EVAPORASI

OPERASI TEKNIK KIMIA II

OPERASI TEKNIK KIMIA II

EVAPORASI

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN

•

• Evaporasi merupakan operasi pendidihan yangEvaporasi merupakan operasi pendidihan yang

khusus.

khusus. •

• Tujuan evaporasi ialah memperoleh larutanTujuan evaporasi ialah memperoleh larutan

pekat dari larutan encer dengan jalan

pekat dari larutan encer dengan jalan

pendidihan dan penguapan.

pendidihan dan penguapan. •

• Jenis-jenis evaporator dapat digolongkanJenis-jenis evaporator dapat digolongkan

sebagai berikut:

sebagai berikut: •

JENIS-JENIS EVAPORATOR

• II. Alat yang mempunyai dinding rangkap untuk meleatkan bahan pemanas; dan

• III. Alat yang dipanaskan dengan uap dengan permukaan pemanas berupa pipa:

• !. "ipa datar# dengan uap dalam pipa. • $. "ipa tegak:

• a. jenis baku c. jenis pipa panjang • b. jenis keranjang d. jenis sirkulasi-paksa

ALAT BANTU EVAPORASI

• %elain alat utama juga diperlukan alat bantu untuk dapat melaksanakan evaporasi.

• !. &ondenser;

• $. "ompa hampa atau ejektor-uap; • '. "erangkap-uap;

• (. "erangkap-tetes; dan • ). "erangkap*garam.

DASAR-DASAR PERHITUNGAN

• Evaporator atau penguap adalah alat perpindahan panas# maka perhitungannya digunakan persamaan:

• +,   A /T_m  0!)1

• /T_m  dapat dihitung dari perkiraan tentang keadaan larutan.

• &oe2sien pindah panas  diperkirakan dari data empiris.

DASAR-DASAR PERHITUNGAN

• 3erdasarkan penguap yang sudah ada dapat digunakan luas permukaan A sehingga +, yang disebut kapasi4 penguap dapat dihitung.

• "erhitungan pertama bertujuan menentukan +, dan dilaksanakan dengan neraca massa dan neraca panas.

• 5arutan umpan masuk dengan laju alir 6# temperatur T₆# komposisi 7₆ dan entalpi h₆.

DASAR-DASAR PERHITUNGAN

• 5arutan pekat keluar dengan laju alir 5# temperatur T₅# komposisi 7₅ dan entalpi h₅.

• ap keluar dengan laju alir 8# temperatur T₈# komposisi y dan entalpi 9.

• ap air pemanas laju alirnya %# entalpinya 9_% dan temperaturnya T_%.

• &ondensatnya mempunyai laju alir % juga# entalpi h_c dan temperatur T_%.

NERACA MASSA DAN NERACA PANAS

• eraca assa total: 6  5 < 8 0)$1 • eraca assa =at terlarut : 67₆  57₅ < 8y 0)'1 • eraca panas dapat diperinci menjadi:

• 0panas dalam umpan1 < 0panas dalam uap air1  0panas dalam larutan pekat1 < 0panas dalam uap1 < 0panas dalam kondensat1 < 0panas yang dipindahkan ke lingkungan1

NERACA MASSA DAN NERACA PANAS

• "erhitungan selalu dimulai dengan neraca massa untuk menetapkan besarnya laju alir masing-masing aliran.

• "erhitungan neraca panas memerlukan keterangan tentang entalpi pada berbagai temperatur.

• "erhitungan entalpi =at dalam larutan telah ada yang disajikan dalam bentuk nomogram entalpi-konsentrasi 05ampiran >8III1.

NERACA MASSA DAN NERACA PANAS

• "erhitungan neraca panas akan menghasilkan laju alir % uap air yang harus disediakan untuk penguapan itu.

• &alau perhitungan itu dilakukan untuk merancang alat penguap# maka luas permukaan perpindahan yang dicari dan koe2sien pindah panas harus dihitung lebih dahulu.

UAP DAN SIFAT-SIFATNYA

• Tekanan uap ialah gaya dari uap yang menekan pada dinding ruangan yang ditempa4 4ap satuan luas tertentu.

• Panas ialah suatu bentuk usaha# sedangkan suu  ialah derajat panas dari suatu benda. "anas hanya dapat berpindah dari benda yang bersuhu 4nggi ke benda yang bersuhu rendah. Jadi adanya perpindahan panas# karena adanya perbedaan suhu.

UAP DAN SIFAT-SIFATNYA

•&eadaan uap  ada beberapa macam. 3ila dilihat dari apakah uap itu masih

mengandung air atau 4dak# maka uap ada dua macam yaitu uap !asa 0uap yang masih mengandung bu4r-bu4r air1 dan uap ke"#n$ 0uap yang 4dak mengandung bu4r-bu4r air1.

•Uap ke"#n$ dapat dibagi dua lagi yaitu uap %enu&ken'an$ dan uap panas (an%u). •Uap ken'an$ ialah uap yang mempunyai tekanan ter4nggi pada suhu tertentu.

•Uap !asa ialah campuran dari uap kenyang dengan bu4r-bu4r air# atau uap yang

masih mengandung beberapa persen kadar air.

•Uap panas (an%u) ialah uap yang tekanannya 4dak sebanding dengan suhunya# atau

EVAPORASI BERANGKAI

• Evaporasi dapat dilakukan secara tunggal dengan satu alat penguap# akan tetapi dalam pabrik besar umumnya dilaksanakan secara berangkai dalam lebih dari satu alat penguap yang berhubungan satu dengan yang lain.

• Tujuan evaporasi berangkai ialah memperoleh pendayagunaan pemakaian uap air yang lebih baik.

EVAPORASI BERANGKAI

• ?ara mengalirkan larutan umpan dalam evaporasi

ada beberapa cara yaitu cara umpan maju 0 forward  feed 1 di mana arah aliran umpan sama dengan arah

alir uap air dan cara umpan mundur 0backward feed 1 di mana umpan dimasukkan di penguap terakhir dan larutan mengalir menuju penguap pertama.

• &adang-kadang dilakukan umpan sejajar di mana

umpan dimasukkan langsung ke masing-masing penguap dan dikeluarkan dari masing-masing penguap juga.

CONTOH SOAL PENGUAP TUNGGAL

• %ebuah evaporator akan mendapat umpan !#$) kg@det larutan $ B aC9 pada ') o?.

5arutan ini akan dipekatkan menjadi larutan ) B. Evaporator akan mendapatkan uap air pada tekanan mutlak !#'$ kg@cm$  dan akan

bekerja pada tekanan mutlak #!!( kg@cm$.

&ondensat uap air keluar pada temperatur uap air dan rugi panas karena radiasi diabaikan. 3erapa banyakkah uap air yang digunakanD

CONTOH SOAL PENGUAP TUNGGAL

• &alau koe2sien pindah panas keseluruhan besarnya $' @0m$_.o_{?1# berapakah luas}

permuakaan pindah panas yang diperlukanD

• Evaporator mempunyai kondenser-campur dengan air pendingin masuk pada $) o_{? dan}

keluar pada )) o_?.

• 3erapa banyakkah air pendingin yang diperlukanD

PENYELESAIAN

• &eterangan yang sudah diketahui ialah: • 6  !#$) kg@det

• T₆  ') o?  F) o6

• 7₆  #$ Graksi berat • y  #

PENYELESAIAN

• Tekanan uap air# "_s !#'$ kg@cm$  !$F#) k"a

• Agar diperoleh temperatur uap air# T_s; panas dalam

0entalpi1 cairan# h_s; dan panas penguapan# H; maka harus dilakukan ekstrapolasi dengan bantuan 5ampiran 8# siGat 2sis air 0cair1.

• T 0o?1 /9 0kJ@kg1 H 0J@kg1 " 0k"a1

F) 'F#F( $#$K K(#)

! (!F# $#$)) !!#'

PENYELESAIAN

• Liperoleh T_s  ! o?

• h_s   ((F kJ@kg

• H_s  $$'K kJ@kg

• 9_s   $K kJ@kg

• Evaporator bekerja pada tekanan mutlak 

#!!( kg@cm$  !!#$ k"a.

• Ti4k didih air pada tekanan tersebut diperoleh (F

PENYELESAIAN

• 3erdasarkan interpolasi 5ampiran 8 diperoleh: • h  $K kJ@kg

• H  $'K) kJ@kg • 9  $)F' kJ@kg • 5ampiran >8II:

• Ti4k didih larutan aC9 ) B  !F o6  F!# o_?.

PENYELESAIAN

• 5ampiran >8III:

• Entalpi umpan masuk pada T₆   ') o? 0F) o61 dan 7₆  #$ Graksi berat adalah h₆  )) 3tu@lb  !$K kJ@kg

• Entalpi larutan pekat keluar pada 44k didih larutan aC9 ) B 0#) Graksi berat1; 0!F o61

adalah h₅  $!) 3tu@lb  ) kJ@kg • eraca assa:

NERACA MASSA

• Lasar perhitungan  ! de4k

• 6  5 < 8 • 67₆  57₅ < 8y • !#$) 0#$1  #) 5 <  • 5  #) kg@det • 8  !#$) * #)  #) kg@det • eraca "anas:

NERACA PANAS

• 6h₆ < % 09_% * h_%1  89 < 5h₅  0))1

• 8 mempunyai T₈   F!# o?# sehingga 8 ialah uap panas-lanjut# dengan ?_p  dapat dihitung menggunakan Tabel A-$.

• T  F!# o?  '(# &

• ater vapor: a  '$#$(; b  #!F$' 7 !-$; c  !#)) 7 !-)_{; d  - '#)F) 7 !}-F

NERACA PANAS

• ?_p  a < bT < cT$ < dT'

• T dlm & dan ?_p dlm kJ@0kmol.&1  kJ@0kmol.o?1 •  aka ?_p  '( kJ@0kmol.&1

• Atau ?_p  '( kJ@0kmol.&1 7 ! kmol@!K kg  !#KF kJ@0kg.&1  !#KF kJ@0kg.o?1

• aka harga 9 terkoreksi adalah: • 9  9 < ?_p 0T₈ * Ti4k didih air1

NERACA PANAS

• %ubs4tusi ke dalam pers. )) memberikan:

• !#$) 0!$K1 < % 0$K * ((F1  #) 0$(1 < #) 0)1 • %ehingga S * +,. k$&/e) • 5uas permukaan: +,   A 0MT1_m  0!)1 • +,  % 09_% * h_%1  #F( 0$K * ((F1  $!( kJ@det •   $' @0m$.o?1

LUAS PERMUKAAN

• 0MT1_m  Ts * 44k didih aC9 ) B

• 0MT1_m  ! * F!#  !)#' o?

• %ehingga: $!(  0$#'1 . A 0!)#'1 • aka: A * 0+ 12

• Air "endingin: T_  $) o? ; T₈  F!# o? ; dan T  )) o_?.

• eraca panas pada kondenser adalah:

AIR PENDINGIN

• 3eberapa entalpi perlu dicari:

• 9  $( kJ@kg ; h_  !(#K kJ@kg 05amp. 81 ; h  $'#$ kJ@kg 05amp. 81

• %ubs4tusi ke dalam persamaan ) memberikan:

• #) 0$(1 < !(#K   0 < #)1 $'#$ • 3 * 45,. k$&/e)