Grafik Margules x1 vs (lnG1 - lnG2 - GE/x1x2RT)
SOAL NOMOR 3
SOAL NOMOR 3
ELPIJI adalah nama dagang yang digunakan oleh PERTAMINA untuk Liqufied Petroleum Gases (LPG). Diketahui komposisi cairan yang berada pada kesetimbangan dengan uap cair ELPIJI adalah 30% mol C3H8 dan 70% mol n-C4H10 pada suhu 25oC. Pada kondisi ini tentukanlah tekanan gas elpiji di dalam tabung (satuan kPa). Dengan mengkombinasikan persamaan Peng-Robinson, lakukanlah perhitungan tekanan uap jenuh masing-masing komponen dengan algoritma berikut.
Input Tc, Pc, ω, T
T<Tc tidak Stop
Hitung Pinitial = f(T) dan tentukan P = Pinitial
ya
Hitung koefisien PK c0, c1, c2, dan c3
Cari solusi polinomial dalam volume v1<v2<v3
Hitung f(P) = f(cairan jenuh) – f(uap jenuh)
| |
ya
Psat = Pnew
Jawab :
a. Tentukan gas elpiji di dalam tabung (satuan kPa)
Dengan menggunakan alat bantu program Fortran maka diharuskan memasukkan data-data yaitu Tc, Pc, , xi, tebakan Psat dan tebakan yi
Diketahui dari soal : x1 (C3H8) = 0,3
x2 (n-C4H10) = 0,7
Suhu sistem = 298˚K
Data Tc dan Pc (Sumber : Himmelblau, David M. Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering 6th edition, Jilid 1)
Formula Tc (˚K) Pc (atm)
C3H8 369,9 42,0
n-C4H10 425,17 37,47
Data (Sumber : appendix B buku Van Ness)
C3H8 = 0,152
n-C4H10 = 0,2
Hasil yang didapat dari program diatas adalah :
Psat sebesar 4,32 bar
Vl sebesar 94,00 cm3/mol
Vv sebesar 5176,5 cm3/mol
y1 sebesar 0.588
Sesuai hasil yang didapat pada program maka Psat gas elpiji dalam tabung adalah sebesar 4,32
bar atau 432 kPa
Sehingga tekanan gas elpiji didalam tabung adalah sebesar 432 kPa.
b. Tekanan uap jenuh masing-masing komponen
Dengan menggunakan alat bantu program Fortran dapat ditentukan tekanan uap jenuh masing-masing komponen dengan input nilai Tc, Pc, , Psat, Vl, dan Vv
Nilai Psat telah didapat pada program sebelumnya sebesar 4,32 bar
Nilai Vl telah didapat pada program sebelumnya sebesar 94,00 cm3/mol
Setelah menggunakan program akan didapat hasil sebagai berikut :
Pada C3H8 :
Hasil yang didapat dari program diatas adalah :
Psat sebesar 9.366 bar
Vl sebesar 87,02 cm3/mol
Vv sebesar 2174.74 cm3/mol
Sehingga didapat Psat propane sebesar 9,366 bar
Hasil yang didapat dari program diatas adalah :
Psat sebesar 2,384 bar
Vl sebesar 97,81 cm3/mol
Vv sebesar 9670,11 cm3/mol Didapat Psat n-butana sebesar 2,384 bar
Menghitung tekanan uap jenuh masing-masing komponen secara manual menggunakan hukum Raoult
yi pi = xi Psati
untuk C3H8
nilai y1 didapat dari program pertama sebesar 0,588
kPa
untuk n-C4H10
nilai y2 adalah 1 – y1 yaitu 0,412
kPa
SOAL NO 7
Untuk tugas ini, Gunakan Persamaan Keadaan Soave-Redlich-Kwong untuk menentukan tekanan uap, volume uap, dan cairan jenuh dari propana dalam rentang suhu 260 sampai 360 K. Tabulasikan hasil perhitungan anda dalam increment/interval 5 K. Selain itu, hitunglah volume propana pada 380 K dengan tekanan 0,5 sampai 10 MPa, ditabulasikan dalam incremen 0,5 MPa. Anda bebas memilih bahasa komputer seperti turbo-pascal, C, Fortran, atau yang lainnya. Untuk menentukan akar volume dari persamaan pangkat tiga, gunakanlah prosedur/subroutine untuk menghitung akar persamaan kubik secara analitik. Basaran-besaran kritik untuk program dapat dilihat pada Buku Smith dan Van Ness Appendix B.
Data berikut ini, adalah hasil perhitungan dengan mempergunakan persamaan keadaan khusus untuk propana dan data ini dapat dipakai data untuk perbandingan dengan hasil perhitungan anda. T/K P/MPa Vl (m3/kg) Vv (m3/kg) 260 0,3081 0,001857 0,14520 280 0,5779 0,001941 0,07924 300 0,9935 0,002044 0,04612 320 1,5960 0,002183 0,02790 340 2,4350 0,002403 0,01695 360 3,5660 0,002956 0,009517
Jawab :
Untuk menyelesaikan soal diatas, kelompok kami menggunakan program FORTRAN. Berikut akan ditampilkan program yang kelompok kami buat untuk menjawab atau mencari nilai dari tekanan, volume uap dan cairan jenuh dari suhu 260 sampai dengan 360 K :
Nilai tekanan dalam program yang kami buat memiliki satuan bar, sehingga nilai tekanan dalam soal harus dikonversi terlebih dahulu ke dalam satuan bar agar program dapat berjalan. Kemudian dalam soal diminta bahwa kita harus mencari nilai tekanan, volume cairan jenuh, dan uap pada increment suhu 5 K. Data yang dimasukkan kedalam program merupakan data dari tabel yang telah disediakan diatas. Untuk data yang tidak ada dalam tabel, kelompok kami menggunakan cara interpolasi. Berikut akan ditampilkan hasil “run” program yang telah kami buat :
a. Pada Suhu T = 260 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 3,112401
Vl = 0,001950 Vv= 0,145771
b. Pada Suhu T = 265 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
265 3,7555 0,001878 0,12871
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 3,681332
Vl = 0,001977 Vv= 0,124277
c. Pada Suhu T = 270 K
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
270 4,43 0,001899 0,11222
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 4,325174
Vl = 0,002006 Vv= 0,106521
d. Pada Suhu T = 275 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
275 5,1045 0,00192 0,09573
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 5,049825
e. Pada Suhu T = 280 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
280 5,779 0,001941 0,07924
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 5,861292
Vl = 0,002071 Vv= 0,07924
f. Pada Suhu T = 285 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
285 6,818 0,00196675 0,07096
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
Vl = 0,002107 Vv= 0,068949
g. Pada Suhu T = 290 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
290 7,857 0,0019925 0,06268
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 7,769191
Vl = 0,002146 Vv= 0,060107
h. Pada Suhu T = 295 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
295 8,896 0,00201825 0,0544
P = 8,878104
Vl = 0,002187 Vv= 0,052567
i. Pada Suhu T = 300 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
300 9,935 0,002044 0,04612
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 10,098775
Vl = 0,002233 Vv= 0,046101
j. Pada Suhu T = 305 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 11,437621
Vl = 0,002282 Vv= 0,040528
k. Pada Suhu T = 310 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
310 12,9475 0,0021135 0,03701
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 12,901133
Vl = 0,002336 Vv= 0,035700
l. Pada Suhu T = 315 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 14,495874
Vl = 0,002396 Vv= 0,031496
m. Pada Suhu T = 320 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
320 15,960 0,002183 0,02790
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 16,228407
Vl = 0,002462 Vv= 0,027817
n. Pada Suhu T = 325 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
325 18,0575 0,002238 0,0251625
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 18,105404
Vl = 0,002536 Vv= 0,024582
o. Pada Suhu T = 330 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
330 20,155 0,002293 0,022425
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 20,133571
Vl = 0,002620 Vv= 0,021723
p. Pada Suhu T = 335 K
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
335 22,2525 0,002348 0,0196875
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 22,319664
Vl = 0,002716 Vv= 0,019180
q. Pada Suhu T = 340 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
340 24,350 0,002403 0,01695
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 24,670494
Vl = 0,002827 Vv= 0,01695
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
345 27,1775 0,00254125 0,01509175
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 27,192924
Vl = 0,002960 Vv= 0,014855
s. Pada Suhu T = 350 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
350 30,005 0,0026795 0,0132335
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 29,893870
t. Pada Suhu T = 355 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
355 32,8325 0,00281775 0,01137525
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 32,780306
Vl = 0,003325 Vv= 0,011260
u. Pada Suhu T = 360 K
Data yang dimasukkan ke dalam program yaitu :
Dari hasil diatas, diperoleh nilai :
P = 35,660
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg)
Vl = 0,003601 Vv= 0,009620
Dibawah ini merupakan tabel nilai tekanan, volume uap, dan volume cair jenuh hasil perhitungan dengan menggunakan program FORTRAN setiap kenaikan suhu 5 K :
Tabel Daftar Hasil Nilai Tekanan, Volume Uap, dan Volume Cairan Jenuh
T/K P/Bar Vl (m3/kg) Vv (m3/kg) 260 3,112401 0,001950 0,145771 265 3,681332 0,001977 0,124277 270 4,325174 0,002006 0,106521 275 5,049825 0,002038 0,091749 280 5,861292 0,002071 0,07924 285 6,765680 0,002107 0,068949 290 7,769191 0,002146 0,060107 295 8,878104 0,002187 0,052567 300 10,098775 0,002233 0,046101 305 11,437621 0,002282 0,040528 310 12,901133 0,002336 0,035700 315 14,495874 0,002396 0,031496 320 16,228407 0,002462 0,027817 325 18,105404 0,002536 0,024582 330 20,133571 0,002620 0,021723 335 22,319664 0,002716 0,019180 340 24,670494 0,002827 0,01695 345 27,192924 0,002960 0,014855 350 29,893870 0,003120 0,012987 355 32,780306 0,003325 0,011260
360 35,660 0,003601 0,009620
Untuk menyelesaikan soal kedua diatas, kelompok kami juga menggunakan program FORTRAN. Berikut akan ditampilkan program yang kelompok kami buat untuk menjawab atau mencari nilai dari volume propana pada suhu 380 K untuk berbagai tekanan :
Dalam soal diminta bahwa kita harus mencari nilai dari volume propana pada suhu 380 K dengan tekanan 0,5 sampai 10 MPa serta dengan increment 0,5 MPa. Berikut akan ditampilkan hasil “run” program yang telah kami buat secara keseluruhan setiap kenaikan tekanan 0,5 MPa :
Dibawah ini merupakan tabel nilai volume propana hasil perhitungan dengan menggunakan program FORTRAN setiap kenaikan tekanan 0.5 MPa :
Tabel Volume Propana pada Suhu 380 K dan Tekanan 0.5-10 MPa
0.5 0.00608119 1 0.00291577 1.5 0.00185587 2 0.00132151 2.5 0.00099638 3 0.00077459 3.5 0.00060996 4 0.00047773 4.5 0.00035952 5 0.00023612 5.5 0.00018404 6 0.00016648 6.5 0.00015645 7 0.00014952 7.5 0.00014428 8 0.00014007 8.5 0.00013659 9 0.00013362 9.5 0.00013103 10 0.00012876