Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia IIcondensing vapor

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangKondensor merupakan alat penukar kalor pada sistem refrigerasi yangberfungsi untuk melepaskan kalor kelingkungan. Kondensor banyak digunakan dalam kehidupan kehidupan sehari-hari baik itu dalam industri rumah tangga, industri otomotif, maupun dalam industri farmasi dan obat-obatan. Di Indonesia sendiri, kondensor bukanlah hal yang asing. Kondensor banyak kitajumpai dalam perangkat pendingin pada mobil, maupun Air Conditioner yang terpasang pada gedung-gedung, instalasi perkantoran atau fasilitas umum seperti mall dan supermarket.Prinsip kerja dari percobaan ini adalah proses perpindahan panas yang mengakibatkan adanya perubahan fasa yaitu dari fasa uap menjadi fasa cair. Percobaan dilakukan dengan cara menguapkan air dalam tangki pemanas yang selanjutnya uap tersebut ditampung dalam tangki penampung sampai tercapai tekanan yang diinginkan. Bila telah tercapai tekanan yang diinginkan uap dapat dialirkan kedalam pipa - pipa pengembunan. Pengaliran uap panas harus dilakukan secara bersama - sama dengan air pendingin. Pengukuran suhu dilakukan pada uap masuk, kondensat keluar dan air pendingin keluar.Berdasarkan uraian diatas, untuk dapat mengetahui hal-hal yang dapat mempengaruhi pada proses terjadinya kondensasi serta untuk menentukan koefisien perpindahan panas yang terjadi didalamnya maka dilaksanakan praktikum tentang condensing vapor. Praktikum ini sangat penting dilakukan untuk mendukung dalam menganalisa proses yang terjadi sebelumnya diterapkan pada ukuran dan skala yang lebih besar, terutama yang berurusan langsung dengan OTK. Karena hal-hal tersebut berhubungan dan berkenaan langsung dengan proses pada peristiwa kimia.

1.2 Tujuan Percobaana. Praktikan dapat mengetahui tentang proses kondensasi.b. Praktikan dapat mengenal dan memahami alat-alat yang dipergunakan, ditinjau dari segi bentuk, fungsi dan kegunaan.c. Untuk menetukan koefisien perpindahan panas koefisien pengembunan dari uap panas pada pipa pengembunan vertikal dan horizontal dengan menggunakan persamaan Nusselt.1.3 Manfaat Percobaan a. Praktikan dapat mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi proses kondensasi.b. Praktikan dapat memahami prinsip dan cara kerja kondensor.c. Praktikan dapat mengetahui macam-macam proses kondensasi

BAB IITINJAUAN PUSTAKAII.1 Pengertian KondensorKondensor merupakan alat penukar kalor pada sistem refrigerasi yangberfungsi untuk melepaskan kalor kelingkungan. Kondensor banyak digunakan dalam kehidupan kehidupan sehari-hari baik itu dalam industri rumah tangga,industri otomotif, maupun dalam industri farmasi dan obat-obatan. Di Indonesia sendiri, kondensor bukanlah hal yang asing. Kondensor banyak kitajumpai dalam perangkat pendingin pada mobil, maupun Air Conditioner yang terpasang pada gedung-gedung, instalasi perkantoran atau fasilitas umum seperti mall dan supermarket.Didalam sistem kompresi uap (vapor compression) kondensor adalah suatu komponen yang berfungsi untuk merubah fase refrigerant dari uapbertekanan tinggi menjadi cairan bertekanan tinggi atau dengan kata lain pada kondensor ini terjadi proses kondensasi. Refrigerant yang telah berubah menjadi cair tersebut kemudian dialirkan ke evaporatormelalui pompa.

II.2 Pengertian KondensasiKondensasi berasal dari bahasa latin yaitu condensare yang berarti membuat tertutup. Kondensasi merupakan perubahan wujud zat dari gas atau uap menjadi zat cair. Kondensasi terjadi pada pemampatan atau pendinginan jika tercapai tekanan maksimum dan suhu di bawah suhu kritis. Kondensasi terjadi ketika uap didinginkan menjadi cairan, tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap dikompresi (yaitu tekanan ditingkatkan) menjadi cairan, atau mengalami kombinasi dari pendinginan dan kompresi. Contoh bentuk kondensasi dilingkungan sekitar adalah uap airdi udara yang terkondensasi secara alami pada permukaan yang dingin dinamakan embun. Uap air hanya akan terkondensasi pada suatu permukaan ketika permukaan tersebut lebih dingin dari titik embunnya atau uap air telah mencapai kesetimbangan di udara, seperti kelembapan jenuh.Titik embun udara adalah temperatur yang harus dicapai agar mulai terjadi kondensasi diudara. Molekul air mengambil sebagian panas dari udara. Akibatnya temperatur air akan sedikit turun. Di atmosfer, kondensasi uap airlah yang menyebabkan terjadinya awan. Molekul kecil air dalam jumlah banyak akan menjadi butiran air karenapengaruh suhu, dan tapat turun ke bumi menjadi hujan. Inilah yang disebutsiklus air. Pengendapan atau sublimasi juga merupakan salah satu bentukkondensasi. Pengendapan adalah pembentukan langsung es dari uap air,contohnya salju. Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut kondensat. Sebuah alat yang digunakan untuk mengkondensasi uap menjadi cairan disebut kondensor. Kondensor umumnya adalah sebuah pendingin atau penukar panas yang digunakan untuk berbagai tujuan, memiliki rancangan yang bervariasi,dan banyak ukurannya dari yang dapat di genggam sampai yang sangatbesar. Kondensasi uap menjadi cairan adalah lawan dari penguapan (evaporasi)dan merupakan proses eksothermik (melepas panas).

II.3 Cara Kerja KondensorUap panas yang masuk ke kondensor dengan temperatur yang tinggi dan bertekanan yang merupakan hasil proses dari turbin. Kemudian uap panas masuk ke dalam Suction Pipe dan kemudian mengalir dalam tube. Dalam tube, uap panas didinginkan dengan media pendingin air yang dialirkan melewati sisiluar tube, kemudian keluar melaluiDischarge Pipe dengan temperatur yang sudah turun. Prinsip kondensasi di kondensor adalah menjaga tekanan uap SuperheatRefrigerant yang masuk ke kondensor pada tekanan tertentu kemudian suhu Refrigerantnya diturunkan dengan membuang sebagian kalornya ke mediumpendingin yang digunakan di kondensor. Sebagai medium pendingin digunakan udara dan air atau gabungan keduanya. Dalam perancangan ini akan digunakan air sebagai media pendingin. Pada proses pendinginan (cooling) cairan refrigerant yang menguap didalam pipa-pipa Cooling Coil (evaporator) telah menyerap panas sehinggaberubah wujudnya menjadi gas dingin dengan kondisi superheat pada saat meninggalkan Cooling Coil. Panas yang telah diserap oleh refrigerant ini harus dibuang atau di pindahkan ke suatu medium lain sebelum ia dapat kembali diubah wujudnya menjadi cair untuk dapat mengulang siklusnya kembali.

( Faisal , 2013 )II.4 Macam Macam Kondensor Berdasarkan Klasifikasi Umuma. Surface CondenserPrinsip kerja surface Condenser Steam masuk ke dalam shell kondensor melalui steam inlet connection pada bagian atas kondensor. Steam kemudian bersinggungan dengan tube kondensoryang bertemperatur rendah sehingga temperatur steam turun dan terkondensasi, menghasilkan kondensat yang terkumpul pada hotwell. Temperatur rendah pada tube dijaga dengan cara mensirkulasikan air yang menyerap kalor dari steam pada proses kondensasi. Kalor yang dimaksud disini disebut kalor latenpenguapan dan terkadang disebut juga kalor kondensasi (heat ofcondensation) dalam lingkup bahasan kondensor. Kondensat yang terkumpul di hotwell kemudian dipindahkan dari kondensor dengan menggunakan pompa kondensat ke exhaust kondensat. Ketika meninggalkan kondensor, hampir keseluruhan steam telah terkondensasi kecuali bagian yang jenuh dari udara yang ada di dalam sistem. Udara yang ada di dalam sistem secara umum timbul akibat adanya kebocoran pada perpipaan, shaft seal, katup-katup, dan sebagainya. Udara ini masuk ke dalam kondensor bersama dengan steam. Udara dijenuhkan oleh uap air, kemudian melewati air cooling section dimana campuran antara uap dan udara didinginkan untukselanjutnya dibuang dari kondensor dengan menggunakan airejectors yang berfungsi untuk mempertahankan vacuum dikondensor. Untuk menghilangkan udara yang terlarut dalm kondensatakibat adanya udara di kondensor, dilakukan deaeration. De-aerationdilakukan di kondensor dengan memanaskan kondensat dengansteam agar udara yang terlalut pada kondensat akan menguap. Udara kemudian ditarik ke air cooling section dengan memanfaatkantekanan rendah yang terjadi pada air cooling section. Air ejectorkemudian akan memindahkan udara dari sistem. Surface Condenser dibedakan menjadi dua jenis lagi, yaitu :a)Horizontal CondenserAir pendingin masuk konddensor melalui bagian bawah, kemudian masuk ke dalam pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas Sedangkan arus panas masuk lewat bagian tengah kondenser dan keluar sebagai kondensat pada bagian bawah kondensor.

Kelebihan Kondensor horizontal adalah : 1. Dapat dibuat dengan pipa pendingin bersirip sehingga relaif berukuran kecil dan ringan2. Pipa pendingin dapat dibuat dengan mudah.3. Bentuk sederhana dan mudah pemasangannya.4. Pipa pendingin mudah dibersihkan

b)Vertical CondenserAir pendingin masuk kondensor melalui bagianbawah, kemudian masuk ke dalam pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas sedangkan arus panas masuk lewatbagian atas kondensor dan keluar sebagai kondensat padabagian bawah kondensor.

Kelebihan Kondensor vertical adalah :1. Harganya murah karena mudah pembuatannya.2. Kompak karena posisinya yang vertikal dan mudahpemasangan.3. Bisa dikatakan tidak mungkin mengganti pipa pendingin,pembersihan harus dilakukan dengan menggunakan deterjen.( Bagas,2014 )

II.5 Cara Menghitung Koefisien Kondensasi Pada Pipa Horizontal dan Vertikal Harga dari koefisien kondensasi lapisan untuk sejumlah uap pada suatu permukaan tergantung pada posisi kondensor.Sesuai dengan cara peletakan kondensor dapat dibagi menjadi :A. Pipa Vertikal Untuk mencatat harga h, dapat digunakan penurunan rumus pada pipa vetikal dengan berdasarkan pada persamaan Nusselt. Rate yang dibutuhkan pada perubahan dari uap melewati kondensat film liquid dan ke dalam permukaan pendingin per satuan luas, dirumuskan : = ` = h (t`- t) (2 1) dimana : (2 2) jika gaya resultan akan melewati tube di design dengan , kemudian gaya respektif adalah dan Differensial tangensial akibat gaya gravitasi ke bawah adalah : (2 3)pada unit area dx.dz = 1 = - d / dy (2 4)(2 5) dimana / konstan (2 6) Dimana C1 dan C2 adalah konstanta V = 0 pada y = 0, C2 dibuat sama dengan nol. Pada permukaan kondesat dimana tak ada tangensial stress dan = ketika y = y`(2 7 ).(2 8 ) (2 9 )dengan menentukan nilai untuk dari persamaan (2 9) dikalikan dengan y` dan didefferensialkan dengan respect ke x ke peningkatan dari x ke x + dx d( y`) = d (2 10) d( y`) = ` dxdimana : adalah aliran kondensat uap keluar dari posisi normal ke kondensat yang jatuh per unit area. Dari persamaan (2 2) : ` = subtitusi ` pada persamaan (2 10) ke persamaan (2 11) : (2 11)

= ( t`- t ) x (2 12)

(2 13) Koefisien head transfer melewati kondensat pada jarak x dari per unit area dari persamaan ( 2 1) : (2 14)subtitusikan y`dari persamaan (2 13) : (2 15) Total panas melewati kondensat dari 0 ke x : Qx = hx ( t`- t ) dx = (2 16) Jika koefisien rata-rata diantara 2 point adalah :

= (Qx)x L = (4/3)[ kf g / f ] ( t`- t ) ( t` - t ) L ( t` - t ) L

=0,943 (2 17) Dimana : tf = ( t`- t ) = ( u + w ) (2 18) dan tf = tf - tw

subtitusi dari ` persamann (2 11) menjadi : k( t`- t ) r d = g d( y`sin ) (2 19) x y` 3 3 k ( t`- t ) r d = y` dx ( y`sin ) g m = 3 k ( t`- t ) r g

m d = ( 3 y` sin dy` + y` cos dt ) = 3 y` sin dy` + y`4 cos d)

Dimana : d( y`) = U y` dy` 3 y`dy` = dy`subtitusi persamaan hingga menjadi : d = m sin dy`4 + y`4/m cos d( 2 - 20 )dimana : y`4/m = w` = z dz = sin dz + z cos d (2 21) sin dz/d + z cos - 1 = 0 (2 22) z 1/sin 4/3 (4/3 sin d + C3 ) (2 23)saat = 0 dan C3 = 0 z 1/sin 4/3 (sin 1/3 d (2 24)subtitusikan persamaan (2 27) : y` = w m = w 3 k ( t`- t ) r (2 25) g seperti dirumuskan persamaan (2 14) : hx = k / y` (2 26) (2 27)

sehingga : h = (2 28) B. Pipa Horizontal Penurunan rumus untuk mencari harga h pada pipa horizontal dengan menggunakan persamaan Nusselt, yaitu : Aliran massa uap ke dalam kondensat film melewati r dx dan dengan ketebalan film adalah y` diberikan ke dalam persamaan konduksi w` = k ( t`- t ) r dx y`Dari persamaan (2 10) D ( s y`) = g d ( y` sin ) = w` dx 3

(Mc CABE , 1992 )

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIAUniversitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa TimurPage 11