari ketiga tangki yang digunakan pada praktikkum berbeda-beda.

V.

DAFTAR PUSTAKA

Fogler, H.,S., 1999, Elements of Chemical Reaction Enggineering, 3rd., pp.809-826, Prentice Hall PTR, New Jersey, USA. Levenspiel, O., 1999, Chemical Reaction Engineering, 3 rd., pp.255-260,John Wiley & Sons, New York., USA.

dinamika tangki kel 8

Documents

Transcript of dinamika tangki kel 8