PENGERINGAN ZAT PADAT
1. TUJUAN PERCOBAAN
Untuk mengeringkan bahan padat dan mengalirkan udara
panas dan menentukan laju alir pengeringan
2. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN
a. Alat yang digunakan
i. Termometer
ii. Termometer bola basah
iii. Plate dryer
iv. Water batch
v. Neraca analitik
b. Bahan yang digunakan
i. Kemplang
3. DASAR TEORI
Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah
kecil air atau zat cair dari bahan padat. Pengeringan
biasanya merupakan langkah akhir dari sederetan operasi.
Hasil pengeringan lalusiap dikemas. Zat padat yang akan
dikeringkan mungkin berbentuk biji, serbuk, kristal,
lempengan/lembaran.
Klasifikasi pengeringan meliputi pengeringan
adiabatik, non adiabatik, atau gabungan keduanya.
Pengeringan adiabatik dimana zat padat bersentuhan
langsung dengan gas panas sebagai media pengeringa.
Pengering non adiabatik dimana perpindahan kalor langsung
dari medium luar atau pengering tak langsung.
Udara memasuki ruang pengering jarang sekali berada
dengan keadaan benar kering. Tapi selalu mengandung air
dan kelembaban relative. Air bebas adalah selisih antara
kandungan air total didalam zat padat dalam keadaan
kering
X=Xt-X*
Dalam perhitungan kg menjadi pekdian adalah X, bukan
Xt pada basis kering.
X=kg H2O/kg zat padat kering tulang
Dengan berjalannya waktu, kandungan kebasahan akan
berkurang seperti contoh yang ditunjukan pada gambar A.
Selanjutnya saat umpan dipanaskan sampai suhu penguapan
dan sesudah itu grafik menjadi linier. Untuk kemudian
melengkung lagi kearah horizontal dan akhirnya mendatar.
Lalu pengeringan menunjukkan laju pengeringan kemudian
melengkung kebawah.
Sesudah periode penyesuaian masing-masing kurva
mempunyai segmentasi horizontal AB kg dinamakan laju
pengeringan periode konstan. Periode ini diartikan oleh
laju pengeringan yang tidak bergantung pada kandungan
kebasahan.
Selama periode konstan, laju pengeringan persatuan
luas adalah
RC=h (T−Tw )(3600)ζw kg /jamm2
Bila udara panas mengalir sejajar permukaan zat
padat, maka koefisien perpindahan panas (h):
H= 0,002040,8
Dimana : h= W/m C dan G= kg/jam m2
Humiditi volume udara panas dapat ditaksir dengan
persamaan:
Vh=(2,8 X10-3 + 4,56 X10-3 H)T
Density udara (ρG)
ρG=1+HVH
kg/m3
Kecepatan massa
G= V ρG kg/jam m2
Waktu pengeringan selama periode konstan
Tc=ms(X1−X2)
ARC
Bila difusi zat cair terkendali oleh laju
pengeringan pada periode menurun, maka saat laj
pengeringan berkurang berlaku hukum ficks II tentang
difusi
Vx
Vt=DLV
2xVZ2
Bila diasumsi kandngan kebasahan terdistribusi
merata pada saat t=0 maka integral
Bila difusi dimulai dari X1=X2 maka persamaan
menjadi
XcX =X
2
8 e πDLt4Z2
Sehingga waktu pengeringan adalah
T= 4z2π2DL
ln8XC
π2X
Drying adalah suatu proses pemisahan sejumlah kecil air atau
zat laninya darei bahan padatan, sehingga mengurangi kandungan
sisa air yang masiih terikat pada zat padat tersebut.
Pengeringan ini merupakan salah satu langkah downstream dari
suatu proses yang hasilnya merupakan produk dari proses
tersebut.
Pada umumnya pengeringan ini dilakukan pada slurry yang
memiliki viscositas yang sangat tinggi dapat dikeringkan
dengan cara mengalirkan udara panas yang tidak jenuh pada
bahan yang akan dikeringkan. Sebagai conth lain adalah
pengeringan air pada kayu, kapas, kertas dan lainnya. Pada
bahan tersebut mengandung air yang terikat yaitu air yang ada
pada suatu bahan yang sulit dipisahkan, walaupun sudah
dipisahkan tetap ada. Bond dry adalah suatu bahan yang tidak
mengandung zat cair lagi.
Pada proses drying tidak merusak zat atau senyawa yang
dikeringkan. Evaporasi memiliki jumlah air diupakan lebih
besar dari tadah medium pembawa air. Sedangkan drying memiliki
jumlah air diuapkan lebih sedikit karena sudah terjadi
evaporasi pada awalnya (untuk mendapatkan yang lebih pekat).
Klasifikasi
Alat pengering dapat diklasifikasikan dalam 3 kelompok:
1. Berdasarkan proses
Proses batch yaitu material dimasukkan ke dalam
pengering dan dikeringkan sampai waktu tertentu yang
diinginkan.
Proses continue yaitu materila dimasukkan ke dalam
pengering dan bahan kering diambil secara sinambung.
2. Berdasarkan sistem kontak
Pengeringan adiabatik yaitu bahan bersentuhan langsung
dengan media pengering uap air yang terbentuk dipindahkan oleh
udara.
Pengeringan nonadiabatik yaitu perpindahan kalor
berlangsung dari suatu medium diluar penyaring.
Pengering adiabatik dan nonadiabatik yaitu kombinasi
antara pengering adiabatik dan nonadiabatik.
3. Berdasarkan keadaan fisik bahan yang dikeringkan:
Pengering hampa yaitu pengeringan pada tekanan rendah
dan proses penguapan berlangsung cepat.
Pengering beku (freezing drying) yaitu air
disublimasikan dari bahan yang dibekukan sebgai contohnya
N2 cair dan seperti silika gel tetapi menjaga bahan tetap beku
agar bahan tidak rusak seperti protein yang rentang terhadap
suhu.
Pengeringan dan Aplikasinya
Dalam pengeringan adiabatik zat padat itu bersentuhan dengan
gas menurut salah satu cara berikut:
1. Gas ditiupkan menlintas zat permukaan hamparan atau lembaran
zat padat atau melintas satu atau kedua sisi lembaran atau
film sinambung. Proses ini dapat disebut juga pengeringan
dengan sirkulasi silang.
2. Gas yang ditiupkan melalui hamparan zat padat butiran besar
yang ditempatkan diatas awak pendukung.
3. Zat padat disiramkan disiram ke bawah melalui suatu arus gas
yang bergerak perlahan-lahan ke atas, terkadang dalam hal
ini terdapat pembawa ikutan yang tidak dikehendaki dari
partikel halus oleh gas.
4. Gas dialirkan melaluizat padat dan dengan kecepatan yang
cukup membuat bahan terfluidisasikan.
5. Zat padat seluruhnya dibawa ikut dengan arus gas kecepatan
tinggi dan diangkat secara pneumatik dari piranti
percampuran ke pemisah mekanik.
Pengeringan adiabatik dibedakan menurut zat padatnya itu
berkontak dengan permukaan panas sumber kalor lainnya. Zat
padat dihamparkan diatas permukaan bersama dengan permukaan
horizontal, yang stasioner atau bergerak lambat dan dimasak
hingga kering. Sedangkan yang satu lagi yaitu zat padat
tersebar diatas permukaan panas biasanya berbentuk silinder
dengan batuan pengaduk.
Ada beberapa Faktor yang berpengaruh terhadap laju pengeringan
diantaranya adalah sebagai berikut:
Sifat fisika dari bahan yang dikeringkan
Pengaturan geometris bahan pada permukaan alat atau
media perantara perpindahan panas
Sifat fisik lingkungan pengering.
Operasi pengeringan zat padat yang mengandung cairan
(dalam hal ini air) dapat dilakukan pada alat-alat pengering
dengan udara sebagai media pengeringan. Operasi ini dapat
ditempatkan di dalam alat itu sendiri atau di luar alat
pengering. Untuk pekerjaan ini dicapai tray dryer dengan
sumber energi udara panas dari electric heater yang dipasang
diluar alat percobaan, sebagai penghembus udara dipakai blower
yang terpasang satu unit dengan electric heater itu. Alat itu
memakai x tray yang nantinya untuk menempatkan zat yang akan
dikeringkan secara batch. Saat pengeringan berlangsung,
permukaan kontak antara permukaan dengan udara yang selalu
basah dengan cairan sampai cairan habis teruapkan seluruhnya.
4. LANGKAH KERJA
a. Menegringan zat padat dengan ukuran tebal tertentu
dalam oven 2jamhingga tidak mengandung air lagi,
dinginkan lalu timbang ini adalah zat padat kernig
tulang
b. Merebus zat padat dalam air mendidih selam 15
menitdan dinginkan hingga suhu runag timbang
beratnya
c. Selisih berat zat padat basah kering tulang dengan
zat padat kering adalah kadar air awal zat padat
yang akan dikeringkan
d. Menyiapkan alat pengering, menghidupkan blower dan
elemen pemanas hingga suhu konstan 70C
e. Mencatat volume humidity suhu bola basah udara masuk
ruang panggang menentukan dew point udara dengan
menggunakan humidity chart
f. Membaca tekanan uap air dari tabel tekanan uap
dengan temperatur dew point
g. Mancatat laju alir udara
h. Menetukan laju alir udara kering masuk ruang
pengering dengan persamaan :
i. (Nt-Nh2O) X BM adalah massa udara kering masuk ruang
panggang
j. Mencatat relative humidity setiap 15menit
k. Mengulangi percobaan diatas
l. Laju alir udara dan suhu pengering selama percobaan
dijaga konstan
5. DATA PENGAMATAN
Data Primer
Waktu
Operasi
(menit)
Temperatur
e
Stack
Relative
Humidity
Temperatu
re Bola
Basah
Berat
Setelah
Pengeringa
n0 44 48 33 56,0515 46 38 32 46,5730 48 27 30 40,8645 52 25 32 35,8360 54 27 34 32,3075 58 25 36 29,7690 58 40 42 27,95
Data Sekunder
Waktu (T)
Menit
Tebal z = 0,3367Humidity (H)
Kg H2O/kg udara
kering
Free moisture (x)
Kg H2O/kg zat
kering0 0,028 1,044315 0,025 0,693530 0,019 0,4822
45 0,022 0,29660 0,026 0,165475 0,029 0,071490 0,048 0,0044
Laju kecepatan udara : 2,5 m/s
Diameter cerobong : 3,88 cm
Tebal kemplang : 0,3367 cm
Berat kemplang kering : 27,02 gr
Berat kemplang basah : 56,05 gr
6. PERHITUNGAN
a. Menghitung XT
XT = massazatpadatbasah−massazatpadat15−90
massazatpadat15−90 Pada 0 menit = XT= 0
Pada 15 menit
XT = 56,05−46,57
46,57 = 0,2035
Pada 30 menit
XT = 56,05−40,86
40,86 = 0,3717
Pada 45 menit
XT = 56,05−35,83
35,83 = 0,5643
Pada 60 menit
XT = 56,05−32,30
32,30 = 0,7538
Pada 75 menit
XT = 56,05−29,76
39,76 = 0,8834
Pada 90 menit
XT = 56,05−27,95
27,95 = 1,0053
b. Menghitung free moisture (X)
X*= 0,03
X= XT - X*
Pada 0 menit
X = 0 – 0,003
= -0,003
Pada 15 menit
X = 0,3713 – 0,003
= 0,3413
Pada 30 menit
X = 0,3717 – 0,003
= 0,3687
Pada 45 menit
X = 0,5643 – 0,003
= 0,5343
Pada 60 menit
X = 0,7538 – 0,003
= 0,7238
Pada 75 menit
X = 0,8834 – 0,003
= 0,8534
Pada 90 menit
X = 1,0053 – 0,003
= 0,9753
c. Menghitung debit udara kering
Q= V x A
= 2,8 m/s . 3600 s/jam . 3,14 (0,0194)2
= 11,9122 m3/jam
d. Menghitung flowrate udara kering
V = P udara x Q
= 1,2 kg/ m3 . 11,9122 m3/jam
= 14,2946
e. Mencari Vh
Vh = [2,83.10-3 + 4,56 x 10-3 .H] T
i. Vh 0 menit
=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,028)) 333 K
=0,9849
ii. Vh 15 menit
=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,025)) 333 K
= 0,9803
iii. Vh 30 menit
=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,019)) 333 K
= 0,9712
iv. Vh 45 menit
=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,022)) 333 K
=0,9757
v. Vh 60 menit
=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,0026)) 333 K
=0,9818
vi. Vh 75 menit
=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,029)) 333 K
=0,9864
vii. Vh 90 menit
=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,048)) 333 K
=1,015
f. Mencari ρg
Ρg= 1+Hkg /m3Vh
i. 0 menit
=1+0,0280,9849 Kg/m3
=1,0437 kg/m3
ii. 15 menit
=1+0,0250,09803Kg/m
3
=1,0455 kg/m3
iii. 30 menit
=1+0,0190,9712 Kg/m3
=1,0492 kg/m3
iv. 45 menit
=1+0,0220,9757 Kg/m3
=1,047 kg/m3
v. 60 menit
=1+0,00260,9819 Kg/m3
=1.045 kg/m3
vi. 75 menit
=1+0,0290,9819 Kg/m3
=1,043 kg/m3
vii. 90 menit
=1+0,0481,015 Kg/m3
=1,032 kg/m3
g. Mencari harga G
G= V. Pg kg/jam m2
i. 0 menit
=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,0437 kg/m2
=10520,496 kg/m2jam
ii. 15 menit
=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,0455 kg/m2
=10538,64 kg/m2jam
iii. 30 menit
=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,0492 kg/m2
=10575,936 kg/m2jam
iv. 45 menit
=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,047 kg/m2
=10553,76 kg/m2jam
v. 60 menit
=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,045 kg/m2
=10533,6 kg/m2jam
vi. 75 menit
=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,043 kg/m2
=10513,44 kg/m2jam
vii. 90 menit
=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,032 kg/m2
=10402,56 kg/m2jam
h. Mencari h(heat tranfer)
H = 0,0204 G0,8
i. 0 menit
=0,0204(10520,496)0,8
=33,6712 W/ m K
ii. 15 menit
=0,0204(10538,64)0,8
= 33,7176 W/ m K
iii. 30 menit
=0,0204(10575,936)0,8
= 33,8131 W/ m K
iv. 45 menit
=0,0204(10553,76)0,8
= 33,7563 W/ m K
v. 60 menit
=0,0204(10533,6)0,8
=33,7047 W/ m K
vi. 75 menit
=0,0204(10513,44)0,8
= 33,6531 W/ m K
vii. 90 menit
=0,0204(10402,56)0,8
= 33,3689 W/ m K
i. Mencari Rc
Rc = h (T−Tw )3600λw
i. 0 menit
=33,6712w /m2k(333−306)36002409,7.103J/kg
=1,3581 KJ/jam m2
ii. 15 menit
=33,7176w /m2k(333−305)36002409,7.103J/kg
=1,4104 KJ/jam m2
iii. 30 menit
=33,8131w /m2k(333−303)36002409,7.103J/kg
=1,5154 KJ/jam m2
iv. 45 menit
=33,7563w /m2 (333−305 )36002409,7.103J /kg
=1,4120 KJ/jam m2
v. 60 menit
=33,7047w /m2 (333−307 )36002409,7.103J /kg
=1,3091 KJ/jam m2
vi. 75 menit
=33,6531w /m2 (333−309 )36002409,7.103J /kg
=1,2066 KJ/jam m2
vii. 90 menit
=33,3689w /m2 (333−315 )36002409,7.103J /kg
=0,8973 KJ/jam m2
j. Mencari Tc
Tc=Ms(x1−x2)ARc
i. 0 menit
= 0
ii. 15 menit
=0,02702Kg (1,0443−0,6935)kg /kg0,00118m2X1,4104kg/jam2
=5,6953 jam
iii. 30 menit
=0,02702Kg (0,6935−0,4822)kg /kg
0,00118m2x1,5154kg/jam2
=3,1928 jam
iv. 45 menit
=0,02702Kg (0,4822−0,296 )kg/kg0,00118m2X1,4120kg /jam2
=3,0195 jam
v. 60 menit
=0,02702Kg (0,296−0,1654 )kg/kg0,00118m2X1,3091kg /jam2
=2,2844 jam
vi. 75 menit
=0,02702Kg (0,1654−0,0714 )kg /kg
0,00118m2X1,2066kg/jam2
=1,7838 jam
vii. 90 menit
=0,02702Kg (0,0714−0,0044 )kg /kg0,00118m2X0,8973kg/jam2
=1,7097 jam
k. Mencari nilai t
T = 4z2π2Di
ln 8Xcπ2X
i. 0 menit
= 4 (0,003367m)2
(3,14)2(1188m2/jam) ln
8(0,8689)
(3,14)2(1,0443)
=1,5209.10-9 jam
ii. 15 menit
= 4 (0,003367m )2
(3,14 )2¿¿ ln
8(0,8689)
(3,14)2(0,6935 )
=6,3772.10-11 jam
iii. 30 menit
= 4 (0,003367m )2
(3,14 )2¿¿ ln
8(0,8689)
(3,14)2(0,4822)
= 1,4706 . 10-9 jam
iv. 45 menit
= 4 (0,003367m )2
(3,14 )2¿¿ ln
8(0,8689)
(3,14)2(0,296)
=0,3598.10-9 jam
v. 60 menit
= 4 (0,003367m )2
(3,14 )2¿¿ ln
8(0,8689)
(3,14)2(0,1654)
=5,6129 . 10-9 jam
vi. 75 menit
= 4 (0,003367m )2
(3,14 )2¿¿ ln
8(0,8689)
(3,14)2(0,0714)
= 8,8653 . 10-9 jam
vii. 90 menit
= 4 (0,003367m )2
(3,14 )2¿¿ ln
8(0,8689)
(3,14)2(0,0044)
= 1,9654 . 10-8 jam
7. ANALISA PERCOBAAN
Percobaan kali ini yaitu pengeringan zat padat
menggunakan bahan kemplang basah yang telah direndam
selama 2 jam dan dioven selama 1 jam pada suhu 60 0 C.
Pada saat melakukan percobaan, ada parameter yang harus
diperhatikan diantaranya adalah kelembaban, laju, jenis
bahan, waktu, dan suhu. Dan selanjutnya percobaan ini
menggunakan blower yang memiliki fungsi sebagai pengeluar
atau menghembuskan udara panas dan mengeluarkan udara
lembab yang terdapat pada ruang pengeringan agar bahan
yang akan dikeringkan tidak menjadi lembab kembali.
Dari pengamatan, semakin lama waktu yang digunakan
untuk mengeringkan, kandungan air yang didalam padatan
akan menguap dansaat kondisi tertentu, humidity akan
konstan dan kembali menurun dikarenakan berkurangnya
kadar air dalambahan padat. Untuk mengetahuinya, dapat
dilakukan dengan pemisahan terhadap humiditi dan free
moisture yaitu dengan mencatat relative humidity setiap
15 menit untuk mengetahui suhu udara keluar pengering.
8. KESIMPULAN
- Parameter yang harus diperhatikan adalah
kelembaban udara, laju, jnis bahan, waktu dan suhu
- Blower digunakan untuk mengeluarkan udara lembab
diruang pendingin
- Waktu pengeringan semakin lama maka kandungan uap
air dalam bahan semakin kecil
- Relative humidity dicatat tiap 15 menit untuk
mengetahui suhu udara keluar ruang pengering
Top Related