LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA 1

Tangki Berpengaduk (Stirred Tank)

Oleh:

Kelompok I

KELAS A

Ella Awaltanova 1107111628

Gede Indra LW 1107114312

Nur Khairiati 1107114208

Rahmad Rasyidin 1107114272

Sastra Silvester G 1107114148

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2013

ABSTRAK

Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan dari bahan yang

diaduk seperti molekul-molekul, zat-zat yang bergerak atau komponennya menyebar

(terdispersi).Tujuan dari praktikum ini adalah menentukan pola-pola aliran yang terjadi

dalam tangki berpengaduk, menjelaskan pengaruh penggunaan sekat dan tanpa sekat

pada pola aliran yang ditimbulkan, menghitung kebutuhan daya yang diperlukan untuk

suatu operasi pencampuran dan menentukan karakteristik daya pengaduk.Variabel yang

digunakan dalam praktikum ini adalah jenis pengaduk (propeller, paddle, dan turbin),

tangki berpenyekat dan tangki tanpa penyekat. Dari percobaan didapatkan hasil, pada

pengaduk paddle pola aliran yang dihasilkan adalah pola aliran radial sedangkan pada

pengaduk propeller pola aliran yang dihasilkan adalah pola aliran aksial. Hubungan

antara kecepatan pengaduk dengan daya adalah berbanding lurus. Besarnya daya

bergantung pada bentuk impeller, kecepatan putar dan sifat fisis fluida. Besarnya daya

yang dibutuhkan untuk menggerakkan impeller juga dipengaruhi oleh perbandingan

lebar daun impeller dengan diameternya, serta besar daya yang dibutuhkan pada sistem

tangki tanpa sekat lebih besar daripada sistem tangki bersekat.

Kata kunci : Daya, impeller, pola aliran,, tangki berpengaduk

BAB II

METODOLOGI PERCOBAAN

2.1 Bahan

1. Fluida : Air

2. Potongan-potongan kertas plastik merah

2.2 Alat

1. Satu unit tangki berpengaduk

2. Impeller : propeller, paddle dan turbin

3. Sekat

2.3 Prosedur Percobaan

2.3.1 Penentuan Pola Aliran Fliuda

1. Tangki diisi dengan air hingga ketinggian 30 cm dari dasar tangki.

2. Pengaduk dipasang pada posisi yang tersedia pada batang poros

tangki pengaduk.

3. Motor pengaduk dihidupkan.

4. Kecepatan putar motor diatur dengan penambahan kecepatan yang

tidek terlalu besar (sekitar 25 rpm).

5. Gerakan fluida (air) di dalam tangki diamati, sampai terlihat

pusaran air yang membentuk vorteks pada permukaan air.

6. Sejumlah potongan kertas ditambahkan (dimasukkan) ke dalam

tangki.

7. Pola aliran yang terbentuk diamati dan digambar.

2.3.2 Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk

1. Tangki diisi dengan fluida air hingga ketinggian 30 cm dari dasar

tangki.

2. Pengaduk yang telah ditentukan, dipasang pada posisi yang

tersedia.

3. Klem penyetel neraca pegas dikendorkan sehingga memungkinkan

dynamometer dapat bebas bergerak.

4. Posisi kedudukan dinamometer diatur pada posisi netral. Jika

dianggap perlu, bar setting dapat dipakai untuk mengatur tegangan

pegas.

5. Panjang tali (pada pegas) diatur sehingga posisi indicator/penunjuk

garis dengan tanda (garis putih) dan selubung pegas pada posisi

netral.

6. Laju putaran motor diatur, dengan memutar pengatur kecepatan

motor pada panel kendali, dengan kenaikan yang tetap.

7. Catat perubahan daya setiap kenaikan putaran.

8. Ulangi prosedur untuk jenis pengduk yang lain atau yang telah

ditentukan.

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Hasil Pengamatan

3.1.1. Percobaan 1 : Penentuan Pola Aliran

Tabel 1. Pola Aliran Dalam Tangki Berpengaduk

Jenis

Impeller Gambar Impeller Sketsa Pola Aliran

Propeller

Paddle

Turbin

3.1.2. Percobaan 2 : Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk

1. Propeller

a. Propeller tanpa sekat

= 1000 Kg/m3

= 0.0014 Kg/m s

D = 0.014 m

Tabel 2. Data Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk Propeller Tanpa Sekat

Pengamatan

Laju

Putaran

(rpm)

Laju

Putaran, (rad/detik)

Gaya,

F (N)

Torque,

T (Nm-

2)

Daya,

W

(watts)

Power

Number

(Po)

Reynold

Number

(Re)

1 25 0,416666667 0 0 0 0 10971,42857

2 50 0,833333333 0 0 0 0 21942,85714

3 75 1,25 0 0 0 0 32914,28571

4 100 1,666666667 0 0 0 0 43885,71429

5 125 2,083333333 0 0 0 0 54857,14286

6 150 2,5 0 0 0 0 65828,57143

7 175 2,916666667 0 0 0 0 76800

8 200 3,333333333 0 0 0 0 87771,42857

9 225 3,75 0 0 0 0 98742,85714

10 250 4,166666667 0 0 0 0 109714,2857

11 275 4,583333333 0 0 0 0 120685,7143

12 300 5 0 0 0 0 131657,1429

b. Propeller dengan sekat

= 1000 Kg/m3

= 0.0014 Kg/m s

D = 0.014 m

Tabel 3. Data Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk Propeller Dengan Sekat

Pengamatan

Laju

Putaran

(rpm)

Laju

Putaran, (rad/detik)

Gaya,

F (N)

Torque,

T (Nm-2)

Daya,

W

(watts)

Power

Number

(Po)

Reynold

Number (Re)

1 25 0,416666667 0 0 0 0 10971,42857

2 50 0,833333333 0 0 0 0 21942,85714

3 75 1,25 0 0 0 0 32914,28571

4 100 1,666666667 0 0 0 0 43885,71429

5 125 2,083333333 0 0 0 0 54857,14286

6 150 2,5 0 0 0 0 65828,57143

7 175 2,916666667 0 0 0 0 76800

8 200 3,333333333 0 0 0 0 87771,42857

9 225 3,75 0 0 0 0 98742,85714

10 250 4,166666667 0 0 0 0 109714,2857

11 275 4,583333333 0 0 0 0 120685,7143

12 300 5 0 0 0 0 131657,1429

2. Paddle

a. Paddle tanpa sekat

= 1000 Kg/m3

= 0.0014 Kg/m s

D = 0.204 m

Tabel 4. Data Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk Paddle Tanpa Sekat

Pengamatan

Laju

Putaran

(rpm)

Laju

Putaran, (rad/detik)

Gaya,

F (N)

Torque, T

(Nm-2)

Daya, W

(watts)

Power

Number

(Po)

Reynold

Number

(Re)

1 25 0,416666667 0 0 0 0 12385,71429

2 50 0,833333333 0 0 0 0 24771,42857

3 75 1,25 0 0 0 0 37157,14286

4 100 1,666666667 0 0 0 0 49542,85714

5 125 2,083333333 0,03 0,0033 0,006875 8,95583E-05 61928,57143

6 150 2,5 0,22 0,0242 0,0605 0,000456084 74314,28571

7 175 2,916666667 1 0,11 0,320833333 0,001523101 86700

8 200 3,333333333 1,3 0,143 0,476666667 0,001515961 99085,71429

9 225 3,75 1,73 0,1903 0,713625 0,001593991 111471,4286

10 250 4,166666667 1,73 0,1903 0,792916667 0,001291132 123857,1429

11 275 4,583333333 1,73 0,1903 0,872208333 0,001067052 136242,8571

12 300 5 1,73 0,1903 0,9515 0,00089662 148628,5714

b. Paddle dengan sekat

= 1000 Kg/m3

= 0.0014 Kg/m s

D = 0.204 m

Tabel 5. Data Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk Paddle Dengan Sekat

Pengamatan

Laju

Putaran

(rpm)

Laju

Putaran, (rad/detik)

Gaya,

F (N)

Torque, T

(Nm-2)

Daya, W

(watts)

Power

Number

(Po)

Reynold

Number

(Re)

1 25 0,416666667 0 0 0 0 12385,71429

2 50 0,833333333 0 0 0 0 24771,42857

3 75 1,25 0,6 0,066 0,0825 0,004975462 37157,14286

4 100 1,666666667 1,7 0,187 0,311666667 0,007929642 49542,85714

5 125 2,083333333 1,73 0,1903 0,396458333 0,005164529 61928,57143

6 150 2,5 1,73 0,1903 0,47575 0,003586479 74314,28571

7 175 2,916666667 1,73 0,1903 0,555041667 0,002634964 86700

8 200 3,333333333 1,73 0,1903 0,634333333 0,002017394 99085,71429

9 225 3,75 1,73 0,1903 0,713625 0,001593991 111471,4286

10 250 4,166666667 1,73 0,1903 0,792916667 0,001291132 123857,1429

11 275 4,583333333 1,73 0,1903 0,872208333 0,001067052 136242,8571

12 300 5 1,73 0,1903 0,9515 0,00089662 148628,5714

3. Turbin

a. Turbin tanpa sekat

= 1000 Kg/m3

= 0.0014 Kg/m s

D = 0.12 m

Tabel 6. Data Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk Turbin Tanpa Sekat

Pengamatan

Laju

Putaran

(rpm)

Laju

Putaran, (rad/detik)

Gaya,

F (N)

Torque,

T (Nm-2)

Daya, W

(watts)

Power

Number

(Po)

Reynold

Number

(Re)

1 25 0,416666667 0 0 0 0 4285,714286

2 50 0,833333333 0 0 0 0 8571,428571

3 75 1,25 0 0 0 0 12857,14286

4 100 1,666666667 0 0 0 0 17142,85714

5 125 2,083333333 0 0 0 0 21428,57143

6 150 2,5 0 0 0 0 25714,28571

7 175 2,916666667 0 0 0 0 30000

8 200 3,333333333 0 0 0 0 34285,71429

9 225 3,75 0 0 0 0 38571,42857

10 250 4,166666667 0 0 0 0 42857,14286

11 275 4,583333333 0,03 0,0033 0,015125 9,09091E-05 47142,85714

12 300 5 0,2 0,022 0,11 0,000509259 51428,57143

b. Turbin dengan sekat

= 1000 Kg/m3

= 0.0014 Kg/m s

D = 0.12 m

Tabel 7. Data Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk Turbin Dengan Sekat

Pengamatan

Laju

Putaran

(rpm)

Laju

Putaran, (rad/detik)

Gaya, F

(N)

Torque, T

(Nm-2)

Daya, W

(watts)

Power

Number

(Po)

Reynold

Number

(Re)

1 25 0,416666667 0 0 0 0 4285,714286

2 50 0,833333333 0 0 0 0 8571,428571

3 75 1,25 0 0 0 0 12857,14286

4 100 1,666666667 0 0 0 0 17142,85714

5 125 2,083333333 0 0 0 0 21428,57143

6 150 2,5 0 0 0 0 25714,28571

7 175 2,916666667 0,02 0,0022 0,006416667 0,00014966 30000

8 200 3,333333333 0,5 0,055 0,183333333 0,002864583 34285,71429

9 225 3,75 0,7 0,077 0,28875 0,003168724 38571,42857

10 250 4,166666667 0,85 0,0935 0,389583333 0,003116667 42857,14286

11 275 4,583333333 0,95 0,1045 0,478958333 0,002878788 47142,85714

12 300 5 1,45 0,1595 0,7975 0,00369213 51428,57143

3.2. Pembahasan

3.2.1. Pola Aliran

Sistem tangki berpengaduk yang digunakan dalam percobaan ini

merupakan tangki silinder tegak. Tangki ini memiliki tinggi (Z) 42,3 cm yang

dihitung dari dasar tangki hingga bagian paling atas tangki. Diameter tangki (Dt)

memiliki garis tengah 30 cm. Impeller dipasang pada jarak (E) 13,5 cm dari dasar

tangki. Lebar impeller (W) dan diameter impeller (Da) bergantung pada tipe

impeller yang digunakan. Fluida yang digunakan adalah air. Fluida diisi hingga

ketinggian (H) 30 cm. Penyekat atau baffle yang digunakan terdiri atas empat

lempeng batang yang terpasang dalam satu kesatuan. Lebar dari keempat baffle ini

adalah 2,5 cm.

j

H

Dt

Da E

Gambar 3.2.1. Dimensi Tangki Berpengaduk

Keterangan Gambar:

Dt : Diameter tangki = 30 cm

H : Tinggi Fluida = 30 cm

J : Lebar sekat = 2,5 cm

Z : Tinggi Tangki = 42,3 cm

W : Lebar Pengaduk

Da : Diameter Pengaduk

E : Jarak pengaduk ke dasar tangki = 13,5 cm

L : Panjang Pengaduk

Dari percobaan dapat dilihat pola sirkulasi yang dibangkitkan dari semua

impeller, yaitu :

1. Propeller

Pada propeler pola aliran atau sirkulasi fluida timbul dari dasar, kemudian

bergerak ke sisi, dan selanjutnya ke atas. Untuk tangki bersekat sirkulasi fluida

lebih besar dan kasar. Jika dilihat dari atas terlihat aliran yang acak.

2. Paddle

Umumnya pola sirkulasi yang dibangkitkan pada impeller jenis paddle

adalah radial. Hal yang mempengaruhi pola sirkulasi pada paddle adalah lebar

daun paddle. Untuk paddle dengan sekat, pola sirkulasi yang dibangkitkan relatif

sama dengan paddle tanpa sekat. Namun pada paddle tanpa sekat vorteks timbul

dengan cepat dibanding dengan paddle yang menggunakan sekat. Sekat berfungsi

sebagai pencegah timbulnya vorteks yang terjadi pada fluida yang diaduk.

3. Turbin

Pola sirkulasi yang terbentuk pada turbin adalah radial. Sirkulasi fluida

terbentuk dari daun turbin kemudian bergerak ke arah sisi tangki. Bergerak di

dinding, dan membelok ke atas dan ke dasar tangki. Pada kecepatan pengadukan

yang tinggi, terjadi vorteks pada aliran.

3.2.2. Penentuan Karakteristik Daya Pengaduk

3.2.2.1. Hubungan antara Kecepatan Pengaduk dengan Npo untuk Tipe

Pengaduk Propeller, Paddle, dan Turbin dalam Tangki Tanpa Sekat

Pada gambar 3.2. dapat dilihat hubungan antara kecepatan pengaduk

dengan NPo untuk tipe pengaduk propeller, paddle, dan turbin dalam tangki tanpa

sekat.

Gambar 3.2. Kurva Kecepatan Putaran Pengaduk Vs NPo Impeller tanpa

sekat

Berdasarkan Gambar 3.2, dapat dilihat bahwa antara kecepatan pengaduk

dan NPo dari tipe pengaduk jenis paddle, dan turbin terjadi kenaikan. Semakin

tinggi nilai kecepatan pengaduk, maka semakin tinggi pula nilai NPo dari masing-

masing pengaduk. Sedangkan untuk jenis impeller yang menghasilkan NPo yang

paling besar adalah paddle. Hal ini dikarenakan perbandingan lebar daun

pengaduk dengan diameternya yang lebih besar daripada tipe pengaduk lainnya.

Semakin besar perbandingan lebar daun pengaduk dengan diameternya, daya yang

dibutuhkan untuk menggerakkan impeller akan semakin besar, sehingga

menghasilkan NPo yang besar juga. Secara umum, untuk mendapatkan kecepatan

pengaduk yang besar, dapat dilakukan dengan memperbesar kecepatan putar dari

masing-masing pengaduk.

3.2.2.2. Hubungan antara Kecepatan Pengaduk dengan Npo untuk Tipe

Pengaduk Propeller, Paddle, dan Turbin dalam Tangki Bersekat

Gambar 3.3. Kurva Kecepatan Putaran Pengaduk Vs Npo Impeller dengan sekat

Berdasarkan Gambar 3.3, dapat dilihat bahwa antara kecepatan pengaduk

dan NPo dari tipe pengaduk jenis paddle, dan turbin terjadi kenaikan. Semakin

tinggi nilai kecepatan pengaduk, maka semakin tinggi pula nilai NPo dari masing-

masing pengaduk. Sedangkan untuk jenis impeller yang menghasilkan NPo yang

paling besar adalah paddle yaitu pada kecepatan 100 rpm. Setelah nilai optimum

NPo tercapai maka terjadi penurunan nilai NPo pada impeller paddle. Hal ini

disebabkan pada kondisi 100 rpm, angka pada alat ukur gaya telah mencapai

maksimal. Sehingga, jika kecepatan dinaikkan, gaya yang diperlukan sama

dengan kecepatan 100 rpm, namun aliran yang terbentuk menyebabkan timbulnya

vorteks.

Dari Gambar 3.2 dan 3.3, dapat dilihat bahwa tangki yang menggunakan

sekat, nilai bilangan daya (power)-nya lebih besar dibandingkan dengan tangki

tanpa sekat. Besarnya bilangan daya (power) disebabkan karena pada tangki

bersekat, daya yang digunakan lebih besar dan dipengaruhi oleh daun sekat

sehingga memperlambat pengadukan.

3.2.2.3. Hubungan antara Kecepatan Pengaduk dengan NRe untuk Tipe

Pengaduk Propeller, Paddle, dan Turbin dalam Tangki Tanpa Sekat

Gambar 3.4. Kurva Kecepatan Putaran Pengaduk Vs NRe Impeller tanpa Sekat

Dari Gambar 3.4, dapat dilihat bahwa antara kecepatan pengaduk dan NRe

dari tipe pengaduk jenis propeller, paddle dan turbin terjadi kenaikan linier.

Semakin tinggi nilai kecepatan pengaduk, maka semakin tinggi pula nilai NRe

dari masing-masing pengaduk. Sedangkan untuk jenis impeller yang

menghasilkan NRe yang paling besar adalah paddle. Hal ini dikarenakan

diameternya yang lebih besar daripada tipe pengaduk lainnya. Semakin besar

diameter pengaduknya, NRe yang didapat akan semakin besar. NRe yang didapat

pada jenis impeller dalam tangki tidak berpenyekat yaitu lebih besar dari 1 x104.

Angka tersebut menunjukkan pola aliran yang terbentuk adalah aliran turbulen

yang ditandai dengan adanya vorteks di sekitar pengaduk.

3.2.2.4. Hubungan antara Kecepatan Pengaduk dengan NRe untuk Tipe

Pengaduk Propeller, Paddle, dan Turbin dalam Tangki Bersekat

Gambar 3.5. Kurva Kecepatan Putaran Pengaduk Vs NRe Impeller tanpa Sekat

Dari Gambar 3.5, dapat dilihat bahwa antara kecepatan pengaduk dan NRe

dari tipe pengaduk jenis propeller, paddle dan turbin terjadi kenaikan linier.

Semakin tinggi nilai kecepatan pengaduk, maka semakin tinggi pula nilai NRe

dari masing-masing pengaduk. Sedangkan untuk jenis impeller yang

menghasilkan NRe yang paling besar adalah paddle. Hal ini dikarenakan

diameternya yang lebih besar daripada tipe pengaduk lainnya. Semakin besar

diameter pengaduknya, NRe yang didapat akan semakin besar. NRe yang didapat

pada jenis impeller dalam tangki tidak berpenyekat yaitu lebih besar dari 1 x104.

Angka tersebut menunjukkan pola aliran yang terbentuk adalah aliran turbulen

yang ditandai dengan adanya vorteks di sekitar pengaduk.

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

1. Pengadukan dengan menggunakan impeller yang berbeda menghasilkan

pola aliran yang berbeda. Paddle menghasilkan pola aliran radial, propeller

menghasilkan pola aliran axial, dan turbin menghasilkan pola aliran

tangensial.

2. Hubungan kecepatan pengadukan berbanding lurus dengan daya yang

dibutuhkan, yaitu semakin besar kecepatan pengadukan, maka semakin

3. Besarnya daya bergantung pada bentuk impeller dan kecepatan putar. Ini

terbukti dengan semakin besarnya ukuran impeller yang digunakan maka

daya yang diperlukan akan semakin besar.

4.2 Saran

1. Hati-hati memasang motor dengan tangki pengaduknya

2. Dalam mengamati gaya yang terbaca pada bar setting sebaiknya teliti.

LAMPIRAN A

CONTOH PERHITUNGAN

A. Pengukuran Dimensi Alat

1. Tangki

Diameter tangki = 28,7 cm

Tinggi tangki = 42.3 cm

Volume tangki =27,12 L

2. Impeller

Propeller

Jumlah daun pengaduk : 3 buah

Diameter : 0.014 m

Paddle

Jumlah daun : 2 buah

Diameter : 0,204 m

Panjang daun pengaduk : 0,061 m

Lebar daun pengaduk : 0,021 m

Turbin

Diameter : 0,12 m

B. Contoh Perhitungan Menentukan Karakteristik Daya Pengaduk

Misalkan pada paddle.

a) Laju Putaran,

75 rpm = s

rad85,7

rpm

srad

60

14.3275

b) Torque, T (Nm)

T = -2Nm 066,011.06,0 0.11 (F) Gaya

c) Daya, P (Watt)

P = Watt5181,0s

rad7,85Nm 066,0 T 2-

d) Bilangan Daya

53DN

PN Po

=

410261,1

m 0,204s

rad85,7

m

kg 1000

5181,0

3

3

3

xwatt

e) Bilangan Reynold

2

Re

NDN =

233346,85

m.s

kg0014,0

.204m0s

rad85,7

m

kg1000

2

Catatan : cara perhitungan setiap data dihitung dengan cara yang sama.