Laporan Falling Film Evaporator

  • View
    619

  • Download
    53

Embed Size (px)

DESCRIPTION

FFE

Text of Laporan Falling Film Evaporator

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangFalling Film Evaporator adalah suatu jenis alat untuk meningkatkan konsentrasi suatu larutan dengan mekanisme evaporasi. Alat ini telah lama digunakan misalnya pada produksi pupuk organik, proses desalinasi, industri kertas, dan bubur kertas, industri bahan pangan dan bahan biologi, dan lain-lain. Peningkatan konsentrasinya dilakukan dengan penguapan pelarutnya yang umumnya air. Proses ini ini sering digunakan untuk penguapan larutan kental, larutan sensitif terhadap panas, larutan yang mudah terdekomposisi, dan penguapan perbedaan temperatur rendah.Falling film evaporator memiliki waktu tertahan yang pendek, dan menggunakan gravitasi untuk mengalirkan liquida yang melalui pipa. Pada saat sekarang ini falling film evaporator sangat meningkat penggunaanya di dalam proses industri kimia untuk memekatkan fluida terutama fluida yang sensitive terhadap panas (misalnya sari buah dan susu), karena waktu tertahan pendek cairan tidak mengalami pemanasan berlebih selama mengalir melalui evaporator.1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:

1) Mengoperasikan peralatan Falling Film Evaporator pemanasan langsung2) Memilih temperatur dan tekanan optimum untuk umpan tertentu.3) Menghitung koefisien perpindahan panas pada FFE / kalandria.4) Menghitung efisiensi penggunaan kukus (steam) sebagai sumber panas.5) Menghitung steam ekonomi.BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Laju perpindahan panas pada falling film evaporator dapat dinaikkan dengan menurunkan suhu permukaan liquida yaitu dengan cara penghembusan udara panas sehingga tekanan parsial uap akan turun. Hal ini menggantikan prinsip evaporasi secara vakum yang memungkinkan penguapan pada suhu rendah.Prinsip falling film evaporator adalah mengatur agar seluruh permukaan evaporator terbasahi secara continue, dan film yang dihasilkan mempunyai ketebalan yang seragam. Sehingga distributor umpan yang akan dipakai harus didesain secara tepat. Berbagai cara distribusi umpan, dibuat untuk menjamin keseragaman tebal film, antara lain memakai distributor tipe overflow weir, peletakan evaporator harus benar-benar tegak.Proses penguapan di dalam FFEUmpan dimasukkan melalui bagian atas kolom secara gravitasional. Jika vakum tidak dioperasikan turun dan membasahi dinding bagian dalam kolom dan dining-dinding bagian luar tabung-tabung penukar panas dan dalam kolom sebagian lapisan tipis (film), maka panas yang diberikan oleh medium pemanas di dalam penukar panas akan dipakai untuk memanaskan larutan mencapai titik didihnya. Penguapan pelarut membawa temperatur uap dari titik temperatur di atasnya, sehinggga di dalam kolom evaporator akan terdapat campuran antara larutan pada temperatur penguapan pelarut atau sedikit lebih tinggi atau rendah dari uap pelarut. Karena temperatur pada tangki pemisah dan pendingin (kondensor) lebih rendah daripada temperatur pada bagian bawah kolom maka sistem pada bagian kolom tersebut akan mengalami evakuasi yang dalam arti sebenarnya terjadi penurunan tekanan sehingga kondisi seperti vakum terjadi oleh karena campuran tersebut akan terhisap menuju tangki pemisah dimana bagian campuran yang berupa larutan produk yang lebih berat dan pekat turun menuju tangki pengumpul produk, sehingga uap pelarut menuju kondensor dikondensasikan dan turun menuju tangki destilat.Pada sistem dimana kondisi vakum dioperasikan oleh pompa vakum proses akan berlangsung serupa, tetapi titik didih yang dicapai akan lebih rendah dari pada kondisi atmosfer. Selain itu, kemungkinan aliran balik karena pembentukan uap pelarut dan tekanan parsial yang dikandungnya lebih kecil.Alat ini diklasifikasikan dalam kelas long tube vertical evaporator (LTVE) bersama-sama dengan Climbing film evaporator (CFE). Sedangkan berdasarkan tipe pemanasan dapat diklasifikasikan ke dalam sistem pemanasan dipisahkan oleh dinding pertukaran panas, yaitu jenis kolom calandria shell and tube. FFE memiliki effektivitas yang baik untuk :1) Pengentalan larutan-larutan yang jernih

2) Pengentalan larutan-larutan yang korosif

3) Beban penguapan yang tinggi

4) Temperatur operasi yang rendah

Kinerja suatu suatu evaporator ditentukan oleh beberapa faktor lainnya :

1) Konsumsi uap

2) Steam ekonomi

3) Kadar kepekatan

4) Persentasi produk

Proses penguapan berlangsung pada kalandria shell and tube. Di dalam kalandria tersebut terdapat tabung berjumlah tiga, umpan masuk didistribusi ke masing-masing tube kemudian membentuk lapisan tipis pada selimut bagian dalam tube. Sementara pemanas berada di luar tube, bahan umpan yang turun secara gravitasi menyerap panas maka terjadi penguapan pelarut sehingga keluar dari kalandria terdiri dari dua fasa (fasa uap pelarut dan larutan pekat) kemudian dipisahakan di evaporator. Penguapan yang terjadi akan berada di bawah titik didih air atau pelarut lain dalam kondisi curah. Penguapan akan memerlukan kalor yang lebih sedikit untuk umpan yang memang sedikit karena umpan mengalir dalam bentuk lapisan tipis (film). Berikut ini skematik falling film evaporator secara umum.

Gambar 1. FFE

Keuntungan yang lebih dari falling film evaporator ialah sangat terbatasnya waktu tinggal dari liquid. Waktu tinggal di dalam tube terhitung dalam satuan detik, membuatnya ideal juga untuk produk-produk yang sensitif akan poanas seperti susu, sari buah, obat-obatan dan lain sebagainya. Berrikut adalah contoh aplikasi falling film evaporatorpada industri susu.

Gambar 2. FFE di industri susu

Pada dasarnya evaporator adalah alat dimana pertukaran panas terjadi. Laju perpindahan panas dinyatakan dalam persamaan umum :

Q = U A dT

dengan U = koefisien keseluruhan perpindahan panas dalam sistem.

Berikut ini ialah skematik dari falling film evaporator yang ada di Laboratorium Pilot Plant Jurusan Teknik Kimia Polban.Gambar 3. FFE di Laboratorium Pilot Plant Jurusan Teknik Kimia PolbanBAB IIIMETODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan3.1.1 Alat

Alat yang digunakan adalah sebagai berikut:No.Nama AlatSpesifikasiJumlah

1.Seperangkat alat FFE-1

2.Timbangan-1

3.Ember-5

4.Stopwatch-1

5.Termometer-1

6.Sepasang sarung tangan karet-2

7.Selang--

Tabel 3.1 Alat yang digunakan

3.1.2 Bahan

Bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:

No.Nama BahanSpesifikasiJumlah

1.Air kran--

2.Pewarna Merah Muda--

Tabel 3.2 Bahan yang digunakan3.2 Prosedur Kerja

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Hasil1) Kalibrasi laju alir (t=30 s)Laju feed (L/h)Kalibrasi I (Kg)Kalibrasi II (kg)Waktu (detik)Laju alir I (kg/h)Laju alir II (kg/h)Laju alir Rata-rata

1002,162,2230259,2266,4262,8

1502,722,6030326,4312319,2

2003,13,1230372374,4373,2

2503,443,5830412,8429,6421,2

30043,9430480472,8476,4

Tabel 4.1 (1) Kalibrasi Laju Alir

2) Data PercobaanP (bar)Q (L/h)Ms (kg)m2 (kg)T7 (T11 (

0,251000,022,5232,996

1500,143,7835,297

2000,684,935,988

2500,545,6437,885

3000,526,539,880

0,51000,483,3242,998

1500,523,9046,598

2000,564,6446,691

2500,605,6646,794

3000,546,5444,185

0,751000,503,3242,298

1500,603,7841,898

2000,624,7442,597

2500,645,5442,895

3000,706,5042,991

1,001000,503,1040,399

1500,524,1037,594

2000,544,5838,690

2500,585,440,192

3000,586,541,685

1,251000,463,3241,296

1500,543,8240,398

2000,624,7440,696

2500,585,643585

3000,626,6233,678

Tabel 4.1 (2) Data percobaan3) Pengolahan DataP (bar)Q (L/h)m1 (kg/h)Ms (kg)ms (kg/h)m2 (kg)m2 (kg/h)m3 (kg/h)T7(oC)T11 (oC)

0,25100262,80,021,22,52151,2111,632,996

150319,20,148,43,78226,892,435,297

200373,20,6840,84,929479,235,988

250421,20,5432,45,64338,482,837,885

300476,40,5231,26,539086,439,880

0,5100262,80,4828,83,32199,263,642,998

150319,20,5231,23,923485,246,598

200373,20,5633,64,64278,494,846,691

250421,20,6365,66339,681,646,794

300476,40,5432,46,54392,48444,185

0,75100262,80,5303,32199,263,642,298

150319,20,6363,78226,892,441,898

200373,20,6237,24,74284,488,842,597

250421,20,6438,45,54332,488,842,895

300476,40,7426,539086,442,991

1100262,80,5303,118676,840,399

150319,20,5231,24,124673,237,594

200373,20,5432,44,58274,898,438,690

250421,20,5834,85,432497,240,192

300476,40,5834,86,539086,441,685

1,25100262,80,4627,63,32199,263,641,296

150319,20,5432,43,82229,29040,398

200373,20,6237,24,74284,488,840,696

250421,20,5834,85,64338,482,83585

300476,40,6237,26,62397,279,233,678

P (bar)Cp (T11) KJ/kg KHv (T11)HL (T11)Hv (P)HL (P)Qfeed (KJ/h)Qsteam (KJ/h)Efisiensi

0,254,1812669402,22685,2444,3322307,072689,0811985,775

4,1812671406,452685,2444,3291721,1718823,561549,7662

4,1812656368,52685,2444,3262464,1991428,72287,06974

4,1812651,5355,92685,2444,3273196,6472605,16376,27716

4,1812643334,92685,2444,3279491,3469916,08399,75259

0,54,1812673410,72693,4467,1204424,3364117,44318,82797

4,1812673410,72693,4467,1261478,5869460,56376,4418

4,1812660,5381,22693,4467,1285357,1474803,68381,47474

4,1812666393,82693,4467,1268708,5880146,8335,2705

4,1812651,5355,92693,4467,1274296,1872132,12380,26912

0,754,1812673410,72700,25486,95205193,4766399309,03096

4,1812673410,72700,25486,95284039,6579678,8356,48083

4,1812671406,452700,25486,95286131,0782334,76347,5216

4,1812667,53982700,25486,95293457,7484990,72345,2821

4,1812660,5381,22700,25486,95292738,4792958,6314,91273

14,1812674,5414,92706,3504,7238034,8966048360,