Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 1 LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN TUGAS PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I
“ EFFLUX TIME “
GRUP J :
1. HARRIS FEBRIANSYAH ( 1531010108 )
2. INDAH NUR LAILA ( 1531010115 )
Telah diperiksa dan disetujui oleh:
Dosen Pembimbing Ir.Ketut Sumada,MT NIP. 19620118 198803 1 001 Ir.Ketut Sumada,MT NIP. 19620118 198803 1 001 Kepala Laboratorium
Operasi Teknik Kimia I
Ir. C. Pujiastuti, MT
NIP. 19630305 198803 2 001
Ir. C. Pujiastuti, MT
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 2 KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, atas berkat dan rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan Laporan Resmi Operasi Teknik Kimia I ini dengan judul “EFFLUX TIME”.
Laporan Resmi ini merupakan salah satu tugas mata kuliah praktikum Operasi Teknik Kimia I yang diberikan pada semester IV. Laporan ini disusun berdasarkan pengamatan hingga perhitungan dan dilengkapi dengan teori dari literatur serta petunjuk asisten pembimbing yang dilaksanakan pada tanggal 14 Maret 2017 di Laboratorium Operasi Teknik Kimia.
Laporan hasil praktikum ini tidak dapat tersusun sedemikian rupa tanpa bantuan baik sarana, prasarana, pemikiran, kritik dan saran. Oleh karena itu, tidak lupa kami ucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. C. Pujiastuti, MT selaku Kepala Laboratorium Operasi Teknik Kimia. 2. Ir. Ketut Sumada, MT selaku Dosen pembimbing praktikum
3. Seluruh asisten dosen yang membantu dalam pelaksanaan praktikum 4. Rekan – rekan mahasiswa yang membantu dalam memberikan
masukan-masukan dalam praktikum.
Dalam penyusunan laporan ini kami menyadari bahwa masih banyak kekurangannya. Maka dengan rendah hati, kami mengharapkan kritik dan saran dari seluruh asisten dosen yang turut membantu dalam pelaksanaan kesempurnaan laporan ini. Penyusun mengharapkan semua laporan praktikum yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa Fakultas Teknik, khususnya mahasiswa jurusan Teknik Kimia.
Surabaya, 15 Maret 2017
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 3 DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL... i LEMBAR PENGESAHAN... 1 KATA PENGANTAR ... 2 DAFTAR ISI ... 3 INTISARI ... 5 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 7
I.2 Tujuan ... 8
I.3 Manfaat ... 8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Teori Secara Umum ... 9
II.1.1 Fenomena Aliran Fluida ………... 9
II.1.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi efflux time ... 10
II.1.3 Aliran Laminer dan Turbulen ... 11
II.1.4 Bilangan Reynold dan transisi dari laminer ke turbulen ... 13
II.1.5 Ppersamaan-persamaan yang digunakan dalam efflux time ... 13
II.2 Sifat Bahan ... 14
II.3 Hipotesa ... 15
II.4 Diagram Alir ... 16
BAB III PELAKSANAAN PRAKTIKUM III.1 Bahan yang Digunakan ... 17
III.2 Alat yang Digunakan ... 17
III.3 Gambar Alat ... 17
III.4 Cara Percobaan ... 18
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Tabel Hasil Pengamatan ... 19
IV.2 Tabel Hasil Perhitungan... 21
IV.3 Grafik ... 26
IV.4 Pembahasan ... 28
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 30
V.2 Saran ... 30
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 4 APPENDIX ... 32
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 5 INTISARI
Efflux time merupakan waktu yang diperlukan untuk pengosongan cairan didalam tangki melalui pipa vertikal, karena pengaruh gaya beratnya. Waktu penurunan cairan dapat diperkirakan dengan persamaan pendekatan yang kemudian dikaitkan dengan faktor koreksi yang merupakan perbandingan antara efflux time sesungguhnya dengan efflux time teoritis. Faktor koreksi digunakan untuk mendapatkan waktu penurunan cairan yang sesungguhnya.
Prosedur diawali dengan membuat larutan garam yang lewat jenuh kemudian densitasnya diukur dengan piknometer dan viskositasnya diukur dengan viskometer ostwald dimana digunakan air sebagai pembandingnya. Lalu ukur diameter dan panjang masing-masing pipa. Kemudian masukkan larutan garam ke dalam tangki dan ukur ketinggian larutan mula-mula dengan melihat pipa penera. Lakukan pembukaan terhadap kran pipa setiap interval penurunan tinggi larutan dan catat waktu yang dibutuhkan untuk mencapai selisih ketinggian yang diinginkan. Lakukan percobaan pada masing-masing tangki. Pada percobaan ini variable yang diberikan untuk beda ketinggian cairan dalam tangki untuk tangki 1 yakni 2cm, 2,5 cm, 3 cm, 3,5 cm, 4 cm. sedangkan untuk Tangki II yakni 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm. Serta untuk tangki III yakni sebesar 1,5 cm, 2,5 cm, 3,5 cm, 4,5 cm, 5,5 cm.
Hasil yang didapat yakni pada tangki I dengan selisih ketinggian bahan 0.5 cm, air memiliki waktu tercepat dibandingkan dengan larutan garam. Waktu yang diperlukan air yakni 2.81 detik dengan volume air sebesar 1366.2925 cm3 dengan Waktu teori sebesar 1.105492 detik, sedangkan pada larutan garam 3,52 detik dengan volume yang sama dan Waktu Teori sebesar 8.498542 detik. Begitu juga pada delta H yang lain pada tangki 1, air memiliki waktu tercepat dibandingan dengan larutan garam. Selain itu pada Tangki II, dengan delta H atau selisih ketinggian bahan 2 cm waktu tercepat penurunan cairan juga terdapat pada air yakni 17.91 detik dengan volume air sebesar 683.14625 cm3 dan faktor koreksi sebesar 6.074029 sedangkan
pada larutan garam 683.14625 cm3 dengan waktu yang sama dan nilai faktor koreksinya sebesar 0.55033. Setelah itu, pada tangki III dengan selisih ketinggian air adalah 2,5 cm terdapat perbedaan yakni waktu tercepat adalah pada larutan garam yakni 87.9 detik dengan volume sebesar 1024.7193 cm3 dan faktor koreksi sebesar
12.75813 sedangkan pada larutan garam membutuhkan waktu 1024.7193 detik dengan volume yang sama dan waktu koreksi sebesar 286.9592. Sehingga waktu tercepat hingga terlama dalam pengosongan tangki berturut-turut adalah tangki I,
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 6 tangki II, dan tangki III. Nilai factor koreksi digunakan untuk menentukan kesalahan pada saat praktikum dan tidak berpengaruh pada hasil perhitungan. Pada percobaan diperoleh waktu. Sedangkan faktor koreksi sendiri dipengaruhi oleh perbedaan antara waktu percobaan terhadap waktu teori, sehingga didapat nilai faktor koreksi pada tangki berisi air lebih besar daripada faktor koreksi pada tangki berisi larutan garam. Namun tidak semua hasil percobaan yang telah dilakukan mendapatkan hasil yang sesuai dengan teori.
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 7 BAB I
PENDAHULUAN I.1 Latar belakang
Efflux time merupakan waktu pengosongan cairan dalam tangki melalui pipa vertical pada dasar tangki karena gaya beratnya sendiri. Efflux time di dalam dunia industry biasanya dapat dijumpai pada pemindahan fluida dari suatu tempat ke tempat yang lain dengan pipa tertutup serta tangki sebagai penampung fluida. Tangki penampung cairan biasanya diletakkan pada ketinggian tertentu sehingga cairan mudah mengalir cukup dengan gaya berat itu. Di dalam industry kimia biasanya operasi bekerja secara kontinu. Waktu penurunan cairan ini dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan teoritis yang kemudian dikalikan dengan suatu factor koreksi untuk mendapatkan waktu penurunan cairan yang sesungguhnya penggunaan efflux time.
Dalam persamaan efflux time, sebelum melakukan praktikum, praktilkan mempersiapkan tabel viskositas dan kurva viskositas dengan suhu yang akan digunakan untuk mencari viskositas larutan garam dimana diketahui viskositas air dalam tabel dan kurva viskositas dengan suhu tersebut, prosedur yang harus dilakukan oleh praktikan yakni membuat larutan garam dengan melarutkan garam grosok dengan aquadest. Lalu menghitung nilai viskositas larutan garam kemudian memasukkan larutan garam ke dalam tangki. Lalu mengukur ketinggian larutan garam dalam tangki. Kemudian mengukur diameter dan panjang pipa pada masing-masing tangki yang disediakan. Lalu kran pada tangki dibuka dengan mengatur putaran sehingga larutan garam dapat keluar dan ditampung dalam ember. Kemudian mengukur selisih ketinggian larutan garam sebelum kran dibuka dan setelah kran ditutup. Lalu mengukur volume larutan garam yang keluar dengan menggunakan gelas ukur. Setelah itu, mencatat data hasil percobaan berupa waktu dan volume larutan garam. Setelah itu, mengulangi percobaan tersebut dengan menggunakan bahan air.
Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh praktikan diantaranya untuk menghitung factor koreksi terhadap waktu pengosongan tangki yang dihitung secara teoritis. Selain itu untuk menghitung waktu yang diperlukan untuk dapat mengosongkan tangki secara teoritis. Serta untuk mengetahui aturan fluida dinamis di dalam pipa vertical.
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 8 I.2 Tujuan percobaan
1. untuk menghitung factor koreksi suatu pengosongan tangki dari waktu pengosongan sebenarnya terhadap waktu pengosongan teorititis.
2. untuk menghitung waktu yang diperlukan untuk dapat mengosongkan tangki secara teoritis.
3. untuk mengetahui aliran fluida dinamis di dalam pipa vertical. I.3 Manfaat percobaan
1. agar praktikan dapat menentukan jenis aliran yang terjadi melalui perhitungan bilangan reynold.
2. agar praktikan dapat mengetahui perbandingan antara waktu pengosongan tangki dengan diameter pipa yang berbeda-beda.
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 9 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA II.1 Secara umum
Efflux time merupakan waktu yang diperlukan untuk pengosongan cairan didalam tangki melalui pipa vertikal, karena pengaruh gaya beratnya. Sebagian besar industri mengalirkan cairan dari tempat penampungannya dengan pengaruh gaya gravitasi karena tinggi permukaan cairannya. Sehingga perlu pengukur tinggi permukaan teoritis melalui rumus pendekatan dari penurunan rumus prinsip dasar teori aliran fluida dinamis dalam aliran vertikal.
Untuk zat cair yang mengalir melalui sebuah lubang paga tangki, maka besar kecepatannya selalu dapat diturunkan dari hukum Bernouli yaitu : V = √2gh, h adalah kedalaman lubang dari permukaan zat cair. Peralatan yang digunakan untuk mengukur pengeluaran fluida adalah orifice dan noozle. Orifice adalah sebuah bukaan (biasanya bulat) pada dinding tangki atau pad plat normal di sumbu pipa, plat yang sama juga ada di ujung pipa atau di beberapa daerah lanjut airnya. Dikaraliteralisasi dari kenyataan bahwa ketipisan dinding atau plat relatif kecil terhadap ukuran bukaan. Orifice standar dengan sisi tajam atau dengan bahan persegi atau bulat bukan jenis standar karena aliran ysng melaluinya dipengaruhioleh ketebalan plat, kekerasan permukaannya, jari-jari lekukannya. Orifice ini harus diuji jika diperlkan ketelitian yang tinggi.
II.I.I Fenomena Fluida
Perilaku zat cair yang mengalir sangat bergantung pada kenyataan apakah fluida itu berada dibawah pengaruh bidang batas padat atau tidak. Di daerah dimana pengaruh dinding itu kecil, tegangan geser mungkin dapat diabaikan. Dan perilaku fluida itu mungkin mendekati perilaku fluida ideal. Aliran fluida ideal dapat diberikan secara lengkap dengan menggunakan prinsip-prinsip mekanika Newton dan hukum kekekalan massa. Aliran potensial bisa terdapat pada jarak yang tidak terlalu jauh dari bidang batas padat. Aliran potensial terdapat diluar lapisan batas fluida yang sangat berdekatan dengan dinding padat itu. Aliran laminar adalh aliran pada kecepatan rendah ketika fluida cenderung mengalir tanpa pencampuran secara lateral, dan lapisan-lapisan yang berdampingan menggelincir diatas satu sama lain. Disini tidak terdapat aliran silang atau pusaran. Pada kecapatan yang lebih tinggi,
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 10 terjadi keturbulenan, dan pembentukan pusaran, yang sebagaimana akandibahas nanti, akan menyebabkan terjadinya pencampuran lateral.
Fluida biasanya ditransportasikan di dalam pipa atau tabung yang penampangnya bundar, dan terdapat di pasaran dalam berbagai ukuran, tebal dinding, dan bahan konstruksi. Sebetulnya tidak terdapat perbedaan yang tegas antara istilah pipa (pipe) dan tabung (tube). Pada umumnya pipa berdinding tebal, diameternya relative besar dan tersedia dalam panjang sedang, yaitu antara 20 sampai 40 ft, tabung berdinding tipis dan biasanya tersedia dalam bentuk gulungan yang panjangnya sampai beberapa ratus kaki. Dinding pipa disambungkan dengan menggunakan ulir (screw), flens (flange), atau las (weld), sambungan jolak (flare fitting), atau sambungan solder (soldered fitting). Tabung biasanya dibuat dengan teknik ekstrusi atau tarik dinding (cold drawn), sedang pipa logam biasanya dibuat dengan teknik las, cor (casting), atau menusuk tembus (piercing) bahan itu dalam unit penusuk.
II.I.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi Efflux Time Faktor-faktor yang mempengaruhi Efflux Time diantaranya : 1. Diameter, dimana diameter akan mempengaruhi debit air.
2. Ketinggian, ketinggian akan mempengaruhi kecepatan karena ketinggian akan menekan air karena semaklin tinggi air maka semakin besar tekanannya sehingga air yang keluar juga semakin besar dan semakin rendah tinggi air maka tekanannya semkain kecil dan jumlah air yang keluar semkain kecil.
3. Lamanya waktu yang diberikan dimana bila waktu yang diberikan semakin lama maka debit akan kecil dan bila waktu yang diberikan semakin cepat maka debit akan semakin besar.
4. Kecepatan aliran air, dimanabila kecepatan air semakin besar maka debit akan semakin besar pula, dan bila kecepatan air kecil maka akan kecil pula debit.
5. Luas penampang dari tempat aliran itu keluar. BIla luas penampung keluarnya zat cair tersebut makin besar maka debit semakin besar, dab begitu pula sebaliknya.
Cepat aliran / debit air adalah volume fluida yang dipindahkan tiap satuan waktu:
Q=A.v . . . .. . . (1) A1.v1=A2.v2 . . . . . . . (2)
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 11 Keterangan :
Q : Cepat aliran/Debit air (m3/s) V : kecepatan fluida (m/s)
A : luas penampang yang dilalui fluida (Cm2)
Efflux time biasanya diukur dengan viscometer yang digunakan untuk mencari viskositas relatif (RV atau rel yang merupakan rasio viskositas larutan
dibagi dengan viskositas pelarut. Sehingga, viskositas relatif:
Hrel = t / t o . . . . . . . . . . . . . (3)
Keterangan :
hrel : viskositas relatif
t : waktu penghabisan dari solusi
t o : waktu penghabisan pelarut.
(Abdinagar, 2012) II.I.3 Aliran Laminer dan Turbulen
Aliran Laminer adalah aliran fluida yang bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan (lanima-lamina) membentuk garis-garis alir yang tidak berpotongan satu sama lain. Hal tersebut d tunjukkan oleh percobaan Osborne Reynold. Pada laju aliran rendah, aliran laminer tergambar sebagai filamen panjang yang mengalir sepanjang aliran. Pada kecepatan rendah, fluida cenderung mengalir tanpa pencampuran secara lateral, dan lapisan – lapisan yang berdampingan menggelincir di atas satu sama lain. Disini tidak terdapat aliran silang atau pusaran (eddy).
Aliran Turbulen Aliran turbulen adalah aliran fluida yang partikel-partikelnya bergerak secara acak dan tidak stabil dengan kecepatan berfluktuasi yang saling interaksi. Akibat dari hal tersebut garis alir antar partikel fluidanya saling berpotongan. Oleh Osborne Reynold digambarkan sebagai bentuk yang tidak stabil yang bercampur dalam wamtu yang cepat yang selanjutnya memecah dan menjadi takterlihat. Pada laju-aliran rendah, penurunan tekanan di dalam fluida akan bertambah secara langsung menurut kecepatan fluida, pada laju tinggi pertambahan itu jauh lebih cepat lagi, yaitu kira-kira menurut pangkat dua kecepatan.
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 12 Gambar 1. Aliran fluida laminer dan turbulen
Faktor yang mempengaruhi aliran laminar dan turbulen adalah bilangan Reynolds. Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds adalah rasio antara gaya inersia terhadap gaya viskos yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen. Bilangan Reynold merupakan salah satu bilangan tak berdimensi yang paling penting dalam mekanika fluida dan digunakan, seperti halnya dengan bilangan tak berdimensi lain,
(Nugraha, 2014)
II.1.4 Bilangan Reynold dan Transisi dari Aliran Laminer ke Aliran Turbulen
Reynolds mempelajari kondisi dimana salah satu aliran berganti menjadi aliran lain dan menemukan critical velocity, pada aliran laminer berganti menjadi aliran turbulen tergantung pada 4 hal,yakni diameter tabung, serta viskositas, densitas dan kecepatan linear rata-rata zat cair. Keempat faktor yang mendasari jenis aliran dapat digabingkan menjadi satu gugus yaitu bilangan Reynold (NRe).
𝑁𝑅𝑒 =𝐷 𝑉 𝜌
𝜇 . . . . . . (4)
Keterangan :
D = diameter tabung (Cm)
V = kecepatan rata-rata zat cair (Cm/s) 𝜌 = densitas zat cair (gram/Cm3)
𝜇= viskositas zat cair (gram/cm.s)
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 13 II.I.5 Persamaan-persamaan yang digunakan pada percobaan Efflux Time
1. Mencari Friksi
a. Pada Aliran Laminar :
𝑓 = 64
𝑁𝑅𝑒 . . . (5)
b. Pada Aliran Tubulen
𝑓 = 4 𝑥 0.0791
𝑁𝑅𝑒0.25 . . . . . . (6) 2. Menghitung nilai z
a. Pada Aliran Laminar :
𝑧 = 32𝐿𝜇𝑣 𝜌𝑔𝐷𝑝2 . . . . .. . . (7) Keterangan : L : Panjang Pipa (cm) Dp : Diameter Pipa (cm) g : Percepatan Gravitasi (cm/s2) 𝜇 : viskositas cairan (gr/cm.s) 𝜌 : densitas cairan (gr/cm3)
b. Pada Aliran Tubulen dan Transisi:
𝑧 = 𝑓𝐿𝑣2 2𝑔𝐷𝑝. . . .(8) 3. Menentukan harga c 𝑐 = 𝑧 4 7 𝑣. . . . . . .(9) 4. Menentukan t teoritis
a. Pada Aliran Laminar :
𝑡𝑡 = 32𝐿𝜇 𝜌𝑔𝐷𝑝4 𝑥 [(𝐷𝑡 − 𝑎) 2)𝑥 𝑙𝑛(𝐿+𝐻1−𝐻𝑣) (𝐿+𝐻2−𝐻𝑣)] + 2b(Dt − a)(H2 − H1) − ( b2 2) (L + H1 − Hv)2− (L + H2 − Hv)2) . . . (10) 𝑡𝑡 = 32𝐿𝜇 𝜌𝑔𝐷𝑝4 𝑥 [(𝐷𝑡 2)𝑥 𝑙𝑛(𝐿+𝐻1) (𝐿+𝐻2)]. . . (11)
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 14 𝑡𝑡 = 7𝑐 3𝐷𝑝2 𝑥 (𝐷𝑡 2 − a) 𝑥 [(𝐻1 + 𝐿 − 𝐻𝑣1)37− (𝐻2 + 𝐿 − 𝐻𝑣2)37] + (1,4bc Dp2) (Dt − a)(L + H2 − Hv2) 10 7 − (L + H1 − Hv1) 10 7 + ( 7cb 2 17Dp2) (L + H1 − Hv1)177) − (L + H2 − Hv2 17 )7. . . (12) 𝑡𝑡 = 7𝑐 3 𝐷𝑝2 (𝐷𝑡2) [(𝐻1+ 𝐿)3/7− (𝐻2+ 𝐿)3/7]. . . ...(13)
Asumsi jika tanpa Vortex maka nilai Hv=0, a=0, b=0, c=0 5. Menentukan factor koreksi dari t percobaan terhadap t teoritis
η = 𝑡𝑠
𝑡𝑡. . . .(14) (Timdosen,2017)
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 15 II.2 Sifat Bahan
1. Air Sifat Fisika a. Rumus kimia : H2O b. Tidak berwarna c. Titik lebur : 0oC (273,15 K) d. Titik didih : 100oC (373,15 K) Sifat Kimia
a. Merupakan pelarut universal b. Dapat melarutkan zat kimia lain
c. Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya arus listrik
(Anonim, 2017) 2. NaCl
Sifat Fisika
a. Bubuk kristal padat
b. Berat molekul : 58,44 gr/mol
c. Warna : Putih
d. Titik Didih : 1413oC (2575,4 oF) e. Titik Lebur : 801oC (1473,8oF)
Sifat Kimia
a. Mudah larut dalam air dingin, air panas b. Larut dalam gliserol dan ammonia c. Tidak larut dalam asam klorida
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 16 II.3 Hipotesa
Pada percobaan Efflux Time ini, kemungkinan semakin kecil diameter pipa maka semakin kecil pula waktu yang dibutuhkan fluida untuk turun. Serta hubungan antara waktu pengosongan tangki secara teoritis dan percobaan adalah berbanding lurus. Jika waktu pengosongan tangki teoritis besar maka pada waktu pengosongan tangki percobaan juga besar.
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 17 II.4 Diagram Alir
Membuat larutan garam dengan melarutkan garam grosok dengan aquadest
Kemudian menghitung densitas larutan garam tersebut dengan menggunakan piknometer
Lalu menghitung nilai viskositas larutan garam
Kemudian memasukkan larutan garam ke dalam tangki
Mengukur ketinggian larutan garam di dalam tangki
mengukur diameter pipa dan panjang pipa pada masing-masing tangki
Kemudian kran pada tangki dibuka dengan mengatur putaran sehingga larutan garam dapat keluar dari tangki dan ditampung di dalam ember
mengukur selisih ketinggian larutan garam sebelum kran dibuka dan setelah kran ditutup
Lalu mengukur volume larutan garam yang keluar
Mencatat data hasil percobaan berupa waktu dan volume larutan garam
Mengulangi percobaan tersebut dengan menggunakan bahan air
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 18 BAB III
PELAKSANAAN PRAKTIKUM III.1 Bahan yang digunakan
1. air
2. larutan garam
III.2 Alat yang digunakan
1. Gelas ukur 6. ember
2. Piknometer 7. Ball Filler 3. Viscometer Ostwald 8. Neraca Analitik
4. Stopwatch 9. Seperangkat alat efflux 5. Penggaris
III.3 Gambar alat
Ball Filler Ember Gelas ukur
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 19 Stopwatch Viskometer Ostwald
III.4 Rangkaian Alat
Serangkaian Alat Efflux Time III.5 Prosedur
1. Membuat larutan garam dengan melarutkan garam grosok dengan aquadest. 2. Kemudian menghitung densitas larutan garam tersebut dengan menggunakan
piknometer.
3. Lalu menghitung nilai viskositas larutan garam.
4. Kemudian memasukkan larutan garam ke dalam tangki. 5. Mengukur ketinggian larutan garam di dalam tangki.
6. Kemudian mengukur diameter pipa dan panjang pipa pada masing-masing tangki yang disediakan.
7. Kemudian kran pada tangki dibuka dengan mengatur putaran sehingga larutan garam dapat keluar dari tangki dan ditampung di dalam ember.
8. Kemudian mengukur selisih ketinggian larutan garam sebelum kran dibuka dan setelah kran ditutup.
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 20 9. Lalu mengukur volume larutan garam yang keluar dengan menggunakan beaker
glass atau gelas ukur.
10. Catat data hasil percobaan berupa waktu dan volume larutan garam. 11. Ulangi percobaan tersebut dengan menggunakan bahan air.
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 21 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Tabel Hasil Pengamatan
- Diameter Tangki = 29,5 cm - ρair = 0,9856 gr/ml - ρgaram = 1,15275 gr/ml - μair = 0,008 gr/cm.s - μgaram = 0,018 gr/cm.s - Variabel pipa 1 = 2cm, 2,5 cm, 3 cm, 3,5 cm, 4 cm - Variabel pipa 2 =1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm - Variabel pipa 3 =1,5 cm, 2,5 cm, 3,5 cm, 4,5 cm, 5,5 cm - Pipa 1 = Diameter 1,7 cm ; Panjang 42 cm
Pipa 2 = Diameter 1 cm ; Panjang 38,5 cm Pipa 3 = Diameter 0,8 cm ; Panjang 63 cm A. Tangki I H (cm) Air Garam t (s) V (ml) t (s) V (ml) 23– 21 2.81 1366.2925 3,52 1366.2925 21 –18,5 3.55 1707.8656 4,32 1707.8656 18,5 – 15,5 4.35 2049.4387 4,58 2049.4387 15,5 - 12 5.04 2391.0118 5,43 2391.0118 12– 8 6.37 2732.585 6,64 2732.585
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 22 B. Tangki II C. Tangki III H (cm) Air Garam t (s) V (ml) t (s) V (ml) 23– 22 17.91 683.14625 34,98 683.14625 22 - 20 40.33 1366.2925 65,02 1366.2925 20 - 17 60.34 2049.43875 95,30 2049.43875 17 - 13 88.11 2732.585 107,90 2732.585 13 – 8 108.52 3415.7312 121,43 3415.7312 H (cm) Air Garam t (s) V (ml) t (s) V (ml) 23– 21,5 87,9 1024.7193 95,7 1024.7193 21,5 –19 185,4 1707.8656 213,7 1707.8656 19 – 15,5 284,9 2391.0118 296,6 2391.0118 15,5 - 11 386,1 3074.1581 417,93 3074.1581 11 – 5,55 514,2 3757.3043 542,87 3757.3043
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 28 IV.3 Grafik
A. Nre Vs Faktor Koreksi 1. Tangki I (Pipa besar)
2. Tangki II 3. Tangki III 0 1 2 3 4 5 6 7 8 40721.79 48689.1 42932.34 50471.56 45801.42
Tangki 1 (Pipa Besar)
NRe Vs Faktor Koreksi (η)
Air Garam 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9509.086 10293.42 10522.22 10250.75 10285.76
Tangki 2 (Pipa sedang)
NRe Vs Faktor Koreksi (η)
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 29 B. Penurunan Tinggi Cairan Vs Faktor Koreksi
1. Pada Air 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4688.928 6475.186 7064.092 6601.107 7094.721
Tangki 3 (Pipa Kecil)
NRe Vs Faktor Koreksi (η)
Air Garam 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 η
Penurunan Tinggi Cairan
Penurunan Tinggi Cairan Vs Faktor Koreksi (η)
Pada Air
Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 30 2. Pada larutan garam
IV.4 Pembahasan
Efflux time merupakan waktu pengosongan cairan dalam tangki melalui pipa vertical pada dasar tangki karena gaya beratnya sendiri. Adapun tujuan yang ingin dicapai oleh praktikan diantaranya untuk menghitung factor koreksi terhadap waktu pengosongan tangki yang dihitung secara teoritis. Selain itu untuk menghitung waktu yang diperlukan untuk dapat mengosongkan tangki secara teoritis. Serta untuk mengetahui aturan fluida dinamis di dalam pipa vertical.
Jenis aliran pada larutan garam dan air merupakan aliran Laminar. Karena NRe dari setiap ΔH pada tangki yang berbeda bernilai < 4000. Hal ini terjadi karna beberapa faktor yang mempengaruhi yaitu, densitas larutan, viskositas, diameter pipa dan kecepatan larutan yang keluar dari dalam tangki. Pada percobaan efflux time yang sudah dilakukan, didapat hasil pengamatan berupa waktu dan volume yang berasal dari 3 tangki dengan ΔH yang berbeda. Bila dilihat dari tabel pengamatan, dapat diambil suatu pembahasan bahwa pada bahan yang digunakan yaitu Air dan Larutan Garam dengan masing-masing diujikan pada 3 tangki yang berbeda. Dilihat dari hasil yang sudah ditabelkan diatas didapat hasil waktu pengosongan tangki yang paling cepat untuk bahan air yaitu pada tangki I yang mempunyai diameter pipa 1,7 cm dengan panjang pipa 42 cm dan diameter tangki 29.8 cm dengan jumlah waktu rata-rata pengosongan 4,898 detik dalam ΔH yang berbeda , sedangkan untuk waktu teoritis rata-rata dari ΔH yang berbeda sebesar 8.538167 detik, hal ini disebabkan
0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 η
Penurunan Tinggi Cairan
Penurunan Tinggi Cairan Vs Faktor Koreksi (η)
Pada Larutan Garam
Tangki 1 Tangki 2 Tangki 3
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 31 oleh diameter pipa yang besar. Dan yang paling lambat yaitu pada tangki III, yang mempunyai diameter pipa 0.8 cm dan diameter tangki 29,8 cm serta panjang pipa 63 cm dengan rata – rata waktu pengosongan tangki sebesar 313,36 detik, sedangkan untuk rata – rata pada perhitungan teori didapatkan hasil 0,055051 detik, hal ini disebabkan oleh diameter pipa yang kecil dan panjang pipa yang panjang. Apabila dilihat pada tabel rata rata factor koreksi (ɳ) pada tangki I memiliki factor koreksi (ɳ) rata rata 0,571291, tangki II 3,315 dan tangki III 3.843445
Pada larutan garam yang paling lambat yaitu tangki III juga yang mempunyai diameter pipa 0,8 cm dengan panjang pipa 63 cm dan diameter tangki 29.8 cm dengan jumlah waktu rata-rata pengosongan 69,8 detik,, sedangkan untuk jumlah pada perhitungan teori didapatkan hasil 21,2297 detik , hal ini disebabkan oleh diameter pipa yang kecil dan panjang pipa yang panjang. Dan yang paling cepat adalah tangki I, yang mempunyai diameter pipa 1,7 cm dan diameter tangki 29,8 cm serta panjang pipa 42 cm dengan rata – rata waktu pengosongan tangki sebesar 3,276 detik, sedangkan untuk rata – rata pada perhitungan teori didapatkan hasil 1,3096 detik, hal ini disebabkan oleh diameter pipa yang besar. Apabila dilihat rata rata factor koreksi (ɳ) pada tangki I memiliki factor koreksi (ɳ) rata rata 2,7947 , tangki II 3.97618 dan tangki III 3,22016.
Pada grafik air suling dapat dilihat bahwa nilai bilangan Reynold (NRe) terhadap factor koreksi (ɳ), memiliki grafik yang relatif menurun. Dan pada larutan garam bilangan Reynold (NRe) terhadap factor koreksi (ɳ) juga relative menurun. Faktor koreksi yang baik ialah faktor koreksi yang mendekati satu (1),dimana t waktu teori dan t waktu percobaan sebanding.
Jika kita perhatikan line atau garis pada grafik ΔHvs. ɳ dapat dilihat bahwa interval penurunan tinggi cairan (ΔH) terhadap factor koreksi (ɳ) konstan tetapi ada beberapa tangki yang grafik tidak konstan baik dari bahan air suling maupun larutan garam. Grafik pada Nre terhadap factor koreksi (ɳ) terlihat adanya penurunan walaupun ada beberapa tangki tidak mengalaminya.
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 32 BAB V
SIMPULAN DAN SARAN V. 1. Kesimpulan
1. Diameter pipa mempengaruhi dalam waktu dan volume yang dibutuhkan untuk pengosongan tangki.
2. Semakin besar diameter pipa aliran fluida maka semakin cepat waktu yang diperlukan untuk pengosongan tangki.
3. Aliran yang terjadi pada percobaan semua turbulen keculai saat larutan pada tangki 2 nilai Re 1593 – 2294.
4. Hubungan antara diameter pipa dengan menghitung faktor koreksi adalah dapat menyimpulkan bahwa semakin besar diameter pipa maka semakin besar nilai faktor koreksi nya. Semakin panjang pipa semakin lama waktu yang di butuhkan fluida untuk mengalir sehingga faktor koreksinya semakin besar. 5. Semakin besar viskositas bahan fluida maka semakin kecil kecepatan aliran
yang berdampak ke semakin kecilnya faktor koreksi.
V. 2. Saran
1. Ketika membuka keran tangki, diharapkan konsisten karena dapat mempengaruhi laju alir pada percobaan.
2. Ketika membuat larutan garam, jangan membuatnya di dalam tangki percobaan. Sebaiknya dibuat sebelum dimasukan ke dalam tangki percobaan.
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 33 DAFTAR PUSTAKA
Abdinagar, Prasesta.2012.”Abstraksi tujuan percobaan Efflux time”. (http://
prasestaabdinagar.blogspot.co.id/p/abstraksi-tujuan-percobaan-efflux-time.html) Diakses pada tanggal 22 Februari 2017 pukul 22.00 WIB
Anonim.2017.”Air”.(http://id.wikipedia.org/wiki/air) Diakses pada tanggal 23 Februari 2017 pukul 03.00 WIB
Anonim.2017.”Natrium Klorida”.(http://id.wikipedia.org/wiki/Natrium Klorida) Diakses pada tanggal 23 Februari 2017 pukul 03.05 WIB
Mccabe, Warren L., dkk. 1993. “Unit Operations of chemical Engineering”. Jakarta : Erlangga
Tim dosen.2017.”Modul Operasi Teknik Kimia I Efflux Time”. Surabaya: Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 34 APPENDIX
1. Menghitung densitas larutan garam 𝜌 𝑎𝑖𝑟 = w pikno isi − w pikno kosong
volume
= 26,1167 gram − 16,2033 gram
10 ml = 0,99 cm/ml
2. Menghitung densitas air
𝜌 𝑎𝑖𝑟 = w pikno isi − w pikno kosong volume = 25,9679 gram − 16,2033 gram 10 ml = 0,98 cm/ml 3. Viskositas air = 0,008 g/cm.s t rata-rata air = 1,93 s t rata-rata garam = 2,85 s
4. Menghitung viskositas larutan garam 𝜇 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 = (𝜌 𝑥 𝑡)𝑎𝑖𝑟 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 (𝜌 𝑥 𝑡)𝑎𝑖𝑟 𝑥 𝜇 𝑎𝑖𝑟 𝜇 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 = (0,99 𝑥 2,85) (0,98 𝑥 1,93) x 0,008 𝜇 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚 = 0,0119 𝑔𝑟/𝑐𝑚 . 𝑠 A. Bahan Air
Tangki 1 pada H1 = 23 cm dan H2= 22,3 t = 1,1 s Dt = 29,8 cm Dp = 1,4 cm Lpipa = 42 cm 1. Volume 𝑉 = 𝜋𝑟2(H1 − H2) = (3,14)(0,85^2) (23-22,3) =487,98 cm3
Program Studi S-1 Teknik Kimia Page 35 2. Menghitung debit ( laju alir, Q )
𝑄 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
𝑡 = 487,98
1,1 = 443,6182 𝑐𝑚 3/𝑠
3. Menghitung luas penampang pipa ( A ) 𝐴 =𝜋 𝐷𝑝 2 4 = 3,14 (1,72) 4 = 2,26865 𝑐𝑚 2
4. Menghitung kecepatan alir ( v ) 𝑣 = 𝑄
𝐴 =
443,6182 𝑐𝑚3/𝑠
2,26865 𝑐𝑚2 = 195,5428 𝑐𝑚/𝑠
5. Menghitung nilai NRe 𝑁𝑟𝑒 = 𝜌 𝑎𝑖𝑟 𝑥 𝐷𝑝 𝑥 𝑣 𝜇 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑔𝑎𝑟𝑎𝑚= 0,98(1,7)(195,5428) 0,0119 = 40721,79 (𝑎𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑢𝑙𝑒𝑛) 6. Menghitung friksi 𝑓 =4 𝑥 0,0791 𝑁𝑟𝑒0,25 = 4 𝑥 0,0791 40721,790,25= 0,022273 7. Menghitung nilai z 𝑧 =𝑓 𝐿 𝑣 2 2𝑔 𝐷𝑝= 0,022273(42)(195,54282) 2 (980)(1,7) = 10,73514 cm 8. Menghitung nilai c 𝑐 =𝑧 4/7 𝑣 = 10,73514 4/7 195,5428 = 0,019851 s/ 𝑐𝑚 3/7
9. Menghitung waktu penurunan tangki secara teori 𝑡𝑡 = 7𝑐 3 𝐷𝑝2 (𝐷𝑡2) [(𝐻1+ 𝐿)3/7− (𝐻2+ 𝐿)3/7] = 7 (0,019851) 3 (1,72) (29,5 2) [23 + 42]37− [22,3 + 42]37= 0,39429 𝑠
10. Menghitung faktor koreksi η =𝑡𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎
𝑡𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖
= 1,1
