KESETIMBANGAN UAP-CAIR SLIDE

(1)

KESETIMBANGAN UAP-CAIR

2017

Agung Ari Wibowo S.T., M.Sc

Termodinamika

(2)

Learning Objective

Model Sederhana Dalam VLE : Hukum Roults

Perhitungan BUBLE Dan Dew Point Dengan Hukum Roults

Penyimpangan Terhadap Hukum Roults

(3)

Kegiatan Industri

Aplikasi VLE dalam Industri

Data

kesetimbangan (VLE)

Proses

Pemisahan

(ex. Distilasi)

(4)

V apor -Liqui d Equil ibria

Kesetimbangan Vapor-Liquid?

Vapor Liquid

L i V

i f

f ˆ  ˆ

sat i i

i i

i

P x P

y  ˆ  

Pada Tekanan Rendah

1

2 ˆ _i  1



(5)

Wilson

PERMODELAN VLE

UNIQUAC NRTL

Model Sederhana RAOULTS

Model Koefisien Aktifitas

sat i i

i

P x P

y 

sat i i

i i

i

P x P

y  ˆ  

(6)

Hukum Roults : VLE Sederhana

RAOULTS y

i

P  x

i

P

_i ^sat

sat i i

i i

i

P x P

y  ˆ  

L i V

i f

f ˆ  ˆ

Asumsi Hukum Roults

1. Fase uap adalah gas ideal (P rendah) 2. Fase cair adalah campuran ideal

sat i i

i

P x P

y  ^log ^P

^sat

^ ^A ^ ^T ^ ^C ^ ^B ²⁷³ ^, ¹⁵

(7)

EKSPERIMEN PENGUKURAN VLE

Modified Othmer Ebuilometer

(8)

EKSPERIMEN PENGUKURAN VLE

Świętosławski Ebuilometer

a. Kondenser

b. Tempat Sampling fase vapor c. Thermometer

d. Sirkulasi fase uap dan cair e. Boiler

f. Drain valve / sampling fase liquid

Świętosławski

1881-1968, Polandia

(9)

EKSPERIMEN PENGUKURAN VLE

Malanowski Ebuilometer

(10)

EKSPERIMEN PENGUKURAN VLE

V2

V1

P

T

U

B : Boiler

CP : Cottrel Pump

S : Tabung Kesetimbangan C1 : Cooler 1

C2 : Cooler 2

V : Vapor Fraction Condensate Trap L : Liquid Fraction Trap

T : Thermocouple F : Tabung Umpan U : Manometer Pipa U T : Tangki Udara

V1 : Valve ke pompa Vakum V2 : Valve Pengatur Tekanan P : Pompa Vakum

Modified Bero-Rogalski Ebuilometer

(11)

V apor -Liqui d Equil ibria

Kurva Kesetimbangan Vapor-Liquid

x_A x_A

Isothermal VLE Isobaric VLE

V + L V + L

(12)

PERHITUNGAN TITIK DIDIH

Hitunglah titik didih dari aseton pada tekanan 2 bar dengan menggunakan persamaan Antoine?

Dari apendiks A (Poling Dkk., 2001), konstanta Antoine adalah A = 4.2184, B = 1197,01 dan C = 228,06. (P (bar), T (K)

K

(13)

Perhitungan BUBLE dan

Dew Point

Thermodynamics

(14)

BUBLE DAN DEW POINT

BUBL P : 𝑦

_𝑖

dan P dihitung 𝑥

_𝑖

dan T tersedia DEW P : 𝑦

_𝑖

dan P dihitung

𝑥

_𝑖

dan T tersedia BUBL T : 𝑦

_𝑖

dan T dihitung

𝑥

_𝑖

dan P tersedia DEW T : 𝑦

_𝑖

dan T dihitung

𝑥

_𝑖

dan P tersedia

x_A

Isobaric VLE

Buble Line Dew Line

Melibatkan iterasi

(15)

Perhitungan BUBLE dan DEW POINT

sat i i

i

P x P

y  ^{෍ 𝑦}

^𝑖

^{= 1}

𝑃 = ෍ 𝑥

_𝑖

𝑃

_𝑖^𝑠𝑎𝑡

Perhitungan Buble Point

෍ 𝑥

_𝑖

= 1

𝑃 =

¹

σ 𝑦_𝑖/𝑃_𝑖^𝑠𝑎𝑡

Perhitungan Dew Point

Atau

(16)

Perhitungan BUBLE dan DEW POINT

Dengan menggunakan Hukum Raoult, hitunglah berikut ini untuk sistem biner metanol (1) / etanol (2):

a. Bila x

₁

= 0,33 dan T = 70C, tentukan y

₁

dan P.

b. Bila y

₁

= 0,33 dan P = 2 bar, tentukan x

₁

dan T.

Data yang diperlukan adalah konstanta A, B dan C dari persamaan Antoine:

T dalam C

P dalam “mmHg”

Komponen A B C

Ethanol 8.20417 1642.89 230.3 Methanol 8.08097 1582.27 239.7

(17)

BUBLE P

•Dengan persamaan Antoine, nilai tekanan uap masing-masing komponen pada suhu 70C adalah,

1,2517

1^sat



P bar

0,7235

2^sat



P bar

sat

sat x P

P x

P  ₁ ₁  ₂ ₂

7235 ,

0 ) 33 , 0 1 ( 2517 ,

1 33 ,

0

   

 P

0,8978



P

bar

P P y x

sat 1 1 1



8978 ,

0 2517 ,

1 33 , 0

1

  y

46 ,

1 

0

y

Gini aja

mah

gampang…

(18)

BUBLE T

b.) Dikarenakan T adalah data yang dicari dan juga dibutuhkan dalam perhitungan tekanan uap, maka penyelesaian perhitungan ini harus menggunakan metode iterasi

Asumsi, T = 70C sehingga diperoleh, 1,2517

1^sat 

P bar

0,7235

2^sat 

P bar

Perhitungan bubble point,

0,8978



P bar

Harusnya tekanan adalah 2 bar

Bisa digunakan goal seek T = 91,35C

6729 ,

1^sat 

2

P

bar

6686 ,

2^sat 

1

P

bar

P P y x

sat 1 1 1 

2

6729 . 2 33 , 0

1

  y

44 ,

1  0 y

(19)

Penyimpangan terhadap

Hukum Raoults

Thermodynamic

Laboratory

(20)

V apor -Liqui d Equil ibria

Penyimpangan Hukum Raoults

P-x-y diagram sistem biner benzena (1) / toluena (2) pada T 100C dengan menggunakan hukum Raoult

KESETIMBANGAN UAP-CAIR SLIDE