Koefisien Transfer Massa

(1)

LAPORAN

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

KOEFISIEN TRANSFER MASSA

D-8

Disusun oleh

ALDI DIAN PRASETYA H 121130161 FAJAR RIZQY WIDYAWAN 121140002

LABORATORIUM DASAR TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN PRAKTII(UM DASAR TEKNIK

KIMIA

KOEFISIEN TRANSFER MASSA

D-8

Disusun oleh

Narna

Asisten Plug

: Aldi Dian Prasetya Fajar furqyWidyawan

: Sesilia Shendy Novita Dewi

:D

(121 _130161) 02truaoaz) Yogyakart

afuei2016

J. 11

(3)

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga laporan ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Laporan ini kami susun atas dasar untuk memenuhi kurikulum pendidikan pada jurusan Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta.

Pokok bahasan laporan ini adalah “Koefisien Transfer Massa” yang merupakan salah satu dari beberapa acara Praktikum Dasar Teknik Kimia (PDTK). Tujuan dari laporan ini adalah untuk memberikan gambaran yang nyata dari teori yang telah ada. Pada kesempatan ini, Praktikan mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ir. Danang Jaya MT, Sebagai kepala Laboratorium Dasar Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta

2. Sesilia Shendy Novita Dewi, selaku asisten pembimbing

3. Staff Laboratorium Dasar Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta 4. Semua pihak yang terlibat dalam pembuatan laporan ini.

Praktikan menyadari dalam penulisan laporan ini masih banyak kekurangan, maka dari itu praktikan mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca sekalian.

Semoga laporan ini dapat memberi manfaat bagi para pembaca sekalian.

Yogyakarta, 14 Mei 2016 Praktikan

(4)

iv

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN PENGESAHAN ……… ii

KATA PENGANTAR……… iii

DAFTAR ISI .……….… iv DAFTAR LAMBANG………. v INTISARI ……… vi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ………. 1 1.2 Tujuan Percobaan ………..………...………... 1 1.3 Tinjauan Pustaka ………..………. 2 1.4 Hipotesis……….6

BAB 2 PELAKSANAAN PERCOBAAN 2.1 Alat dan Bahan………...7

2.2 Cara Kerja dan Bagan Alir…………...………....……...7

2.3 Analisa Perhitungan………...……….…9

BAB 3 HASIL PERCOBAAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil Percobaan………..11

3.2 Pembahasan………13

BAB 4 PENUTUP 4.1 Kesimpulan………15

4.2 Kritik dan Saran………...…………..15

DAFTAR PUSTAKA .………... 16 LAMPIRAN

(5)

v

Daftar Lambang

Kca : Koefisien transfer massa (detik-1) At : Luas penampang tabung gelas (cm2₎

Ap : Luas penampang pipa (cm2) Dt : Diameter dalam tabung pipa (cm) Dp : Diameter dalam pipa (cm)

G : Kecepatan linier udara (cm/dt) G’ : Laju volumetric udara (cm3_/dt)

L : Tinggi tumpukan (cm)

M : Mol naftalen yang tersublimasi (gmol)

Cas : Konsentrasi jenuh zat padat interface (gmol/cm3) Cag : Konsentrasi zat padat setiap saat (gmol/cm3) t : Waktu (detik)

W : Berat awal naftalen (gram) Δw : Berat naftalen yang hilang (gram) µ : Viskositas (gram/cm.detik) ρ : Densitas (gram/cm3₎

(6)

vi

INTISARI

Transfer massa merupakan peristiwa yang dapat dijumpai dimana saja, seperti didalam kehidupan sehari-hari, ilmu pengetahuan alam dan teknik. Dalam industri kimia,operasi transfer massa dari satu fase ke fasa yang lain digunakan sebagai dasar pemisahan komponen dari campurannya. Pada percobaan ini dilakukan dengan menggunakan naftalen (C10H8) yang dikontakkan dengan udara. Dalam

hal ini terjadi transfer massa dari fasa padat (naftalen) ke fasa gas (udara) yang dikenal dengan sublimasi.

Adapun langkah langkah kerja dalam percobaan ini adalah sebagai berikut. Mula- mula masukkan kapur barus atau naftalen ke dalam tabung gelas dengan ketinggian tertentu, kemudian menimbangnya. Hasil penimbangan dicatat sebagai berat mula-mula. Lalu memasukkan kembali naftalen ke dalam tabung gelas kemudian menghidupkan blower, kemudian mematikan blower setelah selang waktu tertentu dan menimbang naftalen. Hasil penimbangan dicatat sebagai berat akhir. Percobaan diulang beberapa kali dengan selang waktu yang sama. Setelah itu ulangi kembali langkah – langkah tersebut dengan tinggi tumpukan naftalen yang berbeda.

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar tinggi tumpukan kapur barus (naftalen) maka semakin kecil koefisien transfer massanya. Persen kesalahan rata-rata yang diperoleh pada percobaan ini sebesar 0.0953 % dan diperoleh harga KCA untuk berbagai

L mengikuti persamaan linier Y = -0.10638(x)-1.83266.

Kata Kunci : transfer, massa, naftalen, fasa, percobaan

(7)

1 Makalah Seminar Koefisien Transfer Massa (D-8)

Praktikum Dasar Teknik Kimia

ALDI DIAN PRASETYA H / 121130161 FAJAR RIZQY WIDYAWAN / 121140002

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam industri kimia, operasi transfer massa dari satu fasa ke fasa lain digunakan sebagai dasar pemisahan komponen dari campurannya. Sebagai contoh penerapan proses transfer massa dalam pemurnian belerang dengan menghembuskan udara untuk menghilangkan kotorannya.

Transfer massa merupakan peristiwa yang dijumpai dimana-mana, didalam kehidupan sehari-hari didalam ilmu pengetahuan alam dan teknik. Contohnya asap yang mengepul dari cerobong asap akan menyebar ke udara sekeliling dengan jalan difusi. Transfer massa juga terjadi dalam reaksi kimia, baik dalam laboratorium ataupun di dalam reaktor industri.

Pada percobaan ini dilakukan dengan menggunakan naftalen (C10H8) yang

dikontakkan dengan udara.Naftalen merupakan senyawa hidrokarbon aromatik yang memiliki rumus bangun sebagai berikut:

Gambar 1. Rumus bangun Naftalen

Dalam hal ini terjadi transfer massa dari fasa padat (naftalen) ke fasa gas (udara) yang dikenal dengan sublimasi.

1.2 Tujuan Percobaan

Mencari besarnya koefisien transfer massa (KCA) dengan menggunakan

variabel tinggi tumpukan (L) naftalen (C10H8) sehingga diperoleh hubungan antara

(8)

1.3 Tinjauan Pustaka

Proses perpindahan massa sangat penting dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknik. Perpindahan massa terjadi pada komponen dalam campuran berpindah dalam fase yang sama atau dari fase satu ke fase yang lain karena adanya perbedaan konsentrasi.

Proses perpindahan berdasarkan fasenya dapat dibedakan menjadi dua yaitu proses transfer dan proses transport. Proses transfer adalah perpindahan bahan antar fase atau pada fase yang berbeda, sedangkan proses transport adalah perpindahan bahan pada fasa yang sama (Brown,1978).

Proses transfer ada tiga yaitu:

1. Transfer massa dengan driving forcenya adalah beda konsentrasi. 2. Transfer panas dengan driving forcenya adalah beda temperatur. 3. Transfer momentun dengan driving forcenya adalah beda kecepatan. Di Industri, pemisahan komponen – komponen dari campurannya menggunakan alat transfer massa seperti absorpsi, distilasi, dll. Transfer massa dapat disebabkan oleh gerakan molekul – molekul atau fluida yang disebabkan adanya gaya pendorong.

Transfer massa adalah gerakan dari satu komponen atau lebih dalam satu fase ke fase yang lain. Dalam kebanyakan operasi transfer massa, dua buah fase yang saling tidak larut dikontakkan supaya diantara kedua fase tersebut terjadi transfer bahan konstituen. Adapun fase-fase yang dikontakkan dapat berupa : cair, gas-padat, cair-cair, dan cair padat. Kontak antara fase gas dengan fase cair dijumpai pada proses destilasi, absorpsi gas, dan humidifikasi. Kontak antara fase gas dengan fase padat dijumpai pada proses pengeringan zat padat, sublimasi, dan adsorpsi. Kontak antara fase cair dengan cair dijumpai dalam operasi ekstraksi cairan, sedangkan kontak antara fase cair dengan fase padat dijumpai dalam proses kristalisasi dan ekstraksi cairan padatan (Mc.cabe, 1983).

Adapun kecepatan difusi didalam masing-masing fase tergantung pada gradien konsentrasi yang ada, dan gradien konsentrasi ini menjadi petunjuk keadaan

(9)

keseimbangan. Apabila keadaan keseimbangan dicapai, maka gradien konsentrasi dan kecepatan difusinya menjadi sama dengan nol (Hardjono, 1989).

Sublimasi merupakan cara yang digunakan untuk pemurnian senyawa-senyawa organik yang berbentuk padatan. Pemanasan yang dilakukan terhadap senyawa organik akan menyebabkan terjadinya perubahan sebagai berikut : apabila zat tersebut pada suhu kamar berada pada keadaan padat, pada tekanan dan temperature tertentu akan langsung berubah menjadi fase gas tanpa melalui fase cair terlebih dahulu. Zat padat sebagai hasil sublimasi biasanya bercampur dengan zat padat lain. Oleh karena itu, untuk mendapatkan zat padat yang diinginkan perlu dimurnikan terlebih dahulu. Prinsip proses ini adalah perbedaan kelarutan zat pengotornya.

Penyubliman kapur barus pada fixed bed, fasa padat dilalui secara kontinyu. Bila konsentrasi antar muka kedua fase lebih besar dari pada konsentrasi gas yang mengalir maka terjadi transfer massa langsung dari fase padat ke fase gas. (Brown,1978).

Peristiwa perpindahan massa atau transfer massa banyak dijumpai di dalam kehidupan sehari-hari, didalam ilmu pengetahuan dan di industri. Contoh peristiwa transfer massa adalah:

1. Larutnya kristal gula dalam air, artinya komponen gula mendifusi ke fase air.

2. Larutnya kopi dalam air.

3. Terserapnya zat beracun ke dalam arang. 4. Larutnya oksigen kedalam darah.

5. Pada proses fermentasi, nutrisi dan oksigen yang terlarut dalam larutan mendifusi ke mikroorganisme.

6. Pengambilan uranium dari batuan, dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut organik, misalnya heksan.

7. Penghilangan logam berbahaya dari limbah cair menggunakan adsorben (Lutfiamanati,2010).

(10)

ALDI DIAN PRASETYA H / 121130161 FAJAR RIZQY WIDYAWAN / 121140002 A K_Ca



C_AS C_Ag



t N _ _   …………..1 Dimana: t N_A  

:kecepatan zat padat yang hilang tiap satuan waktu(gmol/cm³ detik) KCa:koefisien transfer massa keseluruhan volumetrik (detik¹)

CAS :konsentrasi jenuh zat pada interface (gmol/cm³)

CAg :konsentrasi zat padat setiap saat(gmol/cm³).(Hardjono,1989)

KCa adalah nilai transfer massa persatuan bidang persatuan beda

konsentrasi dan biasanya didasarkan kecepatan molal yang seragam (Mc Cabe,1983).

Dengan menganggap diameter zat padat konstan pada elemen volume tertentu dalam kondisi steady state dapat ditulis:

G. CAg2 Z +ΔZ ΔZ Z G. CAg1

Gambar 2. Transfer Massa pada elemen volume

Neraca massa :

Kecepatan masuk – kecepatan keluar + Reaksi = kecepatan akumulasi G.A.CAg _z - G.A.CAg _z___z +K_Ca.A.



C_AS C_Ag



. ΔZ = 0 …… 2

Persamaan (2) dibagi ΔZ, sehingga:

    z A CAg A G CAg A G _Z _Z _Z . . . . . -K_Ca.



C_AS C_Ag



0  Az Lim    __ z A CAg A G CAg A G _Z _Z _Z . . . . . -K_Ca.



C_AS C_Ag



(11)

) ( . . Ag As Ca Ag C C K dz C d G     dz G K C C dC Ca Ag As Ag _  dz G K C C dC _Ca C C AS Ag Ag Ag Ag  



2 1( ) Missal: x = CAS-CAg dx = -CAg



  Ca L C C dz G K x dx Ag Ag 0 2 1 L Ca C C z G K x Ln Ag Ag 0 2 1 .   L G K C C C C Ln Ca Ag AS Ag AS . 2 1 _  

Pada aliran masuk belum ada zat padat yang terikat, sehingga CAg dianggap

nol,sehingga L G K C C C C Ln Ca Ag AS Ag AS . 2 1 _  



AS Ag



AS Ca C C C Ln L G K   ....…………3

Kecepatan perpindahan massa zat padat dalam gas ekuivalen dengan pengurangan berat zat padat satuan waktu, maka dapat ditulis:

t m Cag Cag A G    1) 2 ( .

Karena CAg1 = 0 ,maka

t m Cag Cag A G    1) 2 ( .

(12)

t A m G CAg   . . 1 2 .………….4 Persamaan (4) disubstitusikan ke (3) menjadi:

         t A G m C C Ln L G K AS AS Ca . . ..………….5 1.4. Hipotesis

Pada saat udara mengalir melalui pipa dan masuk kedalam tabung kaca, konsentrasi udara terhadap naftalen adalah nol atau tidak mengandung naftalen, sehingga ketika udara berkontak dengan naftalen maka akan terjadi transfer massa dari naftalen ke udara karena adanya driving force yaitu perbedaan konsentrasi. Transfer massa terbesar akan terjadi di bagian naftalen paling bawah karena langsung berkontak dengan udara yang tidak mempunyai konsentrasi naftalen. Sedangkan transfer massa terkecil terjadi di bagian tumpukan paling atas karena udara telah mengandung naftalen. Jadi, koefisien transfer massa akan mempunyai harga yang berbanding terbalik dengan tinggi tumpukan naftalen. Selain itu, besar koefisien transfer massa akan semakin besar dengan bertambahnya waktu operasi. Grafik yang didapat akan berupa garis linear, karena pada waktu tertentu akan menyentuh garis nol atau tidak terjadi transfer massa sama sekali, yaitu saat naftalen habis menyublim ke udara.

(13)

BAB II

PELAKSANAAN PERCOBAAN

2.1. Alat dan Bahan 2.1.1. Alat a. Alat Utama Keterangan 1. Tabung gelas 2. Tumpukan naftalen 3. Tutup 4. Statif 5. Blower Gambar 3. Rangkaian Alat Tranfer Massa

b. Alat Pembantu 1. Penggaris 2. Erlenmeyer 3. Gelas arloji 4. Stopwatch 2.1.2 Bahan Bahan Utama 1. Naftalen (C10H8)

2. Aliran gas (udara)

2.2. Cara Kerja dan Bagan Alir 2.2.1. Cara Kerja

Memasukkan Kapur Barus atau Naftalen ke dalam tabung gelas dengan ketinggian tertentu, kemudian menimbangnya. Hasil

1 2 4

5

(14)

penimbangan dicatat sebagai berat mula-mula. Memasukkan kembali naftalen ke dalam tabung gelas kemudian menghidupkan blower. Mematikan blower setelah selang waktu tertentu dan menimbang naftalen. Hasil penimbangan dicatat sebagai berat akhir. Melakukan percobaan beberapa kali dengan selang waktu yang sama. Mengulangi percobaan kembali dengan tinggi tumpukan naftalen yang berbeda.

2.2.2. Bagan Alir

Memasukkan naftalen ke dalam tabung gelas dengan ketinggian tertentu

Menimbang naftalen

Mencatat sebagai berat mula-mula

Memasukkan kembali naftalen

Menghidupkan blower

Mematikan blower dengan selang waktu tertentu

Menimbang naftalen

Mencatat sebagai berat akhir

Melakukan percobaan dengan selang waktu tertentu

(15)

2.3. Analisa Perhitungan

*) Menentukan Luas

- Luas penampang tabung gelas : At = (1/4) x 3,14 x Dt2 - Luas penampang pipa: Ap = (1/4) x 3,14 x Dp2

Dimana: At = Luas penampang tabung gelas (cm2) Ap = Luas penampang pipa (cm2)

Dt = Diameter dalam tabung pipa (cm) Dp = Diameter dalam pipa (cm) *) Menentukan Kecepatan linier Gas (G)

G =

Ap G'

Dimana: G = Kecepatan limier udara (cm/dt) G’ = Kecepatan volumetric udara (cm3/dt) *) Menghitung Koofisien transfer massa (KCa)

KCA=          t At G M C C Ln L G AS AS . .

Dimana: KCa = Koefisien transfer massa keseluruhan volumetric (detik¹)

L = Tinggi tumpukan (cm)

ΔM = Mol Naftalen yang tersumblimasi (gmol) CAS = Konsentrasi jenuh zat pada interface (gmol/cm³)

(16)

ALDI DIAN PRASETYA H / 121130161 FAJAR RIZQY WIDYAWAN / 121140002 *) Persamaan Garis

Bentuk persamaan linear Y = a . X + b Maka digunakan persamaan :

∑ Y = ∑X x a + nb………persamaan 1 ∑XY = ∑ X2 x a + ∑X x b………..persamaan 2 Dimana : Y = Log KCA X = Log L a = Slope b = Intercept *) Menghitung % kesalahan % Kesalahan = X100% Ydata Yterhitung Ydata *) Menghitung R2 St = (y-ymean)2 Sx = (y-b-ax)2 y mean = Ʃy/n R2_{= (St-Sx)/St}

(17)

BAB III

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN 3.1.Hasil Percobaan

Tabel 1. Hubungan antara waktu dengan perubahan berat (∆W) dan (∆ mol) pada L = 2 cm

Kecepatan Udara Masuk = 360 cm3/dtk Kosentrasi Jenuh Naftalen = 4.5982 x 10-6 gmol/cm3 Berat Molekul Naftalen = 128 g/gmol

Diameter Tabung = 6.2 cm

Luas Penampang Tabung = 30.1754 cm2

Diameter Pipa = 1.4 cm

Luas Penampang Pipa = 1.5386 cm2

Selang Waktu = 100 detik

No. t (detik)

Massa Kapur Barus ( gram )

∆W (gram) ∆ mol (gmol) Awal Akhir 1 100 37.4920 37.4480 0.044 3.4375 x 10−4 2 100 37.4480 37.3990 0.049 3.8281 x 10−4 3 100 37.3990 37.3515 0.0475 3.7109 x 10−4 4 100 37.3515 37.2985 0.053 4.1406 x 10−4 5 100 37.2985 37.2489 0.0496 3.8750 x 10−4

(18)

Tabel 3. Tabel 2. Hubungan antara waktu dengan perubahan berat (∆W) dan (∆ mol) pada L = 4 cm

No t (detik)

_{∆W (gram)} ∆ mol (gmol) Awal Akhir 1 100 74.3686 74.2817 0.0869 6.7890 x 10−4 2 100 74.2817 74.1956 0.0861 6.7265 x 10−4 3 100 74.1956 74.1109 0.0847 6.6171 x 10−4 4 100 74.1109 74.0190 0.0919 7.1796 x 10−4 5 100 74.1090 73.9237 0.0953 7.4453 x 10−4

Tabel 3. Hubungan antara waktu dengan perubahan berat (∆W) dan (∆ mol) pada L = 6 cm

No. t (detik)

_{∆W (gram)} ∆ mol (gmol) Awal Akhir 1 100 116.6421 116.5190 0.1231 9.6171 x 10−4 2 100 116.5190 116.3864 0.1326 1.0359 x 10−3 3 100 116.3864 116.2552 0.1312 1.025 x 10−3 4 100 116.2552 116.1226 0.1326 1.0359 x 10−3 5 100 116.1226 115.9922 0.1304 1.0187 x 10−3

(19)

3.2 Pembahasan

Dari hasil percobaan, didapat grafik hubungan antara Log L dan Log Kca dibawah ini :

Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Log L dengan Log KCA

Setelah praktikan melakukan percobaan, praktikan mengamati massa naftalen yang penguapannya mengalami kenaikan secara terus menerus. Hal itu dapat terjadi dikarenakan terjadinya transfer massa dari naftalen ke udara yang dibawa oleh udara dari blower, dalam hal ini dapat di artikan bahwa terjadi kontak antara permukaan-permukaan naftalen dengan udara yang dialirkan,sehingga sebagian kecil massa naftalennya terbawa oleh udara dari blower.

Setiap ketinggian naftalen yang berbeda, massa yang teruapkan berbeda pula, hal ini dikarenakan kerapatan naftalen didalam suatu ketinggian dengan ketinggian yang lainnya berbeda, dan hal itu akan berpengaruh kepada kontak antara permukaan naftalen dengan udara dari blower. Semakin tinggi susunan Naftalen, maka konsentrasi naftalen yang teruapkan akan semakin kecil, hal ini disebabkan karena udara dari blower akan sedikit terhambat oleh susunan naftalen yang rapat sehingga udaranya lambat keluar. Adanya persen kesalahan disebabkan. karena kurangnya kecermatan praktikan dalam mengamati timbangan, kurang cermat dalam mengatur waktunya, ketika menimbang karena kurang hati-hati ada

y = -0.1064x - 1.8327 R² = 0.9907 -1.92 -1.91 -1.9 -1.89 -1.88 -1.87 -1.86 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Log K ca

Log L

(20)

beberapa naftalen yang jatuh, serta penyusunan naftalen yang tidak merata antara sisi satu dengan sisi yang lainnya.

Pada percobaan ini juga disarankan agar tidak menggunakan naftalen yang telah digunakan berulang-ulang, dikarenakan bisa jadi naftalen tersebut berada pada suatu kondisi jenuh yang berakibat pada berat atau jumlah (massa) naftalen yang tersublimasi menjadi semakin berkurang hingga berada pada kondisi konstan. Sehingga akan berakibat pada nilai Kca yang dihasilkan.

(21)

BAB IV PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : 1. Harga Kca pada :

a. L = 2 cm , KCA rata-rata = 0.01368 detik-1

b. L = 4 cm , KCA rata-rata = 0.01260 detik-1

c. L = 6 cm , KCA rata-rata = 0.01219 detik-1

Hubungan dari hasil yang diperoleh yaitu berbanding terbalik, dengan catatan nilai Kca akan semakin kecil jika tinggi tumpukan naftalen semakin besar.

2. Hubungan Antara Kca dengan L sesuai dengan persamaan : Y = -0.1064 (X) - 1.8327

% kesalahan rata-rata = 0.09953%

4.2. Kritik dan Saran

Dalam melaksanakan percobaan ini maka dibutuhkan suatu aliran gas yang memadai agar penyebaran gas dapat merata ke seluruh permukaan naftalen, kemudian dalam melakukan penyusunan naftalen dibutuhkan suatu alat penjepit agar penyusunan dapat dilakukan dengan mudah.

Maka dari itu untuk kedepannya dapat dilakukan pengadaan untuk peralatan yang kurang lengkap. Praktikan juga menyarankan pada saat penyusunan naftalen maka harus disusun secara vertical agar penyebaran udara dapat merata, dan gunakanlah kapur barus yang baru.

(22)

DAFTAR PUSTAKA

Brown,G.G.1978. “Unit Operation” .Ed. Pertama.Modem esia Edition . Tokyo

Harjono., 1985., “Uperasi Teknik Kimia II” .Ed.pertama. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik.UGM Yogyakarta.

Mc. Cabe,W.L. and Smith.J.1976. “Unit Operation Of Chemical Engineering” . International Student Edition.Mc Graw Hill.Kogajuba.Tokyo.

Lufiamanati. 2010. “Perpindahan Massa dan Perpindahan Panas”. http:lutfiamanati.blogspot.com/2010/03/perpindahan-panas-dan- perpindahan -massa.html. (diakses pada tanggal 11 mei 2016)

(23)

Lampiran

A. Perhitungan

1. Menghitung Luas Penampang

a. Luas Penampang Tabung (At) Dt = 6.2 cm At = 1 4 x π x Dt 2 ₌1 4 x 3.14 x 6.2 2_(cm2_{) = 30.1754 cm}2

b. Luas Penampang Pipa (Ap) Dp = 1.4 cm Ap = 1 4 x π x Dp 2 ₌1 4 x 3.14 x 1.4 2_(cm2_{) = 1.5386 cm}2

2. Menghitung Kecepatan Linear Gas (G) G = G Ι Ap= 360 cm3 detik 1.5386 cm2 = 233.9789 cm detik 3. Menghitung harga Koefisien Tranfer Massa (KCA)

a. L = 2 cm ∆ mol =3.4375 x 10−4 gmol KCA = G L x ln [ C_as Cas− ( Δ mol G x At x Δt) ] = 233.9789 cm detik 2 cm x ln [ 4.5982 x 10−6gmol cm3 4.5982 x10−6 gmol cm3–( 3.4375 x 10−4 gmol 233.9789 cm detik x 30.1754 cm2 x 100 detik ) ]

=

0.01238 detik -1

(24)

Untuk percobaan berikutnya dihitung dengan persamaan yang sama seperti diatas, sehingga di peroleh data sebagai berikut :

Tabel 1. Hubungan Antara ∆ mol dengan KCA pada L =2 cm

b. L = 4 cm ∆ mol = 6.7890 x 10−4gmol K_CA = G L x ln [ Cas C_as− ( Δ mol G x At x Δt) ] =233.9789 cm detik 4 cm x ln [ 4.5982 x10−6 gmol cm3 4.5982 x 10−6 gmol cm3 – ( 6.7890 x 10−4 gmol 233.9789cm detik x 30.1754 cm2 x 100 detik ) ] = 0.01261 detik-1 No ∆ mol KCA (detik-1) 1 3.4375 x 10−4 0.01238 2 3.8281 x 10−4 0.01379 3 3.7109 x 10−4 0.01337 4 4.1406 x 10−4 0.01492 5 3.8750 x 10−4 0.01396 Total 0.06844 Rata-rata 0.01368

(25)

Untuk percobaan berikutnya dihitung dengan persamaan yang sama seperti diatas, sehingga di peroleh data sebagai berikut :

Tabel 2. Hubungan Antara ∆ mol dengan KCA pada L =4 cm

c. L = 6 cm ∆ mol = 9.6171 x 10−4gmol K_CA= G L x ln [ Cas C_as− ( Δ mol G x At x Δt) ] = 233.9789 cm detik 6 cm x ln [ 4.5982 x 10−6 gmol cm3 4.5982 x 10−6 gmol cm3 – ( 9.6171 x 10−4 gmol 233.9789_detikcm x 30.1754 cm2_{x 100 detik})_] = 0.01155 detik-1 No ∆ mol KCA (detik-1) 1 6.7890 x 10−4 0.01261 2 6.7265 x 10−4 0.01212 3 6.6171 x 10−4 0.01192 4 7.1796 x 10−4 0.01293 5 7.4453 x 10−4 0.01341 Total 0.06301 Rata-rata 0.01260

(26)

Untuk percobaan berikutnya dihitung dengan persamaan yang sama seperti diatas, sehingga di peroleh data sebagai berikut : Tabel 3. Hubungan Antara ∆ mol dengan KCA pada L =6 cm

4. Menentukan Hubungan KCA dan Ketinggian (L)

Persamaan least square umum : Y = a . X + b ∑ Y = ∑ (X) x a + n.b………persamaan 1 ∑(X) x Y = ∑ (X)2_{x a + ∑( X) x b………...persamaan 2} Dimana : Y = Log KCA X = Log L a = Slope b = Intercept No ∆ mol KCA (detik-1) 1 9.6171 x 10−4 0.01155 2 1.0359 x 10−3 0.01244 3 1.025 x 10−3 0.01231 4 1.0359 x 10−3 0.01244 5 1.0187 x 10−3 0.01223 Total 0.06099 Rata-rata 0.01219

(27)

Tabel 4. Hubungan antara L, Kca, Log L, dan Log Kca

NO L Kca Log L (x) Log Kca (y) x.y X2 1 2 0.01368 0.30102 -1.86364 -0.56101 0.09061 2 4 0.01260 0.60205 -1.89954 -1.14363 0.36247 3 6 0.01219 0.77815 -1.91365 -1.48911 0.60551 jumlah 0.03849 1.68124 -5.67684 -3.19376 1.05861 Maka,

Eliminasi persamaan 1 dan 2 : Menjadi, -9.54414 = 2.82657 a + 5.04372 b -9.5813 = 3.17583 a + 5.04372 b 0.03715 = -0.34926 a a = -0.10638 b = -5.6768 + (1.68124 x (-0.10638)) 3 = -1.83266 -5.67684 = 1.68124 a + 3 b x 1.68124 -3.19376 = 1.05861 a + 1.68124 b x 3

(28)

Maka, persamaannya menjadi : Y = a (X) + b

Y = -0.10638 (X) - 1.83266

Contoh : Pada X = 0.30102, maka

Yhitung = (-0.10638 x 0.30102) - 1.83266 = -1.86468

% Kesalahan nya = | [ Ydata –Y Hitung] / [ Y Data ] | x 100 % = | [-1.86364 – (-1.86468] / [-1.86364] | x 100%

= 0.05609 %

Dengan analog yang sama maka didapatkan data sebagai berikut : Tabel 5. Data persentase kesalahan pada berbagai data

NO L Kca Log L (x) Log Kca (y) y hitung % kesalahan 1 2 0.013688618 0.3010299 -1.86364 -1.86468 0.05609 2 4 0.012602482 0.6020599 -1.899544 -1.89671 0.14912 3 6 0.01219951 0.7781512 -1.913658 -1.91544 0.09339 jumlah 0.29861 % Kesalahan Rata-rata = [∑ % Kesalahan ]/ n

= [0.29861] / 3 = 0.09953 %

(29)

Menghitung R2 Y = -0.10638 (X) - 1.83266 St = (y-ymean)2 Sx = (y-b-ax)2 R2 = (St-Sx)/St y mean = Ʃy/n

Tabel 6. Data dalam mencari R2І

Maka : R2 = 14.3233−(3.61392 x 10−5)

14.3233 = 0.99

Gambar 5. Grafik Hubungan antara Log Kca dan Log L

y = -0.1064x - 1.8327 R² = 0.9907 -1.92 -1.91 -1.9 -1.89 -1.88 -1.87 -1.86 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Log K ca Log L

y mean y data (Y) (y-ymean)2 _x _(y-b-ax)2

-5.67684 -1.86364 14.54050949 0.30103 0.001083561 -5.67684 -1.89954 14.26796507 0.60206 -0.002796868 -5.67684 -1.91366 14.16153877 0.778151 0.001821725

(30)

JURNAL PERCOBAAN

TRANSFER MASSA

D-8

I

Laju volumetrik udara masuk Konsentrasi jenuh naPhtalen

BM naphtalen Diarneter tabung

Luas penampang tabung Diameter pipa

Luas penampang PiPa Selang waktu Tinggi tumpukan 3CO .J_ 4rfl12 x lD -i?8

brz

trt'{ $erat crn3 / dtk grnol / cm3 g / gmol cm cm2 cm cm2 dtk CIn

r.-

2cf^

4

crr,

een

Yrarct*qn t

?cor.t iFqn

r

I

Li

Tr4-[tayr

fireo,g \]id!ar,mn)

1"lt4offiz

Hubunsan antara waktu dengan perubahan 6erat pada L

:

No. t (dtk) _{barus awal}Massa kapur_(g) _barus'akhirMasgi kapur_(e)

w

(e) M (gmol)

I _loo

_5I

_r44)o

)T,\\60

O

'04

3

r91]s

_^lo-Y

2 t0a 1),Yq80

t|,3940

0 ro44

1fi4r

x

ioa

1 loo

9?,r9q0

4?, as t5 op4t9

3rtlD9'

,O-Y

q _loo _7?/i5_tS ₉₇_t298s o _rot3 4 1ryoe

*

rD-Y

5 t00 7l

t\gt

3t?r89

o,6 QQL 3,

Bt$

x

tO-Y

Hubu antara waktu berat

L.

No. t (dtk) Massa kapur barus awal (g)

Massa kapur

barus akhir (e)

w

(e) N{ (gmol)

I loo +Y, X$C l.1,2ER .O, 0869

Gf-tn^

LolY

2 t00 ?9 r)6

tt

t9

tt55b orOMl

btl26

* toa

L {00

?Y,

_tgs0

t9

z ltOg 0o91A

6,t

tTt x to-Y

.{ t@

)9,

rrog

_7,2lP,o

O t o4t4

i

it9lb

*

ldY

5 t00

tv

,o rgo

$r4r*

0 to4t 3 ?r9VS3

x

lCrY

Hrrhrnsan antara waktu dengan perubahan berat pada L No. t (dtk) Massa kapur

barus awal (g)

Massa kapur

barus akhir (g)

w

(g) M (gmol)

( _LW _Itb,_Gvzt 116 t stXb O t lt-tl 9lbl+L,o tO*Y

-) t00 ft, ,5190 ll{et

5t6l

0 t1326 ri 03sq n

ff3

1 tm ttt", VloY. 116r:SSe O t _L31a

iro].s

x td>

4 t00

lla,:ssr

Hu,ln4, 0 r t92-L lr 0314 >. uO1

,,

{CIo ub t 122(, tt5 frq2L

atgafi

trot8l

x

tf

Soqjqrarta, D

lttai eO$

(31)

Pertanyaan

1. Nama : Agri Praditya

Pertanyaan : Faktor terbesar apakah yang mempengaruhi penguapan naftalen? Jawaban : Banyak faktor yang mempengaruhi penyubliman naftalen dalam menentukan besarnya koefisien transfer massa, diantaranya yaitu luas dari tabung, tinggi tumpukan, waktu, dan suhu. Namun terdapat faktor terbesar yang mempengaruhi penguapan naftalen yaitu luas dari tabung atau tempat yang digunakan naftalen, ketika ukuran dari suatu ruang berbeda maka jumlah udara yang mendifusi ke naftalen juga berbeda. Dapat diambil contoh apabila kita meletakkan naftalen ke lemari dan ruangan, maka naftalen yang lebih cepat menguap yaitu yang berada di ruangan. Selain itu faktor yang berpengaruh yaitu waktu yang digunakan. Hal ini dapat dikatakan bahwa apabila kita mengalirkan udara dalam waktu yang berbeda maka massa naftalen yang tersublimasi juga berbeda. Semakin lama waktu yang digunakan maka massa naftalen yang tersublimasi juga semakin besar.

2. Nama : Yuda Silvian

Pertanyaan : Kenapa pada saat praktikum tidak digunakan fan tetapi menggunakan blower?

Jawaban : Pemilihan blower pada praktikum ini dikarenakan beberapa hal diantaranya yaitu blower dapat mengalirkan udara dengan tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan fan sehingga penyebaran dapat lebih merata. Apabila digunakan fan maka dikhawatirkan nantinya dalam proses penyebaran udara ke dalam tabung tidak mengenai tumpukan naftalen yang berada diatas walaupun disana tetap terjadi transfer massa akan tetapi hasilnya tidak lebih efisien dibandingkan menggunakan blower.

(32)

3. Nama : Ray Zul Hazmi

Pertanyaan : Kenapa naftalen tidak dapat disusun secara horizontal? Jawaban : Dalam proses penyusunan naftalen diharapkan penyusunan dilakukan secara vertikal agar udara dapat merata hingga ke tumpukan atas naftalen sehingga transfer massa dapat dilakukan secara keseluruhan. Dalam penerapannya di Industri katalis yang terdapat dalam reaktor fixed bed ini memiliki lubang ditengah, hal ini diharapkan gas yang bereaksi dapat mendifusi kedalam katalis secara merata. Namun untuk percobaan kita gunakan naftalen yang disusun secara vertikal, serta menggunakan penutup pada atas tabung agar pada permukaan tumpukan atas naftalen dapat terkena aliran udara serta pengontakan antara udara dan naftalen dapat secara maksimal.