FLUID MIXING

1. Apakah beda antara pencampuran dan pengadukan (kata kuncinya saja)?

Jawab:

Kata kunci pencampuran : Proses distribusi partikel secara acak.

Kata kunci pengadukan : Gerak mekanik/mekanisnya.

2. Gambarkan pola aliran yang terjadi pada tanki pengaduk dengan menggunakan

a. Propeler dengan baffle

b. Turbin dengan baffle

Jawab:

Gambar pola aliran:

a) Propeler & Baffle b) Turbin & Baffle

3. Apa itu vortex dan sebutkan 3 saja cara mencegah vortex!

Jawab:

Vortex : Pusaran air / ruang udara yang terbentuk ketika proses pengadukan pada fluida

cair.

Cara mencegah :

a) Menggunakan baffle.

b) Memiringkan posisi sudut agitator.

c) Memasang 2 atau lebih impeller dengan arah putaran berlawanan.

d) Melakukan pengadukan dengan kecepatan tinggi pada fluida agar terjadi tabrakan

fluida (jet mixing).

UJIAN AKHIR SEMESTER

LABORATORIUM UNIT OPERASI

Hari/Tanggal :

Waktu :

Dosen Pengampu : 1. Ir. H. A. Rasyidi Fachry, M.Eng

2. Prahady Susmanto, S.T., M.T.

C

4. Tuliskan dan jelaskan secara singkat melalui suatu rumus tentang pengaruh atau

hubungan antara kecepatan rotasi (rpm) dan viskositas fluida!

Jawab:

Hubungan RPM dan Viskositas ada pada Rumus REYNOLD NUMBER:

NRe=D

a2n ρ

μ

Penjelasan singkat: Semakin besar n (RPM) dan viskositas kecil, maka Nre yang

dihasilkan makin besar, semakin kecil n(RPM) dan viskositas besar, maka Nre yang

dihasilkan akan kecil. Jika Nre < 2000 maka Laminer, Nre> 4000 maka Turbulen.

5. Suatu larutan dengan densitas 1097,5 kg/m3, viskositas 8,9.10 - 4 kg/m, asumsikan T

ambient adalah 25 oC, telah dicampur menggunakan tangki berpengaduk, jenis impeller

pada agitatornya adalah Turbin. Diketahui bahwa turbin tersebut memiliki data desain

Diameter Impeller yaitu 0,155 meter dan mampu menghasilkan kecepatan putaran turbin

sebesar 3,50 rps. Berdasarkan data tersebut, hitunglah Reynold Numbernya serta jelaskan

bentuk aliran yang terjadi laminer atau turbulen?

Jawab:

NRe=(0 , 155 m )2 3 , 50 rps 1097 ,5 kg /m3

8,9 10−4 kg/m

NRe = 10,3692 x 104

Turbulen karena NRe >4000.

COOLING TOWER

1. Fungsi komponen cooling tower apparatus berikut ?

a. Drift eliminator

b. Basin

c. Flowmeter

d. Manometer

Jawab:

a) Drift Eliminator : Mencegah evaporation loss/ mengurangi losses akibat air yang

terdifusi oleh angin ke atas cooling tower

b) Basin : Menampung air resirkulasi dari sistem dan cooling

tower/pengumpul air sementara yang jatuh darifilling material sebelum

disirkulasikan

c) Flowmeter : Mengukur laju alir air yang masuk/keluar

d) Manometer : Mengukur perbedaan tekanan orifice (orifice differential)

2. Perbedaan Atmosphere Cooling Tower dan Natural Draft Cooling Tower ?

Jawab:

a. Atmosphere Cooling Tower :

Udara pada kondisi atmosferik mengalir bebas tanpa memakai penutup tower

Tidak dilengkapi dengan mechanical fan untuk mengalirkan udara ke tower

b. Natural Draft Cooling Tower :

Udara mengalir dalam udara pendinginan pada cooling tower namun kondisi

udara belum tentu atmosferik

Dilengkapi dengan mechanical fan

3. Jelaskan definisi approch to wetbulb dan pressure drop ?

Jawab:

a. Approach to wet bulb :

Perbedaan temperatur air keluar dengan temperatur bola basah udara yang masuk

atau suhu air dingin dan temperatur bola basah (wet bulb) dari udara atmosfir.

b. Pressure Drop:

Penuruan tekanan secara tiba-tiba pada aliran fluida/perbedaan tekanan yang tinggi

pada aliran fluida

4. Jawab pertanyaan berikut :

a. Berapa Temperaturmaksimum inlet air pada cooling tower apparatus ?

b. Berapa jangkauan suhu pendinginan (cooling range) maksimum pada cooling tower

apparatus ?

c. T1, T4 dan T 6pada cooling tower apparatus menunjukan ?

d. Losses terbesar pada cooling tower adalah ?

Jawab:

a. 48 oC -50 oC

b. 10 oC

c. T1 : Temperatur dry bulb masuk

T4 : Temperatur wet bulb keluar

T6 : Temperatur air keluar

d. Blowdown

5. Diketahui :

T1 sampai T6 bertutut-turut adalah 30,2 ; 28,5 ; 37,15 ; 35,2 ; 40,5 ; 33 oC

X :15 mmH2O, Mv : 40 g/s, P : 1 KW, Vb : 0,92 , A : 0,15 m x 0,15 m

Hitunglah :

a. Kecepatan Udara

b. Laju Pendinginan

Jawab:

Perhitungan

Diketahui :

T1 = Temperatur dry bulb masuk : 30,2oC

T2 = Temperatur wet bulb masuk :28,5 oC

T3 = Temperatur dry bulb keluar :37,15 oC

T4 = Temperatur wet bulb keluar : 35,2 oC

T5 = Temperatur air masuk :40,5 oC

T6 = Temperatur air keluar : 33 oC

X =Orifice Differential : 15 mmH2O

Mv = Laju Alir : 40 g/s

P = Daya (heater) : 1 KW

Vb = Spesifik volumetrik : 0,92 m3/kg

A = Luas Area/Cross sectional area : 0,15 m x 0,15 m

Approach to wet bulb = T6 - T2= 33oC – 28,5oC

= 4,5oC

Air mass flowrate (m) = 0 ,137√ x

V b =0 ,137√15

0 , 92

= 0,5531 kg/ s

Air volume flowrate (V) = m Vb= 0,5531kg/ s . 0,92 m3/kg

= 0.5089 m3/ s

a.Kecepatan udara = A

V

=

0 .50890 ,0225 m/s

= 22,6192 m/ s

b. Laju pendinginan =

PT5−T 6 =

17,5 kW/oC

= 0,1333 kW/oC

WETTED WALL ABSORPTION COLOUMN

1. Seorang operator memonitor tekanan pada sebuah absorber di unit CO2 removal suatu

pabrik. Tekanan masuk pada sebuah absorber adalah 28 atm. Ketika mengukur tekanan

keluar absorber, operator mendapatkan nilai tekanan keluar sebesar 15 atm. Melihat

fenomena ini operator langsung melaporkan ke salah satu process engineer untuk

meminta tindakan yang akan di ambil selanjutnya.”

Tempatkan Anda sebagai process engineer yang dimaksud dan buatlah analisa

permasalahan yang mungkin dihadapi dan sebutkan langkah-langkah yang harus operator

ambil selanjutnya!!

Jawab:

Permasalahan yang dihadapi:

Tekanan output absorber jauh lebih kecil dari tekanan input

Ini mengindikasikan bahwasanya alat tersebut mempunyai pressure drop yang cukup

tinggi.

Solusi serta langkah-langkah yang harus diambil:

Lakukan pengecekkaan kembali terhadap pressure drop absorber, bilamana ada ada

kesalahan pembacaan oleh instrumen pada pembacaan pertama

Jika positif pressure drop sangat besar, cek kembali laju absorbansi solvent terhadap

solutnya

Jika terjadi penurunan performa di laju absorbansi maka dapat diambil tindakkan

pengecekka ke fisik alat

Pengecekkan ke fisik alat dapat berupa pengecekkan foaming, fouling ataupun

scalling yang terjadi di kolom absorber.

Jika terjadi hal-hal yang disebutkan diatas maka dapat dilakukan tindakan perbaikan

nantinya dengan catatan telah didiskusikan dengan manajer produksi dan jajarannya,

hal ini sangat penting dilakukan karena kegiatan maintanance pada alat besar(tidak

ada cadangannya) dapat mengganggu jalannya produksi pabrik.

2. Gambarkan skema flowsheet CO2 removal yang ada pada industri pupuk beserta unit

regenerasi solvent-nya!!

Jawab:

Pemisahan CO2 di PT.Pupuk Sriwijaya

Feed gas yang bebas air dan HHC dipanaskan dan masuk ke bawah CO2Absorber

(201–E). Feed gas yang masuk absorber kontak secara countercurrent dengan larutan

Benfield sebagai absorbansi (Potassium Carbonate) yang mengalir ke atas, sehingga terjadi

penyerapan CO2 yang ada di feed gas.

Larutan Benfield merupakan larutan Potassium Karbonat (K2CO3) yang mengandung

zat-zat sebagai berikut :

DEA (DiEtanol Amine) sebanyak (1,5–2,5)% sebagai aktivator. V2O5(Vanadium Pentoxide) sebanyak (0,5–0,8)% untuk mencegah korosi. Anti Foam Agent (UCON) untuk mencegah terjadinya pembusaan (foaming).

Gambar 4.12. Unit Pemisahan CO2

Reaksi yang terjadi pada absorber :

CO2 + H2O H2CO3

H2CO3 + K2CO3 2KHCO3

Pada absorber mempunyai kondisi operasi tekanan tinggi dan suhu rendah, kondisi ini

berlaku terbalik untuk Stripper. Larutan Benfield yang mengandung CO2 keluar dari dasar

absorber dan masuk ke bagian atas Regenerator atau Stripper (202–E) untuk diuraikan

menjadi larutan Benfield, air dan CO2. CO2 yang keluar dari stripper dapat dibuang langsung

atau didinginkan di (208–C) dan ditampung di (209–F) sebagai make up CO2 produk yang

digunakan di Urea Plant bila diperlukan.

Reaksi yang terjadi di Stripper :

2KHCO3 K2CO3 + H2O + CO2

3. Sebutkan dan jelaskan upaya-upaya Anda sebagai seorang process engineer dalam

memperbesar luas kontak gas-liquid pada sebuah absorber!!

Jawab:

Upaya dalam memperbesar luas kontak pada kolom absorber:

Upaya awal dapat dilakukan dengan mendesain kolom absorber dengan tepat sesuai

dengan absorbat dan absorban yang dipakai.

Upaya tersebut dapat berupa memperbesar diameter kolom dan tinggi kolom.

Upaya lain yaitu dengan menggunakan jenis packing yang tepat.

Terakhir semua upaya harus dipastikan keekonomisannya dengan mengkorelasikan antara desain alat dan cost.

4. Sebutkan masalah yang sering terjadi di dalam absorber dan jelaskan solusinya (kecuali

foaming) ! jelasakan pada tipe absorber apa!

Jawab:

(contoh problem)

Kenaikan Pressure drop pada bubble coloumn

Solusinya : dengan memperbesar gas buangan yang ada dalam kolom absorber, atau

dengan solusi lain nya.

5. Suatu kolom absorber tipe wetted wall yang mempunyai tinggi keseluruhan 100 cm,

jarak clear well input dengan batas atas adalah 10 cm, jarak clear well output dengan

bubble coloumn adalah 15 cm, tebal dinding adalah 1,5 cm, dan diameter luar dinding

adalah 4,23 cm. Hitung wetted perimetter dan luas kontak permukaan massanya !

Jawab:

Tinggi total : 100 cm

Jarak dg batas atas : 10 cm

Jarak dg batas bawah : 15 cm

Jadi jarak antara film = 100 – 10 -15 = 75 cm

Diameter luar = 4,23

Tebal : 1,5 cm

Diameter dalam : 4,23-1,5 = 2,73 cm

Wetted perimeter=π . Diameter kolom

Wetted perimeter=(3,14 ) .(2,73 cm)

Wetted perimeter=8,5722 cm

Luas kontak perpindahan massa=Wetted perimeterxh

Luas kontak perpindahan massa=(8,5722 cm ) .(75 cm)

Luas kontak perpindahan massa=642,915 cm

HEAT CONDUCTION

1. Sebutkan rumus untuk turunan perpindahan panas konduksi secara linier dan radial

beserta notasi nya!

2. Sebutkan dan gambarkan pola Empat tipe aliran yang ada pada Heat Exchanger ?

3. Jelaskan apa saja factor penentu yang berpengaruh dalam alat perpindahan panas.?

4. Jelaskan mekanisme kerja dari Double Pipe Heat Exchanger ?

5. Air panas mengalir melalui sebuah pipa yang mempunyai r0 = 25 mm  dan r1 = 40 mm

seperti terlihat pada gambar dibawah. Temperatur air dalam pipa 300 0C. Temperatur

udara sekeliling pipa 20 0C. konduktivitas panas pipa adalah 40 (W/m 0K). Hitunglah laju

aliran panas per meter panjang pipa.