BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pencampuran adalah operasi yang sangat penting bahkan dapat dikatakan

sebagai fundamental hampir di tiap proses.Pencampuran zat cair bergantung pada

pembentukan arus aliran yang membawa bahan yang belum bercampur ke dalam

zona pencampuran di sekitar impeller.

Keberhasilan proses operasi kimia juga tergantung pada suatu efektifitas

dari 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 fase. Suatu material yang homogen, seperti air dingin dalam

tanki yang penuh 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).

Nilai sebuah mixer yang digerakkan di dalam industri ditentukan oleh

waktu yang diperlukan, tenaga yang diterima dan sifat-sifat produk. Peralatan

mixing dan sifat-sifat yang diinginkan dalam material yang diolah berbeda dari

setiap kasus. Terkadang diperlukan kesamaan yang tinggi, gerakan mixing dan

tenaga yang dibutuhkan minimum. Tetapi yang menjadi masalah bahwa tidak

satupun alat yang dapat melakukan fungsi dari pencampuran secara menyeluruh

dan effisien karena disebabkan biaya pengoperasian yang sangat tinggi

Dalam proses mixing ini digunakan impeller sebagai mixer yang akan

mencampurkan dua fase atau lebih yang terpisah. Arus yang ditimbulkan oleh

suatu gerakan impeller ini menyebabkan terbentuknya suatu vortex yang sangat

tidak diinginkan dalam proses mixing.

Untuk mencegah terjadinya vortex, ketika fluida diaduk dalam tangki

silinder dengan impeller yang berada pada pusatnya, maka digunakan baffle yang

dipasang pada dinding vessel. Baffle yang digunakan biasanya memiliki jarak

yang sama. Baffle biasanya tidak menempel di dinding vessel sehingga secara

kebetulan akan terdapat celah antara baffle dengan dinding.

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, dan obat-obatan.

Tugas dari mixer (pencampur) itu sendiri adalah :

1) Mengontakkan cairan-cairan yang tidak dapat bercampur, misalnya proses

ekstraksi solvent

2) Proses emulsi untuk menghasilkan produk yang stabil

3) Melarutkan padatan kasar pada cairan dengan viskositas rendah

4) Dispersi padatan halus dalam cairan dengan viskositas tinggi

5) Dispersi padatan halus dalam cairan, misalnya proses fermentasi

6) Mengontakkan gas/padatan/cairan pada reaksi katalitik

7) Mencampur cairan yang dapat bercampur (misible)

Tetapi yang menjadi permasalahan disini bahwa tidak satupun alat yang

dapat melakukan fungsi dari pencampuran secara menyeluruh dan efisien karena

disebabkan biaya pengoperasian yang sangat tinggi. Sehubungan dengan hal

tersebut, maka sangatlah perlu untuk mngetahui proses pencampuran ataupun

pengadukan secara lebih dalam, tentang alat yang digunakan ataupun cara yang

tepat sehingga nantinya akan diperoleh hasil yang optimal serta dapat menekan

biaya yang digunakan seminimal mungkin.

Pada banyak operasi pengaduk sangat diperlukan untuk mencampurkan

larutan, seperti pencampuran petroleum. Peralatan campuran dikarakteristikkan

oleh kemampuannya untuk membangkitkan kapasitas ke dalam tangki yang dapat

dijelaskan dalam jumlah aliran yang dihasilkan, dan dapat dibaca secara visual.

Dengan hal ini gradien viskositas dalam tangki dirancang berdasarkan pergeseran

angka.

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, yang kedua

membangkitkan arus pada arah tengensial atau radial. Impeller jenis pertama

membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller.

1.2. Rumusan Masalah

Adapun masalah-masalah yang akan diketahui melalui percobaan ini adalah :

1) Bagaimanakah pengaruh penggunaan dari dua impeller yang berbeda (type

propeller & padle) terhadap kualitas campuran yang dihasilkan.

2) Bagaimanakah pengaruh penggunaan baffle dalam proses pencampuran.

3) Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran impeller yang berbeda dalam

proses pencampuran.

4) Bagaimanakah pengaruhi penggunaan bahan dalam proses pencampuran.

5) Faktor-faktor yang mempengaruhi pola aliran dan kualitas campuran dalam

proses pencampuran.

6) Pengaruh kecepatan putaran impeller terhadap konduktivitas larutan garam.

1.3. Tujuan Percobaan

Dengan melakukan percobaan ini, maka :

1) Mengetahui prinsip dan cara kerja Fluid Mixing Apparatus

2) Mengetahui faktor yang mempengaruhi perbedaan pola aliran..

3) Mengetahui pengaruh dari penggunaan baffle pada proses pencampuran.

4) Mengetahui bentuk-bentuk impeller.

5) Mengetahui perhitungan Fluid Mixing.

6) Mengetahui aplikasi dari Fluid Mixing Apparatus.

1.4. Manfaat Percobaan

Manfaat-manfaat yang dapat diambil melalui percobaan ini adalah :

1) Dapat mengetahui prinsip dasar dari percobaan fluid mixing apparatus.

2) Dapat mengetahui perbedaan pola aliran yang ditimbulkan oleh dua buah

impeller (Propeller & turbin).

3) Dapat mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan pola aliran yang berbeda,

seperti padatan yang digunakan, viskositas cairan, kecepatan putaran impeller

dan lain sebagainya.

4) Dapat mengetahui besarnya daya hantar listrik yang ditimbulkan sebagai

pengaruh dari kecepatan putaran.

5) Dapat mengetahui perbedaan yang terjadi pada pencampuran liquid yang

menggunakan baffle dan tidak menggunakan baffle.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pencampuran atau mixing adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan

secara acak dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain dan

sebaliknya, dimana bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau

lebih. Sedangkan pengadukan atau agitation adalah gerakan yang terinduksi

menurut cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu

biasanya mepunyai semacam pola aliran sirkulasi.

Pada percobaan kali ini digunakan alat Fluid Mixing Apparatus dengan

impeller. Impeller inilah yang akan membangkitkan pola aliran didalam sistem,

yang menyebabkan zat cair bersirkulasi didalam bejana untuk akhirnya kembali

ke impeller. Pengadukan zat cair dilakukan dengan maksud bergantung dari

tujuan langkah pengolahan itu sendiri. Tujuan pengadukan antara lain :

1) Untuk membuat suspensi partikel zat padat.

2) Untuk membuat zat cair yang mampu mampat, umpamanya metil alkohol dan

air.

3) Untuk menyebarkan gas di dalam zat cair dalam bentuk gelembung-gelembung

kecil.

4) Untuk menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair lain

sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus.

Peralatan yang digunakan pada operasi gas-liquid diantaranya sparged dan

agitated vessel dan bermacam-macam tipe tray tower. Dimana fase gas terdispersi

ke dalam gelembung-gelembung gas ataupun foam. Tray tower merupakan jenis

yang terpenting, karena menghasilkan counter current, multi stage contact, tetapi

the simpler vessel contractors memiliki banyak aplikasi. Jika bentuk kerucut

(cone) yang digunakan maka harus dipastikan bahwa pencampuran dapat

dilakukan dengan sempurna dengan cara menurunkan posisi impeller. Jika

impeller terlalu dekat dengan permukaan dinding vessel terutama jika sampai

bersentuhan akan mengakibatkan alat menjadi rusak.

Gas dan liquid dapat mengalami kontak, dengan gas mendispersi sebagai

gelembung gas. Pada agitated vessel baik multi stages maupun counter current,

efeknya diabaikan. Contohnya adalah seperti karbonasi lime slurry, klorinasi

paper stock, hydrogenation of vegetables oil, aerasi dari fermentasi, produksi

asam sitrat dari beet sugar dengan bantuan mikroorganisme.

Kecepatan utama secara konsep berhubungan dengan perubahan angka

aliran dan pada umumnya lebih tinggi dari kecepatan utama rata-rata. Dalam

hubungannya lebih tinggi dari perubahan angka aliran. Pada aliran turbulen,

ditipekan oleh angka Reynold Impeller, ND2 ρ/μ, 1000. Tenaga masukan ini di

transfer antara variasi skala besar (secara umum disebut skala makro). Pergeseran

angka pada kondisi 1000 atau lebih besar dari yang rendah sebagai kecepatan

fluktuasi skala kecil ini cukup kecil pada ukuran fisika (biasanya kurang dari

100).

Hal ini tidak dapat dibaca secara visual dan pengukuran serta

spesifikasinya lebih komplek.

P Q H...............................................................(1)

dimana :

P : tekanan

Q : kapasitas pumping

H : waktu kecepatan utama

2.1. Mixing

Pengadukan zat cair dilakukan untuk berbagai maksud, tergantung dari

tujuan langkah itu sendiri. Tujuan pengadukan antara lain adalah :

1) Untuk memilih suspensi partikel zat padat.

2) Untuk meramu zat cair yang mampu larut, misalnya metil alkohol dan air.

3) Untuk menyebarkan gas didalam zat cair dalam bentuk gelembung kecil.

4) Untuk menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair lain,

sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus.

5) Untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan kumparan atau

mantel kalor.

Kadang-kadang pengaduk digunakan untuk beberapa tujuan sekaligus,

misalnya dalam hidrogenasi katalitik dan zat cair. Dalam bejana hidrogenasi di

dispersikan melalui zat cair dimana terdapat partikel-partikel katalis padat dalam

keadaan suspensi, sementara kalor reaksi diangkut keluar melalui kumparan.

Pengadukan menunjukkan gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada

suatu bahan di dalam bejana. dimana geraka itu biasanya mempunyai semacam

sirkulasi. Tetapi yang menjadi masalah bahwa tidak satupun alat yang dapat

melakukan fungsi dari pencampuran secara menyeluruh dan efisien karena

disebabkan biaya pengoperasian yang sangat tinggi.

Parameter yang mempengaruhi klasifikasi agitator:

1. Parameter Proses

a) viskositas rendah

b) kelarutan zat terlarut

c) konduktivitas termal fluida dan zat terlarut jika terjadi perpindahan panas

d) densitas fluida

e) ukuran partikel solid

2. Parameter Mekanik

a) diameter impeller

b) rotasi impeller permenit

c) bentuk impeller

d) volum vessel

e) bentuk vessel

f) letak agitator terhadap vessel

Keberhasilan operasi suatu proses pengolahan tergantung pada efektifitas

pengadukan dan pencampuran zat dalam proses. Pengadukan diartikan sebagai

gerakan terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan didalam bejana dimana

gerakan terinduksi menurut cara tertentu menurut bahan didalam bejana, dimana

gerakan mempunyai pola sirkulasi. Sedangkan pencampuran adalah peristiwa

menyebarnya bahan-bahan secara acak dimana bahan yang satu menyebar

kedalam bahan yang lain, sedangkan kedua bahan tersebut tadinya terpisah dalam

dua fase yang berbeda.

a. In-line Static Mixer

In-line static mixers digunakan untuk operasi pencampuran dan pelarutan

dalam jumlah yang besar. Sebuah unit tetap diletakkan dalam sebuah pipa dan

pencampur dimasukkan oleh sistem pemompaan. Untuk kasus pencmpuran liquid

kental secara laminer, pencampuran dilakukan dengan mekanisme slicing dan

folding. Proses pencampuran ini memberikan peningkatan dalam produk

campuran sebagai jumlah dari elemen pencampuran yang diulang meningkat.

Dalam kasus pelarutan liquid/liquid dan gas liquid seperti mekanisme diatas tidak

berpengaruh dan biasanya operasi terjadi secara turbulen.

b. In-Line Dynamic Mixer

Untuk operasi pencampuran dimana membutuhkan produksi continue dari

solid yang dilarutkan dan emulsi, In-Line Dynamic Mixers adalah salah satu

bentuk mixer yang dapat digunakan. Alat ini terdiri dari sebuah rotor dimana spin

adalah kecepatan tinggi di dalam sebuah casing dan umpan material dipompakan

secara continue menuju unit. Di dalam casing, shear force fluida yang tinggi

digunakan pada operasi pelarut.

2.2. Mechanically Agitated Vessel

1. Vessel

Vessel biasanya berbentuk tangki silinder vertikal dimana di dalamnya

akan di isikan fluida dengan kedalaman yang sama dengan diameter tangki. Tetapi

pada beberapa sistem pengontakan gas atau cairan dengan kedalaman cairan

sekitar 3 kali diameter tangki maka akan digunakan banyak impeller. Diameter

vessel berkisar antara 0,1 meter untuk unit yang kecil hingga 10 meter ataupun

lebih untuk instalasi industri besar. Bagian dasar tangki dapat berbentuk datar,

lengkungan atau lancip (kerucut) tergantung pada faktor kemudahan pada saat

pengurasan atau pada zat padat yang terlarut. Bentuk yang sering digunakan

adalah bentuk lengkungan karena sudut yang ada sangat minimalis sehingga zat

padat tidak ada yang terselip dan akan rata tercampur. Sedangkan jika bentuk

kerucut (cone) yang digunakan maka harus dipastikan bahwa pencampuran dapat

dilakukan dengan sempurna dengan cara menurunkan posisi impeller.

Dalam kasus lainnya sering pula digunakan 2 buah impeller pada bagian

atas. Walaupun bawah vessel untuk memperoleh pencampuran yang sempurna.

Pada design mixer atau settler untuk solvent extraction biasanya digunakan tangki

segi empat karena pertimbangan harga yang lebih murah untuk kapasitas yang

besar dan juga lebih mudah mengkombinasikannya dengan settler.

a. Jet Mixer

Pencamuran dalam sebuah vessel; dilakukan untuk viskositas rendah

dengan menggunakan jet nozzle yang dimasukkan dalam vessel dimana cairan

dengan viskositas tinggi dialirkan kedalam jet nozzle. Pompa digunakan untuk

mengeluarkan sebagian liquid dari vessel dan dikembalaikan melalui nozzle

melalui vessel. Transfer momentum dari jet viskositas tinggi menuju liquid dalam

vessel menyebabkan aksi pencampuran sirkulasi dalam tanki.

b. Mills

Beberapa kegiatan kimia termasuk pelarutan solid dan pengemulsian tidak

dapat dilakukan di dalam vessel yang dicampur secara mekanik karena tidak

mungkin dapat menurunkan tegangan tinggi untuk memecah partikel agregat

dalam memperoleh kualitas pelarutan atau menciptakan emulsi yang stabil. Mills

dapat digunakan dalam operasi pelarutan dimana pelarutan partikel dilakukan

dengan crushing atau shearing.

c. Unit Pelarutan dengan Kecepatan Tinggi

Type peralatan ini serupa dengan In-Line Dynamic Mixer, tetapi dalam

kasus ini alat digunakan dalam sebuah vessel. Alat pencampur ini terdiri dari rotor

kecepatan tinggi di dalam vessel dimana fluida dimasukkan ke aksi shearing

intensif.

d. Valve Homogenizers

Unit ini mempunyai bagian pemompaan untuk menyuplai material yang

akan dilarutkan melalui sebuah orifice terkecil. Tekanan tinggi akan diturunkan

mendekati tekanan fluida melalui sebuah orifice sehingga menghasilkan shear

force tinggi dimana emulsi dan suspensi koloid akan dihasilkan secara continue.

e. Ultrasonic Homogenizers

Material yang akan diproses dipompakan pada tekanan tinggi (diatas 150

bar) melalui orifice yang didesain secara khusus untuk menghasilkan aliran

dengan kecepatan tinggi melalui sebuah blade yang digoyangkan atau digetarkan

pada frekuensi ultrasonic.

f. Extruders

Pelarutan dalam industri plasit biasanya dilakukan dalam extruders. Feed

yang biasanya mengandung polimer utama dalam bentuk granular atau bubuk,

bersama-sama dengan aditif seperti stabilizer, plastizer, pigmen berwarna, dll.

Selama proses dalam extruders dikeluarkan pada tekanan tinggi dan laju kontrol

dari extruders untuk pembentukan. Maka dari itu extruders mempunyai berbagai

jenis.

2. Baffle

Untuk mencegah terjadinya pembentukan ruang udara (vortex) pada saat

cairan-cairan dengan viskositas rendah diaduk dalam tangki silinder vertikal

dengan impeller yang berada pada pusatnya, maka digunakanlah baffle yang di

pasang pada dinding vessel. Baffle yang digunakan biasanya memiliki jarak yang

sama sekitar 1 – 10 dari diameter tangki. Baffle biasanya tidak menempel pada

dinding vessel sehingga secara kebetulan akan terdapat celah antara baffle dengan

dinding vessel. Baffle umumnya tidak digunakan pada cairan dengan viskositas

tinggi dimana pembentukan vortex bukanlah menjadi masalah yang penting.

Baffle dipasang pada mixing vessel untuk menambah aliran turbulensi. Walaupun

penggunaan baffle menaikkan jumlah tenaga atau energi, tetapi di sisi lain

memilki keuntungan yaitu terjadinya perpindahan panas secara terus menerus dan

waktu yang dibutuhkan untuk mencampur lebih cepat.

3. Impeller

Impeller inilah yang akan membangkitkan pola aliran di dalam sistem,

yang menyebabkan zat cair bersikulasi di dalam bejana untuk akhirnya kembali ke

impeller. 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 di

maksudkan untuk situasi-situasi tertentu, namun ketiga jenis itu agaknya dapat

digunakan untuk menyelesaikan 95 persen dari semua masalah agitasi zat cair.

a. Propeller

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 samapi 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). Propeller yang

berputar membuat pola heliks di dalam zat cair, dan jika tidak tergelincir antara

zat cair dan propeller itu.

b. Paddle

Untuk tugas-tugas sederhana, agitator yang terdiri dari satu dayung datar

yang berputar pada poros vertikal merupakan pengaduk yang cukup efektif.

Kadang-kadang daun-daunnya dibuat miring, tetapi biasanya vertikal. Dayung

(paddle) 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, membelok ke atas atau ke bawah. Dalam tangki-

tangki yang dalam, kadang dipasang beberapa dayung pada satu poros, dayung

yang satu di atas yang lain. Dalam beberapa rancangan, daunnya disesuaikan

dengan bentuk dasar bejana, yang mungkin bulat atau cekung, sehingga dapat

mengikis permukaan pada jarak sangat dekat. Dayung (padle) jenis tersebut

dinamakan agitator jangkar (anchor agitator). Jangkar ini sangat efektif untuk

mencegah terbentuknya endapan 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 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 seper-enam

sampai seper-sepuluh 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.

c. Turbin

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.

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. Impellernya mungkin terbuka, setengah terbuka,

atau terselubung. Diameter impeller biasanya lebih kecil dari diameter dayung,

yaitu berkisar antara 30 sampai 50 persen dari diameter bejana. Kecepatan fluida

dalam setiap titik dalam tangki mempunyai tiga komponen, dan pola aliran

keseluruhan di dalam tangki itu bergantung pada variasi dari ketiga komponen itu

dari satu lokasi ke lokasi lain. Ketiga komponen itu yaitu :

1) Komponen radial yang bekerja pada arah tegak lurus terhadap poros impeller.

2) Komponen longitudinal, yang bekerja pada arah paralel dengan poros.

3) Komponen tangensial, atau rotasional, yang bekerja pada arah singgung

terhadap lintasan lingkar di sekeliling poros.

Dalam keadaan biasa, di mana poros itu vertikal, komponen radial dan

tangensial berada dalam satu bidang horizontal, dan komponen longitudinalnya

vertikal. Komponen radial dan komponen longitudinal sangat aktif dalam

memberikan aliran yang diperlukan untuk melakukan pencampuran. Bila poros itu

vertikal dan terletak persis di pusat tangki, komponen tangensial biasanya kurang

menguntungkan. Arus tangensial itu mengikuti suatu lintasan berbentuk lingkaran

di sekitar poros, dan menimbulkan vorteks pada permukaan zat cair, dan karena

adanya sirkulasi aliran laminar, cenderung membentuk stratifikasi pada berbagai

lapisan tanpa adanya aliran longitudinal antara lapisan-lapisan itu. Turbin adalah

sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Fluida yang

bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi.

Jika di dalam sistem itu terdapat pula partikel zat padat, arus sirkulasi itu

cenderung melemparkan partikel-partikel itu, dengan gaya sentrifugal, ke arah

luar, dan dari situ bergerak ke bawah, dan sesampai di dasar tangki, lalu ke pusat.

Karena itu, bukannya pencampuran yang berlangsung di sini, tetapi sebaliknya

pengumpulanlah yang terjadi. Jadi, karena dalam aliran sirkulasi zat cair begerak

menurut arah gerakan daun impeller, kecepatan relatif antara daun dan zat cair itu

berkurang, dan daya yang dapat diserap zat cair itu menjadi terbatas.

Dalam bejana yang tak bersekat, alir putaran itu dapat dibangkitkan oleh

segala jenis impeller, baik aliran aksial maupun yang radial. Jadi, jika putaran zat

cair itu cukup kuat, pola aliran di dalam tangki itu dapat dikatakan tetap,

bagaimanapun bentuk rancangan impeller. Pada kecepatan impeller tinggi vorteks

yang terbentuk mungkin sedemikian dalamnya, sehingga mencapai impeller dan

gas dari atas permukaan zat cair akan tersedot ke dalam zat cair itu. Makanya hal

demikian tidaklah dikehendaki.

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 horizontal. Tenaga yang

dibutuhkan biasanya tidak cukup untuk digunakan secara continue yang

digunakan untuk mengatur gerakan steam turbin. Dua kecepatan driver mungkin

dibutuhkan pada saat torques awal sangat tinggi. Untuk impeller jenis turbin,

perbandingan diameter dari impeller dan vessel berada pada range 0,3-0,6. Jenis-

jenis impeller yang lain :

a) The marine type propeller

Gambar 1. The marine type propeller

Impeller tipe Marine adalah jenis fan yang mentransmisikan daya dengan

mengubah gerak rotasi menjadi dorong. Sebuah perbedaan tekanan yang

dihasilkan antara permukaan depan dan belakang pisau berbentuk airfoil, dan

cairan (seperti udara atau air) dipercepat belakang pisau.

b) Flate – blade turbine

Gambar 2. Flate – blade turbine

Impeller jenis flate – blade turbine banyak digunakan terutama untuk

campuran dengan mengorbankan efisiensi atau ketika geser tinggi diperlukan

seperti cair-cair emulsi atau intensitas tinggi menggosok padat.

c) Folding Propeller

Gambar 3. Folding Propeller

Impeller jenis folding propeller ini adalah jenis impeller di mana pisau

impeller lipat berada didalam ketika impeller tidak digunakan, dan keluar ketika

impeller akan digunakan. Jenis impeller ini sering digunakan pada kapal pesiar

berlayar untuk mengurangi drag sementara di bawah layar. impeller lipat juga

digunakan pada model pesawat untuk mengurangi hambatan udara.

d) Turbine with Radial Baffle

Gambar 4. Turbine with Radial Baffle

Turbin radial baffle adalah turbin di mana aliran fluida kerja adalah radial

pada poros. perbedaan antara turbin aksial dan radial terdiri dalam cara udara

mengalir melalui komponen (kompresor dan turbin). Sedangkan untuk turbin

aksial rotor dampak oleh aliran udara, dimana untuk turbin radial, aliran lancar

berorientasi pada 900C oleh kompresor yang akan menuju ruang pembakaran dan

mengemudi turbin dalam air cara yang sama drive watermill.

e) Saw-toothed Propeller

Gambar 5. Saw-toothed Propeller

Impeller jenis ini digunakan untuk mencampur cairan dengan kandungan

berserat tinggi atau pencampuran yang mengandung bahan berserat atau

berserabut yang tidak diinginkan, impeller dengan tepi gigi gergaji yang akan

"memotong" atau pecahnya bahan selama proses pencampuran. Bahan Konstruksi

impeller ditebar adalah 316 Stainless Steel.

f) Flat Blade Paddle

Gambar 6. Flat Blade Paddle

Impeller jenis flat blade paddle ini terbagi menjadi unit-unit ini yang dapat

dibagi lagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama terdiri dari rotor-stator unit

menggunakan rotor yang solid besar umumnya dilengkapi dengan pin, serta celah

sempit antara rotor dan stator, ukuran yaitu sekitar beberapa milimeter atau

mungkin lebih rendah. Kelompok kedua ini ditandai dengan menggoreskan

agitator dan sesuai dengan penukar panas permukaan tergores. Unit pencampuran

tersebut dapat dioperasikan baik menggunakan padat atau kecil besar terbuka

(volum kecil yaitu) rotor, keduanya dilengkapi dengan menggores pisau.

2.3. Pencampuran Solid-Liquid

Bila zat padat disuspensikan dalam tanki yang diaduk, ada beberapa cara

untuk mendefinisikan 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.

1. Mendekati suspensi penuh

Yaitu suspensi dimana masih terdapat sebagian kecil kelompok-kelompok zat

padat yang terkumpul didasar tanki agak kepinggir atau ditempat lain.

2. Partikel bergerak penuh

Yaitu seluruh 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.

2.4. Pencampuran Liquid-Liquid

Pencampuran zat cair-cair (misible) didalam tangki 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.

2.5. Pencampuran Gas-Liquid

Dalam proses pencampuran gas dengan liquid, gas akan tersuspensi dalam

bentuk gelembung-gelembung kecil dengan tekanan tertentu.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

1) Satu unit Fluid Mixing Apparatus yang dilengkapi dengan impeller

berbeda dengan baffle dan tanpa baffle.

2) Konduktometer

3) Selang untuk saluran transportasi liquid

3.1.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :

1) Air

2) Pasir

3) Garam

3.2. Prosedur Percobaan

1) Siapkan Fluid Mixing Apparatus tanpa baffle sehingga dapat digunakan

sebagaimana mestinya.

2) Ukurlah diameter vessel, diameter impeller, jarak impeller dari dasar vessel,

lebar bilah impeller.

3) Masukkan air, pasir, dan garam ke dalam Fluid Mixing Apparatus, kemudian

pasang impeller yang dikehendaki.

4) Hidupkan Fluid Mixing Apparatus dan aturlah kecepatan putaran impeller 50

rpm, 100 rpm, 200 rpm, 300 rpm, lakukan secara bergantian

5) Amati dan gambarlah pola aliran yang terjadi setiap kenaikan kecepatan

perputaran impeller dan hitung daya dari pengadukan tersebut.

6) Ulangi percobaan di atas untuk impeller yang berbeda dan Fluid Mixing

Apparatus dengan baffle.