3.evaporasi
DESCRIPTION
processTRANSCRIPT
-
EVAPORASI
tujuan
menghilangkan air dari larutan
Menghilangkan uap dari boiling liquid
sehingga hanya tinggal konsentrat
Contoh
produksi gula, susu,orange juice
Proses menghasilkan air minum dari air laut
-
Faktor yg mempengaruhi pemilihan
1. konsentrasi liquid :
Umpan masuk cukup encer viskositas
rendah koefisien heat transfer jadi tinggi
Setelah melewati evaporasi, larutan menjadi
lebih terkonsentrasi viscous koefisien PP
jadi turun
Butuh sirkulasi agar koefisien PP jadi tidak
terlalu turun
2. solubility :
jika larutan di
panaskan dan
konsentrasi solut
atau garam
meningkat,
solubility limit
terlampaui kristal
terbentuk
-
3. sensitivitas thd suhu :
banyak produk sangat sensitif thd suhu dan akan terurai pada suhu tinggi
Derajat degradasi fungsi suhu dan waktu
4.foaming atau frothing :
beberapa produk spt larutan soda, asam akan membentuk foam atau froth
selama pemanasan. Foam ini akan menguap
5. P dan T:
T boil adalah fs P. P>> maka T >>
Semakin banyak komponen yg menguap maka T boil akan meningkat
Agar T tetap rendah utk material heat sensitif maka operasi dilakukan di
bawah 1 atm
6. pembentukan kerak dan material konstruksi :
akibat peruraian produk atau penurunan
solubilitas overall heat transfer koefisien
menurun evaporator harus di bersihkan
Material evaporator harus tahan korosi
-
Jenis Evaporator
Prinsip:
Larutan dipanaskan utk menguapkan pelarut,
yg biasanya air.
Panas umumnya disediakan oleh steam
Jenis2peralatan yg digunakan, tgt pd
konfigurasi permukaan heat transfer dan alat
yg digunakan utk mensirkulasi liquid
1. Open kettle or pan
Bentuk yg paling sederhana
Panas disupply oleh steam dalam jacket
atau coil yg dicelupkan ke liquid
Pd bbrp kasus, kettle dipanaskan langsung
Murah dan simple, namun efisiensi panas
jelek
2. Horizontal tube natural circulation
evaporator:
Bundle heating tubes = bundle di HE.
Steam masuk ke tubes kmd berkondesasi.
Kondensat steam kemudian meninggalkan
ujung tubes. Boiling liquid solution
melingkupi tubes. Vapor meninggalkan
permukaan liquid dan keluar di bagian
atas.
Murah, digunakan utk nonviscous liquid
dg koef PP tinggi dan liquid tidak
mengakibatkan deposit
Circulasi liquidnya nya jelek
Dapat digunakan utk operasi kontinyu
-
3. Vertical type natural circulation evaporator (b)
Digunakan tubes vertical, liquid ada di dalam tubes
dan steam mengembun di luar tubes
Karena pendidihan dan menurunnya densitas, liquid
naik dalam tabung melalui sirkulasi natural dan
mengalir turun melalui downcomer
Tidak digunakan utk viscous liquid
Banyak digunakan di pabrik gula, garam
4. long tube vertical type evaporator
Liquid di dalam tubes dan pembentukan gelembung
uap di dlam tubes menyebabkan pumping action yg
memberikan kecepatan liquid yg cukup besar
Umumnya liquid melewati tubes hanya sekali dan tdk
disirkulasi lagi. Waktu kontaknya singkat
Sering digunakan dii pabrik susu
5.Forced circulation type evaporator
dipompa sehingga menyebabkan sirkulasi paksa dr liquid
dalam tubes Liquid film heat transfet coeff dapat
ditingkatkan
Digunakan utk viscous liquid
6 open pan solar evaporator:
Berupa pemanasan dg matahari
Contoh pembuatan garam
-
Cara kerja evaporator
Single effect evaporator
Umpan masuk pd T
F
dan saturated
steam pada T
s
masuk ke heat
exchange section
Condensed steam keluar sebagai
condensat
Karena larutan dalam evaporator
diasumsikan sangat tercampur,
concentrated product dan solution
dalam evaporator punya komposisi
dan T1 yg sama. T1 adl boiling point
larutan
P1 adalah tekanan uap larutan pada
T1
Digunakan saat kapasitas yg
dibutuhkan hanya sedikit dan cost
steamnya murah
Forward feed multiple effect evaporator
Single effect boros energy karena
panas latent uap yg dikeluarkan,
tidak dimanfaatkan lagi
Evaporator 1 bekerja pada suhu
cukup tinggi sehingga uap dari
evaporator 1 akan berperan sebagai
heating medium di evaporator ke
dua dst nya
Ditinjau dari segi steam economy (
kg vapor evaporated/kg steam used)
maka akan tinggi
Fresh feed masuk ke evaporator
pertama kmd akan mengalir ke next
evaporator ssi dengan arah aliran
uap. Metode ini digunakan jika feed
nya panas atau jika final
concentrated product rusak pada
suhu tinggi.
Boiling temp akan turun dari
evaporator 1 dst nya. Demikian juga
tekanannya
-
Backward feed multiple
effect evaporator
Fresh feed masuk di
evaporator terakhir
sedang concentrated
product keluar di
evaporator pertama
Sangat bermanfaat
apabila fresh feed nya
dingin
Butuh pompa karena
liquid mengalir dr
tekanan rendah ke tinggi
Juga digunakan jika
concentrated
productnya sangat
viscous
Parallel feed multiple effect evaporator
Pengambilan concentrated product di tiap
evaporator
Uap dari masing2 evaporator di gunakan utk
memanaskan evaporator berikutnya
Terutama dipakai jika umpan hampir saturated
dan solid crystal merupakan productnya
-
Overall heat tranfer coefficient dalam
evaporator
Merupakan fungsi
koefisien uap,
bahan dinding
logam, resistansi
kerak, koefisien
film liquid
Perhitungan dalam single effect
evaporator
Umpan F dengan fraksi massa solid
x
F
, suhu T
F
, entalpi h
F
Liquid dengan laju L, fraksi massa
x
L
, suhu T
L
, entalpi h
L
Uap dg laju V dianggap sebagai
pure solvent dengan fraksi massa
solid y
V
= 0, suhu T
1
dan entalpi H
V
Saturated steam yg masuk dengan
laju S, suhu T
S
dan entalpy Hs
Condensed steam yg keluar dr
evaporator dg laju S, diasumsikan
pada suhu Ts (suhu saturasi) dan
entalpi hs
Artinya steam hanya
menyumbangkan panas laten
sebesar
= Hs-hs
-
Karena NM diasumsikan steady state maka
Massa input = massa output
F=L+V
NM komponen
F.x
F
=L.x
L
NP asumsi tdk ada heat loss krn radoasi dan konveksi maka
Panas input = panas output
Panas di Feed + panas di steam=panas di concentrated liquid+panas di vapor+ panas di condensed
steam
F.h
F
+ S.h
S
=L.h
L
+V.h
v
+S.H
s
Sustitusi latent heat
F.h
F
+S .=L.h
L
+V.H
V
Panas yg ditransfer dalam evaporator (q) =
Q = S(Hs-hs)=S
Harga dapat dicari pd appendix 2
Nilai entalpi feed dan produk seringkali tidak ada, sehingga diperlukan pendekatan2 sbb :
1. latent heat evaporation 1 kg air dari larutan encer dapat diperoleh dari steam table menggunakan
suhu boiling larutan T1
2. jika CpF dan CpL diketahui maka dapat digunakan utk menghitung entalpi
LATIHAN
Single effect evaporator dg umpan 9072
kg/h,konsentrasi umpan 1 %wt, bersuhu 311 K.
konsentrat diharapkan memilki konsentrasi 1,5 %wt.
uap di evaporator bertekanan 101,325 kPa dan
steam masuk pada kondisi jenuh dengan tekanan
143,3 kPa. Overall koefisiean PP (U) = 1704 W/m2.K.
Hitung jumlah uap dan liquid yg dihasilkan serta luas
PP yg dibutuhkan, jika diasumsikan larutan dalam
evaporator sangat encer sehingga suhu boiling
dianggap sama dengan boiling point air.