Click here to load reader

Laporan Tetap Evaporator

  • View
    437

  • Download
    65

Embed Size (px)

DESCRIPTION

laptap evaporator

Text of Laporan Tetap Evaporator

EVAPORASI

I. TUJUAN Mahasiswa dapat mengetahui prinsip kerja evaporasi Mahasiswa dapat mengoperasikan alat evaporasi

II. ALAT DAN BAHANA. ALAT Satu set alat evaporator Gelas ukur Batang pengaduk Corong Piknometer Refraktometer

B. BAHAN Gula Air suling

III. DASAR TEORIProses Evaporasi adalah proses untuk memisahkan pelarut dengan proses penguapan dari padatan (zat terlarut) yang tidak volatil (tidak mudah menguap). Inti dari proses ini adalah terjadinya perubahan fasa dari fasa cair menjadi fasa uap, suatu proses yang membutuhkan energi yang relatif besar. Evaporasi dilaksanakan dengan cara menguapkan sebagian dari pelarut pada titik didihnya, sehingga diperoleh larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Uap yang terbentuk pada evaporasi biasanya hanya terdiri dari satu komponen, dan jika uapnya berupa campuran umumnya tidak diadakan usaha untuk memisahkan komponenkomponennya. Dalam evaporasi zat cair pekat merupakan produk yang dipentingkan, sedangkan uapnya biasanya dikondensasikan dan dibuang.Penyelesaian praktis terhadap masalah evaporasi sangat ditentukan oleh karakteristik cairan yang akan dikonsentrasikan. Beberapa sifat penting dari zat cair yang dievaporasikan :1. KonsentrasiWalaupun cairan encer diumpankan ke dalam evaporator mungkin cukup encer sehingga beberapa sifat fisiknya sama dengan air, tetapi jika konsentrasinya meningkat, larutan itu akan makin bersifat individual. Densitas dan viskositasnya meningkat bersamaan dengan kandungan zat padatnya, hingga larutan itu menjadi jenuh, atau jika tidak, menjadi terlalu lamban sehingga tidak dapat melakukan perpindahan kalor yang memadai. Jika zat cair jenuh dididihkan terus, maka akan terjadi pembentukan kristal, dan kristal ini harus dipisahakan karena bisa menyebabkan tabung evaporator tersumbat. Titik didih larutanpun dapat meningkat dengan sangat bila kandungan zat padatnya bertambah, sehingga suhu didih larutan jenuh mungkin jauh lebih tinggi dari titik didih air pada tekanan yang sama.1. Pembentukan BusaBeberapa bahan tertentu, lebih-lebih zat-zat organik, membusa (foam) pada waktu diuapkan. Busa yang stabil akan ikut keluar evaporator bersama uap, dan menyebabkan banyaknya bahan yang terbawa-ikut. Dalam hal-hal yang ekstrem, keseluruhan massa zat cair itu mungkin meluap ke dalam saluran uap keluar dan terbuang.1. Kepekaan Terhadap SuhuBeberapa bahan kimia berharga, bahan kimia farmasi dan bahan makanan dapat rusak bila dipanaskan pada suhu sedang selama waktu yang singkat saja. Dalam mengkonsentrasikan bahan-bahan seperti itu diperlukan teknik khusus untuk mengurangi suhu zat cair dan menurunkan waktu pemanasan.1. KerakBeberapa larutan tertentu menyebabkan kerak pada permukaan pemanasan. Hal ini menyebabkan koefisien menyeluruh makin lama makin berkurang, sampai akhirnya operasi evaporator terpaksa dihentikan untuk membersihkannya. Bila kerak itu keras dan tak dapat larut, pembersihan itu tidak mudah dan memakan biaya.1. Bahan KonstruksiBilamana mungkin, evaporator itu dibuat dari baja. Akan tetapi, banyak larutan yang merusak bahan-bahan besi, atau menjadi terkontaminasi oleh bahan itu. Karena itu digunakan juga bahan-bahan kondtruksi khusus, seperti tembaga, nikel, baja tahan karat, aluminium, grafit tak tembus dan timbal. Oleh karena bahan-bahan ini relatif mahal, maka laju perpindahan kalor harus harus tinggi agar dapat menurunkan biaya pokok peralatan.Oleh karena adanya variasi dalam sifat-sifat zat cair, maka dikembangkanlah berbagai jenis rancang evaporator. Evaporator mana yang dipilih untuk suatu masalah tertentu bergantung terutama pada karakteristik zat cair itu.Ada dua metode pada evaporator yaitu :1. Operasi efek Tunggal (single-effect evaporation)Hanya menggunakan satu evaporator dimana uap dari zat cair yang mendidih dikondensasikan dan dibuang. Walaupun sederhana, nemun proses ini tidak efektif dalam penggunaan uap.1. Operasi Efek Berganda (multiple-effect evaporation)Metode yang umum digunakan untuk meningkatkan evaporasi perpon uap dengan menggunakan sederetan evaporator antara penyediaan uap dan kondensor. Jika uap dari satu evaporator dimasukkan ke dalam rongga uap (steam chest) evaporator kedua, dan uap dari evaporator kedua dimasukkan ke dalam kondensor, maka operasi itu akan menjadi efek dua kali atau efek dua (doubble-effect). Kalor dari uap yang semula digunakan lagi dalm efek yang kedua dan evaporasi yang didapatkan oleh satu satuan massa uap yang diumpankan ke dalam efek pertama menjadi hampir lipat dua. Efek ini dapat ditambah lagi dengan cara yang sama.Untuk bisa memahami proses evaporasi ini, maka diperlukan pengetahuan dasar tentang neraca massa dan neraca energi untuk proses dengan perubahan fasa. Salah satu alat yang menggunakan prinsip ini adalah alat pembuat aquades ( auto still ). Pada pembuatan aquades ini, air ( pelarut ) dipisahkan dengan dari padatan pengotornya ( Padatan pengotor tidak volatil ) dengan proses penguapan. Pada praktikum ini penekanannya pada pengguaan neraca massa dan neraca energi untuk mengetahui performance dari suatu unit operasi, dan mendapatkan kondisi optimal proses.Neraca Massa ( keadaan steady ) adalahKecepatan massa masuk Kecepatan massa keluar = 0Neraca Energi ( keadaan steady ) adalahKecepatan panas masuk Kecepatan panas keluar = 0

Entalpi ( H )Isi panas dari satu satuan massa bahan dibandingkan dengan isi panas dari bahan tersebut pada suhu referensinya.Entalpi Cair pada suhu T ( hl pada T )Hl = Panas Sensibel = Cp1( T TR )Entalpi Uap pada suhu T ( HV pada T )HV = Panas Sensibel Cair Panas Laten (Panas Penguapan) + Panas Sensibel uap= Cp1 ( Tb TR ) . CpV ( T Tb )

hl = entalpi spesifik keadaan cair

HV = entalpi spesifik keadan uap

Cp1= kapasitas panas bahan dalam keadan cair , untuk air =

CpV = kapasitas panas bahan dalam keadan uap , untuk uap air

suhu menengah = T= suhu bahan dalam ( C )TR= suhu referensi, pada steam table digunakan 0 CTb= titik didih bahan ( C )

= panas laten / panas penguapan bahan, untuk air pada suhu 100 C = 2260,16 Neraca Massa Total Keadaan Steady StateKecepatan Massa Masuk = Kecepatan Massa KeluarFT = O + D ( 1 )

Neraca Energi Total Keadaan Steady StateKecepatan Panas Masuk = Kecepatan Panas KeluarPanas dibawa pendingin + Panas dari Heater = Panas dibawa Over Flow + Panas dibawa Distilat Panas hilang ke lingkungan.FT . Cp1 ( TFT TR ) + Q = O . Cp1 ( TO TR ) + D . Cp1 ( TD TR ) + Qloss( 2 )

Neraca Energi di Pendingin Panas dibawa air pendingin masuk + Panas dibawa uap masuk = Panas dibawa Distilat keluar + Panas dibawa air pendingin keluar.FT . Cp1 ( TFT TR ) + V. HV = D . Cp1 ( TD TR ) + ( O + FB ) . Cp1 . ( TO TR ) Karena FB = V = DO + FB = O + D = FTFT . Cp1 ( TFT TR ) + V. HV = D . Cp1 ( TD TR ) + FT. Cp1 . ( TO TR ) ...( 3 )

Neraca Energi di BoilerPanas dari Heater = Panas dibawa Uap + Panas hilang ke lingkunganQ = V . HV + Qloss, karena V = D, makaQ = D . HV + Qloss ...( 4 )HV = Cp1 . ( Tb TR ) + + CpV . ( T Tb ), karena T = Tb = 100 CHV = Cp1 . ( 100 TR ) + .( 5 )

Faktor-faktor yang mempercepat proses evaporasi :1. Suhu; walaupun cairan bisa evaporasi di bawah suhu titik didihnya, namun prosesnya akan cepat terjadi ketika suhu di sekeliling lebih tinggi. Hal ini terjadi karena evaporasi menyerap kalor laten dari sekelilingnya. Dengan demikian, semakin hangat suhu sekeliling semakin banyak jumlah kalor yang terserap untuk mempercepat evaporasi.2. Kelembapan udara; jika kelembapan udara kurang, berarti udara sekitar kering. Semakin kering udara (sedikitnya kandungan uap air di dalam udara) semakin cepat evaporasi terjadi. Contohnya, tetesan air yang berada di kepingan gelas di ruang terbuka lebih cepat terevaporasi lebih cepat daripada tetesan air di dalam botol gelas. Hal ini menjelaskan mengapa pakaian lebih cepat kering di daerah kelembapan udaranya rendah.3. Tekanan; semakin besar tekanan yang dialami semakin lambat evaporasi terjadi. Pada tetesan air yang berada di gelas botol yang udaranya telah dikosongkan (tekanan udara berkurang), maka akan cepat terevaporasi.4. Gerakan udara; pakaian akan lebih cepat kering ketika berada di ruang yang sirkulasi udara atau angin lancar karena membantu pergerakan molekul air. Hal ini sama saja dengan mengurangi kelembapan udara.5. Sifat cairan; cairan dengan titik didih yang rendah terevaporasi lebih cepat daripada cairan yang titik didihnya besar. Contoh, raksa dengan titik didih 357C lebih susah terevapporasi daripada eter yang titik didihnya 35C.

Diagram pemanasan air

Kalor sensibel adalah kalor yang dibuthkan untuk menaikan suhu air. Bila kita memanaskan suhu air maka secara perlahan suhu air akan terus naik dan pada suatu titik akan mendidih. Kalor sensibel bisa diliat pada grafik di atas, yaitu garis yang semakin naik. Kalor sensibel bisa dicari dengan menggunakan rumus :Q = m c (T2-T1)Dimana : m = massa benda c = panas jenis (T2-T1)= perbedaan jenis

Kalor laten adalah kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan wujud zat, dai es menjadi air, dari air menjadi uap dan sebagainya. Bila air suda mencapai titik didihnya lalu dipanaskan terus, suhu air tidak akan naik melainkanwujudnya akan berubah. Kalor laten ditunjukan oleh garis mendatar pada grafik di atas. Kalor laten bisa dicari dengan menggunakan rumus :Q = m LDimana :m = massa bendaL = kalor lebur bendaIV. LANGKAH KERJA Membuat larutan gula dengan komposisi 250 gr gula dalam 3 liter air aquadest (konsentrasi gula 5%) Menghubungkan evaporator pada stop kontak Menghidupkan main evaporator dengan menekan tombol pada bagian samping tombol papan Menghidupkan cooler Memanaskan heater dengan memutar tombol heater ke kanan Menguapkan larutan gula selama 2 jam Mencatat T boiler, T in condensat, dan T out condensat setiap 30 menit Mengecek indeks bias umpan, kondensat, dan air pekat Mematikan evaporator dengan mematika heater, dan membiarkan cooler tetap menyala selama 15 menit kemudian mencabut kabel evaporator pada stop kontak

V. PERHITUNGANA. Densitas SampelDik : massa piknometer kosong = 36,46 gram Volume Piknometer= 25,76 mla. UmpanMassa piknometer + air gula = 62,16 gramMassa air gula = (62,16 36,46) gram

umpan = = 1,0167 gr/ml b. KondensatDik : massa pikometer + kondensat = 61,56 grMassa kondensat = (61,56 36.46) gram= 25,1 gram kondensat = = 0,993 gr/ml c. Air gula pekatDik : massa pikno + air pekat = 61,98 grMassa air pekat= (61,98 36,46) gram= 25,52 gram

air gula pekat = = 1,0096 gr/ml

B. Perhitungan Kalor (Q)a. Q input Q sensibelDik : m = 3150 gram = 3,15 Kg c= 4,18 kJ/Kg T= ( Tout kondensor - TIn kondensor)= (47,93 - 23,33) = 24,6 Jawab : Q = m c T= 3,15 Kg 4,18 kJ/Kg 24,6 = 323,91 kJ Q latenDik : m kondensat = 595,8 gram = 0,5958 Kgm akumulasi= 201,83 gram = 0,20183 Kguap = m kondensat + m akumulasi= (0,5958 + 0,20183) Kg= 0,79763 Kg = 2,26 103 kJ/Kg Jawab :Q = m = 0,79763 Kg 2,26 103 kJ/Kg= 1802,6438 kJb. Q output Q sensibleDik : m output = m kondensat + air pekat = (595,8 + 2352,368) gram= 2948,168 gram = 2,948168 Kg c= 4,18 kJ/Kg T= ( Tout kondensor - TIn kondensor)= (47,93 - 23,33) = 24,6 Jawab : Q = m c T= 2,948168 Kg 4,18 kJ/Kg 24,6 = 303,154 kJ Q latenDik : m kondensat = 595,8 gram = 0,5958 Kg = 2,276 103 kJ/Kg Jawab :Q = m = 0,5958 Kg 2,276 10-3 kJ/Kg= 1346,51 kJc. Q loss Q sensibleDik : m = 201,832 gram = 0,201832 Kg c= 4,18 kJ/Kg T= ( Tout kondensor - TIn kondensor)= (47,93 - 23,33) = 24,6 Jawab : Q = m c T= 0,201832 Kg 4,18 kJ/Kg 24,6 = 20,7539 kJ Q latenDik : m kondensat = 201,1832 gram = 0,210832 Kg = 2,276 103 kJ/Kg Jawab :Q = m = 0,201832 Kg 2,276 10-3 kJ/Kg= 456,068 kJJadi, Q m = Qout + QlossQin total= (323,91 + 1802,6438) kJ= 2126,5538 kJQout total= (303,154 + 1346,51) kJ= 1645,664 kJQ loss total = (20,7539 + 456,068) kJ= 476,8219 kJC. Perhitungan kodensasi air pekatDik : C1 = 5%n1= 1,3377n2= 1,3482Jawab : = C2= x 100 %= 5,04 %

D. Neraca massaKomponenInputOutput

Umpan3150-

Kondensat-598,8

Air Pekat-2352,368

Vapour-198,832

Total31503150

E. Neraca PanasQQ in (kJ)Q out (kJ)Q loss (kJ)

Q sensible323,91303,154456,068

Q laten1802,64381346,51476,8219

Total2126.55381649,664932,8899

VI. ANALISA PERCOBAANDari praktikum yang telah didapat, dapat dianalisa bahwa praktikum yang dilakukan adalah praktikum evaporasi menggunakan evaporator dengan jalan proses pengentalan larutan dengan cara mendidihkan atau menguapkan pelarut. Pada praktikum ini larutan yang digunakan adalah aquadest dan bahan yang digunakan adalah gula sebagai zat terlarut. Konsentrasi gula yaitu 5% dalam 3 L aquadest.Pada dasarnya sistem evaporator terdiri dari alat pemindahan panas yang berfungsi untuk mensuplay panas, baik panas sensibel maupun panas laten pada proses evaporasi. Alat pemindah panas berfungsi untuk memisahkan uap air dari cairan pengentanya yang dalam hal ini yaitu gula. Sedangkan alat pendingin yaitu kondenser yang berfungsi untuk mengkondensasikan uap dan memisahkannya.Selama proses evaporasi, terjadi beberapa perubahan yaitu 1) Perubahan warna. Suhu larutan yang terlalu tinggi menyebabkan larutan mengalami kecoklatan. Hal ini karena gula mengalami karamelisasi apabila berada pada suhu dan tekanan yang tinggi, sehingga menghasilkan kompleks warna kecoklatan pada gula. 2) kehilangan aroma. Bila dilakukan evaporasi menggunakan suhu yang cukup tinggi, akan menyebabkan aroma bahan berkurang dan menyebabkan penurunan kualitas bahan. 3) kerusakan komponen gizi. Penggunaan suhu yang cukup tinggi akan merusak atau menurunkan kandungan gizi pada gula karena adanya degradasi. 4) peningkatan viskositas cairan. Saat evaporasi, terjadi penguapan komponen air dari pelarut. Hal ini menyebabkan konsentrasi dan viskositas semakin tinggi. Adapun faktor-faktor yang menyebabkan perubahan koponen kimia pada proses evaporasi yaitu : suhu dan tekanan, lama evaporasi, luas permukaan, jenis bahan, dan viskositas cairan, dan kerak.Dari data yang telah didapat, diketahui bahwa terjadi due point pada suhu (T) boiler = 75 , T in condensat = 16,1 , dan T out condensat = 28,0 . Volume kondensat 600 ml dan air pekat 2330 ml. 220 komponen diperkirakan menguap dan masih terdapat pada kondensor sehingga tidak samai pada tempat kondensat. umpan = 1,0167 gr/ml, kondensat = 0,993 gr/ml, air pekat = 1,0096 gr/ml. air pekat lebih besar dari kondensat sehingga konsentrasinya pun lebih tinggi dari kondensat. Begitu pula indeks bias pada air pekat lebih besar dari kondensat dan umpan karena kandungan gula lebih tinggi sehingga konsentrasinya lebih besar. Q laten da Q sensibel input lebih besar dari Q laten da Q sensibel output. Hal ini karena Q input berasal dari pemanas (heater) sedangkan Q output berasal dari uap panas yang telah dikondensasi. Dengan kata lain Q input > Q output atau T1 > T2.

VII. KESIMPULANDari analisa yang telah dijabarkan, dapat disimpulkan bahwa: Praktikum evaporasi adalah proses pengentalan dan penguapan larutan dengan cara mendidihkan dan menguapkan pelarut. Pelarut ang digunakan yaitu aquadest. Bahan yang digunakan yaitu gula sebagai zat terlarut dengan kadar gula 5% dalam 3 l air. faktor-faktor yang menyebabkan perubahan koponen kimia pada proses evaporasi yaitu : suhu dan tekanan, lama evaporasi, luas permukaan, jenis bahan, dan viskositas cairan, dan kerak. Due point : (T) boiler = 75 , T in condensat = 16,1 , dan T out condensat = 28,0 . Volume kondensat 600 ml, kondensat = 0,993 gr/ml Air pekat 2330 ml, air pekat = 1,0096 gr/ml. Volume umpan 3150, umpan = 1,0167 gr/ml. Q input > Q output atau T1 > T2

DAFTAR PUSTAKATIM Dosen. 2016. Penuntun Praktikum Satuam Operasi evaporator. Palembang: Politeknik Negeri Sriwijaya.LAPORAN TETAP SATUAN OPERASI IIEVAPORATOR I

DISUSUN OLEH :KELPOMPOK 2Nama : Aulia Rahmi (061430401244) Dinda Juwita (061430401246) Lisa Andriani (061430401251) M. Ade Saputra(061430401258) Meishe Puspitasari (061430401992) Putri Agustia (061430401262) Siti Afifah Syahfitri(061430401995)Instruktur: Ir. Jaksen M Amin, M.Si.POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYATEKNIK KIMIA2016