Liquid Liquid Mixing

BAB III

HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

III.1.Hasil Perhitungan

Tabel III.1.1 Hasil Perhitungan Percobaan 1 Run 1

t rpm rps force τ ω P Np Nre1 50 0,833333 0,1 0,005 5,233333 26,16667 4973760 84,997292 120 2 0,7 0,035 12,56 439,6 6044500 203,99353 150 2,5 1 0,05 15,7 785 5526400 254,99194 275 4,583333 4 0,2 28,78333 5756,667 6576873 467,4851


t rpm rps force τ ω P Np Nre1 50 0,833333 0,1 0,005 5,233333 26,16667 4973760 84,997292 120 2 0,3 0,015 12,56 188,4 2590500 203,99353 150 2,5 0,7 0,035 15,7 549,5 3868480 254,99194 275 4,583333 0,9 0,045 28,78333 1295,25 1479796 467,4851


t rpm rps force τ ω P Np Nre1 50 0,833333 0,1 0,005 5,233333 26,16667 4973760 84,997292 120 2 0,5 0,025 12,56 314 4317500 203,99353 150 2,5 1,1 0,055 15,7 863,5 6079040 254,99194 275 4,583333 1,5 0,075 28,78333 2158,75 2466327 467,4851





Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS

BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III-2


t rpm rps force τ ω P Np Nre1 50 0,833333 0 0 5,233333 0 0 84,997292 120 2 0,3 0,015 12,56 188,4 2590500 203,99353 150 2,5 0,4 0,02 15,7 314 2210560 254,99194 275 4,583333 0,5 0,025 28,78333 719,5833 822109,1 467,4851


t rpm rps force τ ω P Np Nre1 50 0,833333 0,1 0,005 5,233333 26,16667 4973760 84,997292 120 2 0,15 0,0075 12,56 94,2 1295250 203,99353 150 2,5 0,2 0,01 15,7 157 1105280 254,99194 275 4,583333 0,3 0,015 28,78333 431,75 493265,5 467,4851


t rpm rps force τ ω P Np Nre1 50 0,833333 0 0 5,233333 0 0 84,997292 120 2 0,1 0,005 12,56 62,8 863500 203,99353 150 2,5 0,15 0,0075 15,7 117,75 828960 254,99194 275 4,583333 0,2 0,01 28,78333 287,8333 328843,6 467,4851


PROPELLERRPM 0 180 250waktu pH pH 98% waktu pH pH 98% waktu pH pH 98%

0 5,5

2,07

0 5,5

2,168

0 5,5

2,364

5 2,8 5 2,7 5 2,610 2,6 10 2,4 10 2,415 2,5 15 2,2 15 2,320 2,4 20 2,1 20 2,325 2,3 25 2,1 25 2,330 2,2 30 2,1 30 2,335 2,1 35 2,1 35 2,340 2 40 2,1 40 2,345 2 45 2,1 45 2,350 2 50 2,1 50 2,3




rpm rps Nre MT0 0 0 36,5

180 3 336,587 16,6250 4,166667 467,482 11,8


WIDE IMPELLERRPM 0 180 250waktu pH pH 98% waktu pH pH 98% waktu pH pH 98%

0 5,5

2,07

0 5,5

2,168

0 5,5

2,168

5 4,5 5 2,4 5 2,210 2,5 10 2,3 10 2,115 2,3 15 2,1 15 2,120 2,2 20 2,1 20 2,125 2,1 25 2,1 25 2,130 2 30 2,1 30 2,135 2 35 2,1 35 2,140 2 40 2,1 40 2,145 2 45 2,1 45 2,150 2 50 2,1 50 2,1


rpm rps MT Nre0 0 0 23,5

180 3 336,587 12,7250 4,166667 467,482 9,2



III.2 Pembahasan

Percobaan ini mempunyai tujuan untuk mengamati pola alir fluida pada berbagai

impeller dan baffle dan mengamati pengaruh ukuran dan tipe pengaduk terhadap effisiensi

dan power pengadukan.

Pada percobaan ini terdapat variasi jenis impeller, kecepatan mixing, jarak impeller

dengan dasar vessel, dan jenis larutan.

Pada percobaan part A, terdapat variabel antara lain kecepatan mixing

menggunakan kecepatan 50 rpm; 120 rpm; 150 rpm dan 275 rpm, jenis impeller yaitu

menggunakan dua macam impeller antara lain wide flat impeller dan propeller impeller,

dan jarak impeller terhadap dasar vessel yaitu masing-masing 4 cm dan 5 cm.

Percobaan dimulai dengan terlebih dahulu mengisi vessel dengan tepung sebanyak 110

gram dengan ditambahkan 18 cm air keran. Run 1, menggunakan jenis agitator propeller

dengan letak pengaduk sebesar 4 cm dari dasar dan dengan kecepatan pengadukan sebesar 50

rpm, 120 rpm,150 rpm,275 rpm. Pengamatan dilakukan dengan beberapa variabel waktu yaitu

1 menit, 2 menit, 2 menit dan 4 menit. Percobaan ini dilakukan dua kali yaitu dengan 1 baffle

dan dengan 4 baffle.

Kemudian percobaan selanjutnya menggunakan jenis agitator yang sama yaitu propeller

namun, dengan letak pengadukkan sebesar 5 cm dari dasar, dan kecepatan pengadukkan

sebesar 50 rpm, 120 rpm,150 rpm,275 rpm. Pengamatan dilakukan dengan beberapa variabel

waktu yaitu 1 menit, 2 menit, 3 menit dan 4 menit. Percobaan ini dilakukan dua kali yaitu

dengan 1 baffle dan dengan 4 baffle.

Percobaan selanjutnya yaitu menggunakan jenis agitator wide impeller dan letak

pengadukkan sebesar 4 cm dari dasar, dan kecepatan pengadukkan sebesar 50 rpm, 120

rpm,150 rpm,275 rpm. Pengamatan dilakukan dengan beberapa variabel waktu yaitu 1 menit,

2 menit, 3 menit dan 4 menit. Percobaan ini dilakukan dua kali yaitu dengan 1 baffle dan

dengan 4 baffle.

Kemudian dilakukan percobaan menggunakan jenis agitator wide impeller dan letak

pengadukkan sebesar 5 cm dari dasar, dan kecepatan pengadukkan sebesar 50 rpm, 120

rpm,150 rpm,275 rpm. Pengamatan dilakukan dengan beberapa variabel waktu yaitu 1 menit,

2 menit, 3 menit dan 4 menit. Percobaan ini dilakukan dua kali yaitu dengan 1 baffle dan

dengan 4 baffle.

Propeller; 4 cm; 1 baffle dan 4 baffle

Dengan 4 baffle, force 1 relatif lebih kecil di banding force 2, hal ini di sebabkan karena

pada saat vortex terbentuk, rotating liquid menabrak baffle dan menurunkan ketinggian dari



vortex, sehingga massa yang tercatat pada timbangan kecil. Sebaliknya, pada 1 baffle, gaya

yang di hasilkan relatif besar di sebabkan tinggi vortex pada 1 baffle lebih besar sehingga

menyebabkan gaya yang di berikan vessel terhadap rotary tabble lebih besar, maka pencatan

mass untuk 1 baffle lebih besar. Selain itu, jika di tinjau dari hasil perhitungan Power number,

maka Po1 memiliki harga yang lebih kecil di banding Po2. Hal ini di sebabkan, baffle

menghalangi terbentuknya vortex yang besar sehingga power yang di butuhkan untuk mixing

lebih kecil (aliran teratur). Selain itu jika di amati dari fenomena yang terjadi selama proses

mixing, didapatkan bahwa pada 1 baffle, aliran lebih tidak teratur (turbulen), sedangkan pada

4 baffle lebih teratur.

Propeller; 5 cm; 1 dan 4 baffle

Yang terjadi pada variabel ini hampir sama dengan variabel sebelumnya. Force2 lebih

besar di bandingkan force1, Torsi 2 lebih besar dari torsi 1, Force 2 memiliki harga yang lebih

besar di akibatkan pemakaian 1 baffle sehingga menyebabkan aliran menjadi tidak teratur,

bahkan ada sedikit fluida yang tumpah dari vessel. Kondisi vessel yang tidak stabil pada

rotary tabble menyebabkan gaya yang di hasilkan juga besar. Sebaliknya, pada penggunaan 4

baffle di dapatkan aliran yang lebih teratur sehingg pencatatan gaya oleh alat lebih kecil

karena tidak adanya gerakan-gerakan besar vessel terhadap rotary table. Begitu juga dengan

torsi, karena torsi sebanding dengan force. Yang menarik adalah jika di tinjau dari power

numbernya. Po1 jika di bandingkan dengan Po2 memiliki perbedaan yang sangat

besar,bahkan Po2 nilainya 10x Po1. Hal ini di sebabkan nilai force yang berbeda jauh juga.

Pada penggunaan 1 baffle, vortex tidak teratur sehingga menyebabkan harga force semakin

besar juga. Fenomena visual yang terjadi adalah, pada penggunaan 1 baffle, tinggi vortex

menyebabkan sedikit air keluar dan keadaan vessel tidak setimbang terhadap rotary table

karena pengadukan oleh propeller tidak cukup kuat untuk meng-agitasi tepung yang memiliki

viskositas tinggi.

Impeller; 4 baffle; 4 dan 5 cm

Impeller yang di gunakan adalah wide flat, memiliki diameter yang lebih kecil daripada

diameter propeller. Variabel pada percobaan ini adalah letak agitator dari dasar. Pada

penghitungan jarak dari ujung agitator ke dasar vessel mengalmi kesulitan di karenakan air

yang keruh, sehingga tidak bisa menghitung jarak secara presisi. Pada 2 jarak yang berbeda,

harga force relatif sama, sehingga nilai τ maupun Po hampir sama. Artinya pada impeller

jarak dari dasar tidak terlalu mempengaruhi dalam mixing.



Impeller; 1 baffle; 4 dan 5 cm

Menggunakan jenis agitator yang sama, namun dari data eksperimen yang di dapatkan

bahwa terjadi perbedaan force antara 2 jenis variabel jarak tersebut. Perbedaan yang

mencolok ini diakibatkan, pada saat impeller berada pada 4 cm, mixing yang di lakukan

impeller tidak cukup kuat terhadap tepung yang memiliki viskositas tinggi sehingga

menyebabkan aliran vortex yang tidak beraturan. Penggunaan 1 baffle juga sangat

mempengaruhi ketinggian vortex.

Dari data yang didapatkan, maka diperoleh beberapa grafik sebagai berikut :

Grafik III.1. Grafik hubungan antara Np dan Nre pada wide flat impeller

Grafik III.2. Grafik hubungan antara Np dan Nre pada propeller



Dari kedua grafik diatas nampak bahwa nilai power number (Np) berbanding

terbalik dengan reynold number (Nre). Semakin besar nilai Nre maka nilai dari Np akan

semakin kecil begitu juga sebaliknya. Namun, dalam percobaan ini masih terdapat grafik

yang memiliki kecenderungan naik. Hal ini di sebabkan oleh viskositas lumpur yang

kelewat tinggi, dan jarak dari agitator ke dasar yang kurang ideal menyebabkan terjadinya

perbedaan fenomena (vortex) yang sangat berbeda. Hal ini sangat mempengaruhi

perhitungan power number. Jika dibandingkan dengan Figure 3.4-4 pada buku Geankoplis

yaitu perbandingan antara Np dan Nre. Kurva yang dihasilkan pada percobaan ini

cenderung sama seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.

Pada percobaan part B menggunakan larutan asam sitrat yang bertujuan untuk

mengetahui mixing time dari jenis-jenis impeller yaitu Wide Flat Impeller dan Propeller. Pada

mixing dengan menggunakan kedua impeller ini menunjukkan bahwa pH dari larutan turun

pada fungsi waktu. Semakin lama waktu mixing maka pH larutan akan semakin konstan

terhadap nilai tertentu, hal ini dikarenakan semakin lama dengan adanya pengadukan larutan

akan semakin homogen. Kecepatan yang digunakan adalah 0; 180; dan 250 rpm.



Dari data yang di dapatkan maka bisa di plot grafik antara pH vs waktu, sehingga di

dapatkan:

Grafik III.3. Grafik plot pH vs waktu untuk propeller

Grafik III.4. Grafik plot pH vs waktu untuk wide flat impeller

Dapat dilihat hubungan antara pH dan waktu memiliki kecenderungan turun atau dengan

kata lain tidak sebanding. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa semakin

lama pH pada mixing akan semakin menurun hingga akhirnya mencapai keadaan steady. Jadi

pada grafik ini sesuai dengan literatur.

Selain itu di plot juga grafik antara Mixing time vs Re. Berikut adalah grafik yang

didapatkan:



Grafik III.5. Grafik hubungan antara mixing time dengan Nre

Dari grafik diatas dapat dinyatakan bahwa semakin besar nilai Re maka semakin

cepat mixing timenya,hal ini sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa mixing time

berbanding terbalik dengan renold number.

(Mc. Cabe, hal 260)

Sesuai dengan grafik diatas terdapat perbedaan performance dari tiap-tiap impeller.

Ternyata impeller yang terbaik dalam melakukan mixing adalah propeller impeller hal ini

dikarenakan propeller impeller lebih aerodinamis sehingga dalam melakukan pengadukan

lebih cepat menghomogenisasi suatu campuran dan membutuhkan power yang lebih sedikit.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa semakin banyak baffle yang digunakan, semakin

kecil ukuran vortex /pusaran yang terbentuk dan semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk

mencapai keadaan campuran yang homogen. Kecepatan putar pengaduk/ impeller juga

mempengaruhi waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi campuran yang homogen,

semakin besar rpm yang digunakan, semakin cepat mencapai keadaan homogen oleh karena

turbulensi yang didapat.

Liquid Liquid Mixing

Documents

Transcript of Liquid Liquid Mixing