LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTASI PROSESVIII. CONTOH APLIKASIMENENTUKAN DEW POINT DAN BUBBLE POINT SUATU CAMPURAN(METODE NEWTON RAPHSON)

DISUSUN OLEH :Nama: Fajar Hamida MunfaridiNIM: 13521084Kelas: DAsisten: 1. Heni Anggorowati2. Andry Septian3. Agus Kurniawan4. Khuriyati Amalina

LABORATORIUM KOMPUTASI PROSESJURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIUNIVERSITAS ISLAM INDONESIAYOGYAKARTA2015BAB IPENDAHULUAN

A. TujuanAgar mahasiswa dapat mengaplikasikan metode - metode penyelesaian secara numerik masalah - masalah yang ada dalam bidang teknik kimia.

B. Dasar TeoriDalam analisis numerik, metode Newton (juga dikenal sebagai metode Newton-Raphson), yang mendapat nama dari Isaac Newton dan Joseph Raphson, merupakan metode yang paling dikenal untuk mencari hampiran terhadap akar fungsi riil. Metode Newton sering konvergen dengan cepat, terutama bila iterasi dimulai "cukup dekat" dengan akar yang diinginkan. Namun bila iterasi dimulai jauh dari akar yang dicari, metode ini dapat meleset tanpa peringatan. Implementasi metode ini biasanya mendeteksi dan mengatasi kegagalan konvergensi.Dew PointDew point (titik embun) adalah temperatur dimana tetesan cairan pertama kali terbentuk dari dalam uap/gas yang didinginkan sesuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat dinyatakan sebagai suhu dimana uap/gas mulai mengembuh sesuai dengan tekanan yang diberikan.Suatu Campuran yang terdiri atas dua komponen atau lebih yang berada dalam fase uap, akan mulai terlihat mengembun pada suhu tertentu. Untuk dapat menentukan suhu mulai terbentuknya embunan tersebut (dew point), maka diperlukan perhitungan :

Dengan :yi= fraksi mol uap komponen ixi= fraksi mol cairan komponen iKi= tetapan kesetimbangan uap cair komponen iTetapan kesetimbangan uap cair suatu komponen tergantung pada suhu dan tekanan, dimana besarnya tetapan kesetimbangan uap cair dapat ditentukan :

Dengan :K= tetapan kesetimbangan uap cair Puap= tekanan uap - murniPT=tekanan totalBesarnya harga Piuap dapat ditentukan berdasarkan persamaan Antoine. Persamaan Antoine adalah persamaan tekanan uap dan menggambarkan hubungan antara tekanan uap dan suhu untuk komponen murni. Persamaan Antoine berasal dari hubungan Clausius-Clapeyron. Biasanya, persamaan Antoine tidak dapat digunakan untuk menggambarkan seluruh kurva tekanan uap jenuh dari titik tripel ke titik kritis, karena tidak cukup fleksibel. Oleh karena itu, diperlukan beberapa set parameter untuk komponen tunggal yang umum digunakan.

Dimana :Puap= tekanan uap, atmA, B, C= tetapan Antoine T= suhu, Katau

Dimana :Puap= tekanan uap, mmHgA, B, C= tetapan Antoine T= suhu, oC

Dengan trial harga suhu maupun tekanan, sampai memperoleh harga x1 = 1,0; maka akan diperoleh besarnya dew point. Persamaan (8.1) diatas dapat dimodifikasi menjadi :

Bubble PointBubble point adalah temperatur dimana gelembung uap pertama kali terbentuk di dalam cairan pada saat dipanaskan seseuai dengan tekanan yang diberikan. Atau dapat dinyatakan sebagai tempertur dimana cairan mulai membentuk gelembung uap sesuai dengan tekanan yang diberikan. Perhitungan bubble point dan dew point untuk dua komponen sistem ideal lebih mudah dilakukan, namun pada praktek di lapangan jarang ditemukan suatu proses yang hanya terdiri dari dua komponen saja. Perhitungan bubble dan dew point ( baik dew dan bubble P, T ) untuk sistem multikomponen lebih sulit dilakukan karena membutuhkan perhitungan secara trial dan error.Suatu campuran yang terdiri atas dua komponen atau lebih yang berada dalam fase cair, akan mulai terlihat mendidih pada suhu tertentu. Untuk dapat menentukan suhu mulai mendidihnya campuran tersebut (bubble point), maka diperlukan perhitungan :

Dengan :yi= fraksi mol uap komponen ixi= fraksi mol cairan komponen iKi= tetapan kesetimbangan uap cair komponen iUntuk menentukan tetapan kesetimbangna uap cair suatu komponen caranya sama dengan cara diatas (perhitungan bubble point). Dengan trial harga suhu maupun teknana, sampai memperoleh harga y1 = 1,0; maka akan diperoleh besarnya bubble point. Persamaan (8.6) diatas dapat dimodifikasi menjadi :

Algoritma1. Mencari nilai tetapan Antoine1. Menentukan nilai fraksi mol tiap komponen (yi untuk dew point, xi untuk bubble point).1. Menentukan nilai Ttrial.1. Menentukan nilai Pt (tekanan total).1. Menghitung nilai Puap (P0).

1. Menghitung nilai ki

1. Menghitung nilai xi untuk Dew Point

1. Menghitung nilai yi untuk bubble point

1. Dijumlah jika xi 1 maka T di trial kembali.

BAB IIPERSOALAN DAN PENYELESAIAN

A. LatihanKomponen Fraksi Mol

CH40.05

C2H60.2

C3H80.3

C4H100.45

Data Fisis T dalam K, P dalam atm

KomponenTetapan

ABC

CH414.43681956.287-20.5674

C2H614.23572145.980-36.0869

C3H814.89232346.135-42.8712

C4H1014.35722793.073-54.2094

1.

DEW POINT

T Trial=-34.3795oC=238.7704K

Pt=1atm

P0=ln P=A-(B/(T+C))

Ki=P0/Pt

Xi=Yi/Ki

Komponen YiP0KiXi

CH40.05237.7830237.78300.0002

C2H60.238.392738.39270.0052

C3H80.318.468618.46860.0162

C4H100.450.46010.46010.9781

Xi =0.9998

BUBBLE POINT

T Trial=-86.2677oC=186.8823K

Pt=1atm

P0=ln P=A-(B/(T+C))

Ki=P0/Pt

Yi=Xi.Ki

Komponen XiP0KiYi

CH40.0514.501514.50150.7251

C2H60.21.00461.00460.2009

C3H80.30.24680.24680.0740

C4H100.450.00120.00120.0006

Yi =1.0006

Komponen Fraksi Mol

CH4O0.3

C2H6O0.25

C3H8O0.35

C4H10O0.1

Data Fisis T dalam C, P dalam mmHg

KomponenTetapan

ABC

CH4O6.16382173.03301.43

C2H6O6.79852093.256280.574

C3H8O7.5431840.301251.279

C4H10O8.07531601.215201.637

2.

DEW POINT

T Trial=282.7385oC=555.8885K

Pt=1atm=760mmHg

P0=ln P=A-(B/(T+C))

Ki=P0/Pt

Xi=Yi/Ki

Komponen YiP0KiXi

CH4O0.3277.92750.36570.8204

C2H6O0.251209.27071.59110.1571

C3H8O0.3512498.457016.44530.0213

C4H10O0.158825.989477.40260.0013

Xi =1.0001

BUBBLE POINT

T Trial=154.1242oC=427.2742K

Pt=1atm=760mmHg

P0=lnP=A-(B/(T+C))

Ki=P0/Pt

Yi=Xi.Ki

Komponen XiP0KiYi

CH4O0.324.75820.03260.0098

C2H6O0.2596.17810.12660.0316

C3H8O0.351008.24511.32660.4643

C4H10O0.13753.92784.93940.4939

Yi =0.9997

B. TugasKomponen Fraksi Mol

C6H60.30

C6H6O0.45

C6H100.15

C6H120.10

Data Fisis T dalam K, P dalam mmHg

Komponen Tetapan Antoine

ABCDE

C6H64.7281-2.0132E+02-1.9280E+00-4.5200E-102.1500E-04

C6H6O19.9263-1.2697E+02-4.7062E+001.2993E-025.3400E-08

C6H1013.0926-2.6097E+02-1.3373E+006.3219E-091.4250E-05

C6H125.8279-1.9000E+00-3.3400E-013.8800E-043.2167E-07

1.

DEW POINT

T Trial=-95.4124oC=177.7376K

Pt=1atm=760mmHg

P0=ln P=A + (B/T) + C log T + DT +ET2

Ki=P0/Pt

Xi=Yi/Ki

Komponen YiP0KiXi

C6H60.30424.04450.55800.5377

C6H6O0.4556109.067873.82770.0061

C6H100.158654.636011.38770.0132

C6H120.10171.55570.22570.4430

Xi =1.0000

BUBBLE POINT

T Trial=-254.4087oC=18.7413K

Pt=1atm=760mmHg

P0=lnP=A + (B/T) + C log T + DT +ET2

Ki=P0/Pt

Yi=Xi.Ki

Komponen XiP0KiYi

C6H60.300.00020.00000.0000

C6H6O0.451644.01942.16320.9734

C6H100.150.07970.00010.0000

C6H120.10202.10540.26590.0266

Yi =1.0000

Komponen Fraksi Mol

O20.35

N20.10

CO20.55

Data Fisis T dalam K, P dalam mmHg

Komponen Tetapan Antoine

ABCDE

O214.1932-7.83E+02-3.75E+008.93E-116.79E-06

N220.9321-5.71E+03-3.34E+003.42E-091.31E-06

CO231.2731-2.73E+03-1.06E+019.34E-031.71E-07

2.

DEW POINT

T Trial=720.4733oC=993.6233K

Pt=1atm=760mmHg

P0=ln P=A + (B/T) + C log T + DT +ET2

Ki=P0/Pt

Xi=Yi/Ki

Komponen YiP0KiXi

O20.357110.11539.35540.0374

N20.10644.24830.84770.1180

CO20.55494.87080.65110.8447

Xi =1.0000

BUBBLE POINT

T Trial=603.8341oC=876.9841K

Pt=1atm=760mmHg

P0=lnP=A + (B/T) + C log T + DT +ET2

Ki=P0/Pt

Yi=Xi.Ki

Komponen XiP0KiYi

O20.351783.52072.34670.8214

N20.10270.17840.35550.0355

CO20.55197.74810.26020.1431

Yi =1.0000

BAB IIIPENUTUP

A. Kesimpulan1. Kualitatf :a. Bubble point adalah temperatur dimana gelembung uap pertama kali terbentuk di dalam cairan pada saat dipanaskan seseuai dengan tekanan yang diberikan. Dew point (titik embun) adalah temperatur dimana tetesan cairan pertama kali terbentuk dari dalam uap/gas yang didinginkan sesuai dengan tekanan yang diberikan.b. Temperatur Dew Point lebih tinggi dibandingkan dengan temperature Bubble Point.2. Kuantitatif :a. Dari data berikut :Komponen Fraksi MolTetapan Antoine

ABC

CH40.0514.43681956.287-20.5674

C2H60.214.23572145.980-36.0869

C3H80.314.89232346.135-42.8712

C4H100.4514.35722793.073-54.2094

Didapat :T Dew Point= 238.7705 KT Bubble Point= 186.8823 Kb. Dari data berikut :Komponen Fraksi MolTetapan

ABC

CH4O0.36.16382173.03301.43

C2H6O0.256.79852093.256280.574

C3H8O0.357.5431840.301251.279

C4H10O0.18.07531601.215201.637

Didapat :T Dew Point= 282.7385 oCT Bubble Point= 154.1242 oC

c. Dari data berikut :Komponen Fraksi MolTetapan Antoine

ABCDE

C6H60.304.7281-2.0132E+02-1.9280E+00-4.5200E-102.1500E-04

C6H6O0.4519.9263-1.2697E+02-4.7062E+001.2993E-025.3400E-08

C6H100.1513.0926-2.6097E+02-1.3373E+006.3219E-091.4250E-05

C6H120.105.8279-1.9000E+00-3.3400E-013.8800E-043.2167E-07

Didapat :T Dew Point= 177.7376 KT Bubble Point= 18.7413 K

d. Dari data berikut :Komponen Fraksi MolTetapan Antoine

ABCDE

O20.3514.1932-7.83E+02-3.75E+008.93E-116.79E-06

N20.1020.9321-5.71E+03-3.34E+003.42E-091.31E-06

CO20.5531.2731-2.73E+03-1.06E+019.34E-031.71E-07

Didapat :T Dew Point= 993.6233 KT Bubble Point= 876.9841 K

B. Saran1. Ketelitian dari praktikan dalam mengerjakan latihan dan tugas sangat diperlukan terutama dalam input data ke dalam persamaan pada ms. Excel.2. Memperhatikan asisten saat menjelaskan dengan sungguh-sungguh agar tidak mudah bingung dan menanyakan bila kurang jelas.3. Sebaiknya praktikum komputasi proses tidak hanya menggunakan software ms.excel saja, tapi menggunakan software lain yang sering digunakan di bidang teknik kimia, seperti MatLab, Hysys dan software lainnya yang sekiranya mendukung kemampuan mahasiswa agar mahir dalam menggunakan macam-macam software komputasi.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2010.Buku Petunjuk Praktikum Komputasi Proses.Yogyakarta : Teknik Kimia UIIblog.unsri.ac.id/download_docx/download2_docx/docx-6196.docx , diakses pada tanggal 26-12-2015 pk. 02:12https://id.wikipedia.org/wiki/Metode_Newton , diakses pada tanggal 26-12-2015 pk. 00:15https://noniarizka.wordpress.com/ , diakses pada tanggal 23-12-2015 pk. 00:03

12