Laporan Tubular Reaktor- FIX Kel 4

BAB I

TUJUAN

Tujuan dari praktikum tubular reaktor ini yaitu :

1. Mencari data tentang sifat reaktor nyata.

2. Mencari residence time distribution dalam reaktor tubular.

3. Mencari dispersion number dalam reaktor tubular.

4. Mencari volume efektif dalam reaktor tubular.

BAB II

DASAR TEORI

Reaktor kontinyu dibagi menjadi dua jenis utama, yaitu Reaktor Alir

Tangki Berpengaduk (RATB) atau Continous Stirred Tank Reaktor (CSTR) dan

Reaktor Alir Pipa (RAP) atu Plug Flow Reaktor (PFR). Keduanya dapat dipasang

single (tunggal) atau multiple (seri dan paralel). PFR merupakan reaktor yang

mempunyai karakteristik dan memiliki cirri khas dimana perubahan konversi

reaksi akan bertambah seiring dengan bertambahnya panjang reaktor. Perilaku

ideal pada PFR adalah menyerupai aliran sumbat sehingga disini tidak terjadi

pencampuran ke arah aksial dan semua molekul mempunyai waktu tinggal di

dalam reaktor sama besar. Dalam PFR backmixing dapat terjadi secara incidental

(Levenspiel, 1972).

2.1 Pengertian PFR

Reaktor PFR (Plug Flow Reaktor) merupakan suatu reaktor berbentuk

pipa yang beroperasi secara kontinyu. Dalam PFR selama operasi

berlangsung bahan baku dimasukkan terus menerus dan produk reaksi akan

dikeluarkan secara terus menerus sehinga disini tidak terjadi pencampuran

ke arah aksial dan semua molekul mempunyai waktu tinggal di dalam

reaktor sama besar.

PFR biasa digunakan untuk mempelajari beberapa proses penting

seperti reaksi termal dan reaksi kimia plasma dalam aliran gas yang cepat

serta daerah katalisis. Dalam beberapa kasus, hasil yang didapat tidak hanya

membantu kita dalam memahami karakteristik proses-proses kimia, tetapi

juga dapat memberikan kita pengertian praktis dari proses-proses kimia yang

penting.

Di dalam PFR, fluida mengalir dengan perlakuan yang sama sehingga

waktu tinggal (τ) sama untuk semua elemen fluida. Fluida sejenis yang

mengalir melalui reaktor ideal disebut plug. Saat plug mengalir sepanjang

PFR, fluida bercampur sempurna dalam arah radial bukan dalam arah axial

(dari arah depan atau belakang). Setiap plug dengan volumen berbeda

dinyatakan sebagai kesatuan yang terpisah-pisah (hampir seperti batck

reaktor) saat dia mengalir turun melalui pipa PFR.

Untuk keadaan tertentu kadang diperlukan pencampuran awal terhadap

bahan baku sebelum diumpankan ke dalam reaktor. PFR beraliran aksial

berukuran dengan rentang diameter 1-15 cm, sedangkan PFR beraliran

radial mempunyai diameter besar hingga bermeter-meter. PFR sebagai

reaktor tunggal dapat mempunyai panjang lebih dari 1000 meter yang

dibentuk sedemikian rupa untuk menyesuaikan ruang. PFR juga dapat

disusun secara berangkai dalam bentuk parallel ataupun seri (Wikipedia,

2007).

Dalam PFR konsentrasi bahan baku tinggi pada saat masuk reaktor,

selanjutnya akan menurun secara perlahan karena terkonversi menjadi

produk di sepanjang pipa. Sebagai reaktor yang dioperasikan secara

kontinyu makan dalam kondisi steady state pada PFR tidak terjadi

akumulasi.

Reaksi kimia berlangsung sepanjang pipa terjadi secara gradual,

sehingga semakin panjang pipa konversi akan semakin tinggi. Namun tidak

semudah ini menaikan konversi; pada awalnya kecepatan reaksi berlangsung

secara cepat namun setelah panjang pipa tertentu jumlah reaktan akan

berkurang dan kecepatan reaksi berlangsung lebih lambat dan akan makin

lambat seiring panjangnya pipa.

Dengan kenyataan tersebut unuk mencapai konversi 100% panjang

pipa yang dibutuhkan adalah tak terhingga (dapat dilihat pada Gambar 2.1).

X

Jarak sepanjang reactor t

Gambar 2.1 Hubungan antara panjang reaktor dengan konversi dalam PFR

Beberapa hal penting mengenai PFR :

1) Perhitungan dalam PFR mengasumsikan tidak terjadi pencampuran kea

rah aksial.

2) Katalisator dapat dimasukkan melaluin titik yang berbeda dari titik

masukan, diharapkan reaksi lebih optimal dan penghematan.

3) PFR memiliki konversi yang lebih besar dibanding Continous Stirred

Tank Reaktor (CSTR) dalam volume yang sama. Artinya, dengan waktu

tinggal yang sama PFR memberikan hasil yang lebih besar disbanding

CSTR.

PFR mempunyai kelebihan antara lain :

1) Tingkat perubahannya besar dalam setiap volumenya.

2) Bekerja dalam periode waktu yang cukup lama tanpa tenaga kerja

sehingga upah produksi rendah.

3) Perpindahan kalornya baik sekali.

4) Operasinya terus-menerus.

Selain itu juga mempunyai kekurangan antara lain :

1) Tingginya temperature yang tidak diinginkan dapat terjadi.

2) Proses pemberhentian dan perawatannya mahal.

2.2 Jenis-Jenis PFR

Reaktor PFR ada bermacam-macam antara lain :

1) Reaktor Alir Pipa

Biasanya berupa gas-gas,cair-cair dimana reaksi tidak

menimbulkan panas yang terlalu tinggi. Reaktor memiliki aliran plug

flow yang optimal untuk kecepatan reaksi tetapi cukup sulit untuk alat

transfer panasnya.

2) Reaktor Pipa Shell And Tube

Seperti reaktor pipa di atas tetapi berupa beberapa pipa yang

disusun dalam sebuah shell, reaksi berjalan di dalam pipa pipa dan

pemanas/pendingin di shell. Alat ini digunakan apabila dibutuhkan

sistem transfer panas dalam reaktor. Suhu dan konversi tidak homogen

di semua titik.

3) Fixed Bed

Reaktor berbentuk pipa besar yang didalamnya berisi katalisator

padat. Bisanya digunakan untuk reaksi fasa gas dengan katalisator padat.

Apabila diperlukan proses transfer panas yang cukup besar biasanya

berbentuk fixed bed multitube, dimana reaktan bereaksi di dalam tube2

berisi katalisator dan pemanas/pendingin mengalir di luar tube di dalam

shell.

4) Fluidized Bed Reactor

Biasanya digunakan untuk reaksi fasa gas katalisator padat dengan

umur katalisator yang sangat pendek sehingga harus cepat diregenerasi.

Atau padatan dalam reactor adalah reaktan yang bereaksi menjadi

produk.

2.3 Skema Diagram PFR

Cairan akan melalui PFR yang dapat dimodelkan sebagai mengalir

melalui reaktor sebagai rangkaian jauh tipis koheren "colokan", masing-

masing dengan komposisi yang seragam, bepergian dalam arah aksial dari

reaktor, dengan masing-masing konektor memiliki komposisi yang berbeda

dari yang sebelumnya dan setelah itu.Asumsi utama adalah bahwa sebagai

plug mengalir melalui suatu PFR, fluida sempurna dicampur dalam arah

radial tetapi tidak dalam arah aksial (maju atau mundur).

Gambar 2.2 Diagram skematik dari PFR

Setiap pasang volume diferensial dianggap sebagai entitas yang

terpisah, efektif reaktor tangki sangat kecil terus diaduk, membatasi volume

nol. Seperti mengalir menuruni PFR tubular, waktu tinggal (τ) dari steker

adalah fungsi dari posisinya dalam reaktor. Dalam PFR yang ideal, distribusi

waktu tinggal karena itu merupakan Dirac delta fungsi dengan nilai yang

sama.

2.4 Persamaan PFR

Reaktor pipa ideal disebut plug flow reaktor karena aliran fuida di

dalam reaktor ini menyerupai sumbat, Reaktan dan produk mengalir di

dalam reactor sumbat dengan kecepatan yang benar-benar rata. Komposisi

fluida yang mengalir bervariasi sepanjang arah aliran, sehingga neracca

material suatu komponen ditinjau di dalam segmen volume (dV). Untuk

mengetahui hubungan waktu reaksi dengan konsentrasi reaktan dalam PFR,

terlebih dulu ditinjau neracca material pada reaktor, kemudian dilakukan

integrasi, selanjutnya dihasilkan space time sebagai persamaan karakteristik

PFR (Levenspiel, 1972).

Neraca material komponen A di dalam PFR

massa masuk = massa keluar + massa akumulasi + massa hilang dalam

reaksi

Ditinjau : segmen volume dV

FA = (FA + dFA) + 0 + (-rA) dV

Dimana : dFA + d [FAo (1-XA)] = -FAo dXA

FA = FA - FAo dXA + (-rA) dV

FAo dXA = (-rA) dV

Dengan mengintegrasikan segmen dV, hasil V adalah sebagian volume

untuk PFR neraca keseluruhan.

∫0

vdVFAo

= ∫0

X AF

dXA(−rA)

Dimana: FA0 = laju umpan A yang bersifat konstan

VF Ao

= ∫0

X AF

dXA(−rA)

V=F Ao∫0

X AF

dXA(−rA )

Kemudian space time : τ= VQV 0

τ=F Ao

QV 0∫0

X AF d X A

(−rA)=¿ CA0 ∫

0

X AF d X A

(−rA)

2.5 Residence Time Distribution (RTD)

Residence Time Distribution (RTD) dari suatu reaktor kimia adalah

suatu fungsi distribusi yang menguraikan sejumlah waktu suatu unsur-unsur

fluida di dalam reaktor. RTD digunakan untuk menandai pencampuran dan

aliran di dalam reaktor serta untuk membandingkan perilaku reaktor nyata

dengan model-model reaktor yang ideal. Hal ini bermanfaat, tidak hanya

untuk memecahkan masalah pada reaktor yang ada, tetapi juga di dalam

menaksir hasil konversi dari suatu reaksi serta untuk merancang reaktor.

Teori dari RTD secara umum dimulai dengan tiga anggapan, yaitu :

1) Reaktor dalam keadaan steady-state.

2) Transportasi di lubang masuk dan keluar berlangsung hanya oleh

pemompaan.

3) fluida incompressible (tak termampatkan).

RDT diukur dengan memasukkan suatu tracer yang tidak reaktif

kedalam sistim di lubang masuk. Konsentrasi tracer itu diubah menurut

suatu fungsi yang diketahui dan respon ditemukan dengan mengukur

konsentrasi tracer di saluran keluar. Tracer yang dipilih mestinya tidak

termodifikasi karakteristik fisik dari fluida (densitas dan viskositas sama)

dan penambahan tracer juga mestinya tidak termodifikasi kondisi-kondisi

yang hidrodinamik.

Pada umumnya, pengamatan RTD ini dapat dilakukan dengan metode

pulse atau metode step. Metode-metode lain memungkinkan, tetapi

memerlukan lebih banyak kalkulasi untuk menganalisa kurva RTD

(Wikipedia, 2008).

2.5.1 Metode Pulse

Metode ini memerlukan suatu pemasukan suatu volume yang

sangat kecil dari tracer di lubang masuk dari reaktor, seperti

mendekati fungsi delta dirac. Meski suatu injeksi pendek tak terbatas

tidak bisa dihasilkan, dapat dilakukan jauh lebih kecil daripada

waktu tinggal rata-rata bejana. Jika suatu massa dari tracer,

dimasukkan ke dalam suatu reaktor dari volume dan suaty waktu

tinggal yang diharakan dari τ , hasil kurva dari konsentrasi terhadap

waktu dapat diubah menjadi suatu kurva RTD dengan hubungan

sebagai berikut :

τ=∫0

∞

t C dt

∫0

∞

C dt

Kurva ideal yang dihasilkan pada metode pulse untuk reaktor

jenis PFR ialah sebagai berikut :

C

t

Gambar 2.3 Kurva ideal konsentrasi terhadap waktu dengan metode pulse

2.5.2 Metode Step

Di dalam suatu metode step, konsentrassi tracer di lubang

masuk reaktor berubah secara tiba-tiba dari nol ke konsentrasi

tertentu. Konsentrasi tracer di saluran keluar diukur dan yang

dinormalkan ke konsentrasi tertentu untuk memperoleh kurva yang

tidak dimensional. Berikut ialah persamaan dari metode step :

τ = 1Cmax

∫0

Cmax

t dCstep

Kurva ideal yang dihasilkan pada metode step untuk reaktor

jenis PFR ialah sebagai berikut :

C

t

Gambar 2.4 Kurva konsentrasi terhadap waktu dengan metode step

2.6 Variansi

Pengamatan variansi berfungsi untuk mengetahui tingkat kelebaran

dari suatu kurva distribusi, dalam hal ini ialah kurva RTD dari metode pulse.

Variansi dari kurva RTD dengan menggunakan metode pulse ini dapat

digunakan untuk mengindentifikasi bentuk sumbat (plug) yang terjadi dari

suatu aliran fluida. Variansi dinyatakan dengan lambing σ 2. Suatu PFR yang

ideal, yaitu alirannya benar-benar sumbat mempunyai nilai variansi nol.

Dengan kata lain semakin kecil nilai variansi dari suatu kurva RTD maka

semakin menyerupai dengan karakteristik dari reaktor jenis PFR

(Levenspiel, 1972).

Variansi dari suatu kurva RTD dapat dihitung dengan menggunakan

rumus di bawah ini :

σ 2 = ∫

0

∞

(t−τ)2 C dt

∫0

∞

C dt

= ∫

0

∞

t2 C dt

∫0

∞

C dt

- τ 2

2.7 Dispersion Number

Menurut Levenspiel (1972), dispersion number merupakan bilangan

tak berdimensi. Dispersion number sering digunakan untuk mengetahui

terjadinya backmixing di dalam suatu reaktor jenis PFR. Dispersion number

dikembangkan dengan (D/μL). Berikut ialah persamaan yang sering

digunakan untuk dispersion number.

σ2

τ2 =2( DμL )

Dari nilai dispersion number dapat diketahui tingkat error atau

backmixing yangterjadi pada suatu aliran fluida di dalam reaktor jenis PFR.

Beriktu adalah tingkat error dan nilai dispersion number:

Error < 5% jika ( DμL ) < 0,01

Error < 0,5% jika ( DμL ) < 0,001

2.8 Sifat Aliran

Dalam aliran kondisi mantap (steady state) dikenal dua rejim aliran

atau pola aliran yang tergantung kepada kecepatan rata-rata aliran (v),

densitas (ρ), viskositas fluida (μ) dan diameter pipa (D). kedua rejim

alirantersebtu diatur oleh hokum-hukum yang berbeda sehingga perlu

dipelajari secara keseluruhan.

2.8.1 Rejim Aliran Laminer

Rejim aliran laminer mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

1) Terjadi pada kecepatan rendah

2) Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral

3) Berlapis-lapis seperti kartu

4) Tidak ada arus tegak lurus arah aliran

5) Tidak ada pusaran (arus eddy)

2.8.2 Rejim Aliran Transisi

Rejim aliran yang terbentuk di antara rejim laminar dan

turbulen adalah rejil transisi. Penentuan rejim aliran dilakukan

dengan menentukan bilangantak berdimensi yaitu bilangan Reynolds

(Reynolds Number, NRe). Bilangan Reynolds merupakan

perbandingan antara garis dinamis dari aliran massa terhadap

tegangan geser yang disebabkan oleh viskositas cairan.

2.8.3 Rejim Aliran Turbulen

Rejim aliran turbulen mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

1) Terjadi pada kecepatan rendah

2) Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral

3) Berlapis-lapis seperti kartu

4) Tidak ada arus tegak lurus arah aliran

5) Tidak ada pusaran (arus eddy)

Isi tangki penampung (pipa) penuh dengan air

Buka ½ valve sirkulasi, tutup valve utama, buka penuh valve keluaran.

Buka valve utama ¼ terbuka, lakukan pengukuran debit di saluran keluaran.

Ulangi langkah di atas dengan bukaan ½, ¼, dan terbuka penuh

BAB III

METODOLOGI

I.1 Kalibrasi Laju Alir

Isi penuh volume reactor dengan air yang berasal dari saluran utama (umpan 1)

Alirkan tracer dengan volume tertentu, segera tutup kembali.

Secara bersamaan lakukan sampling di bagian keluaran reactor.

Hasil sampling ukur absorbansinya, bandingkan dengan tabung reaksi yang telah diisi berbagai macam konsentrasi tracer

Buat kurva hubungan antara konsentrasi dengan waktu

Membuka valve utama saluran injeksi

Sampling dilakukan pada beberapa buah wadah plastik

Cocokkan warnanya

I.2 Tahap Karakterisasi

I.2.1 Metode Pulse

Isi penuh volume reactor dengan air yang berasal darisaluran utama (umpan 1)

Masukkan Tracer secara kontinyu dengan cara membuka valve utama saluran injeksi.

Secara bersamaan lakukan beberapa sampling di bagian keluaran reaktor

Cocokkan warna sampling dengan warna tracer yang telah disediakan dalam beberapa konsentrasi

Buat kurva hubungan antara konsentrasi sampling dengan waktu keluaran reaktor

I.2.2 Metode Step

I.3 Alat yang Digunakan

1. Reaktor pipa dengan bahan plexy glass berdiameter 16 mm dan panjang

4,034 m

2. Gelas ukur 500 ml

3. Wadah plastik

I.4 Bahan yang Digunakan

1. Air

2. Pewarna makanan

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1 METODE PULSE

4.1.1 Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu

0 2 4 6 8 10 12 14 160

50

100

150

200

250

300

350

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Metode Pulse

Laminer

Transisi

Turbulen

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

0 2 4 6 8 10 120

50

100

150

200

250

300

350

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Aliran Laminer

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

0 2 4 6 8 10 12 14 160

50

100

150

200

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Aliran Transisi

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

0 2 4 6 8 10 12 140

50

100

150

200

250

300

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Aliran Turbulen

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

4.1.2 Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t.C

0 2 4 6 8 10 120

200

400

600

800

1000

1200

1400

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t.C pada Aliran Laminer

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

0 2 4 6 8 10 12 14 160

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t.C pada Aliran Transisi

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

0 2 4 6 8 10 120

2

4

6

8

10

12

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t.C pada Aliran Turbulen

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

4.1.3 Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t2.C

0 2 4 6 8 10 120

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t2C pada Aliran Laminer

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

0 2 4 6 8 10 12 14 160

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t2C pada Aliran Transisi

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

0 2 4 6 8 10 120

2

4

6

8

10

12

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap t2C pada Aliran Turbulen

Waktu (s)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

4.2 METODE STEP

4.2.1 Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu

0 50 100 150 200 250 3000

5

10

15

20

25

Kurva Hubungan Konsentrasi terhadap Waktu pada Metode

Step

Laminer

Transisi

Turbulen

Waktu (sekon)

Kon

sent

rasi

(ppm

)

0 50 100 150 200 2500

5

10

15

Kurva Hubungan Waktu terhadap Perubahan Konsentrasi pada Aliran

Laminer

Konsentrasi (ppm)

Wak

tu (s

)

0 50 100 150 200 250 300 3500

5

10

15

20

Kurva Hubungan Waktu terhadap Pe-rubahan Konsentrasi pada Aliran

Transisi

Konsentrasi (ppm)

Wak

tu (s

)

0 50 100 150 200 250 3000

5

10

15

20

25

Kurva Hubungan Waktu terhadap Pe-rubahan Konsentrasi pada Aliran

Turbulen

Konsentrasi (ppm)

Wak

tu (s

)

4.3 Pembahasan

Paada praktikum tubular reaktor ini pada prinsipnya menggunakan

metode PFR (Plug Flow Reactor). Dimana fluida dialirkan pada pipa lurus

dengan arah aliran horizhontal. Fluida yang digunakan berupa air yang

dicampur dengan pewarna. Dimana yang akan dicatat adalah variasi

konsentrasi warna dengan waktu, dan yang akan dihitung adalah RTD,

volume efektif dan dispersion number. Untuk menghitung tiga variabel

tersebut digunakan dua metode yakni metode pulse dan metode step.

Prinsip metode pulse yaitu dengan menginjeksikan pewarna dengan

volume yang sangat kecil. Didapat nilai RTD untuk aliran laminer 5,076 s;

transier 7,411 s dan turbulen 8,528 s , nilai ini menandai pencampuran dan

aliran di dalam reaktor sehingga dapat membandingkan waktu dari reaktor

nyata dengan reaktor ideal. Dari hasil percobaan didapat bahwa semakin

besar laju alir maka nilai RTD semakin besar.

Volume efektif untuk aliran laminer 0,477 m3; transier 0,767 m3 dan

turbulen 1,381 m3. Dispersion number untuk aliran laminer 0,501; transier

0,515 dan turbulen 0,374. Dispersion number menunjukkan tingkat error

yang terjadi pada reaktor. Dari nilai tersebut semua aliran fluida di dalam

reaktor PFR ini memiliki tingkat error lebih dari 5%.

Prinsip metode step yaitu dengan meng-injeksikan pewarna secara

kontinyu berbeda dengan metode pulse.

Sama seperti metode pulse nilai dari RTD dipengaruhi oleh laju alir,

yaitu semakin besar laju alir fluida semakin besar pula nilai RTD. Untuk

nilai RTD dari metode step relatif lebih besar dibanding metode pulse.

Untuk nilai dari volume efektif dipengaruhi laju alir dan RTD sama

seperti metode pulse. Tetapi nilai dari volume efektif menggunakan metode

step cenderung lebih besar.

BAB V

KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum tubular reactor ini yaitu :

1. Nilai dari volume efektif reaktor nyata berbeda dengan nilai volume reaktor

ideal.

2. Nilai RTD :

Jenis Aliran Metode Pulse Metode Step

Laminer 4, 294 s 5,076 s

Transier 7,667 s 7,411 s

Turbulen 10,919 s 8,528 s

3. Nilai dispersion number, laminer 0,501; transier 0,515 dan turbulen 0,374.

4. Nilai volume efektif : 0,477 m3; transier 0,767 m3 dan turbulen 1,381 m3.

Jenis aliran Metode Pulse Metode Step

Laminer 0,382 m3 0,477 m3

Transier 0,907 m3 0,767 m3

Turbulen 1,574 m3 1,381 m3

DAFTAR PUSTAKA

Levenspiel, Octave.1972. Chemical Reaction Engineering. Canada: John Willey

& Sons, Inc.

Rahayu, E. S. dan Widyanti, E. M. 2001. Teknik Reaksi Kimia. Bandung: Jurusan

Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

University oh Michigan. 2008. Distribution of Residence Times for Chemical

Reaktors (on line).

Wikipedia. 2012. Residence Time Distribution (on line).

http://en.wikipedia.org/wiki/Residence_Time_Distribution. (September)

2008.

LAMPIRAN A

DATA PENGAMATAN

A.1 Dimensi Reaktor

D = 15,5 mm = 0,0155 m

L = 4,05 m

V= 14

π D2 L

V=0,25× 3,14 × 0,01552× 4,05 m

V=7,63 × 10−4 m3

A.2 Pengukuran Laju Alir

A.2.1 Umpan Pulse

Jenis AliranVolume

(ml)

Waktu

(s)

Laju Alir

(ml/s)

Laju alir

(m3/s)

Laminer

Transisi

Turbulen

500

500

500

6.97

6.33

5.18

71.74

78.98

96.52

7.174x10-5

7.898x10-5

9.652x10-5

A.2.2 Umpan Step

Bukaan ValveVolume

(ml)

Waktu

(sekon)

Laju Alir

(ml/s)

Laju alir

(m3/s)

Bukaan 1

Bukaan 2

Bukaan 3

500

500

500

7.36

5.54

4.53

67.93

90.25

110.37

6.793x10-5

9.025 x10-5

1.10x10-4

A.3 Perubahan Konsentrasi Pada Aliran Laminer

A.3.1 Metode Pulse

Waktu, t (s) Konsentrasi, C (ppm)

1.14 5

1.74 145

2.45 245

3.07 230

3.58 215

4.13 295

4.66 175

5.19 215

5.7 145

6.2 145

6.58 90

7.01 20

7.61 20

8.12 20

8.57 20

9.04 20

9.55 20

10.1 20

10.58 20

11.08 15

A.3.2 Metode Step


0.9 5

1.48 10

1.98 15

2.57 20

3.17 30

3.81 100

4.4 125

5.06 135

5.8 155

6.38 180

6.96 205

7.79 210

8.56 210

9.18 210

9.83 210

10.41 210

11.07 210

11.72 210

12.43 210

13.39 210

A.4 Perubahan Konsentrasi Pada Aliran Transisi

A.4.1 Metode Pulse


0.83 20

1.65 20

2.44 20

3.18 20

3.75 20

4.46 100

5.18 140

5.86 125

6.55 125

7.15 120

7.77 190

8.52 70

9.19 40

9.87 50

10.48 35

11.21 30

11.86 20

12.51 15

13.2 15

13.79 15

A.4.2 Metode Step

A.5 Perubahan Konsentrasi Pada Aliran Turbulen

A.5.1 Metode Pulse


0.92 10

1.54 15

2.07 20

2.68 55

3.28 120


1.13 10

1.67 10

2.32 10

2.87 10

3.44 15

4.07 15

4.74 15

5.33 30

5.93 55

6.56 90

7.11 110

7.68 145

8.4 205

9.03 210

9.66 225

10.25 250

10.86 280

11.4 300

12.02 300

12.68 300

13.25 300

14.02 300

14.86 300

3.86 125

4.45 175

5.08 235

5.7 280

6.31 225

6.89 30

7.46 30

8.05 10

8.62 10

9.16 10

9.75 5

10.34 5

10.88 5

11.42 5

11.98 5

A.5.2 Metode Step


0.91 5

1.9 5

2.65 5

3.39 5

4.21 10

4.83 10

5.68 10

6.31 15

6.9 20

7.54 20

8.18 30

8.75 35

9.35 45

10.06 90

10.68 135

11.41 150

12.02 180

12.63 200

13.25 210

13.86 210

14.56 250

15.21 260

15.8 260

16.46 260

17.3 260

18.13 260

18.9 260

19.44 260

20.19 260

LAMPIRAN B

PENGOLAHAN DATA

B.1 METODE PULSE

B.1.1 Perhitungan Space Time (τ)

a) Aliran Laminer

τ= 7,63 × 10−4 m3

7,174 ×10−5 m3/s=10,63 s

b) Aliran Transisi

τ= 7,63 ×10−4 m3

7,898 × 10−5 m3 /s=9,66 s

c) Aliran Turbulen

τ= 7,63 ×10−4 m3

9,652× 10−5 m3/s=7,905 s

B.1.2 Perhitungan Luas di Bawah Kurva

a) Aliran Laminer

Waktu, t (s)Konsentrasi, C

(ppm)t.C t2.C

1.14 5 5.7 6.498

1.74 145 252.3 439.002

2.45 245 600.25 1470.613

3.07 230 706.1 2167.727

3.58 215 769.7 2755.526

4.13 295 1218.35 5031.786

4.66 175 815.5 3800.23

5.19 215 1115.85 5791.262

5.7 145 826.5 4711.05

τ=VQ

6.2 145 899 5573.8

6.58 90 592.2 3896.676

7.01 20 140.2 982.802

7.61 20 152.2 1158.242

8.12 20 162.4 1318.688

8.57 20 171.4 1468.898

9.04 20 180.8 1634.432

9.55 20 191 1824.05

10.1 20 202 2040.2

10.58 20 211.6 2238.728

11.08 15 166.2 1841.496

∫0

∞

C dt=969,2

∫0

∞

tC dt=4920

∫0

∞

t 2C dt=25068,566

b) Aliran Transisi


(ppm)t.C t2.C

0.83 20 16.6 13.778

1.65 20 33 54.45

2.44 20 48.8 119.072

3.18 20 63.6 202.248

3.75 20 75 281.25

4.46 100 446 1989.16

5.18 140 725.2 3756.536

5.86 125 732.5 4292.45

6.55 125 818.75 5362.813

7.15 120 858 6134.7

7.77 190 1476.3 11470.85

8.52 70 596.4 5081.328

9.19 40 367.6 3378.244

9.87 50 493.5 4870.845

10.48 35 366.8 3844.064

11.21 30 336.3 3769.923

11.86 20 237.2 2813.192

12.51 15 187.65 2347.502

13.2 15 198 2613.6

13.79 15 206.85 2852.462

∫0

∞

C dt=775,125

∫0

∞

tC dt=5744,7415

∫0

∞

t 2C dt=43876,011

c) Aliran Turbulen


(ppm)t.C t2.C

0.92 10 9.2 8.464

1.54 15 23.1 35.574

2.07 20 41.4 85.698

2.68 55 147.4 395.032

3.28 120 393.6 1291.008

3.86 125 482.5 1862.45

4.45 175 778.75 3465.438

5.08 235 1193.8 6064.504

5.7 280 1596 9097.2

6.31 225 1419.75 8958.623

6.89 30 206.7 1424.163

7.46 30 223.8 1669.548

8.05 10 80.5 648.025

8.62 10 86.2 743.044

9.16 10 91.6 839.056

9.75 5 48.75 475.3125

10.34 5 51.7 534.578

10.88 5 54.4 591.872

11.42 5 57.1 652.082

11.98 5 59.9 717.602

∫0

∞

C dt=782,525

∫0

∞

tC dt=6673,625

∫0

∞

t 2C dt=42573,707

B.1.3 Perhitungan RTD

a) Aliran Laminer

τ= 4920969,2

=5,076 s

b) Aliran Transisi

τ=5744,7415775,125

=7,411s

c) Aliran Turbulen

τ=6673,625782,525

=8,528 s

B.1.4 Perhitungan Variansi

σ 2=∫0

∞

( t−τ )2C dt

∫0

∞

C dt

a) Aliran Laminer

σ 2=25068,566969,2

=25,865

b) Aliran Transisi

σ 2=43876,011775,125

=56,605

c) Aliran Turbulen

σ 2=42573,707782,525

=54,405

B.1.5 Perhitungan Volume Efektif

a) Aliran Laminer

V eff =5,076 s×7,174 ×10−5 m3/s

7,63 ×10−4 =0,477 m3

b) Aliran Transisi

V eff =7,411 s×7,898 × 10−5 m3/s

7,63 × 10−4 =0,767 m3

c) Aliran Turbulen

V eff =10,919 s× 9,652×10−5 m3 /s

7,63 ×10−4 =1,381 m3

B.1.6 Perhitungan Dispersion Number

[ DuL ]= σ2

2 τ2

a) Aliran Laminer

[ DuL ]= 25,865

2 × (5,076 )2=0,501

b) Aliran Transisi

[ DuL ]= 56,605

2 × (7,411 )2=0,515

c) Aliran Turbulen

[ DuL ]= 54,405

2 × (8,528 )2=0,374

B.2 METODE STEP

B.2.1 Perhitungan Space Time (τ)

a) Aliran Laminer

τ= 7,63 ×10−4 m3

6,793× 10−5 m3/s=11,232s

b) Aliran Transisi

τ= 7,63 ×10−4 m3

9,025× 10−5 m3/s=8,454 s

c) Aliran Turbulen

τ= 7,63 × 10−4 m3

1,1 ×10−4 m3/s=6,936 s

B.1.2 Perhitungan Luas di Bawah Kurva

τ=VQ

a) Aliran Laminer


(ppm)t.C

0.9 5 4.5

1.48 10 14.8

1.98 15 29.7

2.57 20 51.4

3.17 30 95.1

3.81 100 381

4.4 125 550

5.06 135 683.1

5.8 155 899

6.38 180 1148.4

6.96 205 1426.8

7.79 210 1635.9

8.56 210 1797.6

9.18 210 1927.8

9.83 210 2064.3

10.41 210 2186.1

11.07 210 2324.7

11.72 210 2461.2

12.43 210 2610.3

13.39 210 2811.9

Cmax=210

∫0

Cmax

t . dC step=901,725

b) Aliran Transisi

Cmax=300

∫0

Cmax

t . dC step=2299,95

c) Aliran Turbulen


(ppm)t.C


(ppm)t.C

1.13 10 11.3

1.67 10 16.7

2.32 10 23.2

2.87 10 28.7

3.44 15 51.6

4.07 15 61.05

4.74 15 71.1

5.33 30 159.9

5.93 55 326.15

6.56 90 590.4

7.11 110 782.1

7.68 145 1113.6

8.4 205 1722

9.03 210 1896.3

9.66 225 2173.5

10.25 250 2562.5

10.86 280 3040.8

11.4 300 3420

12.02 300 3606

12.68 300 3804

13.25 300 3975

14.02 300 4206

14.86 300 4458

0.91 5 4.55

1.9 5 9.5

2.65 5 13.25

3.39 5 16.95

4.21 10 42.1

4.83 10 48.3

5.68 10 56.8

6.31 15 94.65

6.9 20 138

7.54 20 150.8

8.18 30 245.4

8.75 35 306.25

9.35 45 420.75

10.06 90 905.4

10.68 135 1441.8

11.41 150 1711.5

12.02 180 2163.6

12.63 200 2526

13.25 210 2782.5

13.86 210 2910.6

14.56 250 3640

15.21 260 3954.6

15.8 260 4108

16.46 260 4279.6

17.3 260 4498

18.13 260 4713.8

18.9 260 4914

19.44 260 5054.4

20.19 260 5249.4

Cmax=260

∫0

Cmax

t . dC step=2839,025

B.1.3 Perhitungan RTD

a) Aliran Laminer

τ= 1210

× 901,725=4,294 s

b) Aliran Transisi

τ= 1300

×2299,95=7,667 s

c) Aliran Turbulen

τ= 1260

×2839,025=10,919 s

B.1.4 Perhitungan Volume Efektif Reaktor

a) Aliran Laminer

V eff =4,294 s×6,793 ×10−5 m3/ s

7,63 ×10−4 =0,382 m3

b) Aliran Transisi

V eff =7,667 s× 9,025× 10−5 m3/s

7,63 ×10−4 =0,907 m3

V eff =τ ×QV nyata

c) Aliran Turbulen

V eff =10,919 s×1,1 ×10−4 m3/s

7,63×10−4 =1,574 m3

Laporan Tubular Reaktor- FIX Kel 4

Documents

Transcript of Laporan Tubular Reaktor- FIX Kel 4