1. Analisa Kadar Air dan Kadar Minyak Nilam
Analisa kadar air nilam dilakukan untuk mengetahui tingkat kekeringan daun dan ranting nilam yang akan dan sudah disuling. Analisa kadar minyak dilakukan untuk mengetahui kadar minyak yang terkandung dalam daun dan ranting nilam yang akan dan sudah disuling. Selain itu, analisa kadar minyak setelah penyulingan ditujukan untuk mengetahui kemungkinan adanya minyak yang belum tersuling dalam daun dan ranting nilam.
Menurut Santoso (1990), kadar air daun dan ranting nilam yang siap proses sebesar 12-15 %. Pada penyulingan prototipe rata-rata kadar air daun dan ranting nilam sebelum penyulingan sebesar 14,49 %. Bobot daun dan ranting nilam sebelum proses penyulingan sebesar 120 kg. Hal tersebut menunjukkan daun dan ranting nilam telah siap untuk disuling. Rata-rata kadar air daun dan ranting nilam setelah proses penyulingan sebesar 34,32 %. Rata-rata kadar air daun dan ranting nilam setelah proses penyulingan lebih tinggi daripada sebelum proses penyulingan. Hal tersebut menunjukkan seluruh bagian daun dan ranting nilam telah dilalui uap air. Prosedur penghitungan kadar air daun dan ranting nilam dapat dilihat pada Lampiran 4.
Menurut Santoso (1990), kadar minyak dalam daun dan ranting nilam dapat mencapai 3 % (db). Berdasarkan analisa kadar minyak daun dan ranting nilam yang dilakukan sebelum penyulingan sebesar 2,61 % (db) sedangkan kadar minyak daun dan ranting nilam setelah proses penyulingan sebesar 0,097 % (db). Persentase minyak yang tersuling sebesar 2,50 %. Dengan demikian, prototipe peralatan penyulingan dapat dikatakan telah efektif digunakan dalam proses penyulingan minyak nilam. Peralatan analisa kadar minyak dapat dilihat pada Lampiran 5 sedangkan prosedur analisa beserta penghitungan kadar minyak dapat dilihat pada Lampiran 4.
2. Proses Penyulingan Minyak Nilam
a. Kinerja Prototipe Alat Penyulingan Berdasarkan Disain
1) Prototipe Boiler
Boiler merupakan alat penghasil uap air. Bahan bakar prototipe
boiler yang digunakan pada penyulingan nilam adalah kayu bakar. Boiler
ini terdiri dari pipa-pipa silinder berisi udara panas dan bagian bawahnya terdapat tungku untuk pembakaran kayu. Bagian dalam tungku terdapat pipa-pipa silinder berisi air yang digunakan untuk menghantarkan panas yang dihasilkan api pembakaran pada tungku. Berdasarkan pembagian pipa-pipa tersebut maka boiler yang digunakan dapat dikatakan sebagai jenis boiler gabungan pipa api dengan pipa air. Kapasitas air maksimal di dalam boiler sebesar 770 liter.
Pada saat pembakaran kayu, boiler memerlukan alat pendukung untuk memperbesar api yaitu dengan menggunakan blower. Sketsa prototipe boiler dapat dilihat pada Gambar 16.
Gambar 16. Sketsa prototipe boiler (tampak depan) : (a) boiler, (b) tungku, (c) pipa air, (d) pipa api, (e) pintu tungku
API a b c d e
Pada Gambar 16 terlihat pula fenomena aliran panas yang terjadi di dalam prototipe boiler. Panas dari api dihantarkan secara konveksi dan konduksi ke pipa-pipa air di sisi samping tungku. Panas dari pipa air ini menghasilkan uap air yang dialirkan dalam pipa api. Kemudian uap air tersebut yang nantinya akan dialirkan ke dalam ketel suling. Prinsip kerja dari prototipe boiler ini yaitu mengubah air dalam boiler menjadi uap air. Permukaan pindah panas pada prototipe boiler ini lebih luas daripada boiler skala IKM. Hal ini disebabkan permukaan pindah panas yang digunakan cukup banyak yaitu melalui pipa-pipa air, pipa-pipa api, dan dinding boiler. Luas permukaan pindah panas dalam boiler dan pipa air serta pipa api sebesar 14,40 m². Rata-rata suhu tertinggi yang terukur pada permukaan boiler sebesar 158,83 °C. Rata-rata suhu tertinggi pada permukaan tungku pembakaran sebesar 138,03 °C. Rata-rata jumlah air yang diuapkan dalam boiler sebesar 556,95 liter dalam satu kali proses penyulingan. Penyulingan dalam sistem prototipe dilakukan selama 6 jam. Dengan demikian, rata-rata air yang dapat diuapkan dalam boiler
setiap jamnya sebesar 6,45 liter/m². Data-data luas permukaan pindah panas di boiler serta jumlah air yang dapat diuapkan dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Data luas permukaan pindah panas boiler dan uap air yang dihasilkan dalam prototipe penyulingan.
No. Keterangan Besaran
1. Luas permukaan pindah panas boiler
serta pipa air dan pipa api 14,40 m²
2. Jumlah air yang diuapkan 556,95 liter
3. Lama waktu penyulingan 6 jam
4. Uap air yang dihasilkan/jam 6,45 liter/m²
Rata-rata air yang diuapkan per satuan luas dalam setiap jamnya pada prototipe sistem penyulingan jauh lebih kecil daripada sistem penyulingan skala IKM yaitu sebesar 6,45 liter/m²jam. Uap air yang
dihasilkan pada skala IKM sebesar 34,2 liter/m²jam. Semakin kecil jumlah air yang diuapkan per satuan luasnya, maka proses pembentukan uap air dan pendidihan air akan lebih cepat dan optimal (Guenther, 1947), serta waktu penyulingan dapat dipercepat. Dengan demikian, disain prototipe boiler lebih menguntungkan terkait dengan luas permukaan pindah panasnya dalam menghasilkan uap air.
Disain prototipe boiler dilengkapi dengan blower dan katup pengatur keluarnya uap air dari boiler. Blower digunakan untuk membantu penyalaan api dan menjaga kestabilan nyala api dalam tungku pembakaran. Sistem kerja blower dibuat secara otomatis dengan indikator tekanan uap yang terukur dalam boiler. Indikator tekanan terendah yaitu sebesar 2,5 bar gauge dan tekanan tertingginya 3,5 bar
gauge. Bila tekanan dalam boiler mencapai indikator tekanan terendah, maka blower akan menyala secara otomatis. Bila tekanan dalam boiler
mencapai indikator tekanan tertinggi, maka blower akan mati secara otomatis. Cara kerja blower yang digunakan dalam prototipe sistem penyulingan digambarkan pada Gambar 17.
Gambar 17. Sirkulasi udara dalam tungku dengan blower (tampak samping) : (a) pintu pemasukan kayu, (b) blower
Blower yang digunakan merupakan tipe blower yang menghisap udara dari dalam tungku dan mengeluarkannya. Dengan demikian, udara yang masuk dari pintu pemasukan kayu dihisap oleh blower hingga mencapai bagian belakang tungku, maka sirkulasi udara (oksigen) lebih
a
3.05 3.3 3.45 2.85 3.2 2.7 3.7 2.8 2.65 3.3 3.7 3.35 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Menit ke- Tekanan (bar gauge)
merata dari bagian depan tungku hingga belakang. Sirkulasi udara yang telah digambarkan tersebut, dapat membantu penjalaran nyala api kayu yang diletakkan dari bagian depan tungku hingga belakang. Oleh karena itu, kemungkinan terbentuk bongkahan arang dalam tungku semakin kecil.
Berdasarkan sistem kerja blower, kestabilan nyala api dalam tungku dapat dilihat dari indikator kestabilan tekanan uap dalam boiler. Kestabilan tekanan uap air dalam boiler dapat dilihat pada Gambar 18. Kestabilan uap air menunjukkan stabilnya energi yang dihasilkan dari
boiler. Dengan stabilnya suplai tekanan uap dalam boiler, maka suplai uap ke ketel pun dapat diatur dan stabil. Bila tekanan dalam ketel stabil, laju destilat yang dihasilkan dapat diatur dan stabil pula.
Gambar 18. Kestabilan tekanan uap air dalam prototipe boiler
Berdasarkan Gambar 18, terlihat peningkatan tekanan dan penurunan tekanan uap dalam boiler tidak lebih dari 1 bar gauge dalam 1 jam. Tekanan uap pada awal proses penyulingan hingga menit ke-90 meningkat karena suplai energi dari kayu masih banyak dan nyala api cenderung lebih besar. Tekanan uap akan menurun bila suplai energi dari kayu menurun dan nyala api mengecil. Bila tekanan uap menurun hingga
mencapai 2,5 bar gauge, maka blower akan menyala. Dengan demikian, tekanan uap dalam boiler tidak pernah di bawah 2,5 bar gauge.
Lama waktu penggunaan blower ditentukan oleh lamanya waktu yang dibutuhkan untuk meningkatkan tekanan uap dalam boiler agar tetap berada pada kisaran 2,5 bar hingga 3,5 bar gauge.
Adanya katup pengatur tekanan yang digunakan pada disain prototipe boiler, membuat kestabilan nyala api dalam tungku tidak dapat diindikasikan berdasarkan laju destilatnya. Katup ini berfungsi untuk mengatur jumlah uap yang masuk ke dalam ketel. Dengan demikian, tekanan uap dalam ketel dapat stabil. Tekanan uap dalam ketel akan lebih stabil, bila terdapat stok uap dalam boiler. Pengaturan stok uap dalam
boiler merupakan salah satu fungsi dari katup pengatur tekanan uap air dalam boiler.
2) Prototipe Ketel Suling
Prototipe ketel suling memiliki cukup banyak perbedaan dengan ketel suling skala IKM. Prototipe ketel suling dilengkapi dengan
glasswool, manometer, penyekat karet antara bibir ketel dengan tutup ketel, jumlah baut pengunci yang lebih banyak yaitu 14 baut, dan bagian bawah ketel (bodem) tidak diisolasi. Dimensi prototipe ketel suling ini lebih besar daripada ketel suling skala IKM. Prototipe ketel suling memiliki tinggi 1,54 meter dari atas saringan dan diameter 1,16 meter. Perbandingan diameter dan tinggi ketel dalam prototipe sistem penyulingan sebesar 1 : 1,33. Perbandingan diameter dan tinggi ketel suling ini penting terkait dengan lama kontak uap dengan nilam kering dalam ketel selama proses penyulingan. Perbandingan tinggi ketel yang lebih besar daripada diameter sangat cocok digunakan dalam penyulingan bahan yang bersifat kamba seperti nilam (Rusli, 2003). Prinsip kerja prototipe ketel suling sama dengan ketel suling skala IKM. Prinsip kerja dan sketsa disain prototipe ketel suling dapat dilihat pada Gambar 19.
Gambar 19. Fenomena aliran uap prototipe ketel suling : (a) tutup ketel, (b) glasswool, (c) pipa keluar uap, (d) pipa masuk uap, (e) dinding ketel
Pada disain prototipe ketel suling ini, tidak terdapat kebocoran sehingga dapat mengurangi resiko kehilangan panas yang disebabkan adanya kebocoran. Selain itu, penggunaan glasswool dapat mengurangi kehilangan panas yang terjadi pada dinding ketel. Pengaruh penggunaan
glasswool dapat terlihat dengan membandingkan jumlah kehilangan panas ketel suling pada skala IKM dengan prototipe ketel suling. Perbandingan jumlah kehilangan panas pada kedua ketel tersebut dapat dilihat pada Gambar 20.
a e
b c
3.13 4.02 4.83 5.16 5.21 4.79 5.39 6.40 6.36 6.47 6.40 6.25 0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 Jam ke- Kehilangan panas (MJ)
Dinding prototipe ketel Dinding ketel skala IKM
Gambar 20. Perbandingan kehilangan panas di dinding prototipe ketel denganIKM
Penggunaan glasswool pada dinding prototipe ketel suling dapat mengurangi kehilangan panas (Santoso, 1990) (Gambar 20), bila dibandingkan dengan ketel suling skala IKM. Rata-rata pengurangan kehilangan panas oleh glasswool sebesar 1,69 MJ/jam. Walaupun
glasswool dapat mengurangi kehilangan panas pada dinding prototipe ketel suling, namun pada permukaan glasswool tetap saja terdapat kehilangan panas. Jumlah kehilangan panas di bagian-bagian ketel suling baik skala IKM maupun prototipe dapat dilihat pada Lampiran 3.
Gambar 20 menunjukkan perbedaan kehilangan panas antara dinding prototipe ketel suling dengan dinding ketel suling skala IKM. Perbedaan kehilangan panas dari Gambar 20 belum dapat mewakili secara keseluruhan pengaruh penggunaan glasswool pada dinding ketel suling. Hal ini dikarenakan dimensi dan disain kedua ketel tersebut sedikit berbeda. Pengaruh penggunaan glasswool terhadap kehilangan panas pada dinding prototipe ketel dapat dilihat pengaruhnya secara signifikan pada Gambar 21.
3.13 4.38 4.83 5.16 5.21 4.79 12.54 14.37 14.48 16.09 16.48 15.39 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1 2 3 4 5 6 Jam ke- Kehilangan panas (MJ) Dengan Glasswool Tanpa Glasswool
Gambar 21. Pengaruh penggunaan glasswool terhadap kehilangan panas dinding prototipe ketel
Penggunaan glasswool sangat berpengaruh terhadap kehilangan panas pada dinding prototipe ketel suling (Gambar 21). Bila dinding prototipe ketel suling tidak menggunakan glasswool, maka rata-rata kehilangan panas dari dinding ketel sebesar 14,89 MJ/jam. Bila dinding prototipe ketel suling menggunakan glasswool, maka rata-rata kehilangan panas pada dinding ketel hanya sebesar 4,58 MJ/jam. Dengan demikian penggunaan glasswool pada dinding prototipe ketel dapat mengurangi kehilangan panas hingga 69,23 %. Pengaruh penggunaan glasswool
terhadap total kehilangan panas dapat dilihat dalam Tabel 9.
Tabel 9. Pengaruh penggunaan glasswool terhadap total kehilangan panas
Keterangan Kehilangan Panas
(6 jam) Total kehilangan panas keseluruhan dinding
nonglasswool 89,35 MJ
Total kehilangan panas dinding dengan
Keterangan Kehilangan Panas (6 jam) Selisih kehilangan panas keseluruhan dinding
nonglasswool dengan glasswool 61,86 MJ
Persentase pengurangan kehilangan panas 69,23 %
Luas permukaan pindah panas pada setiap bagian ketel dapat mempengaruhi besarnya jumlah kehilangan panas (Zemansky, 1982). Semakin luas permukaan pindah panas pada bagian tertentu ketel, maka semakin tinggi kehilangan panasnya. Namun kehilangan panas pada bagian ketel juga ditentukan oleh perbedaan suhu yang terukur di permukaan bagian ketel. Keterkaitan jumlah kehilangan panas dengan luas permukaan bagian prototipe ketel suling dilihat pada Tabel 10.
Tabel 10. Keterkaitan jumlah kehilangan panas dengan luas permukaan pindah panas ketel
No. Bagian ketel
Luas permukaan pindah panas
(m²)
Total kehilangan panas (MJ) 1. Tutup 1,16 8,86 2. Dinding nonglasswool 0,69 9,23 3. Glasswool 6,29 18,27 4. Bodem 1,16 3,06
Tabel 10 menunjukkan bahwa peningkatan jumlah kehilangan panas pada bagian ketel berbanding lurus dengan luas permukaan pindah panasnya (Zemansky, 1982). Namun demikian, luas permukaan pindah panas pada bagian tutup dan bodem sama besarnya tetapi jumlah kehilangan panasnya berbeda. Hal ini disebabkan perbedaan suhu yang terukur di permukaan kedua bagian tersebut.
1.16 1.44 1.43 1.61 1.56 1.66 0.42 0.50 0.52 0.57 0.54 0.52 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 1 2 3 4 5 6 Jam ke- Kehilangan Panas (MJ) Tutup Ketel Bodem Ketel Bagian bodem kehilangan panasnya lebih kecil karena suhu yang terukur pun lebih rendah dari bagian tutup. Perbedaan suhu tersebut terkait dengan fenomena arah aliran uap dalam ketel yang digambarkan dalam Gambar 19. Arah aliran uap menuju ke tutup ketel sehingga panas lebih terakumulasi di bagian tutup ketel daripada bodem ketel. Perbandingan kehilangan panas bagian bodem dengan tutup pada ketel suling prototipe dapat dilihat pada Gambar 22 dan Lampiran 3.
Gambar 22. Perbandingan kehilangan panas di tutup dan bodem ketel 3) Prototipe Kondensor
Prototipe kondensor yang digunakan memiliki dua diameter yaitu 1,5 inchi sepanjang 19,79 meter dan 1 inchi sepanjang 25,45 meter. Luas penampang keseluruhan kondensor sebesar 4,40 m². Namun tidak seluruh luas permukaan kondensor digunakan sebagai media pindah panas, yang digunakan sebagai media pindah panas hanya seluas 3,72 m². Prototipe kondensor ini berbentuk koil. Bentuk koil ini berguna untuk mengurangi kebutuhan ruang penempatannya dalam bak pendingin. Oleh karena bentuknya yang koil, maka nilai koefisien pindah panas kondensor sebesar 40 Btu/ft² jam °C atau setara dengan 817.653,39 joule/m² jam °F (Ketaren, 1985). Bak pendingin yang digunakan memiliki panjang 2,4 meter, lebar 2,4 meter, dan tinggi 1,2 meter. Kapasitas maksimal air
pendingin yang dapat ditampung dalam bak pendingin sebesar 6.912 liter.
Jumlah air pendingin yang digunakan dalam prototipe bak pendingin sebesar 6.163,2 liter. Jumlah air pendingin ini sama dengan yang digunakan pada sistem penyulingan skala IKM. Namun suhu destilat yang dihasilkan berbeda. Suhu rata-rata destilat yang dihasilkan dari sistem penyulingan prototipe sebesar 31,17 °C. Rata-rata suhu destilat hasil penyulingan prototipe lebih kecil daripada hasil penyulingan skala IKM. Hal ini disebabkan panjang pipa kondensor di sistem penyulingan prototipe lebih panjang dibandingkan skala IKM. Gambar bak pendingin dan kondensor yang digunakan dalam sistem penyulingan prototipe dapat dilihat dalam Lampiran 7.
4) Prototipe Separator
Prototipe separator yang digunakan memiliki prinsip kerja yang sama dengan separator skala IKM. Walaupun memiliki prinsip kerja yang sama, bentuk prototipe separator dengan separator skala IKM berbeda. Prototipe separator memiliki diameter 50 cm, diameter tabung bagian dalam 15 cm, dan tinggi 45 cm. Kapasitas maksimal volume prototipe separator sebesar 90 liter.
Bagian atas prototipe separator dibuat agak mengerucut. Hal ini dimaksudkan agar minyak dapat terpisah secara sempurna berdasarkan perbedaan bobot jenisnya dengan bobot jenis air. Semakin sempit luas permukaan bagian atas separator (Santoso, 1990), maka butiran minyak akan lebih mudah terkumpul. Disain prototipe separator yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 23.
Gambar 23. Disain prototipe separator: (a) kaca pengamatan, (b) pipa pengeluaran air, (c) corong masuk destilat, (d) kran keluaran minyak.
Disain separator di atas ternyata belum mampu memisahkan minyak dengan air secara sempurna. Pemisahan lebih lanjut dilakukan menggunakan labu pemisah berukuran 500 ml.
b. Kinerja Prototipe Alat Penyulingan Berdasarkan Proses
1) Prototipe Boiler
Pada sistem penyulingan prototipe, kondisi tekanan uap yang diterapkan berkisar antara 2,5 bar gauge hingga 3,5 bar gauge. Hal tersebut dimaksudkan untuk menjaga kestabilan tekanan uap air yang masuk ke dalam ketel. Walaupun tekanan uap air dalam boiler fluktuatif pada kisaran 2,5 bar hingga 3,5 bar, namun tekanan uap yang ada di dalam ketel suling tetap berkisar 0,5 bar pada satu jam pertama, 1 bar pada dua jam kedua, dan 1,5 bar pada tiga jam berikutnya. Dengan demikian fluktuasi laju destilat tidak berpengaruh terhadap tekanan uap di boiler. Hal ini berlawanan dengan yang terjadi di sistem penyulingan skala IKM. Tekanan uap boiler yang cenderung stabil menghasilkan data efisiensi energi seperti pada Tabel 11.
a b c d 500 mm 450 mm
Tabel 11. Data efisiensi energi dalam prototipe boiler
No. Keterangan Jumlah
1. Jumlah kayu yang digunakan (K.A = 20
%) 98,38 kg
2. Energi total yang dihasilkan kayu 1.908,66 MJ
3. Jumlah air yang diuapkan 556,95 liter
4. Energi total uap air yang dihasilkan 1.480,93 MJ
5. Lama waktu penyulingan 6 jam
6. Efisiensi energi dalam tungku dan
boiler 77,59 %
Berdasarkan data dalam Tabel 11, maka kebutuhan energi dari kayu bakar sebesar 318,11 MJ/jam dari kayu sebanyak 16,40 kg. Namun energi dari kayu tersebut tidak digunakan untuk membentuk uap air seluruhnya karena efisiensi energi dari boiler sebesar 77,59 %. Energi kayu yang digunakan untuk pembentukan uap air hanya sebesar 246,82 MJ/jam.
2) Prototipe Ketel Suling
Kinerja dan efisiensi prototipe ketel suling berdasarkan kondisi proses, dapat dilihat dari kerapatan pengisian bahan ke dalam ketel dan kehilangan panas berdasarkan peningkatan tekanan uap dalam ketel. Bila dilihat dari ukuran prototipe ketel suling, jumlah maksimal nilam kering yang dapat dimasukkan dalam satu kali proses penyulingan sebanyak 160 kg. Namun pada pelaksanaannya pengisian nilam ke dalam ketel hanya sebanyak 120 kg. Dengan demikian kerapatan nilam dalam ketel sebesar 0,074 kg/liter.
Penggunaan kerapatan pengisian nilam sebesar 0,074 kg/liter atau setara dengan 74,1 % (b/v) dari kapasitas maksimal volume ketel, tidak menimbulkan jalur uap (rat hole) selama proses penyulingan. Tidak
adanya jalur uap ditandai dengan setiap bagian daun dan ranting nilam basah setelah proses penyulingan. Dengan demikian, kepadatan pengisian bahan sebesar 0,074 kg/liter pada prototipe ketel suling dapat dianggap optimal. Jalur uap tidak terbentuk pada sistem penyulingan prototipe, dipengaruhi pula dengan adanya pemadatan daun dan ranting nilam sebelum disuling. Pemadatan daun dan ranting nilam sebelum disuling dapat membantu meratakan tingkat kerapatan bahan pada setiap bagian ketel. Dengan tingkat kerapatan bahan yang merata dapat memperkecil kemungkinan terjadinya jalur uap. Hal ini dikarenakan semakin kompak pengisian bahan, maka semakin kecil celah-celah antar bahan (Anggraeni, 2003). Fenomena penetrasi uap tanpa adanya jalur uap dapat dilihat pada Gambar 24.
Gambar 24. Fenomena penetrasi uap tanpa rat hole : (a) uap masuk, (b) uap keluar
Sistem penyulingan prototipe menggunakan tekanan bertahap dalam ketel selama proses penyulingan minyak nilam. Besarnya tekanan uap dalam ketel dapat mempengaruhi jumlah kehilangan panas pada tiap bagian ketel yang terdiri dari tutup ketel, dinding ketel, glasswool, dan bodem ketel. Keterkaitan modifikasi tekanan bertahap terhadap pengaruh kehilangan panas pada keseluruhan bagian ketel dapat dilihat pada
b
4.70 13.09 21.62 y = 15.041Ln(x) + 4.1528 R2 = 0.9762 0 5 10 15 20 25 0.5 1 1.5
Tekanan (bar gauge) Total Kehilangan
Panas (MJ)
Gambar 25. Kehilangan panas lebih spesifik pada tiap bagian ketel dapat dilihat dalam Gambar 26.
Selain peningkatan tekanan dalam ketel, titik kritis dari penyulingan yaitu pengisian bahannya dalam ketel harus sesuai dengan kapasitas ketel, agar kinerja ketel dapat optimal terkait dengan proses penetrasi uap dalam ketel.
Gambar 25. Pengaruh peningkatan tekanan terhadap total kehilangan panas ketel
Gambar 25 menunjukkan bahwa peningkatan tekanan uap dalam ketel akan meningkatkan jumlah total kehilangan panas pada permukaan ketel. Data lebih rinci mengenai Gambar 25 dapat dilihat pada Lampiran 3. Dengan demikian, peningkatan perlakuan tekanan dalam suatu sistem penyulingan merupakan salah satu titik kritis dalam menentukan jumlah kehilangan panas yang terjadi pada ketel selama proses penyulingan. Total kehilangan panas tertinggi di ketel terjadi pada saat tekanan 1,5 bar sebesar 21,62 MJ yang diterapkan selama 3 jam. Pada tekanan 1 bar kehilangan panas tiap jamnya sebesar 6,54 MJ. Dengan demikian kehilangan panas untuk tiap jam pada tekanan 1,5 bar sebesar 7,21 MJ. Total kehilangan panas terendah di ketel terjadi pada tekanan 0,5 bar
1.16 1.43 1.61 3.11 3.40 0.42 0.51 0.54 4.70 6.54 7.21 1.29 1.49 1.65 1.83 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0.5 1 1.5
Tekanan (bar gauge) Kehilangan panas (MJ/jam) Tutup Dinding Glasswool Bodem Keseluruhan bagian sebesar 4,70 MJ selama 1 jam. Kenaikan kehilangan panas dari tekanan 0,5 bar menjadi 1 bar tiap jamnya sebesar 1,84 MJ. Kenaikan kehilangan panas dari tekanan 1 bar menjadi 1,5 bar tiap jamnya sebesar 0,67 MJ.
Gambar 26. Hubungan peningkatan tekanan terhadap kehilangan panas di tiap bagian ketel
Bila dilihat dari Gambar 26, kehilangan panas pada tiap bagian ketel bervariasi. Hal tersebut dikarenakan luas permukaan pindah panasnya berbeda antar tiap bagian ketel. Kehilangan panas akan terus meningkat seiring dengan peningkatan tekanan. Namun demikian, peningkatan kehilangan panas pada tiap bagian ketel pada akhirnya akan mencapai titik tertentu, di mana kehilangan panasnya akan konstan bila tekanannya terus ditingkatkan. Hal ini terlihat dari Gambar 25 yang menunjukkan hubungan logaritmik antara peningkatan tekanan terhadap kehilangan panas.
3) Prototipe Kondensor
Kinerja prototipe kondensor dari segi kondisi prosesnya ini diindikasikan berdasarkan perlakuan yang diterapkan pada air pendinginnya. Sistem air pendingin yang digunakan selama proses yaitu
batch, di mana tidak ada penggantian air pendingin selama proses penyulingan berlangsung. Sistem air pendingin yang batch, menyebabkan akumulasi panas dimulai dari lapisan air pendingin paling
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Menit ke- Suhu (K) T steam T air keluar T air masuk T
atas hingga bawah. Dengan demikian suhu air pendingin meningkat dari lapisan bagian atas. Peningkatan suhu air pendingin dan selisih perubahan suhu pada air pendingin dapat dilihat pada Gambar 27 berikut dan keterangan lebih rinci pada Lampiran 2.
Gambar 27. Suhu air pendingin di prototipe bak pendingin
Proses penyulingan prototipe menggunakan kondisi proses peningkatan tekanan bertahap pada ketel, namun laju destilatnya tidak