MIXING

MIXING

Tujuan Percobaan

1.       Untuk mengembangkan hubungan empiris dan memperkirakan ukuran alat  pemakaian nyata atas dasar percobaan yang dilakukan pada skala laboratorium.

2.       Untuk menentukan konstanta – konstanta dalam persamaan hasil analisa dimensi.

3.       Untuk membuat kurva Npo vs Nre dengan baffle atau tanpa baffle dengan jenis impeller four blade paddle, eight blade paddle dan four vertical curved blade turbine.

Tujuan dari pengadukan antara lain adalah untuk :

1.       Membuat suspensi partikel zat padat.       

2.       Mencampur zat cair yang saling larut (miscible), misalnya : methanol dan air.

3.       Menyebarkan (dispersi) gas  dalam zat cair dalam bentuk gelembung kecil

4.       Menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair lain, sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus.

5.       Mempercepat perpindahan panas antara zat cair dengan koil atau jaket.

Vortex adalah putaran air yang memebentuk aliran yang bergerak secara tangensial. Vortex pada permukaan zat cair ini yang terjadi karena adanya sirkulasi aliran laminer cenderung membentuk stratifikasi pada berbagai lapisan tanpa adanya aliran longitudinal antara lapisan-lapisan itu. Bila di dalam sistem terdapat partikel zat padat maka arus sirkulasi akan melemparkan padatan itu dengan gaya sentrifugal ke arah luar, yang lalu bergerak ke bawah dan setelah sampai di dasar tangki akan menuju ke pusat. Hal ini menyebabkan pencampuran yang diharapkan tidak terjadi, melainkan timbul pemisahan antara lapisan atas dan bawah yang harus dihindari.

Beberapa cara yang dapat digunakan untuk menghilangkan vorteks antara lain :       

1.       Memasang impeller tidak tepat pada sumbu tangki. Metode ini digunakan untuk tangki yang berukuran agak kecil.

2.       Dengan memasang baffle (sekat) yang berfungsi merintangi aliran rotasi tanpa mengganggu aliran radial atau longitudinal. Baffle yang sederhana namun efektif dapat dibuat dengan memasang bilah-bilah vertikal terhadap dinding tangki. Untuk tangki pengaduk yang menggunakan turbin, lebar maksimal baffle yang digunakan adalah 1/12 diameter tangki, untuk propeller lebar baffle maksimalnya 1/18 diameter tangki.

3.       Untuk tangki yang besar, agitator dipasang di sisi tangki dengan porosnya pada arah horizontal, tetapi membuat sudut dengan jari-jari tangki.

N_Re  adalah reynold number atau suatu nilai yang mana dalam suatu aliran dipakai untuk menentukan jenis aliran yang ada dalam suatu larutan.

                               ................................................(1)                                

Dimana :

Da  =  diameter impeller (m)

N    =  kecepatan rotasi (rev/s)

r     =  densitas fluida (kg/m³)

m          =  viskositas fluida (kg/m.s)

Power (P) adalah tenaga yang dibutuhkan dalam proses  pengadukan dalam waktu tertentu.

Rumus :

                      P = Np.r.N³.D_a⁵                                         

Dimana : 

 P  = power (Watt)

 N  = laju putar pengaduk  (rps)

G  = percepatan gravitasi  (m/s²)

D_a = diameter pengaduk  (m)

r   =   densitas (kg/m³)

Tetapi dalam percobaan rumus yang digunakan adalah :

                                                P  = V x I

Dimana :

  V = daya atau tegangan dalam (volt)

  I  =   arus listrik  (mA)

N_Po =

 Pembahasan

1.       Kecepatan putaran (N)

Kecepatan putaran dapat mempengaruhi proses pengadukan. Semakin besar putaran  pengadukan, maka hasil pengadukan akan semakin homogen dan memiliki nilai Nre yang besar

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa semakin besar kecepatan pengadukan, maka nilai N_Re akan semakin besar.

Hal ini sesuai dengan literatur Geankoplis, 1993, yang dinyatakan dengan rumus :

                 N_Re =                                                                       

Berdasarkan perhitungan dari hasil percobaan, dapat diperoleh hasil bahwa percobaan dengan menggunakan E/H = 3/12 dan E/H = 8/12 memiliki nilai N_Re yang sama. Hal ini terjadi karena perhitungan N_Re tidak dipengaruhi oleh perbandingan tinggi pengaduk dari dasar tangki dengan tinggi liquid, tetapi dipengaruhi oleh kecepatan putaran pengadukan, densitas liquid, diameter pengaduk (agitator), dan viskositas liquid.

Pada gambar IV.2; IV.3 ; IV.4 ; IV.5 ; IV.6 ; IV.7 ; IV.8 ; IV.9 ; IV.10 ; IV.11 ; IV.12 ; IV.13 ; IV.14 ; IV.15 ; IV.16 ; IV.17 ; IV.18 diperoleh hasil yang sama, yaitu semakin besar kecepatan putar, maka nilai N_Re  juga akan semakin besar.

2.       Jenis pengaduk (impeller)

Semakin besar diameter pengaduk, maka nilai N_Re akan semakin besar. Hal ini berdasarkan literatur Geankoplis, 1993, yang dinyatakan dalam rumus :

                 

Pada gambar IV.1  grafik hubungan antara N_Re dengan N_Po pada larutan sirup Marjan dengan jenis impeller Four Blade Paddle dengan kecepatan putar a=90 rpm tanpa baffle dengan E/H = 3/12, menunjukkan bahwa besarnya nilai Nre berbanding lurus dengan diameter pengaduk. Dari grafik diatas, jenis impeller Four Blade Paddle yang berdiameter (Da) = 0,047 meter memiliki nilai N_Re = 3718,45 dan nilai N_Po = 44033,49.

nilai Nre akan semakin kecil dan sebaliknya nilai Npo akan semakin besar.

               

Jadi, semakin besar nilai Da, maka N_Re  juga akan semakin besar. Namun nilai N_Po akan semakin kecil karena berbanding terbalik, sehingga pemakaian jenis pengaduk yang berdiameter lebih kecil akan semakin baik karena akan menghasilkan nilai N_Re yang besar dan nilai N_Po yang kecil. Dengan demikian penggunaaan impeller yang memiliki diameter lebih kecil akan lebih menghemat pemakaian energi

3.       Power (P)

Semakin besar nilai P, maka nilai N_Po akan semakin besar.

Pada grafik hasil perhitungan dapat dilihat perbandingan P dengan Npo menunjukkan garis vertikal karena pada percobaan yang telah dilakukan nilai Power (P) pada kecepatan putaran yang berbeda memiliki harga yang sama sehingga power pada percobaan ini tidak mempengaruhi perhitungan Npo. Hal tersebut dapat terjadi karena kurang akurat dalam membaca amperemeter. Selain itu karena viskositas larutan yang kecil, akibatnya perubahan arus pada amperemeter tidak terlalu terlihat sehingga besar arus yang terukur sama.  Namun, nilai Npo berubah cenderung semakin besar akibat pengaruh kecepatan putaran yang semakin besar serta diameter impeller yang semakin besar (Geankoplis, 1993).

Pada perhitungan hasil percobaan, diperoleh hasil bahwa percobaan dengan menggunakan E/H = 8/12 lebih baik daripada menggunakan E/H = 3/12 karena apabila suatu aliran dari fluida semakin turbulen, maka akan semakin mempercepat proses pengadukan.

4.       Jenis Bahan

Semakin besar viskositas suatu larutan, maka nilai N_Re akan semakin kecil sedangkan nilai N_Po akan semakin besar.

 Berdasarkan grafik hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa semakin besar viskositas maka nilai Nre semakin kecil.

5.       Baffle

Semakin banyak baffle yang digunakan, maka vortex pada proses pengadukan semakin dapat dikurangi. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa penggunaan baffle dapat mengurangi terjadinya vortex (Geankoplis,1993).

KESIMPULAN

1.       Semakin besar kecepatan putar, maka nilai N_Re akan semakin besar.

2.       Semakin besar power (P) yang dibutuhkan maka nilai Npo akan semakin besar.

3.       Semakin besar diameter pengaduk, maka nilai N_­Re akan semakin besar sedangkan nilai N_Po–nya dan power (P) yang dibutuhkan akan semakin sedikit.

4.       Semakin besar viskositas suatu larutan, maka nilai N_Re–nya akan semakin kecil sedangkan nilai N_Po dan power (P) yang dibutuhkan akan semakin besar.

5.       Baffle dipasang untuk menghindari adanya vortex pada proses pengadukan.

6.       Semakin besar nilai N_Re, maka nilai N_Po–nya akan semakin kecil.