TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan pola aliran tiap jenis pengaduk (plopeler,turbin dan jangkar) Menentukan waktu homogenitas Menentukan power input ntuk setiap jenis pengadukan( propeller, turbin dan jangkar)

Dasar teori

2.1 pengertian pengadukan dan pencampuran zat cair

Pengadukan adalah suatu operasi kesatuan yang yang mempunyai sasaran untuk menghasilkan pergerakan tidak beraturan dalam suatu cairan , dengan alat mekanis. Sedangkan pencampuran adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak, dimana bahan yang satu menyebar kedalam bahan yang lain dan sebaliknya.sedang bahan-bahan itu seelumnya terpisah dalam 2 fase atau lebih.

2.2 Tangki pengaduk

Tangki pegaduk adalah bejana pengduk tertutup yang berbentuk silinder, bagian atas dan tutupnya cembung. Tangki pengaduk digunakan untuk reaksi-reaksi kimia pada tekanan diatas tekanan atmosfer dan pada tekanan vakum, namun tangki ini juga sering digunakan untuk proses lainnya, misalnya untuk pencampuran,pelarutan,penguapan ekstraksi dan kristalisasi di dalam tangki itu dipasang impeller (pengaduk) pada ujung poros penggantung , artinya poros itu ditumpu dari atas. Poros itu digerakkan oleh motor yang kadang-kadang dihubungkan langsung dengan poros itu, namun biasanya dihubungkan melalui peti roda gigi untuk menurunkan kecepatannya.

Jenis jenis pengaduk

Dari segi bentuknya ada tiga jenis impeller (pengaduk) yaitu propeller, turbin dan jangkar.

2.3.1 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 putaran/menit. Sedang propeller besar berputar pada 400 sampai 800 put/min. Arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana.

2.3.2 Turbin

Turbin biasanya efektif untuk jangkau viskositas yang cukup luas. Pada cairan berviskositas rendah, turbin itu menimbulkan arus yang sangat deras yang berlangsung dikeseluruhan bejana , mencapai kantong-kantong yang stagnan dan merusaknya. Didekat impeller itu terdapat zona arus deras yang sangat turbulen dengan gesekan yang kuat. Arus utamanya bersifat radial dan tangensial. Komponen tangensialnya menimbulkan vortex dan

arus putar yang harus dihentikan dengan menggunakan sekat (baffle). Pengaduk turbin sangat cocok untuk mencampur larutan dengan viskositas dinamik sampai 50 Ns/m2.

2.3.3 Jangkar

Pengaduk ini mengakibatkan aliran tangensial, jumlah putarannya rendah. Pengaduk jangkar mempunyai daerah proses operasi dekat dengan dinding tangki. Gay geser jangkar akan membuat aliran dalam tangki menyebabkan perputaran arus aliran yang terus menerus dalam tangki. Pengaduk jangkar mampu mencampur larutan-larutan dengan viskositas dinamik sampai100 Ns/m2.

2.4 Pola aliran dalam bejana aduk

Jenis aliran didalam bejana yang sedang diaduk bergantung pada jenis impeller, karakteristik fluida dan ukuran serta perbandingan( proporsi) tangki, sekat dan agitator.

2.4.1 Pola aliran radial

Pola aliran radial merupakan pola aliran yang bekerja pada arah tegak lurus terhadap poros impeller (pengaduk).

2.4.2 Pola aliran tangensial

Pola aliran tangensial merupakan pola aliran yang bekerja pada arah singgung lintasan lingkar disekitar poros.

2.4.3 Pola aliran aksial

Pola aliran aksial erupakan pola aliran yang bekerja pada arah paralel (sejajar) dengan poros.

2.5 Waktu Homogenitas

Waktu homogenitas adalah waktu yang dibutuhkan untuk memperoleh suatu keadaan yang homogen sehingga menghasilkan campuran atau produk dengan kualitas yang telah ditentukan. Waktu homogenitas dipemgaruhi oleh beberapa hal:

1. Alat , seperti: Ada tidaknya baffle Bentuk dan jenis pengaduk Ukuran pengaduk Laju putaran pengaduk Kedudukan pengaduk pada tangki (gerak pengaduk dengan dasar tangki) Jumlah daun pengaduk dan jumlah pengaduk yang dipasang

2. Cairan yang diaduk Perbandingan densitas cairan yang diaduk Perbandingan viskositas cairan yang diaduk Jumlah kedua cairan yang diaduk

Jenis cairan yang diaduk

2.6 kebutuhan daya tangki pengaduk2.6.1 Bilangan Reynold

Bialangan tak berdimensi yang menyatakan perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskositas yang terjadi pada fluida. Sistem pengadukan dapat diketahui dengan bilangan Reynold.

Re =ρ .D . Nμ

Dimana:

Re : bialangan Reynold ρ : densitas fluida

μ :viskositas N : kecepatan putar Dalam sistem pengadukan terdapat 3 jenis bentuk aliran yaitu, laminer , transisi dan turbulen. Laminer terjadi pada Re > 10, sedangkan turbulen terdapat pada < 10 dan berada pada Re = 10-10 .Bilangan tak berdimensi ini menunjukam perbandingan antara gaya inersia dengan gaya gravitasi. Persamaan untuk bilangan froude adalah

Bilangan ini bukan merupakan variabel yang signifikan . bilangan ini hanya diperhitungan pada sistem tangki tidak berbaffle . pada sistem ini permukaan cairan dalam tangki akan dipengaruhi gravitasi. Sehingga membentuk pusaran (vorteks). Vorteks menunjukkan keseimbangan antara gaya gravitasi dengan gaya inersia .

2.6.2 Power Number (angka daya)

Power number didefinisikan oleh persamaan

Nilai Np dapat diketahui dari grafik Np vs Nre pada buku operasi teknik kimia, sehingga rumus daya tersebut dapat diperoleh nilai power dibutuhkan untuk mendorong pengaduk .Namun untuk tangki tidak

bersekat , nilai angka daya (Np) harus dikoreksi di bagi dengan angka froude (Nfr).

Dari nilai Np tersebut dapat diketahui nilai input dengan persamaan:

2.7. Sekat dalam tangki(baffle)

Sekat ( baffle) adalah lembaran vertikal datar yang tempelkan pada dinding tangki. Tujuan utama menggunakan sekat dalam tangki adalah memecah terjadinya pusaran saat terjadinya pengadukan dan pencampuran . Namun , pada umumnya pemakaian sekat akan menambahkan beban pengadukan yang bersekat pada bertambahnya kebutuhan daya pengaduk saat pada tangki juga membenktuk distribusi konsentrasi konsetrasi yang lebih baik didalam tangki ,kareana pola aliran yang terjadi terpecah menjadi empat bagian.

PEMBAHASAN

Mixing (pencampuran) adalah suatu operasi yang menggabung pdua macam atau lebih komponen bahan yang berbeda hingga tercapai suatu keseragam . Tujuan dari pratikum ini adalah untuk menentukan pola aliran pengadukan pada pengaduk propeler, turbin dan jangkar , menentukan waktu homogenitas dan menentukan power input dari setiap jenis pengaduk.

Secara umum jenis pengaduk terbagi menjadi 3, yaitu propeler , turbin dan jangkar. Beda jenis pengaduk menyebabkan perbedaan pola aliran dalam proses mixing(pencampuran). Selain itu pola aliran juga dipengaruhi oleh ada tidaknya baffle. Berdasarkan pengamatan pada jenis pengaduk propeler aliran fluida dalam mixing sejajar dengan pengaduknya dan tegak lurus dengan dinding tangki peristiwa tersebut dinamakan sebagai pola aliran aksial. Berbeda dengan jenis pengaduk propeler, pengaduk namun sejajar dengan dinding tangki atau sering disebut sebagai pola aliran radial. Selain itu berdasarkan pengamatan terdapat pusaran di dinding tangki yang disebabkan oleh aliran yang turbulen menarbrak setiap sisi dari baffle (sekat). sama halnya dengan jenis pemgaduk turbin, pengaduk jenis jangkarbmemiliki pola aliran dengan karakteristik yang sama yaitu terdapat pusaran disisi baffle (sekat), namun aliran dlam mixing searah dengan garis singgung atau sering disebut dengan tangensial atau radial.

Kecepatan disebut suatu partikel dalam fluida dipengaruhi oleh jenis pengaduk besar putaran pengaduk dan jenis partikelnya. Berdasarkan data pengamatan, menggunakan jenis pengaduk propeler dengan partikel ketumbar didapat waktu hogenitas yaitu pada 126 rpm = 3.59 s , 139 rpm = 2.81 s , 156 rpm= 2.43 s, 171 rpm = 1.53 s dan 186 rpm = 00.95 s. Untuk jenis pengaduk jangkar waktu hogenitasnya yaitu pada 124 rpm = 00.96 s , 139 rpm = 00.63 s, 156 rpm = 00.55 s, 169 rpm = 00.39 s , 184 rpm = 00.28 s. Sedangkan untuk jenis pengaduk turbin waktu homogenitasnya yaitu 126 rpm = 00.80 s, 141 rpm = 00.55 s, 154 rpm= 00.41 s, 171 rpm = 00.37 s dan 184 rpm = 00.29 s.

Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa baffle berfungsi untuk memecah terjadinya pusaran saat proses pengadukan dan pencampuran. Hal tersebut telah dibuktikan pada saat percobaan melalui pengamatan secara kualitatif, yaitu ada tidaknya vorteks di setiap permukaan air pada setiap jenis pengaduk baik propeler, jangkar maupun turbin dengan aliran turbulen dibawah permukaannya. Selain itu tidak ada perbedaan pola pada setiap penambahan putaran pengadukan. Sehingga cepatnya waktu homogenitasnya dipengaruhi oleh besarnya putaran pengaduk.