“R.T.D 2 (PACKING)”
T
T
U
U
J
J
U
U
A
A
N
N
Percobaan ini bertujuan untuk Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari ketidakidealan pada aliran mempelajari ketidakidealan pada aliran fluida dalam suatu reaktor
fluida dalam suatu reaktor packed packed bed bed dengan variasi debit, sehingga diperoleh dengan variasi debit, sehingga diperoleh model
model packed packed bed bed ideal yang mendekati ideal yang mendekati pola
pola aliran aliran fluida fluida yang yang diperoleh diperoleh dalamdalam percobaan
Residence Time Distribution
Residence Time Distribution
(Distribusi Waktu Tinggal) (Distribusi Waktu Tinggal)
•
• Distribusi waktu tinggal adalah distribusi waktu yang dibutuhkanDistribusi waktu tinggal adalah distribusi waktu yang dibutuhkan
suatu elemen
suatu elemen fluida untuk fluida untuk meninggalkan reaktormeninggalkan reaktor..
•
• Menunjukkan karakteristik pencampuran di Menunjukkan karakteristik pencampuran di dalam reaktor.dalam reaktor. •
• Ditentukan secara eksperimental memakai tracer (misal: zatDitentukan secara eksperimental memakai tracer (misal: zat
warna, bahan radioaktif, dsb) warna, bahan radioaktif, dsb)
T T I I N N J J A A U U A A N N P P U U S S T T A A K K A A
“Aliran”
Ideal
Aliran Ideal
Secara umum, terdapat tiga macam kurva yang menyatakan jenis pola aliran yang terjadi. Tipe plug flow, mixed flow dan peralihan (intermediate), yang digambarkan pada gambar berikut :
Kurva Distribusi Waktu Tinggal
Secara umum terdapat tiga macam kurva yang terjadi, yaitu tipe plug flow, mixed flow dan intermediate
Aliran Non Ideal
Residence Time Distribution pada aliran nyata (aliran non-ideal) memiliki deviasi dibanding pada aliran ideal dalam packing bed coloumn, tergantung pada
Pada aliran non – ideal yang mungkin terjadi dalam beberapa jenis peralatan dapat digambarkan sebagai berikut :
Pola Aliran Ideal
Pola aliran fluida ideal pada packed bed coloumn adalah tidak ada axial mixing dan elemen-elemen fluida yang masuk bersamaan akan keluar dengan bersamaan pula. Oleh karena itu fluida yang masuk pada waktu t, akan keluar pada waktu t + Δt, dengan Δt adalah waktu tinggal dalam packed bed coloumn.
Penyebab Terjadinya Aliran Fluida yang Non-Ideal
• Sudut-sudut reaktor, memberikan kemungkinan
besar bagi terbentuknya daerah-daerah diam ( stagnant region).
• Jalur-jalur aliran yang tidak seragam pada
menara bahan isian, cenderung akan
menyebabkan aliran pintas bagi fluida yang mengalir (by passing).
Pengertian mean:
Mean residence time adalah waktu tinggal rata-rata suatu tracer untuk meninggalkan kolom packing.
Pengertian variansi:
• Variansi menunjukkan nilai kuadrat dari
sebaran distribusi dan mempunyai dimensi (waktu)2
• Untuk mengukur sebaran distribusi, nilai
Mean dan Variance, dan Fungsi Dirac δ
Nilai variansi sangat berguna untuk mencocokan kurva matematis hasil olah data dengan kurva teoritis seperti digambar di bawah ini:
Tracer Component
Merupakan suatu bahan (larutan) yang diinjeksikan ke dalam packed bed coloumn yang digunakan untuk mengamati umur dari suatu elemen fluida saat melewati alat dengan teknik stimulus response.
Konsentrasinya dalam aliran keluar alat dimonitor tiap selang waktu tertentu dengan cara konduktimetri, kalorimetri, titrasi dan sebagainya.
Asumsi yang digunakan :
• Pada saat menginjeksikan tracer component cepat
dan tidak ada yang melekat pada dinding kolom.
• Pembuatan larutan tepat konsentrasinya.
• Gesekan pada tangki dan selang diabaikan.
• Aliran steady state.
• Pengambilan data atau sampel tepat untuk setiap
III. METODOLOGI
PERCOBAAN
Bahan :
1. Air Ledeng 2. NaCL
CARA KERJA
Pengukuran konduktivitas larutan sampel
Timbang 0,05 gram NaCl dengan NAD
Larutkan NaCl dalam 100 ml air
keran
Ukur dan catat konduktivitas larutan
NaCl menggunakan konduktometer Ulangi pengukuran untuk
Pengukuran Debit Aliran
Kran air dibuka untuk memenuhi bak penampung hingga
ketinggian tertentu
Kran dibuka dengan sudut putar 5/8
putaran
Aliran air diatur hingga stedy state
Volume air yang keluar packed bed
ditampung tiap 5 detik hingga didapatkan 3 data Ulangi kembali
langkah awal untuk sudut putar kran 7/8
Pengukuran konduktivitas larutan sampel
Larutkan 30 gram NaCl dalam 100 ml air
keran. Ambil 20 ml larutan NaCl menggunakan syringe
Ambil sampel larutan output dari packed bed selama 15 detik sekali hingga di dapat
30 data
Ulang percobaan tersebut untuk 7/8 putaran i dan 9/8 putaran
Ukur dan catat
konduktivitas semua larutan tersebut
Data pertama diambil sejak pertama kali tracer di suntikkan ke dalam packed bed Masukkan NaCl dalam
syringetersebut (tracer) ke dalam packed bed melalui bagian atas packed
Analisis Data
Standardisasi Debit Aliran
dengan,
Q = Debit Aliran Fluida, mL/s
V = Volume Cairan Tertampung, mL t = Waktu, s
Qm =
dengan,
Qm = debit aliran rata-rata, mL/s Q1 = debit aliran untuk data 1, mL/s Q2 = debit aliran untuk data 2, mL/s Q3 = debit aliran untuk data 3, mL/s
y = ax + b dengan,
y = konsentrasi larutan NaCl x = konduktivitas larutan
Harga a dan b ditentukan dengan :
Menentukan Distribusi Waktu Tinggal
C = E Dengan,
• E = distribusi waktu tinggal, 1/detik • Ca = konsentrasi, g/mL
• A = luas area dibawah kurva konsentrasi versus waktu
Dengan,
Qm = debit aliran rata-rata, mL/s I = jumlah data
∆t = selang waktu, s
Nᵢ = jumlah mol tracer yang keluar di setiap waktu Nt = jumlah mol tracer total
Mengetahui Kumulatif Massa Terhadap Waktu
Ni=
Menghitung Mean Residence Time (tm)
dengan,
tm = mean residence time, detik
t = waktu, detik
Variance
Persamaan penentuan variance:
dengan,
σ = variance, detik
tm = mean, detik
ti = waktu tinggal sampel pada waktu tertentu, detik
asumsi-asumsi yang digunakan dalam percobaan :
1. Aliran yang terjadi pada packed bed adalah steady state.
2. Tidak terjadi reaksi kimia selama tracer berada pada reaktor. 3. Tidak terjadi perubahan densitas air dan NaCl.
4. Tidak terjadi absorbsi maupun desorbsi.
5. Lintasan tracer component tidak mengganggu lintasan dan sifat-sifat fluida.
6. Pembacaan nilai konduktivitas dan penimbangan bahan tepat.
Penyebab kesalahan relatif :
1. Pemasukan tracer tidak sama dengan t=0.
2. Kurang akurat alat konduktometer yang digunakan dan kesalahan paralaks dalam pembacaan nilai.
3. Pengambilan sampel tidak tepat waktu. 4. Aliran tidak terjaga overflow.
• Mean residence time (tm) untuk setiap sudut putar adalah:
Sudut putar kran 5/8, tm : 212,9781 s Sudut putar kran 7/8, tm : 216,7243 s Sudut putar kran 9/8, tm : 216,6867 s
• Nilai variance untuk tiap sudut putar kran adalah:
Sudut putar kran 5/8, : 17128,8362 Sudut putar kran 7/8, : 16932,0219 Sudut putar kran 9/8, : 16938,5909
• Hubungan f dengan γ (sudut putar kran) pada berbagai waktu
cenderung naik seiring bertambahnya waktu. Semakin besar sudut putar kran, semakin tinggi nilai f yang didapat.
• Persamaan konsentrasi terhadap konduktivitas:
Grafik Hasil Percobaan
• Grafik hubungan Konsentrasi tracer dengan konduktivitas larutan
• 0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000
0.0000E+00 5.0000E-04 1.0000E-03 1.5000E-03 2.0000E-03 2.5000E-03 3.0000E-03
K o n s e n t r a s i N a C L , g / L Konduktivitas Larutan, S/m
Grafik hubungan sudut putar kran dengan debit 0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300 0.0350 0.0400 0.0450 0.0500 0 1/5 2/5 3/5 4/5 1 11/5 D e b i t , L / s
Sudut putar kran
Grafik hubungan distribusi kumulatif dengan waktu 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 D i s t r i b u s i K u m u l a t i f ( F ) Waktu, s 5/8 putaran 7/8 putaran 9/8 putaran Keterangan:
Grafik hubungan konsentrasi dan waktu 1.2000 1.2200 1.2400 1.2600 1.2800 1.3000 1.3200 1.3400 1.3600 1.3800 1.4000 1.4200 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 K o n e n t r a s i ( g / L ) Waktu (detik) alpha 5/8 alpha 7/8 alpha 9/8 Keterangan:
Grafik hubungan distribusi waktu tinggal dengan waktu 2.2000E-03 2.2500E-03 2.3000E-03 2.3500E-03 2.4000E-03 2.4500E-03 2.5000E-03 2.5500E-03 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 D i s t r i b u s i W a k t u T i n g g a l ( E ) Waktu, s 5/8 putaran 7/8 putaran 9/8 putaran Keterangan:
