KTI-Kajian Peningkatan Manfaat Bauksit di Kalbar edit 23012015.docx
BAB IV edit 2.docx
Click here to load reader
-
Upload
trio-febrianta -
Category
Documents
-
view
225 -
download
0
Transcript of BAB IV edit 2.docx
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Percobaan untuk Pola Aliran Dengan dan Tanpa Sekat
Ada jenis impeller yang membentuk pola aliran aksial dan ada juga jenis
impeller lain yang membentuk pola aliran radial maupun tangensial. Gambar di
bawah ini akan menunjukkan pola aliran yang terbentuk untuk jenis impeller
propeller, turbin dan paddle sederhana dalam tangki memakai sekat ataupun tidak
memakai sekat.
Tabel 4.1 Tabel Pola Aliran untuk Variasi Jenis Impeller
Jenis Impeller
KecepatanGambar Pola Aliran
Tanpa Sekat Dengan Sekat
Propeller 7
Turbin 7
Paddle 7
Tabel 4.1 memaparkan gambar pola aliran yang terbentuk untuk variasi jenis
impeller dan pemasangan sekat. Semua impeller tidak menggunakan sekat
9 cm
9,5 cm
8 cm
aksial
aksial
aksial
radial
radial
radial
Sekat
Sekat
Sekat
menghasilkan pola aliran aksial sedangkan semua impeller yang menggunakan sekat
menghasilkan pola aliran radial.
Menurut teori, impeller jenis propeller akan menghasilkan pola aliran aksial
sedangkan impeller jenis turbin dan paddle akan menghasilkan pola aliran radial.
(Ullmann, 2007).
Hal tersebut dapat ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 4.1 Aliran Aksial pada Impeller Jenis Propeller
(Ullmann, 2007)
Gambar 4.2 Aliran Radial pada Impeller Jenis Turbin
(Ullmann, 2007)
Gambar 4.3 Aliran Radial pada Impeller Jenis Padle
(Walas, 1988)
Berdasarkan hal tersebut, terdapat penyimpangan pada data-data yang didapat, hal ini
disebabkan oleh :
1. Kesalahan dalam melihat pola aliran dari pelet.
2. Kesalahan penafsiran gerakan pelet (sudut pandang yang salah).
3. Pemasangan sekat yang kurang tepat.
4.2 Percobaan untuk Dispersi Padatan
4.2.1 Pengaruh Kecepatan Impeller Untuk Tangki Tanpa Sekat Terhadap
Waktu Pencampuran
4 6 8 10 12 14 160
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
300,000
PropellerTurbinPaddle
Waktu Pencampuran (detik)
Kec
epat
an I
mp
elle
r (r
pm
)
Gambar 4.4 Pengaruh Kecepatan Impeller Terhadap Waktu Pencampuran untuk
Tangki Tanpa Sekat
Gambar 4.4 menunjukkan pengaruh kecepatan impeller terhadap waktu
pencampuran pasir dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan adalah
propeller, turbin dan paddle dengan tingkat kecepatan 5, 6, 7 dan 8 atau 172,200
rpm, 206,640 rpm, 241,080 rpm dan 275,520 rpm untuk masing-masing impeller.
Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa kecepatan impeller berbanding terbalik
dengan waktu pencampuran yang terlihat dari penurunan grafik setiap kenaikan
kecepatan.
Pada impeller jenis propeller, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 11 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk
tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis turbin, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 11 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 8 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk
tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis paddle, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 15 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk
tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran.
Hubungan antara waktu pencampuran dan kecepatan impeller digambarkan
oleh hubungan waktu pencampuran tanpa dimensi (dimensionless blending time)
dengan bilangan Reynold. Menurut teori, waktu pencampuran tanpa dimensi
merupakan fungsi dari bilangan Reynold. Ada 3 daerah dalam menentukan hubungan
dari bilangan Reynold terhadap waktu pencampuran tanpa dimensi, yaitu:
1. Daerah Re < 10, cairan yang diaduk akan mengikuti gerakan dari impeller
sehingga proses pencampuran sangat kecil, dan waktu pencampuran nyata
akan menjadi sangat lama.
2. Daerah Re > 10, aliran di sekitar impeller menjadi turbulen. Oleh karena
peningkatan bilangan Reynold, gaya viskos yang ada pada bagian wadah
yang lain menurun dan gaya inersia menjadi meningkat.
3. Daerah Re > 104, efek gaya viskos yang dapat diabaikan dan gaya pada
bagian wadah yang lain merupakan gaya inersia saja. Waktu pencampuran
tanpa dimensi tidak bergantung pada bilangan Reynold tetapi bergantung
pada geometri dari sistem pencampuran dan derajat homogenitas.
(Fort, dkk., 2001).
Waktu pencampuran diperkirakan akan berbanding terbalik dengan kecepatan
pengaduk (Budhi, 2011).
Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar
kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil .
4.2.2 Pengaruh Kecepatan Impeller Untuk Tangki Dengan Sekat Terhadap
Waktu Pencampuran
4 6 8 10 12 14 16 180
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
300,000
PropellerTurbinPaddle
Waktu Pencampuran (detik)
Kec
epat
an I
mp
elle
r (r
pm
)
Gambar 4.5 Pengaruh Kecepatan Impeller Propeller Terhadap Waktu Pencampuran
untuk Tangki Dengan Sekat
Gambar 4.5 menunjukkan pengaruh kecepatan impeller terhadap waktu
pencampuran pasir dan air untuk tangki dengan sekat. Impeller yang digunakan
adalah propeller, turbin dan paddle dengan tingkat kecepatan 5, 6, 7 dan 8 atau
172,200 rpm, 206,640 rpm, 241,080 rpm dan 275,520 rpm untuk masing-masing
impeller. Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa kecepatan impeller berbanding
terbalik dengan waktu pencampuran yang terlihat dari penurunan grafik setiap
kenaikan kecepatan.
Pada impeller jenis propeller, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 16 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 14 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 12 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan
untuk tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis turbin, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 14 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 8 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk
tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta tidak terjadi
vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis paddle, untuk tingkat kecepatan 5 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 15 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 10 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan
untuk tingkat kecepatan 8 didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran.
Hubungan antara waktu pencampuran dan kecepatan impeller digambarkan
oleh hubungan waktu pencampuran tanpa dimensi (dimensionless blending time)
dengan bilangan Reynold. Menurut teori, waktu pencampuran tanpa dimensi
merupakan fungsi dari bilangan Reynold. Ada 3 daerah dalam menentukan hubungan
dari bilangan Reynold terhadap waktu pencampuran tanpa dimensi, yaitu:
1. Daerah Re < 10, cairan yang diaduk akan mengikuti gerakan dari impeller
sehingga proses pencampuran sangat kecil, dan waktu pencampuran nyata
akan menjadi sangat lama.
2. Daerah Re > 10, aliran di sekitar impeller menjadi turbulen. Oleh karena
peningkatan bilangan Reynold, gaya viskos yang ada pada bagian wadah
yang lain menurun dan gaya inersia menjadi meningkat.
3. Daerah Re > 104, efek gaya viskos yang dapat diabaikan dan gaya pada
bagian wadah yang lain merupakan gaya inersia saja. Waktu pencampuran
tanpa dimensi tidak bergantung pada bilangan Reynold tetapi bergantung
pada geometri dari sistem pencampuran dan derajat homogenitas.
(Fort, dkk., 2001).
Waktu pencampuran diperkirakan akan berbanding terbalik dengan kecepatan
pengaduk (Budhi, 2011).
Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar
kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil .
Penggunaan sekat biasanya digunakan untuk mencegah terjadinya vorteks
dan pemutaran cairan secara keseluruhan, kecuali untuk kasus dimana bilangan
Reynold sangat tinggi. Sekat yang biasanya digunakan dalam campuran yang
memiliki padatan ataupun memiliki jaket pemanas terletak terpisah dari dinding
tangki. Sekat tidak perlu digunakan apabila poros pengaduk terletak tidak berada di
tengah ,misalnya satu seperempat atau satu setengah dari jari-jari tangki, apalagi
untuk kasus cairan dengan viskositas rendah (Walas, 1988).
Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar
kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil. Jika dibandingkan
dengan hasil untuk tanpa sekat, dapat disimpulkan bahwa penggunaan sekat
meningkatkan waktu pencampuran. Hal ini tidak sesuai dengan teori, dan dapat
disebabkan oleh:
1. Kesalahan dalam menentukan waktu pencampuran.
2. Letak dari poros tidak berada pada pusat.
4.2.3 Pengaruh Fraksi Padatan Untuk Tangki Tanpa Sekat Terhadap Waktu
Pencampuran
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 140
20
40
60
PropellerTurbinPaddle
Waktu Pencampuran (detik)
Fra
ksi
Pad
atan
(gr
am)
Gambar 4.6 Pengaruh Fraksi Padatan Terhadap Waktu Pencampuran untuk Tangki
Tanpa Sekat
Gambar 4.6 menunjukkan pengaruh fraksi padatan untuk tangki tanpa dan
dengan sekat terhadap waktu pencampuran. Tingkat kecepatan yang digunakan
adalah 7 atau 241,080 rpm untuk tangki tanpa sekat. Dapat dilihat dari gambar di atas
bahwa fraksi padatan berbanding lurus dengan waktu pencampuran yang terlihat dari
kenaikan grafik setiap kenaikan fraksi padatan.
Pada impeller jenis propeller, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu
pencampuran sebesar 5 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi
padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi vorteks
selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu pencampuran
sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk fraksi padatan
50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama
pencampuran.
Pada impeller jenis turbin, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu
pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi
padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi vorteks
selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu pencampuran
sebesar 8 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk fraksi padatan
50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta terjadi vorteks selama
pencampuran.
Pada impeller jenis paddle, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu
pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi
padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta terjadi vorteks
selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu pencampuran
sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk fraksi padatan
50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama
pencampuran.
Hubungan antara kecepatan minimum pencampuran terhadap konsentrasi
padatan ditunjukkan oleh persamaan berikut:
N c=s ν0,1 D p0,2 D−0,85( g ∆ ρ
ρ)
0,45
C s0,13(Kirk−Othmer ,2001)
Dimana:
Nc = kecepatan minimum untuk mendispersikan padatan
s = konstanta yang bergantung pada konfigurasi tangki
ν = viskositas kinematik
Dp = diameter partikel
D = diameter tangki
g = percepatan gravitasi
Δρ = perbedaan densitas cair dengan padatan
ρ = densitas cairan
Cs = konsentrasi padatan
Dari hubungan tersebut, semakin banyak padatan yang ada pada campuran
(Cs) maka kecepatan minimum akan semakin meningkat. Dengan meningkatnya
kecepatan, maka waktu pencampuran akan meningkat pula.
Waktu pencampuran meningkatkan banyaknya partikel yang tersuspensi ke
dalam cairan serta semakin besar kecepatan impeller maka waktu pencampuran dari
padatan dan cairan semakin kecil (Ali, dkk., 2012). Dapat disimpulkan, semakin
banyak fraksi padatan dalam suatu campuran, dan diimbangi dengan kecepatan
pengadukan yang tinggi maka akan cepat waktu pencampurannya.
Jadi, hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana waktu pencampuran
berbanding lurus dengan fraksi padatan.
4.2.4 Pengaruh Fraksi Padatan Untuk Tangki Dengan Sekat Terhadap Waktu
Pencampuran
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150
20
40
60
PropellerTurbinPaddle
Waktu Pencampuran (detik)
Fra
ksi
Pad
atan
(gr
am)
Gambar 4.7 Pengaruh Fraksi Padatan Terhadap Waktu Pencampuran untuk Tangki
Dengan Sekat
Gambar 4.7 menunjukkan pengaruh fraksi padatan terhadap waktu
pencampuran pasir dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan adalah
propeller, turbin dan paddle dengan fraksi padatan 20 gram, 30 gram, 40 gram dan 50
gram . Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa fraksi padatan berbanding lurus
dengan waktu pencampuran yang terlihat dari kenaikan grafik setiap kenaikan fraksi
padatan.
Pada impeller jenis propeller, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu
pencampuran sebesar 9 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
fraksi padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 11 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu
pencampuran sebesar 12 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan
untuk fraksi padatan 50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 14 detik serta
tidak terjadi vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis turbin, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu
pencampuran sebesar 6 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
fraksi padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 7 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan waktu
pencampuran sebesar 8 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan
untuk fraksi padatan 50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta
tidak terjadi vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis paddle, untuk fraksi padatan 20 gram didapatkan waktu
pencampuran sebesar 8 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
fraksi padatan 30 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 9 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, , untuk fraksi padatan 40 gram didapatkan
waktu pencampuran sebesar 10 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran,
dan untuk fraksi padatan 50 gram didapatkan waktu pencampuran sebesar 14 detik
serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran.
Hubungan antara kecepatan minimum pencampuran terhadap konsentrasi
padatan ditunjukkan oleh persamaan berikut:
N c=s ν0,1 D p0,2 D−0,85( g ∆ ρ
ρ)
0,45
C s0,13(Kirk−Othmer ,2001)
Dimana:
Nc = kecepatan minimum untuk mendispersikan padatan
s = konstanta yang bergantung pada konfigurasi tangki
ν = viskositas kinematik
Dp = diameter partikel
D = diameter tangki
g = percepatan gravitasi
Δρ = perbedaan densitas cair dengan padatan
ρ = densitas cairan
Cs = konsentrasi padatan
Dari hubungan tersebut, semakin banyak padatan yang ada pada campuran
(Cs) maka kecepatan minimum akan semakin meningkat. Dengan meningkatnya
kecepatan, maka waktu pencampuran akan meningkat pula.
Waktu pencampuran meningkatkan banyaknya partikel yang tersuspensi ke
dalam cairan serta semakin besar kecepatan impeller maka waktu pencampuran dari
padatan dan cairan semakin kecil (Ali, dkk., 2012). Dapat disimpulkan, semakin
banyak fraksi padatan dalam suatu campuran, dan diimbangi dengan kecepatan
pengadukan yang tinggi maka akan cepat waktu pencampurannya.
Jadi, hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana waktu pencampuran
berbanding lurus dengan fraksi padatan.
Penggunaan sekat biasanya digunakan untuk mencegah terjadinya vorteks
dan pemutaran cairan secara keseluruhan, kecuali untuk kasus dimana bilangan
Reynold sangat tinggi. Sekat yang biasanya digunakan dalam campuran yang
memiliki padatan ataupun memiliki jaket pemanas terletak terpisah dari dinding
tangki. Sekat tidak perlu digunakan apabila poros pengaduk terletak tidak berada di
tengah ,misalnya satu seperempat atau satu setengah dari jari-jari tangki, apalagi
untuk kasus cairan dengan viskositas rendah (Walas, 1988).
Jika dibandingkan dengan hasil untuk tanpa sekat, dapat disimpulkan bahwa
penggunaan sekat meningkatkan waktu pencampuran. Hal ini tidak sesuai dengan
teori, dan dapat disebabkan oleh:
1. Kesalahan dalam menentukan waktu pencampuran.
2. Letak dari poros tidak berada pada pusat.
4.2.5 Pengaruh Posisi Pengaduk Untuk Tangki Tanpa Sekat Terhadap Waktu
Pencampuran
0 5 10 15 2000
00
00
00
00
01
01
01
01
PropellerTurbinPaddle
Waktu Pencampuran (detik)
Pos
isi P
enga
du
k (
C/H
)
Gambar 4.8 Pengaruh Posisi Pengaduk Terhadap Waktu Pencampuran untuk Tangki
Tanpa Sekat
Gambar 4.8 menunjukkan pengaruh posisi pengaduk terhadap waktu
pencampuran pasir dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan adalah
propeller, turbin dan paddle dengan posisi pengaduk CH
=13
, 35
, 23
, dan 34
. Dapat
dilihat dari gambar di atas bahwa posisi pengaduk berbanding lurus dengan waktu
pencampuran dan terlihat bahwa pada posisi pengaduk CH
=13
merupakan posisi
terbaik.
Pada impeller jenis propeller, untuk posisi pengaduk CH
=13
didapatkan
waktu pencampuran sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran,
untuk posisi pengaduk CH
=35
didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH
=23
didapatkan waktu
pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk
posisi pengaduk CH
=34
didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis turbin, untuk posisi pengaduk CH
=13
didapatkan waktu
pencampuran sebesar 8 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi
pengaduk CH
=35
didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta terjadi vorteks
selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH
=23
didapatkan waktu pencampuran
sebesar 5 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk posisi pengaduk
CH
=34
didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta terjadi vorteks selama
pencampuran.
Pada impeller jenis paddle, untuk posisi pengaduk CH
=13
didapatkan waktu
pencampuran sebesar 10 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi
pengaduk CH
=35
didapatkan waktu pencampuran sebesar 9 detik serta terjadi vorteks
selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH
=23
didapatkan waktu pencampuran
sebesar 6 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk posisi pengaduk
CH
=34
didapatkan waktu pencampuran sebesar 5 detik serta terjadi vorteks selama
pencampuran.
Menurut teori, ada beberapa konfigurasi yang baik untuk pencampuran.Untuk
pencampuran padatan terhadap fluida, konfigurasi CH
=13
, dapat digunakan dengan
memuaskan (Walas, 1988). Jadi, hasil yang diperoleh sudah sesuai dengan teori.
4.2.6 Pengaruh Posisi Pengaduk Untuk Tangki Dengan Sekat Terhadap Waktu
Pencampuran
0 5 10 15 20 2500
00
00
00
00
01
01
01
01
PropellerTurbinPaddle
Waktu Pencampuran (detik)
Pos
isi P
enga
du
k (
C/H
)
Gambar 4.9 Pengaruh Fraksi Padatan Terhadap Waktu Pencampuran untuk Tangki
Dengan Sekat
Gambar 4.9 menunjukkan pengaruh posisi pengaduk terhadap waktu
pencampuran pasir dan air untuk tangki dengan sekat. Impeller yang digunakan
adalah propeller, turbin dan paddle dengan posisi pengaduk CH
=13
, 35
, 23
, dan 34
.
Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa posisi pengaduk berbanding lurus dengan
waktu pencampuran dan terlihat bahwa pada posisi pengaduk CH
=13
merupakan
posisi terbaik.
Pada impeller jenis propeller, untuk posisi pengaduk CH
=13
didapatkan
waktu pencampuran sebesar 12 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran,
untuk posisi pengaduk CH
=35
didapatkan waktu pencampuran sebesar 9 detik serta
tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH
=23
didapatkan
waktu pencampuran sebesar 7 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran,
dan untuk posisi pengaduk CH
=34
didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik
serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis turbin, untuk posisi pengaduk CH
=13
didapatkan waktu
pencampuran sebesar 8 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
posisi pengaduk CH
=35
didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH
=23
didapatkan waktu
pencampuran sebesar 5 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan
untuk posisi pengaduk CH
=34
didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta
tidak terjadi vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis paddle, untuk posisi pengaduk CH
=13
didapatkan waktu
pencampuran sebesar 10 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
posisi pengaduk CH
=35
didapatkan waktu pencampuran sebesar 8 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk posisi pengaduk CH
=23
didapatkan waktu
pencampuran sebesar 5 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan
untuk posisi pengaduk CH
=34
didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta
tidak terjadi vorteks selama pencampuran.
Penggunaan sekat biasanya digunakan untuk mencegah terjadinya vorteks dan
pemutaran cairan secara keseluruhan, kecuali untuk kasus dimana bilangan Reynold
sangat tinggi. Sekat yang biasanya digunakan dalam campuran yang memiliki
padatan ataupun memiliki jaket pemanas terletak terpisah dari dinding tangki. Sekat
tidak perlu digunakan apabila poros pengaduk terletak tidak berada di
tengah ,misalnya satu seperempat atau satu setengah dari jari-jari tangki, apalagi
untuk kasus cairan dengan viskositas rendah (Walas, 1988).
Menurut teori, ada beberapa konfigurasi yang baik untuk pencampuran. Untuk
pencampuran padatan terhadap fluida, konfigurasi CH
=13
, dapat digunakan dengan
memuaskan (Walas, 1988). Jadi, hasil yang diperoleh telah sesuai dengan teori.
Namun, jika dibandingkan hasil percobaan menggunakan sekat dan tanpa sekat, hasil
percobaan tidak sesuai dengan teori dimana seharusnya waktu pencampuran dengan
sekat lebih cepat daripada yang tidak memakai sekat. Hal ini dapat disebabkan oleh:
1. Pengamatan padatan kurang baik
2. Kesalahan dalam menentukan waktu pencampuran
3. Penyetelan posisi impeller yang kurang cocok.
4.3 Percobaan untuk Cairan Tidak Saling Melarut
4.3.1 Pengaruh Kecepatan Impeller untuk Tangki Tanpa Sekat Terhadap
Waktu Pencampuran Cairan yang Tidak Saling Melarut
2 4 6 8 10 12 14 160
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
300,000
PropellerTurbinPaddle
Waktu Pencampuran (detik)
Kec
epat
an I
mp
elle
r (r
pm
)
Gambar 4.10 Pengaruh Kecepatan Impeller Terhadap Waktu Pencampuran Cairan
yang Tidak Saling Melarut untuk Tangki Tanpa Sekat
Gambar 4.10 menunjukkan pengaruh kecepatan impeller terhadap waktu
pencampuran minyak dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan
adalah propeller, turbin dan paddle dengan posisi pengaduk CH
=13
. Dapat dilihat
dari gambar di atas bahwa kecepatan impeller berbanding terbalik dengan waktu
pencampuran.
Pada impeller jenis propeller, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 14 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk
tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis turbin, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 11 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 7 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk
tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 5 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis paddle, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 13 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 9 detik serta terjadi vorteks selama pencampuran, dan untuk
tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta terjadi
vorteks selama pencampuran.
Kenaikan kecepatan pencampuran pada viskositas tinggi dapat dicapai pada
impeller yang besar karena dapat meningkatkan pola aliran (Nienow, dkk, 1997).
Hubungan antara waktu pencampuran dan kecepatan impeller digambarkan
oleh hubungan waktu pencampuran tanpa dimensi (dimensionless blending time)
dengan bilangan Reynold. Menurut teori, waktu pencampuran tanpa dimensi
merupakan fungsi dari bilangan Reynold. Ada 3 daerah dalam menentukan hubungan
dari bilangan Reynold terhadap waktu pencampuran tanpa dimensi, yaitu:
1. Daerah Re < 10, cairan yang diaduk akan mengikuti gerakan dari impeller
sehingga proses pencampuran sangat kecil, dan waktu pencampuran nyata
akan menjadi sangat lama.
2. Daerah Re > 10, aliran di sekitar impeller menjadi turbulen. Oleh karena
peningkatan bilangan Reynold, gaya viskos yang ada pada bagian wadah
yang lain menurun dan gaya inersia menjadi meningkat.
3. Daerah Re > 104, efek gaya viskos yang dapat diabaikan dan gaya pada
bagian wadah yang lain merupakan gaya inersia saja. Waktu pencampuran
tanpa dimensi tidak bergantung pada bilangan Reynold tetapi bergantung
pada geometri dari sistem pencampuran dan derajat homogenitas.
(Fort, dkk., 2001)
Waktu pencampuran diperkirakan akan berbanding terbalik dengan kecepatan
pengaduk (Budhi, 2011).
Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar
kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil .
Berdasarkan persamaan di atas, ada suatu nilai tertentu (kecepatan minimum)
dimana cairan kemudian saling bercampur. Untuk kecepatan impeller yang rendah
(mungkin belum mencapai kecepatan minimum), waktu pencampuran cenderung
relatif lama sedangkan untuk kecepatan impeller yang tinggi , waktu pencampuran
cenderung lebih singkat. Berdasarkan hal tersebut, data-data yang didapat telah
sesuai dengan teori.
4.3.2 Pengaruh Kecepatan Impeller Untuk Tangki Dengan Sekat Terhadap
Waktu Pencampuran Cairan yang Tidak Saling Melarut
2 4 6 8 10 12 14 16 180
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
300,000
PropellerTurbinPaddle
Waktu Pencampuran (detik)
Kec
epat
an I
mp
elle
r (r
pm
)
Gambar 4.11 Pengaruh Kecepatan Impeller Terhadap Waktu Pencampuran Cairan
yang Tidak Saling Melarut untuk Tangki Dengan Sekat
Gambar 4.11 menunjukkan pengaruh kecepatan impeller terhadap waktu
pencampuran minyak dan air untuk tangki tanpa sekat. Impeller yang digunakan
adalah propeller, turbin dan paddle dengan posisi pengaduk CH
=13
. Dapat dilihat dari
gambar di atas bahwa kecepatan impeller berbanding terbalik dengan waktu .
Pada impeller jenis propeller, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 15 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 13 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 10 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan
untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 5 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis turbin, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 15 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 12 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 9 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan
untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 4 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran.
Pada impeller jenis paddle, untuk tingkat kecepatan 2 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 17 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, untuk
tingkat kecepatan 3 didapatkan waktu pencampuran sebesar 15 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran, untuk tingkat kecepatan 6 didapatkan waktu
pencampuran sebesar 8 detik serta tidak terjadi vorteks selama pencampuran, dan
untuk tingkat kecepatan 7 didapatkan waktu pencampuran sebesar 6 detik serta tidak
terjadi vorteks selama pencampuran.
Kenaikan kecepatan pencampuran pada viskositas tinggi dapat dicapai pada
impeller yang besar karena dapat meningkatkan pola aliran (Nienow, dkk, 1997).
Hubungan antara waktu pencampuran dan kecepatan impeller digambarkan
oleh hubungan waktu pencampuran tanpa dimensi (dimensionless blending time)
dengan bilangan Reynold. Menurut teori, waktu pencampuran tanpa dimensi
merupakan fungsi dari bilangan Reynold. Ada 3 daerah dalam menentukan hubungan
dari bilangan Reynold terhadap waktu pencampuran tanpa dimensi, yaitu:
1. Daerah Re < 10, cairan yang diaduk akan mengikuti gerakan dari impeller
sehingga proses pencampuran sangat kecil, dan waktu pencampuran nyata
akan menjadi sangat lama.
2. Daerah Re > 10, aliran di sekitar impeller menjadi turbulen. Oleh karena
peningkatan bilangan Reynold, gaya viskos yang ada pada bagian wadah
yang lain menurun dan gaya inersia menjadi meningkat.
3. Daerah Re > 104, efek gaya viskos yang dapat diabaikan dan gaya pada
bagian wadah yang lain merupakan gaya inersia saja. Waktu pencampuran
tanpa dimensi tidak bergantung pada bilangan Reynold tetapi bergantung
pada geometri dari sistem pencampuran dan derajat homogenitas.
(Fort, dkk., 2001).
Waktu pencampuran diperkirakan akan berbanding terbalik dengan kecepatan
pengaduk (Budhi, 2011).
Jadi hasil yang didapat telah sesuai dengan teori dimana semakin besar
kecepatan impeller waktu pencampurannya akan semakin kecil .
Untuk kecepatan impeller yang rendah (mungkin belum mencapai kecepatan
minimum), waktu pencampuran cenderung relatif lama sedangkan untuk kecepatan
impeller yang tinggi , waktu pencampuran cenderung lebih singkat. Berdasarkan hal
tersebut, data-data yang didapat telah sesuai dengan teori.
Penggunaan sekat biasanya digunakan untuk mencegah terjadinya vorteks dan
pemutaran cairan secara keseluruhan, kecuali untuk kasus dimana bilangan Reynold
sangat tinggi. Sekat yang biasanya digunakan dalam campuran yang memiliki
padatan ataupun memiliki jaket pemanas terletak terpisah dari dinding tangki. Sekat
tidak perlu digunakan apabila poros pengaduk terletak tidak berada di
tengah ,misalnya satu seperempat atau satu setengah dari jari-jari tangki, apalagi
untuk kasus cairan dengan viskositas rendah (Walas, 1988).
Jika dibandingkan dengan hasil untuk tanpa sekat, dapat disimpulkan bahwa
penggunaan sekat meningkatkan waktu pencampuran. Hal ini tidak sesuai dengan
teori, dan dapat disebabkan oleh:
1. Kesalahan dalam menentukan waktu pencampuran.
2. Letak dari poros tidak berada pada pusat.