Istilah-istilah dalam Teknik Kimia

CALORIFIC VALUECalorific value (nilai kalori) adalah besarnya kalori atau panas yang dihasilkan oleh setiap satuan masa atau volume suatu zat melalui reaksi pembakaran. Nilai kalori untuk zat padat atau cair umunya dinyatakan dalam satuan Btu/lb atau kcal/kg, sedangkan untuk gas umumnya dinyatakan dalam satuan Btu/scf atau kcal/scm.

SPECIFIC HEATSpecific heat (panas jenis) adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu sekala derajat suhu setiap satuan masa zat. Satuan yang sering digunakan adalah Btu/lb.oF, Btu/lbmol.oF, cal/g.oC dan cal/gmol.oC.Contoh: untuk menaikkan suhu 1 oF setiap 1 lb air diperlukan panas sebesar 1 Btu, artinya specific heat untuk air adalah 1 Btu/lb.oF. Harga Cp (panas jenis pada tekanan konstan) bervariasi terhadap perubahan suhu, dan untuk menentukan harga panas jenis pada tekanan konstan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan seperti berikut:Cp = a + b T + c T2 + d T3dimana: a,b,c dan d adalah konstanta yang besarnya berbeda untuk suatu zat dengan zat yang lainnya. 

VAPOR PRESSUREVapor pressure (tekanan uap) adalah besarnya tekanan yang dihasilkan oleh suatu zat yang dalam keadaan setimbang antara uap dan cairannya pada suhu tertentu. Yang dimaksud dalam keadaan setimbang disini dapat diartikan bahwa penguapan telah mencapai keadaan jenuh yaitu jumlah cairan yang menguap sama dengan jumlah uapnya yang mengembun dan tekanan sudah tidak berubah lagi.

CRITICAL TEMPERATURECritical temperature (temperatur kritis) adalah temperatur minimal dimana gas tidak dapat dicairkan pada tekanan kritisnya. Pada tekanan berapapun jika temperaturnya berada diatas temperatur kritisnya tidak akan dapat dicairkan. Dapat juga dikatakan bahwa zat yang berada pada temperatur kritisnya panas penguapannya sama dengan nol, dengan demikian tidak jelas fasenya, apakah sebagai fase cair ataukah sebagai fase gas.Sebagai contoh: temperatur kritis methane adalah -116,6 oF, jika temperatur methanediatas -116,6 oF maka pada tekanan berapapun tidak akan dapat dicairkan. Berdasarkanpenjelasan tersebut, maka di dalam proses pencairan gas alam harus selalu memperhatikan titik kritis sebagai batasan dalam menetapkan kondisi operasi.

FASEFase adalah bagian dari sistem yang secara fisis berbeda dan dapat dipisahkan secara mekanis. Dapat dipisahkan secara mekanis berarti fase tersebut dapat dipisahkan dengan cara-cara seperti: filtrasi, sedimentasi, dekantasi, sentrifugas dan sebagainya. Dalam hal ini tidak termasuk pemisahan dengan cara penguapan, distilasi, adsorpsi, absorpsi, atau ekstraksi.

Contoh:

Dalam sistem air dapat berupa tigafase, yakni fase padat (es), fase cair (air) dan fase gas (uap air).Jumlah fase padat banyak sekali, jumlah fase cair yang terdapat dalam satu system ternyata maksimum hanya delapan. Gas selalu bercampur secara sempurna, dengan demikian hanya ada satu fase gas.

CRITICAL PRESSURE

Dalam mendefinisikan critical temperature harus sejalan dengan definisi critical pressure. Critical pressure (tekanan kritis) adalah tekanan minimal yang diperlukan untuk mencairkan gas pada temperatur kritisnya. Sebagai contoh: tekanan kritis methane adalah 667,8 psia. Artinya, untuk mencairkan methane pada temperatur kritisnya (-116,6 oF) diperlukan tekanan paling tidak sebesar 667,8 psia.

DEW POINTDew point (titik embun) adalah temperatur dimana tetesan cairan pertama kali terbentuk dari dalam uap/gas yang didinginkan sesuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat dinyatakan sebagai suhu dimana uap/gas mulai mengembuh sesuai dengan tekanan yang diberikan

SPECIFIC GRAVITYSalah satu faktor penting dalam pengukuran gas adalah specific gravity. Specific gravity dinyatakan sebagai perbandingan density gas terhadap density udara pada kondisi tekanan dan temperatur yang sama. Karena udara digunakan sebagai zat standard pembanding, maka dapat dinyatakan bahwa specific gravity udara sama dengan 1. Specific gravity merupakan besaran yang tidak bersatuan karena menunjukkan harga perbandingan density

Molecular weight (berat molekul) adalah jumlah masa atau berat setiap satuan molekulzat. Sebagai contoh: berat molekul methane adalah 16,042, angka ini menunjukkan bahwa 1 molekul methane (CH4) terdiri dari 1 atom carbon © dan 4 atom hydrogen (H), dimana 1 atom Carbon mempunyai masa 12,01 dan 4 atom hydrogen mempunyai mempunyai masa 4 x 1,008.

BUBBLE POINTBubble point adalah temperatur dimana gelembung uap pertama kali terbentuk di dalamcairan pada saat dipanaskan seseuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat dinyatakan sebagai tempertur dimana cairan mulai membentuk gelembung uap sesuai dengan tekanan yang diberikan.

BOILING POINTBoiling point (titik didih) adalah keadaan dimana cairan akan mendidih ketika tekanan uap cairannya sama dengan tekanan diatas permukaan cairan tersebut. Karena tekanan uap cairan berubah menurut perubahan temperaturnya, maka cairan mempunyai banyak titik didih yang berbeda, yaitu tergantung pada tekanan diatas permukaannya. Didalam praktek sehari-hari boiling point sering diartikan sama dengan bubble point. Jika titik didih dicapai pada tekanan atmosfir (760 mm Hg) maka disebut sebagai titk didih normal (normal boiling point).

DENSITYDensity adalah suatu besaran yang menunjukkan banyaknya masa per satuan volume. Density gas biasanya dinyatakan dalam satuan pound per cubic foot (lb/cuft), gram per liter (g/liter), kilogram per cubicmeter (kg/m3). Volume yang dipakai biasanya dinyatakan pada pengukuran dalam keadaan standard, yaitu diukur pada temperatur 60 oF dan tekanan 14,7 psia. Sebagai contoh udara mempunyai normal density 0,0763 lb/cuft, artinya di dalam 1 standard cubic foot gas mempunyai masa sebesar 0,0763 pounds. Densitas gas sangat dipengaruhi oleh suhu dan tekanan, semakin tinggi suhunya akan semakin rendah densitasnya, sebaliknya semakin tinggi tekanannya akan semakin tinggi densitasnya

FLOWFlow rate adalah banyaknya/jumlah fluida yang mengalir persatuan waktu. Sedangkan Volume adalah banyaknya ruang di dalam suatu benda.

Satuannya : cm3, ltr, m3, gallon.

Volume kubus = sisi3

Volume tabung = phi x r3 x t

Volume bola = 4/3 x phi x

Laju alir volumetric satuannya : (volume/waktu) GPM, m3/jam, liter/detik, dll.

Laju alir massa satuannya : (massa/waktu) kg/detik, ton/jam dll.

Persamaan laju alir Q = v . A

Prinsip pengukuran flow adalah perbedaan tekanan antara dua sisi (U/S dan D/S)

Alat ukur flow : Orifice meter, Venturi Tube, Annubar, Rotameter dll.

LevelLevel adalah ketinggian cairan dalam suatu bejana/vessel dinyatakan dalam persen atau satuan panjang. Pengukuran level memakai prinsip :

1. Bejana berhubungan.- pada Vessel dapat dilihat dari selang indikator.- pada level glass2. Gaya tekan level cairan.- Ketinggian level cairan tertentu akan memberikan suatu besaran tekanan ter tentu pula.- Perbedaan tekanan di dasar cairan dengan tekanan di permukaan cairan akanmenggambarkan ketinggian cairan yang sebenarnya

PressureTekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu bidang per satuan luas areanya.

Satuan yang biasa digunakan antar lain :

PSIA, PSIG, Kgf/cm2, Kpa, MmHg, mmH2¬O, bar.

P = F/AP = TekananF = Gaya yang bekerja pada bidang.A = Luas Area.10 meter ketinggian air tekanan static dasarnya = 1 kgf/cm21 atm = 14.7 psi

Ada beberapa istilah tekanan antara laian :• Tekanan vacuum adalah tekanan di bawah tekanan atmosphere (besarnya tekanan antara 0 absolute sampai 1 atm absolute).• Tekanan absolut : Tekanan pengukuran (gage) ditambah tekanan atmosfer.• Tekanan atmosfer : tergantung dari ketinggian dari permukaan laut, semakin tinggi semakin kecil tekanannya.• Tekanan static : tekanan di dasar cairan karena ketinggian level cairan.• Dll

TemperaturTemperature/ Suhu adalah ukuran derajat/intensitas panas dari suatu benda dengan satuan derajat. Prinsip pengukuran temperatur yaitu konversi energi panas suatu benda/objek ke besaran lainnyaAda dua sekala suhu yang biasa digunakan didalam industri migas , yaitu derajad Fahrenheit (oF) dan Celsius (oC). Juga sering dijumpai untuk merubah dari satu sekala ke sekala yang lainnya. Keduanya menggunakan titik beku dan titik didih air pada tekanan 1 atmosfir sebagai patokannya. Sering juga dalam menyatakan suhu dengan menggunakan derajad mutlak K (untuk standard SI) atau derajad Rankine (R) (untuk standard FPS) sebagai pengganti oC atau oF.

Tabel menunjukkan ekivalensi empat sekala suhu.

                         Celsius oC          Fahrenheit oF        Kelvin oK        Rankin oRTitik didih air      100                       212                        373,15            671,7Titik lebur es         0                          32                         273,15            491,7Nol mutlak         -273,15                -459,7                          0                   0

Perbedaan antara titik didih air dan titik leleh es pada 1 atm adalah 100 oC atau 180 oF. Dengan demikian setiap perubahan 1,8 oF sama dengan perubahan 1 oC. Biasanya harga -273,15 oC dibulatkan menjadi -273 oC dan -459,7 dibulatkan menjadi -460 oF. Persamaan berikut dapat digunakan untuk mengubah sekala suhu dari satu sekala ke sekala yang lain.

oF = 32 + 1,8 (oC)oC = 1/1,8 (oF - 32)oR = oF + 460oK = oC + 273

Contoh:Suatu gas didalam bejana mempunyai suhu 120 oC. Nyatakan suhu tersebut ke dalam sekala oF, oR dan oKPenyelesaian:

oF = 32 + 1,8 (oC) = 32 + 1,8 (120) = 248 oFoR = oF + 460 = 248 + 460 = 708 oRoK = oC + 273 = 120 + 273 = 393 K

anas adalah energi yang diterima oleh benda sehingga suhu benda atau

wujudnyaberubah.Ukuran jumlah panas dinyatakan dalam notasi British Thermal Unit (BTU).

Air digunakan sebagai standar untuk menghitung jumlah panas karena untuk

menaikkantemperature 1o F untuk tiap 1 lb air diperlukan panas 1 BTU.

Panas jenis suatu benda artinya jumlah panas yang diperlukan benda itu agar

temperaturnya naik 1oF.

Panas sensible adalah panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan/penurunan

temperatur, tetapi phasa (wujud) tidak berubah.

Panas laten adalah panas yang diperlukan untuk merubah phasa (wujud) benda, tetapi

temperaturnya tetap.

Panas laten penguapan(latent heat of vaporization) adalah jumlah panas yang harus

ditambahkan kepada zat (cair)pada titik didihnya sampai wujudnya berubah menjadi uap

seluruhnya pada suhu yang sama.

Panas laten pengembunan (latent heat of condensation) adalah jumlah panas yang

harusdibuang/dikeluarkan oleh zat (gas/uap) pada titik embunnya, untuk mengubah wujud

zat darigas menjadi cair pada suhu yang sama.

Panas laten pencairan/peleburan (latent heat of fusion) adalah jumlah panas yangharus

ditambahkan kepada zat (padat) pada titik leburnya sampai wujudnya berubah menjadicair

semuanya pada suhu yang sama.

Panas laten pembekuan (latent heat of solidification) adalah jumlah panas yang harus

dibuang/dikeluarkan oleh zat (cair) pada titik bekunya untuk mengubah wujudnya dari cair

menjadi padat pada suhu yang sama.

Tabel Panas Laten

Tabel

berikut menunjukkan besar panas laten dan perubahan suhu fase dari beberapa cairan

umum dan gas.

Aliran fluida secara umum diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu aliran turbulen dan aliran

Laminar.

Aliran Turbulen  merupakan aliran fluida yang terjadi olakan atau gumpalan ataupun

gelombang saat mengalir. Penyebab terjadinya turbulence sangat banyak. Namun

yang pasti ketika fluida mengalir dari suatu penampang 1 ke penampang yang

lebih kecil maka besar kemungkinan akan terjadi turbulence seperti dibawah ini

     Aliran laminar merupakan aliran fluida yang tidak terjadi olakan dan sifatnya mendekati

linear dan biasanya akibat tidak terjadinya perubahan penampang yang tiba-tiba.

    Osborne Reynolds yang pertama kali menemukan dan mengklasifikasikan jenis aliran

pada fluida. Untuk menentukan aliran itu turbulence atau laminar harus dicari terlebih dahulu

Reynolds numbernya dengan persamaan :

 Dimana terdapat variable massa jenis , kecepatan, diameter dan juga viskositas. Sehingga

semakin kecil viskositas nya maka bilangan Reynolds nya akan semakin besar begitu pula

sebaliknya. Jika kecepatan aliran semakin kecil maka bilangan Reynolds nya akan semakin

kecil pula. Hubungan antara bilangan Reynolds dengan penentuan apakah aliran suatu

fluida yang kita tinjau memiliki profil yang laminar, turbulence atau transisi dapat diketahui

dengan

Apabila Reynolds number didapatkan hasil < 2000 maka aliran tersebut dinyatakan

sebagai aliran Laminar

Apabila Reynolds number didapatkan hasil 2000-x-4000 maka aliran tersebut dinyatakan

sebagai aliran transisi

Apabila Reynolds number didapatkan hasil >4000 maka aliran tersebut dinyatakan sebagai

aliran Turbulence

   Kiat cepat untuk dapat mengetahu aliran ini turbulence atau laminar sangat mudah yaitu

lihat fluida apa yang mengalir dan cari viskositasnya. Jika viskositas nya sangat kecil maka

kemungkinan besar aliran ini merupakan aliran turbulence. Contoh saja Udara sudah

dipastikan turbulence karena memiliki viskositas lebih kecil dari 10e-5 sehingga nilai

Reynolds numbernya sudah pasti jauh diatas 4000.

Steam, atau air yang berbentuk gas, merupakan media panas yang sangat penting karena

memiliki kandungan panas yang sangat besar (panas kodensasi), dan merupakan bahan

pemanas yang paling banyak digunakan dalam industri kimia.

Steam dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:1. Saturated Steam, yaitu uap air yang terbentuk pada suhu didih dan tidak mengandung

titik-titik air maupun gas asing.2. Wet Steam, yaitu campuran dari saturated steam dan titik-titik air yang terdistribusi

merata. Steam ini terbentuk misalnya pada waktu air mendidih dengan sangat kuat atau karena kondensasi sebagian dari uap jenuh.

3. Supaerheated Steam, yaitu uap yang dipanaskan melebihi temperatur didihnya. Pada tekanan yang samasteam ini memiliki kerapatan lebih rendah daripada saturated steam.

Tekanan dan temperatur steam harus diketahui agar keadaan steam ini dapat diidentifikasi

dengan baik. Untuk mengolah 1 kg air pada temperatur 0 oC menjadi steam diperlukan

panas sebagai berikut: Panas sensibel cairan, yaitu jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan iar

tersebut dari 0 oC ke temperatur didih. Panas penguapan, yaitu jumlah panas yang diperlukan untuk menguapkan air

tersebut pada temperatur didih tanpa terjadi keaikan temperatur. Panas steam lanjut, yaitu panas yang diperlukan untuk pemanasan saturated

steam sehingga terjadisuperheated steam.

Jumlah panas keseluruhan yang dibutuhkan untuk mengubah air bertemperatur 0 oC

menjadi steamdisebut kandungan panas dari uap/steam (kkal/kg). Pada

pemanfaatan steam sebagai media pemanas akan terjadi hal-hal sebagai berikut: Pada waktu pendinginan, superheated steam akan melepaskan panasnya sampai

menjadi saturated steam. Jumlah panas yang dibebaskan ini relatif kecil (misalnya hanya 10 %) bila

dibandingkan dengan jumlah panas kondensasi. Pada waktu pedinginan, saturated steam akan segera terkondensasi. Seluruh panas

kondensasi akan dibebaskan, yang besarnya sama dengan panas penguapan. Pada waktu pendinginan kondensat, sebagian energi panas dibebaskan lagi (panas

sensibel air). Penggunaan energi panas ini hampir selalu berlangsung dengan tidak

sempurna dalam sistem pemanasan yang pertama. Panas yang tersisa sering dimanfaatkan lagi dalam alat penukar panas selanjutnya, misalnya untuk pemanasan awal bahan-bahan proses yang akan diumpankan.

Sebagian besar kandungan panas steam merupakan panas kondensasi, karena itu panas

tersebut mutlak harus dimanfaatkan. Agar steam yang belum termanfaatkan tidak ada yang

keluar dari sistem pemanas dan agar tidak terjadi pemampatan kondensat di dalam ruang

pemanas, maka pada saluran keluar harus dipasang alat penyalur kondensat. Penyalur

kondensat ini juga dapat mempertahankan tekanan uap dalam ruang pemanas agar tetap

tinggi.

Pada pemanasan tidak langsung, panas yang dimanfaatkan hanya panas superheated

steam dan panas kondensasi. Temperatur yang diinginkan dalam ruang pemanas dapat

diatur dengan regulator tekanan. Melalui pentil, pemasukan steam-pun bisa diatur. Dengan

mengumpulkan steam secara langsung ke dalam bahan yang akan dipanaskan, panas

sensibel cairan akan termanfaatkan dengan lebih baik.

Air sangat menguntungkan jika digunakan sebagai media pemanas karena memiliki panas

kondensasi yang besar sekali, tidak mudah terbakar, dan tidak beracun. Steam dapat

mengakibatkan luka bakar yang parah terutama bila seluruh panas kondensasi dibebaskan

di atas kulit. Oleh karena itu, saluran-saluran yang dialiri steam tidak boleh dimanipulasi

sebelum saluran dibebaskan dari tekanan dan didinginkan.

Steam dibuat di pusat pembangkitan steam di dalam ketel uap/steam (ketel radiasi, ketel

bakar, ketel listrik) dengan mengunakan bahan bakar batu bara, minyak pemanas, atau

listrik. Steam ini dibuat dari air yang telah dihilangkan seluruh garam-garam dan gasnya (air

umpan ketel). Di sini terbentuk steampada temperatur yang sesuai dengan tekaan di dalam

ketel. Steam yang terbentuk dipanaskan lebih lanjut oleh gas buang sehingga kehilangan

panas pada saat transportasi ke tempat pemakaian tidak segera menyebabkan terjadinya

kondensasi.

Setelah tekanan tinggi direduksi, misalnya di dalam turbin uap, dan air diinjeksikan ke

dalam steamberkalor lebih, steam tersebut kemudian dialirkan ke konsumen melalui

saluran-saluran yang terisolasi dengan baik. Di tempat pemakaian, yang dibutuhkan

terutama ialah panas kondensasinya. Karenasteam tidak dapat disimpan, maka

kelebihan steam akan diubah menjadi air panas atau air hangat.

Alat pemanas yang mengunakan steam sebagai media pemanas mudah untuk diatur

dengan baik. Pemanasan dapat dilakukan dengan mengalirkan steam langsung ke bahan

proses yang akan dipanaskan. Temperatur pemanasan maksimal yang dapat dicapai pada

peralatan yang menggunakan ventilasi adalah 100 oC. Cara ini hanya dapat digunakan bila

air maupun penambahan volume tidak mengganggu sistem. Panggunaan steam dapat

dilakukan secara tidak langsung, misalnya dalam alat penukar panas. Temperatur yang

dapat dicapai secara teoritis sama dengan temperatur kondensasisteam.