laporan pp str

8/16/2019 Laporan Pp Str

http://slidepdf.com/reader/full/laporan-pp-str 1/14

LAPORAN TETAP PILOT PLANT

PERPINDAHAN PANAS TANGKI BERPENGADUK

(STIRRED TANK REACTOR)

Oleh:

Kelompok 3

Kelas KD

Nama:

Da!a C"#a $ammo!"a (%&33%'%&%&%)

$a!"a Ula S!"s*+a!" (%&33%'%&%&')

$a!,ama Na*-, H (%&33%'%&%&.)

$e/a S"l0"a (%&33%'%&%&)

$1 Do+, A!"l,a*a (%&33%'%&%&2)

R"" $*"p (%&33%'%&%44)

T!" U#am" P#!" (%&33%'%&%4)

I*s#!k#!: I5* Ha6a!7 S1T7$1T1

8URUSAN TEKNIK KI$IA

POLITEKNIK NEGERI SRI9I8AA

4%&



PERPINDAHAN PANAS TANGKI BERPENGADUK

(STIRRED TANK REACTOR)

&1 T6a* Khss

Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan dapat:

• Menghitung koefisien keseluruhan perpindahan panas untuk STR

• Menghitung koefisien film perpindahan panas untuk STR

• Memahami proses perpindahan panas didalam tangki berjaket berpengaduk

yang tergolong dalam kelompok proses unsteady state

41 Ala# ,a*/ D"/*aka*

• Stirred tank reactor : 1 unit

• Termokopel : 1 buah

• Termometer : 2 buah

• Ember : buah

• !elas "iala #"lastik$ : 1 buah

31 Baha* a*/ D"/*aka*

• %ir 1&& liter

'1 Dasa! Teo!"

"erpindahan panas dalam tangki berpengaduk berjaket sangat berbeda

dengan proses perpindahan yang biasa anda jumpai' (al ini disebabkan karena

proses yang terjadi adalah proses tak tetap #unsteady state$' )adi koefisien

perpindahan panas #*$ tidak dapat digunakan dalam persamaan Fourier ' +

*'%'-t' "ersamaan Fourier hanya dapat digunakan bila tangki beroperasi kontinu

# steady state$'

"ersamaan yang harus digunakan adalah persamaan untuk tangki berjaket

berpengaduk dengan pemanas dengan pemanas non-isothermal #air$'

( ) *%dtTT.cd/

dtMc

dt

d+21 =−==



n

Tk

d%

d<

∂∂

−=

3imana :

% : uas permukaan isotermal

n : )arak, diukur normal #tegak lurus$ terhadap permukaan itu

< : aju alir kalor melintasi permukaan itu pada arah normal terhadap

permukaan'

T : Suhu0 : 0onstanta proporsionalitas #tetapan kesebandingan$

"ada keadaan steady, T hanya merupakan fungsi posisi sematamata, dan

laju aliran kalor pada setiap titik pada dinding itu konstan' Sehingga

persamaannya dapat ditulis :

dn

dTk

%

<−=

Ko*+k#"0"#as Te!mal

(ukum Fourier menyatakan bah7a k tidak tergantung pada gradien suhu

tetapi tidak selalu demikian halnya terhadap suhu itu sendiri' 3i lain pihak, k

merupakan fungsi suhu' .alaupun bukan fungsi kuat' *ntuk jangkauan yang tidak

konstan, k dapat dianggap konstan' Tetapi untuk jangkauan suhu yang lebih besar,

kondukti;itas termal dapat didekati dengan persamaan dalam bentuk :

0 a = bT

3imana : a dan b konstanta empirik

Ko*+ks" Kea+aa* Steady

0onduksi dalam keadaan steady dapat ditulis :

d>

dTk

%

<−=

atau

d>k%

<dT −=



?leh karena hanyalah > dan T yang merupakan ;ariabel dalam persamaan,

integral langsung akan menghasilkan :

@

-Tk

AA

TTk

%

<

12

21 =−−

−=

3imana :

A2 dan A1 @ tebal lempengan

T1 B T2 -t penurunan suhu #beda suhu$ melintang lempeng

5ilai k dapat dihitung dengan mencari ratarata aritmetik dan k pada kedua

suhu permukaan, T1 dan T2 atau dengan menghitung ratarata aritmetik suhu dan

menggunakan nilai k pada suhu itu'

Sehingga dapat dituliskan dalam bentuk :

R

-T< =

KONDUKSI KALOR KEADAAN TAK STEADY

Pe!samaa* ko*+ks" sa# +"me*s"

d>>>

TT

>

T

∂∂∂∂

+∂∂

8"ka kalo! kela! lempe*/ pa+ad>> +

#e*#lah :

d>$dt>>TT

>Tk%#

∂∂ ∂∂+∂∂−

0elebihan masukan kalor terhadap kalor yang keluar, yang merupakan

penumpukan pada lapisan d> adalah :

d>dt>

Tk%d>$dt

>>

TT

>

Tk%#dt

>

Tk%

2

2

∂∂

=∂∂∂∂

+∂∂

+∂∂

−

S#"!!e+ Ta*k Rea-#o! (STR)



Stired Tank #tangki berpengaduk$ dalam industri kimia digunakan untuk

reaksireaksi batch CtumpakD dalam skala kecil' %lat ini terdiri dari tangki silindris

yang dilengkapi dengan agitator CpengadukD' Tangki ini digunakan untuk

pemanasan atau pendinginan, dipakai jaket sehingga air panas atau air dingin

dapat dialirkan #dipindahkan$'

"engadukan dipakai dalam berbagai aplikasi, misalnya dispersi suatu at

terlarut dalam suatu pelarut, penyatuan dua cairan yang dapat dicampur, produksi

slurry dari padatan halus didalam suatu cairan, pengadukan suatu cairan homogen

untuk meningkatkan heat transfer ke cairan'

"eralatan pengaduk mempunyai berbagai macam ;ariasi menurut

aplikasinya'

1' Axial flow impeler, untuk cairan ;iskositas sedang yang memerlukan gerakan

cepat'

2' Flat blade turbine, yang menghjasilkan aliran turbulen pada arah radial, tetapi

memerlukan power yang lebih besar'

' Turbin untuk pengadukan yang merata sekali'

' Anchor impeller, untuk tingkat turbulensi rendah dan efektif digunakan untuk

tangki yang dipanaskan atau didinginkan dengan jaket'

F' Helical impeller , untuk pengadukan padat cair atau untuk mengaduk pasta,

lumpur, atau adonan'

Gam5a! &1 Ba#-h S#"!!e+ Rea-#o!

"roses perpindahan panas dalam tangki berpengaduk dapat digolongkan

sebagai proses non isothermal , unsteady state karena aliran panas dan suhu

berubah terhadap 7aktu' "enurunan dan penggunaan persamaan neraca energi



dan persamaan yang menghubungkan bilangan tak berdimensi mengikuti asumsi

asumsi berikut :

1' * bernilai bernilai konstan untuk proses dan pada seluruh permukaan

perpindahan panas, sehingga * proses adalah constan'

2' aju alir fluida panas adalah konstan'

' "anas spesifik fluida panas dan fluida dingin konstan selama proses'

' Suhu fluida pemanas yang masuk dalam jacket konstan

F' "engadukan menghasilkan suhu cairan yang merata'

G' Tidak terjadi perubahan fasa parsial'

H' "anas yang hilang dapat diabaikan

.1 La*/kah Ke!6a

Pe!s"apa*:

a' Memastikan telah mempelajari gambar dan menguasainya

b' Membuka katup9 kran udara tekan

c' Menghidupkan saklar utama #main s7itch$

d' Menghidupkan peralatan proses control "IT 1& untuk ukuran T2

e' Membuka keran utama air yang menuju ke kondensor kecil #dari tangki

utama penyimpanan air$

f' Menghidupkan pompa sirkulasi air dalam jaket #tombol hijau$' Menunggu

sampai tekanan stabil'

g' Membuka katup kran utama uap Jmenggunakan sarung tangan khusus$

h' "ada panel kontrol TKI H #suhu masuk air pemanas T1$

Tekan S" #Set "oint$ tombol hijau

Masukkan H&

Tekan lagi sampai "8 #"rocessing ;al;e$ menyala merah

i' "ada panel kontrol TKI G

Tekan sampai "8 #"rocessing ;al;e$ menyala merah

Mematikan semua tombol kuning dan hijau j' *ntuk mempercepat proses pemanasan a7al, dapat mengatur TKI H secara

manual #pembukaan katup 8F$

Tekan tombol kuning #manual$ sampai menyala

Tekan sampai harga naik mencapai J& L atau maksimal

@ila air didalam jaket mencapai F& F, tekan sampai menunjukkan

G&L

Matikan tombol kuning

k' Menunggu sampai keadaan yaitu suhu air pemanas dalam H&I 2I

l' Menyiapkan air bersih sebanyak 1&& kg9liter

m' Menentukan kecepatan putaran pengaduk dan menghitung R"Mnya



n' Mematikan pengaduk

Pe*/ama#a*:

o' @ila suhu air telah stabil, memastikan pengaduk dalam keadaan tidak

berputar' Memasukkan semua air bersih tadi dengan menggunakan pompa

listrik

p' Menghidupkan stop7atch bersamaan dengan pengaduk segera setelah air

dimasukkan semua #1&& $

<' Mencatat datadata t, T1, T2 setiap inter;al 7aktu 2 menit

r' Menghentikan pengambilan data bila suhu T1 T2 atau bila isi reaktor sudah

mencapai set pointnya

s' Mengukur ketinggian air dari dasar tangkit' Mangatur kecepatan pengaduk #R"M$ untuk percobaan berikutnya,

kemudian matikan

u' Mengosongkan isi rekator9 tangki'

Mengulangi langkah kerja ini mulai dari langkah kerja 1F dengan mengubah

R"M pengaduk'

Iontoh "erhitungan:

1' 3ata "engamatan

.aktu Reaktor #oI$ )acket #oI$ I



#menit$ #kal9goI$t1 t2 T1 T2

& N G FN 1,&

2 N F& GF G& 1,& F& F2 GG G2 1,&

G F2 F GH G 1,&

N FG FN GJ GG 1,&

1& FN G& H& GH 1,&

12 G& G2 H& GN 1,&

1 G2 G H1 GJ 1,&

1G G G H2 H& 1,&

D"ke#ah" :

&,1&F m

3 1,1 m

A=1

4 π d

2=

1

4 x3,14 x (1,14 )2=1,02m

2

. 1&&

liter

menit ≈100

kg

menit

5 N&&

rad

min

2' "erhitungan

• "enentuan harga 0 dan koefisien perpindahan panas #*$

D"ke#ah" :

. 100

liter

menit =100

kg

menit =1.10

5 gr

menit

θ=2menit

% 1,&2 m2

ρair=1

kg

m3

μair &,&1 Ip

Pe*,elesa"a* :



• *ntuk t 2 menit

Mc . ' I #T1 B T2$

1.10

5 gr

menit . 1

kal

g℃. (65−60 )℃=5.10

5 kal

menit

ln

T 1−t 1

T 1−t 2=

WC

MC . [ k 1−1

k 1 ] . θ

ln

65−48

65−50=

1.105 gr

menit .1

kal

gr℃

5.105 kal

menit

.

[ k 1−1

k 1 ].2menit

0,122=0,4. [ k 1−1

k 1 ]

&,122 k 1 &, k 1 B &,

k 1 1,N

k 1=eu A /w .c

1,N eu .1,02/10

5.1

n 1,N &,&&&&1&2 ' *

* FG1,&G

• "enentuan harga 0 dan koefisien perpindahan panas #*$

*ntuk t 2 menit

h1 D1

k 1=a [ l

2 N ρ

μ ]1

3 [ Q μ

K ]1

3 [ μ

μ w ]0,14

3imana : μ

μ w=1

+ *' %' dt

FG1,&G > 1,&2 > 2



H2GF&,G2

h1.1,14

1,438 =( (0,105m )2.80 rad

min.1

kg

m3

0,01C )

1

3

.( 72650,642.0,01C

1,438 )1

3 (1)0,14

&,HJ2 hi 4,444 rad . kgmin.m.c .7,831m

2

.Cmin .1

hi 2,NGHJ

rad.kg

min2

dengan cara yang sama maka perhitunhan pada tiap menit ke dapat

dianalogikan dalam tabel beikut ini'

.aktu 0 1 * hi

2 1,N FG1,&

G

2,NG

1,1 11&J,F

J

2H,1

G 1,11J 11&HF,HH 2F,FF

N 1,& 1,HJ 1H,FH

1& 1,111 1&F,H

J

2,NH

12 1,122 11FN,& 2F,N2

1 1,&JN H1,2J 1N,

1G & & &



Gam5a! Ala#

Stirred Tank Reactor



1 A*al"sa Pe!-o5aa*

3ari praktikum yang telah dilakukan dapat dianalisa bah7a terjadi perpindahan

panas melalui alat stired tank reator #STR$' "erpindahan panas pada STR ini dapat

terjadi secara konduksi, kon;eksi, dan radiasi' "ada alat STR ini dilengkapi jacket

yang berfungsi sebagai media pemanas yang dihasilkan dari steam yang kemudian

secara konduksi mentransfer panas ke dalam reaktor yang berisi umpan'

Selain dilengkapi dengan jacket, alat STR ini juga dilengkapi dengan agitator

#pengaduk$' "engaduk ini berfungsi sebagai dispers suatu at terlarut dalam suatu

pelarut dan pengadukan suatu cairan homogen untuk meningkatkan heat transfer

ke cairan'

Secara diagram alir pada STR ini, air dari sumber air masuk kea alat STR

sebelumnya terbagi menjadi dua aliran yaitu sebagai pendingin pada condenser

tipe sho7er dan aliran utama yang menuju jacket dikontakkan dengan steam pada

suatu temuan atau penghubung yang terbentuk y' selanjutnya air panas yang telah

terkontak dengan steam tadi akan menuju jacket kembali dan terjadi sirkulasi

secara terusmenerus hingga didapatkan set point yang diinginkan' 0emudian

dicatat temperatur masuk dan keluar reactor serta temperatur masuk dan keluar

jacket sebagai data yang digunakan untuk perhitungan koefisien film dinding

dalam' 3ari perhitungan yang didapatkan untuk 7aktu t 2 menit, nilai h i nya

yaitu 2,NG sedangkan untuk 7aktu 1G menit nilai h i & karena temperatur in dan

out reaktor adalah sama yaitu GoI'

&%1 Kes"mpla*

"ada percobaan stirred tank reactor yang telah dilakukan dapat disimpulkan

bah7a :

• "erpindahan panas terjadi yaitu secara kon;eksi dan

konduksi'



• "roses perpidahan panas STR terjadi secara unsteady

state #tidak mantap$ dan non isothermal• 5ilai hi untuk t 2 menit yaitu 2,NG sedangkan untuk

t 1G #akhir$ yaitu &

laporan pp str

Documents