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
Tabel III.1.2 Hasil Perhitungan Percobaan 1 Run 2
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
Tabel III.1.3 Hasil Perhitungan Percobaan 1 Run 3
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
Tabel III.1.4 Hasil Perhitungan Percobaan 1 Run 4
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 0,2 0,01 12,56 125,6 1727000 203,99353 150 2,5 0,5 0,025 15,7 392,5 2763200 254,99194 275 4,583333 0,8 0,04 28,78333 1151,333 1315375 467,4851
Tabel III.1.5 Hasil Perhitungan Percobaan 1 Run 5
t rpm rps force τ ω P Np Nre1 50 0,833333 0,3 0,015 5,233333 78,5 14921280 84,997292 120 2 0,6 0,03 12,56 376,8 5181000 203,99353 150 2,5 0,7 0,035 15,7 549,5 3868480 254,99194 275 4,583333 0,8 0,04 28,78333 1151,333 1315375 467,4851
Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS
BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III-2
Tabel III.1.6 Hasil Perhitungan Percobaan 1 Run 6
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
Tabel III.1.7 Hasil Perhitungan Percobaan 1 Run 7
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
Tabel III.1.8 Hasil Perhitungan Percobaan 1 Run 8
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
Tabel III.1.9 Hasil Perhitungan Percobaan 2 Run 1
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
Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS
BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III-3
Tabel III.1.10 Hasil Perhitungan Percobaan 2 Run 1
rpm rps Nre MT0 0 0 36,5
180 3 336,587 16,6250 4,166667 467,482 11,8
Tabel III.1.11 Hasil Perhitungan Percobaan 2 Run 2
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
Tabel III.1.12 Hasil Perhitungan Percobaan 2 Run 2
rpm rps MT Nre0 0 0 23,5
180 3 336,587 12,7250 4,166667 467,482 9,2
Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS
BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III-4
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
Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS
BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III-5
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.
Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS
BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III-6
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
Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS
BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III-7
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.
Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS
BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III-8
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:
Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS
BAB III HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN III-9
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.
Top Related