Reaktor kimia adalah sebuah alat industri kimia , dimana terjadi reaksi bahan mentah menjadi hasil jadi yang lebih berharga.
Tujuan pemilihan reaktor adalah :
1. Mendapat keuntungan yang besar
2. Biaya produksi rendah
3. Modal kecil/volume reaktor minimum
4. Operasinya sederhana dan murah
5. Keselamatan kerja terjamin
6. Polusi terhadap sekelilingnya (lingkungan) dijaga sekecil-kecilnya
Pemilihan jenis reaktor dipengaruhi oleh :
1. Fase zat pereaksi dan hasil reaksi
2. Tipe reaksi dan persamaan kecepatan reaksi, serta ada tidaknya reaksi samping
3. Kapasitas produksi
4. Harga alat (reactor) dan biaya instalasinya
5. Kemampuan reactor untuk menyediakan luas permukaan yang cukup untuk perpindahan panas
Jenis-jenis reaktor
A. Berdasarkan bentuknya
1. Reaktor tangki
Dikatakan reaktor tangki ideal bila pengadukannya sempurna, sehingga komposisi dan suhu didalam reaktor setiap saat selalu uniform. Dapat dipakai untuk proses batch, semi batch, dan proses alir.
2. Reaktor pipa
Biasanya digunakan tanpa pengaduk sehingga disebut Reaktor Alir Pipa. Dikatakan ideal bila zat pereaksi yang berupa gas atau cairan, mengalir didalam pipa dengan arah sejajar sumbu pipa.
B. Berdasarkan prosesnya
1. Reaktor Batch
Biasanya untuk reaksi fase cair
Digunakan pada kapasitas produksi yang kecil
Keuntungan reactor batch:
- Lebih murah dibanding reactor alir
- Lebih mudah pengoperasiannya
- Lebih mudah dikontrol
Kerugian reactor batch:
- Tidak begitu baik untuk reaksi fase gas (mudah terjadi kebocoran pada lubang pengaduk)
- Waktu yang dibutuhkan lama, tidak produktif (untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat hasil, pembersihan reactor, waktu reaksi)
2. Reaktor Alir (Continous Flow)
Ada 2 jenis:
a. RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)
Keuntungan:
Suhu dan komposisi campuran dalam rerraktor sama
Volume reactor besar, maka waktu tinggal juga besar, berarti zat pereaksi lebih lama bereaksi di reactor.
Kerugian:
Tidak effisien untuk reaksi fase gas dan reaksi yang bertekanan tinggi.
Kecepatan perpindahan panas lebih rendah dibanding RAP
Untuk menghasilkan konversi yang sama, volume yang dibutuhkan RATB lebih besar dari RAP.
b. RAP
Dikatakan ideal jika zat pereaksi dan hasil reaksi mengalir dengan kecepatan yang sama diseluruh penampang pipa.
Keuntungan :
Memberikan volume yang lebih kecil daripada RATB, untuk konversi yang sama
Kerugian:
1. Harga alat dan biaya instalasi tinggi.
2. Memerlukan waktu untuk mencapai kondisi steady state.
3. Untuk reaksi eksotermis kadang-kadang terjadi “Hot Spot” (bagian yang suhunya sangat tinggi) pada tempat pemasukan . Dapat menyebabkan kerusakan pada dinding reaktor.
3. Reaktor semi batch
Biasanya berbentuk tangki berpengaduk
C. Jenis reaktor berdasarkan keadaan operasinya
1. Reaktor isotermal.
Dikatakan isotermal jika umpan yang masuk, campuran dalam reaktor, aliran yang keluar dari reaktor selalu seragam dan bersuhu sama.
2. Reaktor adiabatis.
• Dikatakan adiabatis jika tidak ada perpindahan panas antara reaktor dan sekelilingnya.
• Jika reaksinya eksotermis, maka panas yang terjadi karena reaksi dapat dipakai untuk menaikkan suhu campuran di reaktor. ( K naik dan –rA besar sehingga waktu reaksi menjadi lebih pendek).
3. Reaktor Non-Adiabatis
D. Reaktor Gas Cair dengan Katalis Padat
1. Packed/Fixed bed reaktor (PBR).
Terdiri dari satu pipa/lebih berisi tumpukan katalis stasioner dan dioperasikan vertikal. Biasanya dioperasikan secara adiabatis.
2. Fluidized bed reaktor (FBR)
• Reaktor dimana katalisnya terangkat oleh aliran gas reaktan.
• Operasinya: isotermal.
• Perbedaan dengan Fixed bed: pada Fluidized bed jumlah katalis lebih sedikit dan katalis bergerak sesuai kecepatan aliran gas yang masuk serta FBR memberikan luas permukaan yang lebih besar dari PBR
E. Fluid-fluid reaktor
Biasa digunakan untuk reaksi gas-cair dan cair-cair.
1. Bubble Tank.
2. Agitate Tank
3. Spray Tower
Pertimbangan dalam pemilihan fluid-fluid reaktor.
1. Untuk gas yang sukar larut (Kl <) sehingga transfer massa kecil maka Kl harus diperbesar .Jenis spray tower tidak sesuai karena kg besar pada Spray Tower
2. Jika lapisan cairan yang dominan, berarti tahanan dilapisan cairan kecil maka Kl harus diperbesar
» jenis spray tower tidak sesuai.
3. Jika lapisan gas yang mengendalikan (maka Kg <)
» jenis bubble tank dihindari.
4. Untuk gas yang mudah larut dalam air
» jenis bubble tank dihindari.
Kamis, 31 Maret 2011
Distilasi
Distilasi merupakan proses pemisahan yang berdasarkan perbedaan titik didih dari komponen-komponen yang akan dipisahkan. Distilasi sering digunakan dalam proses isolasi komponen, pemekatan larutan, dan juga pemurnian komponen cair.
Proses distilasi didahului dengan penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan distilat. Dasar proses distilasi adalah kesetimbangan senyawa volatil antara fasa cair dan fasa uap.
Bila zat non volatil dilarutkan kedalam suatu zat cair, maka tekanan uap zat cair tersebut akan turun. Pada larutan yang mengandung dua komponen volatil yang dapat bercampur sempurna, maka tekanan uap masing-masing komponen akan turun. Hukum Raoult menyatakan bahwa tekanan uap masing-masing komponen berbanding langsung dengan fraksi molnya.
Pemisahan menggunakan distilasi sederhana seringkali tidak memuaskan karena metode tersebut dikembangkan dengan menambahkan suatu kolom fraksinasi diantara labu didih dan klaisen (still head) dalam perangkat alat distilasi.
Pengaruh dari penambahan kolom fraksinasi akan mempersingkat beberapa pekerjaan pemisahan dari distilasi biasa menjadi hanya satu pekerjaan. Metode baru ini dikenal sebagai distilasi fraksional, kolom fraksinasi mengandung beberapa plate yang setiap plate equivalen dengan satu kali distilasi biasa. Semakin banyak plate makin baik suatu pemisahan komponen.
Distilasi fraksional sangat dibutuhkan untuk memisahkan suatu campuran yang mengandung multi komponen misalnya minyak bumi yang terdiri dari senyawa hidrokarbon jenuh dan tak jenuh baik rantai pendek maupun rantai panjang. Fraksi-fraksi pemisahan dari hasil distilasi fraksional dengan sampel minyak bumi mencerminkan jenis dari senyawa hidrokarbon penyusunnya.
Distilasi terhadap 2 campuran senyawa organik dilakukan melalui beberapa tahapan sebagai berikut: setelah pengotor dengan titik didih lebih rendah ditampung, labu erlenmeyer penampung segera diganti dengan yang baru untuk destilat senyawa A dengan titik didih yang lebih.
Distilasi adalah suatu proses yang melibatkan campuran liquid atau uap yang terdiri dari dua atau lebih komponen dipisahkan menjadi fraksi komponen yang diinginkan, dengan memasukan dan mengeluarkan panas. Pemisahan komponen dari campuran liquid dengan distilasi tergantung pada titik didih masing-masing komponen. Dan juga tergantung pada konsentrasi, karena masing-masing mempunyai karakteristik titik didih. Sehingga proses distilasi tergantung pada karakteristik tekanan uap campuran liquid
Dalam kolom distilasi akan terdapat transfer panas atau energi yang tentu akan menaikan tekanan uap, di mana tekanan uap berhubungan dengan titik didih. Liquid akan mendidih pada saat tekanan uapnya sama dengan lingkungannya. Kemudahan liquid untuk mendidih tergantung pada jumlah komponen volatile yang ada pada liquid. Liquid dengan tekanan uap tinggi (high volatility) akan menguap pada temperatur yang lebih rendah. Distilasi terjadi karena adanya perbedaan komponen volatility pada campuran liquid.
Perpindahan massa pada kolom distilasi terjadi pada suatu stage dengan memanfaatkan kesetimbangan fasa uap-cair dari suatu komponen. Tekanan uap liquid pada temperatur tertentu terjadi kesetimbangan antara molekul meninggalkan atau masuk permukaan liquid. Cairan dan uap yang tidak berada dalam kondisi setimbang akan dikontakkan hingga terjadi perpindahan massa dan produk dalam stage tersebut akan mendekati kondisi kesetimbangan. Komponen-komponen volatile diharapkan akan banyak berada pada uap yang meninggalkan stage dibandingkan dengan uap yang memasuki stage, sebaliknya diharapkan cairan yang meninggalkan stage akan memiliki komponen-komponen volatile. Bila proses ini dilakukan berulang-ulang diharapkan akan di dapatkan derajat pemisahan yang tinggi.
Distilasi secara umum dapat dibedakan menjadi:
1. Distilasi Atmosferik
• Dilakukan pada tekanan sedikit diatas tekanan atmosfir
• Minyak dipanaskan sampai temperatur tertentu sebelum terjadi perengkahan.
• Aplikasi : Crude Distillation Unit
2. Distilasi Vakum
• Untuk minyak berat bertitik didih tinggi yang jika dipanaskan lebih lanjut pada tekanan atmosfir akan terjadi perengkahan.
• Dilakukan pada tekanan dbawah satu atmosfir (vakum).
• Aplikasi : Vacuum Unit
3. Distilasi Bertekanan
• Untuk minyak yang sudah menguap pada temperatur kamar.
• Aplikasi : Light End Unit (Debutanizer, Depropanizer, naptha splitter).
Sistem kompleks adalah adalah sistem yang terdiri dari banyak sekali komponen sehingga tidak layak untuk menentukan komposisi campuran tersebut dinyatakan dalam komponen-komponen murninya. Contohnya adalah campuran petroleum. Pada umumya analisa penentuan titik didih pada campuran petroleum menggunakan dua cara, yaitu distilasi ASTM (American Society for Testing and Material) dan distilasi TBP (True Boiling Point).
1. Distilasi TBP
• Disebut distilasi 15/5, kolom eqivalent dengan 15 tahap (plate) & perbandingan refluks 5/1.
• Derajat kemurnian relatif tinggi, setiap komponen terpisahkan dengan baik (dari komponen ringan sampai dengan komponen berat).
• Kondisi operasi, tekanan atmospferik & temperatur sampai dengan 316 oC (600 oF), kemudian dilanjutkan dengan tekanan vacum dengan tujuan mencegah perengkahan fraksi minyak yang berat.
• Volume minyak mentah 1000-5000 cc sehingga volume distilate setiap fraksi banyak dan cukup untuk analisa kualitas fraksi.
2. Distilasi ASTM atau distilasi Engler
• Derajat kemurnian relatif rendah (tidak ada kolom & refluks).
• Hasil distilasi ASTM dapat digunakan untuk menganalisa minyak mentah.
• Analisa cepat.
• Banyak digunakan untuk mengontrol operasi.
• Untuk minyak mentah dan produk – produk minyak mentah.
• Volume 100 cc.
• Tekanan atmosferik.
• Pemanasan diatur sedemikian rupa pada 5 – 10 menit diperoleh tetesan pertama, hasil dikumpulkan dengan kecepatan 4 – 5 cc per menit.
• Temperature uap tetesan pertama disebut IBP (Initial Boiling Point).
• Temperature selanjutnya dicatat setelah hasil distillate terkumpul 5 ml, 10 ml dan setiap mendapat 10 ml distilate berikutnya.
• Temperature uap maksimum pada tetesan terakhir disebut (End Point) .
Campuran dalam fasa cair yang dipanaskan dalam suatu kolom (bejana) akan mengalami keseimbangan fase uap dan fase cair yang berlangsung singkat, peristiwa ini disebut Equilibrium Flash Vaporization (EFV). Kurva Equlibrium Flash Vaporization dibuat berdasarkan data Distilasi TBP atau Distilasi ASTM dengan bantuan grafik. Kurva EFV bermanfaat untuk menetukan performance dari unit Flash Distillation pada campuran kompleks.
Variabel Operasi Variabel-variabel yang mempengaruhi operasi kolom stripper adalah sebagai berikut:
1. Temperatur umpan masuk kolom
Temperatur umpan mempengaruhi jumlah komponen yang teruapkan pada flash zone, bila temperatur terlalu rendah, maka akan banyak fraksi ringan yang jatuh ke produk bawah dan sebaliknya bila terlalu tinggi fraksi berat akan terikut ke atas
2. Tekanan kolom
Tekanan kolom akan berpengaruh terhadap temperatur penguapan cairan, bila tekanan kolom rendah maka temperatur yang dibutuhkan juga rendah.
3. Sifat fisik umpan
Semakin banyak fraksi berat pada umpan, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk memisahkannya.
4. Refluks
Refluks berfungsi untuk menurunkan beban pendinginan pada kondensor, dengan pendinginan ini secara tidak langsung refluks mempengaruhi perolehan produk. Bila laju refluks terlalu tinggi dkhawatirkan fraksi ringan akan terikut pada fraksi di bawahnya dan begitu juga sebaliknya
Proses distilasi didahului dengan penguapan senyawa cair dengan pemanasan, dilanjutkan dengan pengembunan uap yang terbentuk dan ditampung dalam wadah yang terpisah untuk mendapatkan distilat. Dasar proses distilasi adalah kesetimbangan senyawa volatil antara fasa cair dan fasa uap.
Bila zat non volatil dilarutkan kedalam suatu zat cair, maka tekanan uap zat cair tersebut akan turun. Pada larutan yang mengandung dua komponen volatil yang dapat bercampur sempurna, maka tekanan uap masing-masing komponen akan turun. Hukum Raoult menyatakan bahwa tekanan uap masing-masing komponen berbanding langsung dengan fraksi molnya.
Pemisahan menggunakan distilasi sederhana seringkali tidak memuaskan karena metode tersebut dikembangkan dengan menambahkan suatu kolom fraksinasi diantara labu didih dan klaisen (still head) dalam perangkat alat distilasi.
Pengaruh dari penambahan kolom fraksinasi akan mempersingkat beberapa pekerjaan pemisahan dari distilasi biasa menjadi hanya satu pekerjaan. Metode baru ini dikenal sebagai distilasi fraksional, kolom fraksinasi mengandung beberapa plate yang setiap plate equivalen dengan satu kali distilasi biasa. Semakin banyak plate makin baik suatu pemisahan komponen.
Distilasi fraksional sangat dibutuhkan untuk memisahkan suatu campuran yang mengandung multi komponen misalnya minyak bumi yang terdiri dari senyawa hidrokarbon jenuh dan tak jenuh baik rantai pendek maupun rantai panjang. Fraksi-fraksi pemisahan dari hasil distilasi fraksional dengan sampel minyak bumi mencerminkan jenis dari senyawa hidrokarbon penyusunnya.
Distilasi terhadap 2 campuran senyawa organik dilakukan melalui beberapa tahapan sebagai berikut: setelah pengotor dengan titik didih lebih rendah ditampung, labu erlenmeyer penampung segera diganti dengan yang baru untuk destilat senyawa A dengan titik didih yang lebih.
Distilasi adalah suatu proses yang melibatkan campuran liquid atau uap yang terdiri dari dua atau lebih komponen dipisahkan menjadi fraksi komponen yang diinginkan, dengan memasukan dan mengeluarkan panas. Pemisahan komponen dari campuran liquid dengan distilasi tergantung pada titik didih masing-masing komponen. Dan juga tergantung pada konsentrasi, karena masing-masing mempunyai karakteristik titik didih. Sehingga proses distilasi tergantung pada karakteristik tekanan uap campuran liquid
Dalam kolom distilasi akan terdapat transfer panas atau energi yang tentu akan menaikan tekanan uap, di mana tekanan uap berhubungan dengan titik didih. Liquid akan mendidih pada saat tekanan uapnya sama dengan lingkungannya. Kemudahan liquid untuk mendidih tergantung pada jumlah komponen volatile yang ada pada liquid. Liquid dengan tekanan uap tinggi (high volatility) akan menguap pada temperatur yang lebih rendah. Distilasi terjadi karena adanya perbedaan komponen volatility pada campuran liquid.
Perpindahan massa pada kolom distilasi terjadi pada suatu stage dengan memanfaatkan kesetimbangan fasa uap-cair dari suatu komponen. Tekanan uap liquid pada temperatur tertentu terjadi kesetimbangan antara molekul meninggalkan atau masuk permukaan liquid. Cairan dan uap yang tidak berada dalam kondisi setimbang akan dikontakkan hingga terjadi perpindahan massa dan produk dalam stage tersebut akan mendekati kondisi kesetimbangan. Komponen-komponen volatile diharapkan akan banyak berada pada uap yang meninggalkan stage dibandingkan dengan uap yang memasuki stage, sebaliknya diharapkan cairan yang meninggalkan stage akan memiliki komponen-komponen volatile. Bila proses ini dilakukan berulang-ulang diharapkan akan di dapatkan derajat pemisahan yang tinggi.
Distilasi secara umum dapat dibedakan menjadi:
1. Distilasi Atmosferik
• Dilakukan pada tekanan sedikit diatas tekanan atmosfir
• Minyak dipanaskan sampai temperatur tertentu sebelum terjadi perengkahan.
• Aplikasi : Crude Distillation Unit
2. Distilasi Vakum
• Untuk minyak berat bertitik didih tinggi yang jika dipanaskan lebih lanjut pada tekanan atmosfir akan terjadi perengkahan.
• Dilakukan pada tekanan dbawah satu atmosfir (vakum).
• Aplikasi : Vacuum Unit
3. Distilasi Bertekanan
• Untuk minyak yang sudah menguap pada temperatur kamar.
• Aplikasi : Light End Unit (Debutanizer, Depropanizer, naptha splitter).
Sistem kompleks adalah adalah sistem yang terdiri dari banyak sekali komponen sehingga tidak layak untuk menentukan komposisi campuran tersebut dinyatakan dalam komponen-komponen murninya. Contohnya adalah campuran petroleum. Pada umumya analisa penentuan titik didih pada campuran petroleum menggunakan dua cara, yaitu distilasi ASTM (American Society for Testing and Material) dan distilasi TBP (True Boiling Point).
1. Distilasi TBP
• Disebut distilasi 15/5, kolom eqivalent dengan 15 tahap (plate) & perbandingan refluks 5/1.
• Derajat kemurnian relatif tinggi, setiap komponen terpisahkan dengan baik (dari komponen ringan sampai dengan komponen berat).
• Kondisi operasi, tekanan atmospferik & temperatur sampai dengan 316 oC (600 oF), kemudian dilanjutkan dengan tekanan vacum dengan tujuan mencegah perengkahan fraksi minyak yang berat.
• Volume minyak mentah 1000-5000 cc sehingga volume distilate setiap fraksi banyak dan cukup untuk analisa kualitas fraksi.
2. Distilasi ASTM atau distilasi Engler
• Derajat kemurnian relatif rendah (tidak ada kolom & refluks).
• Hasil distilasi ASTM dapat digunakan untuk menganalisa minyak mentah.
• Analisa cepat.
• Banyak digunakan untuk mengontrol operasi.
• Untuk minyak mentah dan produk – produk minyak mentah.
• Volume 100 cc.
• Tekanan atmosferik.
• Pemanasan diatur sedemikian rupa pada 5 – 10 menit diperoleh tetesan pertama, hasil dikumpulkan dengan kecepatan 4 – 5 cc per menit.
• Temperature uap tetesan pertama disebut IBP (Initial Boiling Point).
• Temperature selanjutnya dicatat setelah hasil distillate terkumpul 5 ml, 10 ml dan setiap mendapat 10 ml distilate berikutnya.
• Temperature uap maksimum pada tetesan terakhir disebut (End Point) .
Campuran dalam fasa cair yang dipanaskan dalam suatu kolom (bejana) akan mengalami keseimbangan fase uap dan fase cair yang berlangsung singkat, peristiwa ini disebut Equilibrium Flash Vaporization (EFV). Kurva Equlibrium Flash Vaporization dibuat berdasarkan data Distilasi TBP atau Distilasi ASTM dengan bantuan grafik. Kurva EFV bermanfaat untuk menetukan performance dari unit Flash Distillation pada campuran kompleks.
Variabel Operasi Variabel-variabel yang mempengaruhi operasi kolom stripper adalah sebagai berikut:
1. Temperatur umpan masuk kolom
Temperatur umpan mempengaruhi jumlah komponen yang teruapkan pada flash zone, bila temperatur terlalu rendah, maka akan banyak fraksi ringan yang jatuh ke produk bawah dan sebaliknya bila terlalu tinggi fraksi berat akan terikut ke atas
2. Tekanan kolom
Tekanan kolom akan berpengaruh terhadap temperatur penguapan cairan, bila tekanan kolom rendah maka temperatur yang dibutuhkan juga rendah.
3. Sifat fisik umpan
Semakin banyak fraksi berat pada umpan, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk memisahkannya.
4. Refluks
Refluks berfungsi untuk menurunkan beban pendinginan pada kondensor, dengan pendinginan ini secara tidak langsung refluks mempengaruhi perolehan produk. Bila laju refluks terlalu tinggi dkhawatirkan fraksi ringan akan terikut pada fraksi di bawahnya dan begitu juga sebaliknya
Rabu, 05 Januari 2011
Heat Exchanger
Prinsip penukaran panas dengan memanfaatkan fluida dingin dan fluida panas merupakan hal umum yang dilakukan dalam industry proses. Heat exchanger (penukar panas) adalah peralatan untuk memindahkan panas dari satu fluida ke fluida lain yang lebih dingin. Perpindahan panas dari fluida panas ke dingin melalui konveksi, sedangkan menembus dinding melalui proses konduksi, selanjutnya ke fluida dingin melalui konveksi.
Konduksi (keadaan steady) ialah suatu material bahan yang mempunyai gradient, maka kalor akan mengalir tanpa disertai oleh suatu gerakan zat. Aliran kalor seperti ini disebut konduksi atau hantaran. Konduksi thermal pada logam-logam padat terjadi akibat gerakan electron yang terikatdan konduksi thermal memiliki hubungan dengan konduktivitas listrik. Pemanasan pada logam berarti pengaktifan gerakan molekul, sedangakan pendinginan berarti pengurangan gerakan molekul.
Konveksi yaitu arus fluida yang melintas pada suatu permukaan, maka akan ikut terbawa sejumlah enthalpy. Aliran enthalpy ini disebut aliran konveksi kalor atau konveksi. Konveksi merupakan suatu fenomena makroskopik dan hanya berlangsung bila ada gaya yang bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan gaya gesek (mc cabe, 1993).
Jenis HE yang paling banyak digunakan di industri adalah tipe penukar panas yang tidak saling kontak langsung, dimana fluida dingin dan panas tidak langsung bertemu tetapi dipisahkan oleh dinding tube atau plate surface area lain. Ada 3 jenis alat penukar panas yang banyak digunakan pada industry proses seperti alat penukar panas tipe pipa ganda (double pipe exchanger), tipe tabung dan tube (shell and tube exchanger) dan tipe pelat (plate and frame exchanger). Dari ketiga tipe alat penukar panas tersebut, alat penukar panas jenis pipa ganda adalah yang paling sederhana ditinjau dari sudut pengoperasiannya, perawatan dan konstruksi. Pembagian HE lebih jauh lagi dibuat berdasarkan susunan aliran fluida. Berdasarkan tipe aliran, HE dibagi kedalam 3 jenis. HE tipe aliran parallel, HE dengan tipe aliran berlawanan (counter) dan HE dengan tipe aliran silang (cross).
Temperatur
Pendekatan suhu untuk aliran counter current adalah:
Th1 – Tc0 = ∆T2 dan Th0 – Tc1 = ∆T1
Pendekatan suhu untuk aliran parallel atau searah adalah:
Th1 – Tc1 = ∆T1 dan Th0 – Tc0 = ∆T2
Perbedaan temperature disepanjang HE sulit diukur, maka untuk mengurangi kesalahan dibuat suatu factor yaitu LMTD dan bila didefenisikan pada aliran counter current, bentuk persamaannya adalah sebagai berikut:
∆T LMTD = (∆T1- ∆T2)/ln(∆T2/∆T1)
Laju perpindahan panas
Untuk keadaan aliran yang stasioner (steady flow), laju perpindahan panas = q, dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
Laju perpindahan panas untuk aliran panas: qh = mh Cph (Thi – Th0).
Konduksi (keadaan steady) ialah suatu material bahan yang mempunyai gradient, maka kalor akan mengalir tanpa disertai oleh suatu gerakan zat. Aliran kalor seperti ini disebut konduksi atau hantaran. Konduksi thermal pada logam-logam padat terjadi akibat gerakan electron yang terikatdan konduksi thermal memiliki hubungan dengan konduktivitas listrik. Pemanasan pada logam berarti pengaktifan gerakan molekul, sedangakan pendinginan berarti pengurangan gerakan molekul.
Konveksi yaitu arus fluida yang melintas pada suatu permukaan, maka akan ikut terbawa sejumlah enthalpy. Aliran enthalpy ini disebut aliran konveksi kalor atau konveksi. Konveksi merupakan suatu fenomena makroskopik dan hanya berlangsung bila ada gaya yang bekerja pada partikel atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan gaya gesek (mc cabe, 1993).
Jenis HE yang paling banyak digunakan di industri adalah tipe penukar panas yang tidak saling kontak langsung, dimana fluida dingin dan panas tidak langsung bertemu tetapi dipisahkan oleh dinding tube atau plate surface area lain. Ada 3 jenis alat penukar panas yang banyak digunakan pada industry proses seperti alat penukar panas tipe pipa ganda (double pipe exchanger), tipe tabung dan tube (shell and tube exchanger) dan tipe pelat (plate and frame exchanger). Dari ketiga tipe alat penukar panas tersebut, alat penukar panas jenis pipa ganda adalah yang paling sederhana ditinjau dari sudut pengoperasiannya, perawatan dan konstruksi. Pembagian HE lebih jauh lagi dibuat berdasarkan susunan aliran fluida. Berdasarkan tipe aliran, HE dibagi kedalam 3 jenis. HE tipe aliran parallel, HE dengan tipe aliran berlawanan (counter) dan HE dengan tipe aliran silang (cross).
Temperatur
Pendekatan suhu untuk aliran counter current adalah:
Th1 – Tc0 = ∆T2 dan Th0 – Tc1 = ∆T1
Pendekatan suhu untuk aliran parallel atau searah adalah:
Th1 – Tc1 = ∆T1 dan Th0 – Tc0 = ∆T2
Perbedaan temperature disepanjang HE sulit diukur, maka untuk mengurangi kesalahan dibuat suatu factor yaitu LMTD dan bila didefenisikan pada aliran counter current, bentuk persamaannya adalah sebagai berikut:
∆T LMTD = (∆T1- ∆T2)/ln(∆T2/∆T1)
Laju perpindahan panas
Untuk keadaan aliran yang stasioner (steady flow), laju perpindahan panas = q, dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
Laju perpindahan panas untuk aliran panas: qh = mh Cph (Thi – Th0).
Drying
Drying adalah penghilangan sejumlah kecil air dari suatu zat padat dengan jalan menguapkannya kedalam suatu arus gas. Operasi pengeringan ini dlakukan dengan cara menghembuskan udara (gas) panas yang tidak jenuh pada bahan yang akan dikeringkan. Air (atau cairan lain) mennguap pada suhu yang lebih rendah dari titik didihnya karena adanya perbedaan kandungan uap air pada bidang antar muka bahan padat-gas dengan kandungan uap air pada gas.
Operasi pengeringan banyak dijumpai dalam industri kimia. Operasi ini dlakukan untuk tujuan sebagai berikut:
1.Memudahkan penanganan selanjutnya
2.Mengurangi biaya pengemasan dan transportasi
3.Mengawetkan bahan
4.Mengurangi bahaya korosi
5.Meningkatkan nilai guna suatu bahan atau agar dapat memberikan hasil yang baik pada suatu penggunaan.
Bila suatu zat padat basah dikontakkan dengan udara pengering yang memiliki kandungan moisture air tertentu, maka air pada bahan padat dan media pengering tersebut akan bergera menuju kesetimbangan. Bila tekanan uap air pada udara pengering lebih kecil dari tekanan uap air pada permukaan solid basah, maka air yang ada pada permukaan solid menuju kesetimbangan dengan mengeluarkan tekanan uap. Hal yang sama diikuti pula dari bagian dalam solid terhadap permukaannya tadi. Dengan kata lain, kita hanya dapat mengeringkan suatu solid hingga solid itu mengandung air 10 % dry basis bila digunakan udara pengering yang bertekanan uap 10 %. Panas yang harus disediakan pada alat pengering mencakup :
1.Pemanasan / pendinginan awal feed ke suhu penguapannya
2.Menguapkan liquid hingga kadar air yang diinginkan
3.Memanaskan solid ke temperatur akhirnya.
4.Memanaskan uap air ke temperatur akhirnya.
Bone Dry
Bone dry sering diartikan sebagai kering tulang yang pengertiannya adalah material solid yang benar-benar kering (kadar air = 0). Pada kenyataannya diperlukan waktu yang sangat panjang untuk mengeringkan bahan tersebut dan udara pengeringnya juga harus 100 % kering. Maka bila pada selang waktu tertenntu dalam periode pengeringan tersebut beratnya telah konstan, maka dapat diasumsikan kandungan airnya telah setimbang dengan kandungan air di udara pengering.
Critical Moisture Content
Seiring berkurangnya kadar air bahan, maka periode pengeringan dengan laju konstan akan berakhir pada kadar air bahan tertentu, yang diikuti dengan laju pengeringan menurun. Titik mengakhiri periode pengeringan konstan ini disebut dengan kandungan air kritis. Hal ini menandai saat dimana air pada permukaan solid tidak lagi mencukupi untuk dipertahankan jumlahnya pada seluruh permukaan yang dikeringkan.
Kandungan air kritis ini bervariasi sesuai dengan laju alir, ketebalan/diameter bahan bukanlah merupakan properties of materials, tetapi merupakan properties of constan drying condition ( kondisi pengeringan konstan).
Bahasa ilmiah pengeringan adalah penghidratan yang berarti menghilangkan air dari suatu bahan. Proses pengeringan atau penghidratan berlaku apabila bahan yang dikeringkan kehilangan sebagian atau keseluruhan air yang dikandungnya. Proses utama yang terjadi apabla air yang dikandung suatu bahan teruap yaitu apabila panas diberikan kepada bahan tersebut.
Pengeringan juga dapat berlangsung dengan cara lain yaitu dengan memecahkan ikatan molekul-molekul air yang terdiri dari unsur dasar oksigen dan hidrogen dipecahkan, maka molekul tersebut akan keluar dari bahan. Akibatnya bahan terebut akan kehilangan air yang dikandungnya. Cara ini disebut dengan pengeringan atau penghidratan. Untuk memecahkan ikatan oksigen dan hydrogen ini, biasanya digunakan gelombang mikro. Gelombang mikro merambat dengan frekuensi yang tinggi.apabila gelombang mikro disesuaikan setara dengan getaran molekul-molekul air maka akan terjadi resonasi yaitu ikatan molekul-molekul oksigen dan hydrogen digetarkan dengan kuat pada frekuensi gelombang mikro yang diberikan sehingga ikatannya pecah. Hal ini yang menyebabkan air tersebut menguap.
Pengeringan adalah operasi pemisahan atau pengeluaran air dari suatu bahan yang jumlahnya relative kecil, dengan menggunakan panas. Operasi pengeringan ini dilakukan dengan cara menghembuskan udara (gas) panas yang tidak jenuh pada bahan yang akan dikeringkan. Air atau cairan lain menguap pada suhu yang relative rendah dari titik didihnya karena adanya perbedaan kandungan uap air pada fasa gas. Gas panas disebut dengan medium pengering, menyediakan panas yang diperlukan untuk penguapan air dan sekaligus mmbawa air keluar. Perbedaanya dengan operasi penguapan (evaporasi) adalah jumlah air yang diuapkan dan cara pengeluaran uapnya , sehingga jenis peralatannya pun berbeda. Pada evaporasi jumlah air yang diuapkan jauh lebih besar dan tidak ada medium yang membawa uap airnya.
Laju pengeringan diperlukan untuk merencanakan jadwal (waktu ) pengeringan untuk memperkirakan ukuran alat yang digunakan untuk pengeringan suatu bahan tertentu. Percobaan pengeringan dilakukan dengan cara mengeringkan suatu bahan dengan kondisi (suhu, kelembaban, dan laju alir) udara yang tetap. Berat bahan diamati pada tiap selang waktu tertentu. Dari data berat bahan pada berbagai waktu pengeringan dapat ditentukan laju pengeringan pada berbagai saat. Percobaan ni dilangsungkan sampai ahan tidak lagi mengalami perubahan berat.
Prnsip pengeringan biasanya akan melibatkan dua kejadian, yaitu:
1.Panas yang diberikan pada bahan , dan
2.Air harus dikeluarkan dari bahan
Dua fenomena ini menyangkut transfer panas kedalam dan transfer massa keluar. Yang dimaksud dengan transfer massa adalah pemindahan air keluar dari bahan pangan. Dalam pengeringan pangan umumnya diinginkan kecepatan pengeringan maksimum. Perpindahan panas dalam proses pengeringan dapat terjadi dengan dua cara yaitu pengeringan langsung dan pengeringan tak langsung. Pengeringan langsung adalah sumber panas berhubung dengan bahan yang dikeringkan, sedangkan perngeringan tak langsung yaitu panas dari sumber panas dilewatkan melalui permukaan benda padat dan converter tersebut yang berhubungan dengan bahan pangan. Setelah panas sampai ke bahan pangan maka air dari sel-sel bahan pangan akan bergerak kepermukaan bahan kemudian keluar.
Mekanisme keluarnya air dari dalam bahan selama pengeringan adalah sebagai berikut:
1.Air bergerak melalui tekanan kapiler
2.Penarikan air disebabkan oleh perbedaan konsentrasi larutan disetiap bagian bahan
3.Penarikan air kepermukaan bahan disebabkan oleh absorpsi dari lapisan-lapisan permukaan komponen padatan dari bahan
4.Perpindahan air dari bahan ke udara disebabkan oleh perbedaan tekanan uap.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan :
Luas permukaan
Untuk mempercepat pengeringan umumnya bahan pangan yang akan dikeringkan dipotong-potong atau diiris terlebih dahulu, hal ini terjadi karena:
1.Pemotongan /pengirisan tersebut akan memperluas permukaan bahan dan permukaan yang luar dapat berhubungan dengan medium pemanasan sehingga air mudah keluar
2.Potongan-potongan kecil mengurangi jarak dimana panas bergerak sampai ke pusat bahan pangan.
Perbedaan suhu dan udara sekitarnya
Semakin tinggi suhu pengeringan, maka proses pengeringan, maka proses pengeringan akan semakin cepat.
Kecepatan aliran udara
Apabila aliran udara disekitar tempat pengeringan berjalan dengan baik, proses pengeringan akan semakin cepat yaitu semakin mudah dan semakin cepat uap air terbawa dan teruapkan.
Tekanan udara
Semakin kecil tekanan udara akan semakin besar kemampuan udara untuk menyangkut air selama pengeringan, karena dengan semakin kecilnya tekanan berarti kecepatan udara makin berkurang sehingga uap air dapat lebih banyak tertampung dan disingkirkan dari bahan.
Operasi pengeringan banyak dijumpai dalam industri kimia. Operasi ini dlakukan untuk tujuan sebagai berikut:
1.Memudahkan penanganan selanjutnya
2.Mengurangi biaya pengemasan dan transportasi
3.Mengawetkan bahan
4.Mengurangi bahaya korosi
5.Meningkatkan nilai guna suatu bahan atau agar dapat memberikan hasil yang baik pada suatu penggunaan.
Bila suatu zat padat basah dikontakkan dengan udara pengering yang memiliki kandungan moisture air tertentu, maka air pada bahan padat dan media pengering tersebut akan bergera menuju kesetimbangan. Bila tekanan uap air pada udara pengering lebih kecil dari tekanan uap air pada permukaan solid basah, maka air yang ada pada permukaan solid menuju kesetimbangan dengan mengeluarkan tekanan uap. Hal yang sama diikuti pula dari bagian dalam solid terhadap permukaannya tadi. Dengan kata lain, kita hanya dapat mengeringkan suatu solid hingga solid itu mengandung air 10 % dry basis bila digunakan udara pengering yang bertekanan uap 10 %. Panas yang harus disediakan pada alat pengering mencakup :
1.Pemanasan / pendinginan awal feed ke suhu penguapannya
2.Menguapkan liquid hingga kadar air yang diinginkan
3.Memanaskan solid ke temperatur akhirnya.
4.Memanaskan uap air ke temperatur akhirnya.
Bone Dry
Bone dry sering diartikan sebagai kering tulang yang pengertiannya adalah material solid yang benar-benar kering (kadar air = 0). Pada kenyataannya diperlukan waktu yang sangat panjang untuk mengeringkan bahan tersebut dan udara pengeringnya juga harus 100 % kering. Maka bila pada selang waktu tertenntu dalam periode pengeringan tersebut beratnya telah konstan, maka dapat diasumsikan kandungan airnya telah setimbang dengan kandungan air di udara pengering.
Critical Moisture Content
Seiring berkurangnya kadar air bahan, maka periode pengeringan dengan laju konstan akan berakhir pada kadar air bahan tertentu, yang diikuti dengan laju pengeringan menurun. Titik mengakhiri periode pengeringan konstan ini disebut dengan kandungan air kritis. Hal ini menandai saat dimana air pada permukaan solid tidak lagi mencukupi untuk dipertahankan jumlahnya pada seluruh permukaan yang dikeringkan.
Kandungan air kritis ini bervariasi sesuai dengan laju alir, ketebalan/diameter bahan bukanlah merupakan properties of materials, tetapi merupakan properties of constan drying condition ( kondisi pengeringan konstan).
Bahasa ilmiah pengeringan adalah penghidratan yang berarti menghilangkan air dari suatu bahan. Proses pengeringan atau penghidratan berlaku apabila bahan yang dikeringkan kehilangan sebagian atau keseluruhan air yang dikandungnya. Proses utama yang terjadi apabla air yang dikandung suatu bahan teruap yaitu apabila panas diberikan kepada bahan tersebut.
Pengeringan juga dapat berlangsung dengan cara lain yaitu dengan memecahkan ikatan molekul-molekul air yang terdiri dari unsur dasar oksigen dan hidrogen dipecahkan, maka molekul tersebut akan keluar dari bahan. Akibatnya bahan terebut akan kehilangan air yang dikandungnya. Cara ini disebut dengan pengeringan atau penghidratan. Untuk memecahkan ikatan oksigen dan hydrogen ini, biasanya digunakan gelombang mikro. Gelombang mikro merambat dengan frekuensi yang tinggi.apabila gelombang mikro disesuaikan setara dengan getaran molekul-molekul air maka akan terjadi resonasi yaitu ikatan molekul-molekul oksigen dan hydrogen digetarkan dengan kuat pada frekuensi gelombang mikro yang diberikan sehingga ikatannya pecah. Hal ini yang menyebabkan air tersebut menguap.
Pengeringan adalah operasi pemisahan atau pengeluaran air dari suatu bahan yang jumlahnya relative kecil, dengan menggunakan panas. Operasi pengeringan ini dilakukan dengan cara menghembuskan udara (gas) panas yang tidak jenuh pada bahan yang akan dikeringkan. Air atau cairan lain menguap pada suhu yang relative rendah dari titik didihnya karena adanya perbedaan kandungan uap air pada fasa gas. Gas panas disebut dengan medium pengering, menyediakan panas yang diperlukan untuk penguapan air dan sekaligus mmbawa air keluar. Perbedaanya dengan operasi penguapan (evaporasi) adalah jumlah air yang diuapkan dan cara pengeluaran uapnya , sehingga jenis peralatannya pun berbeda. Pada evaporasi jumlah air yang diuapkan jauh lebih besar dan tidak ada medium yang membawa uap airnya.
Laju pengeringan diperlukan untuk merencanakan jadwal (waktu ) pengeringan untuk memperkirakan ukuran alat yang digunakan untuk pengeringan suatu bahan tertentu. Percobaan pengeringan dilakukan dengan cara mengeringkan suatu bahan dengan kondisi (suhu, kelembaban, dan laju alir) udara yang tetap. Berat bahan diamati pada tiap selang waktu tertentu. Dari data berat bahan pada berbagai waktu pengeringan dapat ditentukan laju pengeringan pada berbagai saat. Percobaan ni dilangsungkan sampai ahan tidak lagi mengalami perubahan berat.
Prnsip pengeringan biasanya akan melibatkan dua kejadian, yaitu:
1.Panas yang diberikan pada bahan , dan
2.Air harus dikeluarkan dari bahan
Dua fenomena ini menyangkut transfer panas kedalam dan transfer massa keluar. Yang dimaksud dengan transfer massa adalah pemindahan air keluar dari bahan pangan. Dalam pengeringan pangan umumnya diinginkan kecepatan pengeringan maksimum. Perpindahan panas dalam proses pengeringan dapat terjadi dengan dua cara yaitu pengeringan langsung dan pengeringan tak langsung. Pengeringan langsung adalah sumber panas berhubung dengan bahan yang dikeringkan, sedangkan perngeringan tak langsung yaitu panas dari sumber panas dilewatkan melalui permukaan benda padat dan converter tersebut yang berhubungan dengan bahan pangan. Setelah panas sampai ke bahan pangan maka air dari sel-sel bahan pangan akan bergerak kepermukaan bahan kemudian keluar.
Mekanisme keluarnya air dari dalam bahan selama pengeringan adalah sebagai berikut:
1.Air bergerak melalui tekanan kapiler
2.Penarikan air disebabkan oleh perbedaan konsentrasi larutan disetiap bagian bahan
3.Penarikan air kepermukaan bahan disebabkan oleh absorpsi dari lapisan-lapisan permukaan komponen padatan dari bahan
4.Perpindahan air dari bahan ke udara disebabkan oleh perbedaan tekanan uap.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan :
Luas permukaan
Untuk mempercepat pengeringan umumnya bahan pangan yang akan dikeringkan dipotong-potong atau diiris terlebih dahulu, hal ini terjadi karena:
1.Pemotongan /pengirisan tersebut akan memperluas permukaan bahan dan permukaan yang luar dapat berhubungan dengan medium pemanasan sehingga air mudah keluar
2.Potongan-potongan kecil mengurangi jarak dimana panas bergerak sampai ke pusat bahan pangan.
Perbedaan suhu dan udara sekitarnya
Semakin tinggi suhu pengeringan, maka proses pengeringan, maka proses pengeringan akan semakin cepat.
Kecepatan aliran udara
Apabila aliran udara disekitar tempat pengeringan berjalan dengan baik, proses pengeringan akan semakin cepat yaitu semakin mudah dan semakin cepat uap air terbawa dan teruapkan.
Tekanan udara
Semakin kecil tekanan udara akan semakin besar kemampuan udara untuk menyangkut air selama pengeringan, karena dengan semakin kecilnya tekanan berarti kecepatan udara makin berkurang sehingga uap air dapat lebih banyak tertampung dan disingkirkan dari bahan.
puisi Cinta 01
Rasa sesak bersemayam di hatiku
Bodohkah aku...
Angkuhkah jiwaku...
Atau egoku yang menyebabkan rasa sesak ini bersemayam di hatiku
Tiba-tiba kau datang membawa harapan baru dalam hatiku
namun tiba-tiba kau pergi meninggalkan seonggok kegundahan di jiwaku
Akankah selamanya seperti ini...
Akankah ini berlalu...
Atau tegamu yang telah merencanakan ini untukku
Entahlah...
Kini ku hanya dapat berharap
Akan ada hikmah untukku
Dari rasa sesak yang bersemayam di hatiku
Bodohkah aku...
Angkuhkah jiwaku...
Atau egoku yang menyebabkan rasa sesak ini bersemayam di hatiku
Tiba-tiba kau datang membawa harapan baru dalam hatiku
namun tiba-tiba kau pergi meninggalkan seonggok kegundahan di jiwaku
Akankah selamanya seperti ini...
Akankah ini berlalu...
Atau tegamu yang telah merencanakan ini untukku
Entahlah...
Kini ku hanya dapat berharap
Akan ada hikmah untukku
Dari rasa sesak yang bersemayam di hatiku
Langganan:
Postingan (Atom)