Perpan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam proses-proses industri, perpindahan energi dalam bentuk kalor

dilaksanakan dengan berbagai ragam cara termasuk diantaranya konduksi dan

konveksi. Pada segolongan besar penerapan perpindahan kalor yang cukup

penting, kalor berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang

suhunya lebih rendah.

Perpindahan kalor dari suatu fluida ke fluida lain melalui suatu dinding padat

merupakan masalah yang sering ditemui pada proses industri kimia. Perpindahan

kalor pada fluida ada yang melibatkan perubahan fasa maupun tanpa perubahan

fasa. Perubahan fasa pada perpindahan fluida ini mencakup penambahan atau

pengurangan energi termal dalam jumlah yang agak banyak. Laju perubahan fasa

ditentukan oleh laju perpindahan kalor. Kalor yang dipindahkan berupa kalor

laten yang menyertai proses perubahan fasa seperti kondensasi, vaporasi dan

dapat pula kalor sensible yang berkaitan dengan kenaikan atau penurunan suhu.

Dalam industri kimia, distilasi dilakukan untuk memisahkan dua atau lebih

komponen campuran pada kesetimbangan komponen cair uap atau pemisahan

komponen berdasarkan titik didih atau tekanan uap masing-masing komponen.

Campuran kedua fasa yaitu fasa uap dan cair tersebut kemudian menghasilkan

komponen yang lebih murni dari proses kondensasi.

1.2 Tujuan Percobaan

1.2.1 Perpindahan Panas Sederhana

Menentukan koofisien perpindahan panas

Menentukan pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien perpindahan panas

menyeluruh

1.2.2 Distilasi Sederhana

Menentukan komposisi dalam wash bensin

Menentukan persen kesalahan

1.3 Ruang Lingkup

1.3.1. Perpindahan Panas Sederhana

Penggunaan alat kondensor dengan pendekatan pipa ganda secara counter

current dan co current

Perpindahan panas dapat berlangsung secara konduksi dan koveksi

1.3.2. Distilasi Sederhana

Pengkajian efektivitas pemisahan pada suatu campuran. Dalam kasus di

percobaan ini dilakukan distilasi dengan menggunakan bensin cuci yang

memiliki komposisi pentana ke atas.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Perpindahan Panas

Bila dua buah benda yang suhunya berbeda berada dalam kontak termal,

maka kalor akan mengalir dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang

suhunya lebih rendah. Pengaliran kalor itu dapat berlangsung dengan tiga ragam

mekanisme yaitu: konduksi atau hantaran, konveksi atau aliran, dan radiasi atau

pancaran.

2.1.1 Konduksi

Jika dalam suatu bahan kontinyu terdapat gradient suhu, makin kalor

akan mengalir tanpa disertai oleh suatu gerakan zat. Aliran kalor ini disebut

konduksi atau hantaran. Pada zat cair, konduksi termal itu merupakan akibat dari

transfer momentum oleh masing-masing molekul disamping gradient suhu.

Hubungan dasar aliran kalor melalui konduksi berupa kesebandingan yang ada

antara laju aliran kalor melintas permukaan isothermal dan gardien suhu yang

terdapat pada permukaan itu, disebut hokum Fourier. Persamaan dari hokum

Fourier:

………………………(1)

…………………...(2)

dimana : A : luas permukaan isotermal

n : jarak, di ukur normal (tegak lurus) pada arah normal

terhadap permukaan.

Q : laju aliran kalor melintas permukaan itu pada arah

normal

terhadap permukaan

K : konstanta proporsionalitas atau konduktivitas termal

Twh-Twc : beda suhu melintas dinding tabung

X : ketebalan bengda padat

Tanda negatif menunjukkan sifat fisik bahwa kalor mengalir dari

temperature lebih tinggi ke temperatur yang lebih rendah dan tanda gradient

berlawanan dengan tanda aliran kalor.

Dalam pemakaian persamaan di atas, perlu dipahami bahwa luas A luas

permukaan yang tegak lurus terhadap arah aliran kalor dan jarak n adalah panjang

lintasan yang di ukur tegak lurus terhadap luas A.

2.1.2 Konveksi

Bila arus atau partikel-partikel mikroskopik fluida melintas suatu

permukaan tertentu, misalnya : bidang batas suatu volume kendali, arus itu akan

ikut membawa serta sejumlah tertentu entalpi. Aliran entalpi demikian disebut

aliran konveksi kalor atau konveksi. Konveksi merupakan suatu fenomena

makroskopik dimana hanya berlangsung bila ada gaya yang bekerja pada partikel

atau ada arus fluida yang dapat membuat gerakan melawan gesekan. Konveksi

terbagi menjadi:

a. Konveksi Alamiah (natural convection)

Konveksi yang disebabkan oleh perbedaan densitas. Perbedaan densitas

ini akibat adanya gradient suhu dalam massa fluida tersebut.

b. Konveksi Paksa (forced convection)

Konveksi yang disebabkan oleh piranti mekanik seperti: pompa, agitator

(pengaduk), aliran tidak bergantung pada densitas.

dimana : U = koofisien perpindahan panas keseluruhan

= perubahan suhu.

Persamaan umum :

dimana fluks kalor local

T = Suhu rata-rata lokal

Tw = Suhu dinding dalam yang kontak dengan fluida

Kondisi (1) : Perpindahan panas secara konveksi

q = ho. .Ao

Kondisi (2) : Perpindahan panas secara konduksi

Kondisi (3) : Perpindahan panas secara konveksi

q = ho. .Ao

= (Th-Twc) + (Twh-Twc) + (Twc-Tc)

= Th-Tc

Qtotal = U.A. total

Persamaan (i), (ii), (iii) diselesaikan terhadap (iv) :

Q sebelah kanan dengan q sebelah kiri saling menghilangkan, sehingga:

dimana DL adalah diameter pukul rata-rata logaritmik dari tabung tersebut.

Jika luas permukaan luar Ao yang digunakan sebagai dasar penentuan koofisien

perpindahan panas , maka:

Jika luas permukaan dalam Aoi yang digunakan dalam penentuan koofisien

perpindahan panas maka persamaannya menjadi:

dimana xw : tebal dinding tabung

ho : koofisien perpindahan panas bagian dalam tabung

hi : koofisien perpindahan panas bagian luar tabung

Km : konduktivitas termal dinding

Perhitungan LMTD :

dimana:

2.1.3 Radiasi

Radiasi adalah perpindahan panas melalui ruang oleh gelombang-

gelombang elektromagnetik. Jika radiasi berlangsung melalui ruang kosong, ia

tidak dapat ditransformasikan menjadi kalor atau bentuk-bentuk energi lain dan

tidak pula akan terbelok dari lintasannya. Bila terdapat zat pada lintasannya,

radiasi itu akan mengalami transmisi (diteruskan), refleksi (dipantulkan), dan

absorpsi (diserap). Hanya energi yang diserap itu saja yang muncul sebagai kalor

dan transformasi ini bersifat kuantitatif.

2.1.4 Persamaan Bernoulli

Persamaan Bernoulli digunakan untuk menentukan laju alir dari

fluida dingin sehingga kita dapat mengetahui laju alir massa dari fluida dingin.

Laju alir massa ini digunakan untuk menentukan kalor yang dihasilkan.

( + g. + ) = - – Ғ

Dengan menggunakan asumsi :

1. diabaikan karena pada sistem yang ditinjau yaitu orifice

ketinggian aliran masuk sama dengan tinggi aliran keluar

2. Ғ (friction losses) diabaikan karena pergerakan fluida dalam selang

dianggap ideal.

Sehingga persamaan Bernoulli diatas menjadi :

- = 0

= P2–P1 v2 = v22 – v1

2

Maka di dapat persamaan :

+ = 0 ……………………….(1)

Dari neraca massa :

(laju alir massa masuk)–(laju alir massa keluar)-(konsumsi)+

(generasi)= (akumulasi)

min – mout + konsumsi – regenerasi = akumulasi

karena tidak ada reaksi kimia yang terjadi maka konsumsi dan regenerasi

dapat diabaikan atau nilainya mendekati nol. Sedangkan untuk akumulasi

karena sisitem diasumsikan steady state maka akumulasi dapat diabaikan atau

sama dengan nol.

Dari asumsi diatas maka diperoleh:

– = 0

=

laju alir massa (m) sendiri merupakan hasil perkalian antara densitas(ρ)

fluida dengan debit (Q)

=

ρ1.Q1 = ρ2.Q2

ρ1.A1.v1 = ρ2.A2.v2

karena fluida yang digunakan adalah fluida tak mampu mampat maka

ρ1 = ρ2

A1.v1 = A2 .v2 ( persamaan kontinuitas )

v1 = * v2 …………………………………..(2)

persamaan (1) dan (2)

=

=

=

=

=

=

karena banyaknya asumsi yang digunakan untuk merumuskan

kecepatan fluida diatas maka perlu digunakan factor koreksi ( Co )

= Co .

Q A2.v2

Q = Co.A2.

Q = Co.A2.

Harga Co.A2. tetap, maka dimisalkan sebagai k

sehingga dapat ditulis Q = k dimana =

Maka untuk kalibrasi orificemeter dapat dilakukan dengan membuat

grafik Q terhadap

Q

Dari grafik di dapat sebuah persamaan linier yang dapat dijadikan dasar

perhitungan laju alir volumetric pada nilai penurunan tekanan yang

bervariasi.

2.2 Distilasi Sederhana

Distilasi adalah pemisahan suatu komponen dalam suatu larutan cair

berdasarkan tekanan uap masing-masing komponen. Tekanan uap adalh gaya

tekanan yang dimiliki setiap komponen yang memungkinkan komponen tersebut

menguap. Apabila dalam keadaan zat murni, maka besarnya tekanan uap sama

dengan tekanan parsial yang ditimbulkan berbagai molekul komponentersebut

sudah menjadi uap. Apabila cairan dan uap berada dalam keadaan setimbang,

maka dalam larutan tersebut berlaku hokum Roult:

Pi = Po. Xi

Dimana Pi : Tekanan parsial komponen uap

Po : tekanan uap komponen

xi : fraksi mol cairan

Tekanan uap komponen berubah dengan perubahan temperature. Semakin tinggi

temperature maka tekanan uap semakin tinggi pula. Hal ini disebabkan molekul

komponen memiliki energi yang cukup tinggi untuk meninggalkan fasa cair dan

menjadi uap.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Metodologi Percobaan

3.1.1 Tahap Persiapan Praktikum

Mengecek alat-alat percobaan oleh asisten laboratorium

Membersihkan alat-alat percobaan

3.1.2 Tahap Pengumpulan Data

Melakukan Praktikum dengan mengambil data-data sebagai berikut: 1.

Perpindahan Panas

Temperatur masuk dan keluar fluida panas, temperatur keluar dan

masuk fluida dingin, massa fluida panas, waktu, skala pemanas,

beda ketinggian pada manometer, panjang kondensor, diameter

dalam tabung kondensor. Semua data diambil untuk dua jenis aliran

yaitu co-current dan counter current.

2. Distilasi sederhana

Temperatur pada saat tetesan pertama dan temperatur kenaikan 5oC

berikutnya, volume mula-mula, volume distilat, volume residu, suhu

akhir distilasi.

3. Kalibrasi Termometer

Pada praktikum ini digunakan empat buah thermometer dengan

skala 110oC sebanyak satu buah, 250oC sebanyak satu buah, 360oC

sebanyak 2 buah. Data yang diambil adalah titik beku air, titik didih

air, dan titik didih toluene pada tekanan ruang

4. Kalibrasi Orificemeter

Penentuan beda ketinggian pada manometer, massa air yang keluar

dari orificemeter, waktu.

Data-data literatur

Data –data literatur yang ada diperoleh dari Perry Chemical Handbook.

3.2 Prosedur Kerja

3.2.1 Kalibrasi Termometer

Memasukkan Es kedalam gelas kimia.

Mencelupkan sebagian termometer.

Mengamati dan mencatat temperature yang terbaca pada termometer.

Mengulangi percobaan untuk 3 termometer lainnya.

Melakukan percobaan yang sama untuk air dan toluene mendidih.

Mencatat tekanan pada waktu air dan toluene mendidih.

3.2.2 Peneraan Orificemeter

Mengalirkan air melalui selang ke orificemeter.

Mengatur volume atau kerangan supaya beda ketinggian pada orificemeter

tetap.

Menampung air melalui selang yang keluar dari orificemeter dan

menimbangnya

Membuat kurva kalibrasi orificemeter.

3.2.3 Perpindahan Panas

Menyusun alat distilasi dan mengisi labu distilasi dengan aquadest

Mengalirkan air pendingin ke bagian anulus kondensor

Menyalakan ketel pemanas pada skala tertentu

Memanaskan fluida dalam labu distilat

Mengatur kerangan pada beda ketinggian tertentu di orificemeter

Mencatat suhu fluida dingin dan fluida panas yang masuk dan keluar

3.2.4 Distilasi Sederhana

Menyusun alat distilasi dan mengisi labu distilasi dengan bensin cuci 250 ml.

Memanaskan labu distilasi sampai bensin cuci mendidih dengan

menggunakan ketel pemanas.

Mencatat suhu pada tetesan pertama.

Mengamati dan mencatat volume distilat untuk setiap kenaikan

temperature 5oC.

Mematikan pemanas jika bensin cuci di dalam labu distilat tinggal 1/3 nya

Membiarkan bensin cuci yang tersisa menjadi dingin

Mengukur volume bensin cuci yang tersisa (residu) dalam labu distilat

Membuat kurva distilasi

Menghitung % kesalahan percobaan berdasarkan kesalahan alat.

3.3 Alat dan Bahan

3.3.1 Alat

3.3.1.1 Perpindahan Panas

Gelas ukur 100 ml 1 buah

Perpanjangan thermometer 2 buah

Perpanjangan kondesor 1 buah

Adaptor 1 buah

Labu distilasi 500 ml 1 buah

Kondensor 1 buah

Pemanas listrik 1 buah

Termometer 150oC 2 buah


3.3.1.2 Distilasi Sederhana



Gelas kimia 400 ml 1 buah

Labu erlenmayer bertutup 100 ml 8 buah

Perpanjangan kondesor 1 buah

Adaptor 1 buah

Labu distilasi 500 ml 1 buah

Kondensor 1 buah

Pemanas listrik 1 buah


Piknometer 1 buah

Selang 2 buah

Jaket pemanas 1 buah

Statip dan klem 1 buah

3.3.2 Bahan

3.3.2.1 Perpindahan panas

Air aquadest

Toluene

3.3.2.2 Distilasi sederhana

Bensin cuci 500 ml

BAB VI

HASIL PERCOBAAN

4.1 Perpindahan Panas Sederhana

4.1.1 Counter Current

Tabel 4.1 Koofisien perpindahan Panas Meyeluruh Metoda Counter Current

Skala m fluida

dingin

U (Kj/m2 ºc

s)

(gr)

4 1.9882 0,8127

2.79748 0,9689

4.39604 0,9627

5.9946 0,9887

5 1.9882 1,0594

2.79748 0,9265

4.39604 0,9052

5.9946 0,8274

6 1.9982 0,869

2.79748 0,8627

4.39604 0,8681

5.9946 0,9255

7 1.9982 0,8904

2.79748 0,8999

4.39604 0,904

5.9946 0,8922

( sumber : hasil perhitungan )

0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

0 2 4 6 8

Laju alir fluida dingin ( gr/s )

Ko

efi

sie

n p

erp

ind

ah

an

pan

as

( K

j/m

2o

Cs )

skala 4

skala 5

skala 6

skala 7

Grafik 4.1 Koofisien perpindahan panas menyeluruh U (KJ/m2oCs) terhadap

Laju alir fluida dingin m (gr/s) secara conter current

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Skala pemanas

Ko

efis

ien

per

pin

dah

an p

anas

( K

j/m2

oC

s ) Laju alir f luida dingin h=1

Laju alir f luida dingin h=1.4

Laju alir f luida dingin h=2.2

Laju alir f luida dingin h=3

Grafik 4.2 Koofisien perpindahan panas menyeluruh U (KJ/m2oCs) terhadap

Laju alir fluida panas m (gr/s) secara conter current

4.1.2 Co-Current

Tabel 4.2 Koofisien Perpindahan Panas Menyeluruh Metoda Co Current

Skala

m fluida

dingin

(gr)

U (Kj/m2 ºc

s)

4 1.9982 -

2.79748 -

4.39604 -

5.9946 -

5 1.9982 -

2.79748 -

4.39604 -

5.9946 -

6 1.9982 -

2.79748 -

4.39604 -

5.9946 -

7 1.9982 -

2.79748 -

4.39604 -

5.9946 -


4.2. Distilasi Sederhana

Tabel 4.3 Komposisi Pentana dalam Wash Bensin

Distilasi I % Komposisi Pentana 17%

% Kesalahan ( ml) 9.52%

Distilasi II % Komposisi Pentana 17.92%

% Kesalahan ( ml) 8.68%


LAMPIRAN A

DATA LITERATUR

A.1 Titik Didih Senyawa Alkana

Tabel A.1 Titik Didih Senyawa Alkana

Senyawa alkana Titik didih pada 697 mmHg (ºc)

Metana -162.7

Etana -90.51

Propana -44.28

Butana -3.08

Pentana 33.34

Heksana 65.95

Heptana 95.31

Oktana 122.36

Nonana 147.16

Dekana 170.19

( sumber : Perry Chemical Handbook)

A.2 Densitas Air

Temperatur 26oC = 0.996513 gr/ml

A.3 Titik didih air dan Toluene

Tabel A.2 Titik Didih Air dan Toluene Pada Tekanan 697.25 mmHg

Senyawa Tekanan ruang (mmHg) Titik Didih ( oC )

Air 697.25 97.635

Toluene 697.25 106.922

(sumber : hasil interpolasi )

A.4 Panas laten air (λ)

λ = 2443.325 KJ/kg

Cp air = 4.184 KJ/kgoC

LAMPIRAN B

DATA PENGAMATAN

B.1 Data Ruang

Tabel B.1 Data Ruang

Hari 1 Hari 2

suhu (ºc)

Tekanan

(mmHg) suhu ( ºc)

Tekanan

(mmHg)

awal 26 698 25 698.5

akhir 26.5 696 26 697

B.2. Data Percobaan

B.2.1 Peneraan Termometer

Tabel B.2 Data Kalibrasi Termometer

Termometer Keadaan ruang AIR TOLUEN

Tb ( ºc ) Td ( ºc) Td ( ºc)

1 (110 ºC) 2 98 109

2 (250 ºC) P=698 mmHg 2 99 109

3 (360 ºC) 2 98 109

4 (360 ºC) 2 98 109

B.2.2 Peneraan Orificemeter

Tabel B.3 Data Kalibrasi Orificemeter

Δh (cm) m air (gr) t (s)

0.50 14.91 5

1.00 19.51 5

1.60 20.71 5

2.10 24.44 5

3.20 30.06 5

4.00 34.17 5

B.2.3 Distilasi Sederhana

Tabel B.4 Data Hasil Percobaan Distilasi

Distilasi 1 Distilasi 2

T ( ºc ) V distilat (ml) T ( ºc ) V distilat (ml)

36 0 38 0

41 0.5 43 0.8

46 0.7 48 1.2

51 2.6 53 2.5

56 5.2 58 4.9

61 19 63 18.7

66 28.6 68 27.2

71 48.4 73 45.6

76 35.8 78 33.4

Tabel B.5 Data Hasil Percobaan Distilasi

Keterangan Distilasi I Distilasi II

V mula (ml) 250 250

V residu (ml) 85 94

T tetes I ( ºC ) 36 38

T akhir distilasi ( ºc ) 76 78

B.2.4 Perpindahan Panas

Panjang kondensor : 33.5 cm

Diameter dalam tabung kondensor : 1.1 cm

B.2.4.1 Counter Current

Tabel B.6 Hasil Percobaan Perpindahan Panas Metoda Counter Current

skala Δh (cmHg) Tc in ( ºc) Tc out ( ºc) Th in ( ºc) Th out ( ºc) m air (gr) t (s)

4 1.0 27 46 97 29 6.15 120

1.4 28 44 97 29 6.23 120

2.2 28 40 97 29 6.55 120

3.0 28 38 97 29 6.91 120

5 1.0 28 42 97 29 7.01 120

1.4 27.5 40 97 29 7.03 120

2.2 27.5 38 97 29 7.05 120

3.0 27 36 97 29 7.15 120

6 1.0 27 40 97 29 7.14 120

1.4 27 39 97 29 7.18 120

2.2 27 37 97 29 7.41 120

3.0 27 37 97 29 7.9 120

7 1.0 27 41 97 29 7.22 120

1.4 27 39 97 29 7.49 120

2.2 27 38 97 29 7.62 120

3.0 27 36 97 29 7.71 120

B.2.4.2 Co-Current

Tabel B.7 Hasil Percobaan Perpindahan Panas Metoda Co Current

skala H (cm) Tc in ( ºc) Tc out ( ºc) Th in ( ºc) Th out ( ºc) m air (gr) t (s)

4 1.00 26.00 38.0 99 33 6.35 120

1.40 27.0 37.0 99 32 7.10 120

2.20 27.0 36.0 99 32 7.80 120

3.00 27.0 34.0 99 31 7.93 120

5 1.00 27.0 37.0 99 33 7.05 120

1.40 27.0 36.0 99 33 7.15 120

2.20 27.0 35.0 99 33 7.62 120

3.00 27.0 33.0 99 32 7.65 120

6 1.00 27.0 38.0 99 33 7.16 120

1.40 27.0 36.0 99 32 7.41 120

2.20 27.0 34.0 99 32 7.35 120

3.00 27.0 33.0 99 31 7.38 120

7 1.00 27.0 38.0 99 34 7.45 120

1.40 27.0 36.0 99 34 7.47 120

2.20 27.0 34.0 99 32 7.70 120

3.00 27.0 34.0 99 31 7.79 120

LAMPIRAN C

HASIL ANTARA

C.1 Peneraan Termometer

Termometer 1

T percobaan

(ºc)

T literatur

(ºc)

2 0

98 97.6635

109 106.9661

y = 1.0066x - 1.9173

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

T percobaan ( 0c)

T lit

era

tur

(0c)

Grafik C.1.1 Kurva kalibrasi suhu literature terhadap suhu percobaan

yang terukur pada termometer 1

Termometer 2

T percobaan

(ºc)

T literatur

(ºc)

2 0

99 97.6635

109 106.9661

y = 1.0026x - 1.9697

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

T percobaan (0c)

T lit

era

tur

(0c)

Grafik C.1.2 Kurva kalibrasi suhu literature terhadap suhu percobaan yang terukur

pada termometer 2

Termometer 3

T percobaan

(ºc)

T literatur

(ºc)

2 0

98 97.6635

109 106.9661

y = 1.0066x - 1.9173

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

T percobaan ( 0c)

T lit

era

tur

(0c)


pada termometer 3

Termometer 4

T percobaan

(ºc)

T literatur

(ºc)

2 0

98 97.6635

109 106.9661

y = 1.0066x - 1.9173

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

T percobaan ( 0c)

T lit

era

tur

(0c)


pada termometer

C.2 Peneraan Orificemeter

Tabel C.1 Kalibrasi Orificemeter

Δh (cm) m air (gr)

0,50 14,91

1,00 19,51

1,60 20,71

2,10 24,44

3,20 30,06

4,00 34,17

y = 1.9982xy = 1.9982x

0

2

4

6

8

10

0 2 4

h (cmHg)

m (

gr/s

)

Grafik C.2 Kurva kalibrasi laju alir massa fluida dingin terhadap perbedaan

ketinggian pada manometer

C.3 Distilasi Sederhana

Tabel C.2 Data Hasil Percobaan Distilasi Sederhana

Distilasi 1 Distilasi 2

T ( ºc ) V distilat (ml) T ( ºc ) V distilat (ml)

36 0 38 0

41 0,5 43 0.8

46 1,2 48 2.0

51 3,8 53 4.5

56 9,0 58 9.4

61 28 63 28.1

66 56,6 68 55.3

71 105 73 100.9

76 140,8 78 134,3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150

V distilat (ml)

Su

hu

(o

C)

Grafik C.3.1 Kurva temperature terhadap volume distilat I

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150

V distilat (ml)

Su

hu

(o

C)

Grafik C.3.2 Kurva temperature terhadap volume distilat II

BAB V

PEMBAHASAN


Percobaan ini bertujuan menentukan koefisien perpindahan panas

keseluruhan (U) dan bagaimana pengaruh arah dan laju alir terhadap U.

Sesuai dengan hasil percobaan bahwa semakin besar laju alir fluida, maka

semakin besar pula nilai koefisien perpindahan panas keseluruhan (U). hal ini

sesuai dengan rumus :

U = Q____

A . LMTD

Pada percobaan ini system control yang ditinjau adalah kondensor, karena

dalam penentuan koefisien perpindahan panas (U) luas permukaan

perpindahan panas (A) yang digunakan yaitu luas selimut dari pipa bagian

dalam kondensor sehingga harga koefisien perpindahan panas didasarkan atas

luas tersebut (Ui).

Nilai Q yang digunakan adalah Q fluida panas (Q lepas) karena pada

fluida panas kalor yang dilepas langsung diserap oleh fluida dingin. Pada

system yang sama untuk fluida dingin perpindahan kalor tidak hanya dari

fluida panas saja tetapi dapat juga dari fluida dingin itu sendiri ke lingkungan

karena adanya perbedaan suhu dengan lingkungan.

Harga Q berbanding lurus dengan laju alir, dan berbanding terbalik

dengan hambatan, maka hubungan antara laju alir dengan hambatan adalah

berbanding terbalik. Jika laju alir semakin besar, maka hambatannya akan

semakin kecil, sehingga nilai Q akan semakin besar seiring besarnya laju alir,

dirumuskan oleh persamaan:

Laju alir fluida panas adalah adalah faktor utama yang dapat mempengaruhi

nilai Q dan U. Apabila laju alir fluida panas diperbesar maka tahanan pada

lapisan film akan menjadi kecil, sehingga harga Q dan U menjadi lebih besar.

Dalam percobaan ini dilakukan dua sistem perpindahan panas yaitu:

1. Perpindahan panas sistem counter current (berlawanan arah); dan

2. Perpindahan panas sistem co current (searah).

Perpindahan kalor secara co-current kurang efektif karena akan dapat

membuat suhu keluar fluida yang satu mendekati suhu masuk fluida yang

kedua. Karena alirannya searah, maka kontak antara fluida panas dengan

fluida dingin tidak berlangsung dengan baik, sehingga kalor yang

dipindahkan akan kurang dari yang dapat dipindahkan apabila aliran itu

counter current.

Pada percobaan ini tidak diperoleh nilai koefisien perpindahan panas (U)

untuk co-current karena ∆T yang diperoleh bernilai negatif sehingga tidak

diperoleh nilai LMTD. Hal ini disebabkan oleh fluida dingin yang mengalir

jumlahnya sangat besar dibandingkan dengan jumlah fluida panas sehingga

suhu fluida panas keluaran ( Th out ) menjadi lebih kecil daripada suhu

keluaran fluida dinginnya ( Tc out ).

Perpindahan panas counter current lebih baik digunakan karena

beberapa faktor :

hambatan yang bernilai lebih kecil di banding co current

Semakin besar laju yang di alirkan dalam sistem

perpindahan panas semakin besar Q yang dihasilkan.


Percobaan distilasi sederhana bertujuan untuk menetukan komposisi

dan jenis komponen yang terdapat dalam wash bensin. Salah satu caranya

adalah dengan menentukan titik didih komponen-komponen dari data

literature pada tekanan 697 mmHg.

Dari hasil percobaan diperoleh komponen pentana dengan range

temperatur 33.34oC sampai 65.95oC. Volume yang terukur pada range

temperature tersebut diplotkan pada grafik suhu (T) terhadap volume distilat

(V) sehingga dapat ditentukan jumlah pentane yang terkandung dalam bensin

cuci. Komponen Heksana diperoleh pada range temperatur 65.95oC sampai

95.31oC. Dari interval temperatur tersebut dapat diperoleh jumlah komposisi

heksana. Pada percobaan yang dilakukan belum dapat ditentukan komposisi

heksana dalam bensin cuci karena suhu akhir distilasi tidak mencapai range

temperature titik didih heksana sehingga heksana dalam bensin cuci belum

semuanya menguap. Selain pentana dan heksana juga terdapat komponen-

komponen alkana lain dengan titik didih yang lebih tinggi.

Pada percobaan ini pula, volume mula-mula seharusnya sama dengan

volume distilat ditambahkan residu. Akan tetapi dari hasil percobaan volume

mula-mula dari bensin cuci tidak sama dengan volume distilat tambah residu.

Hal ini disebabkan karena ada bensin cuci yang menguap ke lingkungan dan

juga menempel pada kondensor.

BAB VI

KESIMPULAN


6.1.1 Sistem Perpindahan kalor secara counter current lebih efektif dari pada Co

current

6.1.2 Harga koefisien perpindahan kalor menyeluruh dapat dipengaruhi oleh :

6.1.2.1 Laju alir fluida dingin, dimana bila semakin besar laju alir fluida dingin

maka koefisien perpindahan panas menyeluruh akan semakin besar

pula.

6.1.2.2 Arah aliran, dimana bila dengan menggunakan arah aliran counter

current harga koefisien perpindahan kalor menyeluruh akan semakin

besar.


Dari hasil percobaan didapat komposisi dari bensin cuci dengan persentase :

komposisi pentane : 17.46 %

% kesalahan : 9.1 %

DAFTAR PUSTAKA

Himmelblau, David M. 1989. “Basic Principles and Calculations in Chemichal

Engineering”.5th ed.Prentice-Hall.

Mc. Cbe, dkk.1999. “Operasi Teknik Kimia”. Jilid 1. 4th ed. Jakarta : PT

Erlangga

Perry.J.H.1973. “Chemichal Engineers Handbook”.Mc. Graw-Hill

Education

Perpan