Laporan Uop Mixing

MODUL 5 - MIXING KELOMPOK 6

Outline Pengolahan Data Percobaan ✘ Tujuan Praktikum ✘ Teori Dasar ✘ Alat dan Bahan ✘ Prosedur ✘ Pengolahan Data Percobaan 1 ✘ Pengolahan Data Percobaan 2 ✘ Perhitungan 𝜔𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑢𝑚 Percobaan 1 ✘ Perhitungan 𝜔𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑢𝑚 Percobaan 2

Tujuan Praktikum Mempelajari korelasi antara parameter-parameter dalam sebuah proses pengadukan dan pencampuran, yaitu : ✘ Jenis pengaduk ✘ Posisi sumbu pengaduk ✘ Pola aliran yang terjadi terhadap kebutuhan daya dalam proses pengadukan dan pencampuran dalam tangki berpengaduk.

Teori Dasar

Pencampuran dan Pengadukan Pencampuran Peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak, dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain demikian pula sebaliknya, sedang bahan-bahan tersebut sebelumnya terpisah dalam keadaan dua fase atau lebih yang akhirnya membentuk hasil yang lebih seragam (homogen). Pengadukan Proses yang menunjukkan gerakan terinduksi pada suatu bahan dalam bejana dimana gerakan tersebut memiliki pola sirkulasi

Faktor yang mempengaruhi Pencampuran dan Pengadukan

✘ Perbandingan antara geometri tangki dengan geometri pengaduk ✘ Bentuk dan jumlah pengaduk, ✘ Posisi sumbu pengaduk, ✘ Kecepatan putaran pengaduk, ✘ Penggunaan sekat dalam tangki, dan ✘ Properti fisik fluida yaitu densitas dan viskositas.

Alat dan Bahan

Alat

Bahan

✘ Unit Pengaduk

✘ Cat asturo warna merah ✘ Cat asturo warna biru ✘ Cat asturo warna kuning ✘ Air

terdiri dari: penyangga motor pengaduk, sumbu pengaduk, pengaduk, terdiri dari 2 jenis: turbin (besar dan kecil) dan baling-baling (propeller besar dan kecil)

✘ Gelas beaker berkapasitas 2L dan 500mL ✘ Tachometer ✘ Amperemeter ✘ Voltmeter ✘ Timbangan ✘ Penggaris ✘ Busur ✘ Potensio (motor mixer) ✘ Stopwatch

Percobaan 1 Jenis blade yang sama pada diameter yang berbeda

Percobaan 1

Posisi dan jenis blade yang sama dengan perbedaan diameter Detail dan Asumsi Jenis blade : Sharp Blade Trapesium Diameter : Besar (D = 10cm) dan kecil (D = 6cm) Posisi sumbu : 0° Asumsi fluida yang digunakan (campuran cat dan air) memiliki sifat seperti air ρ = 1g/cm3 10−3 g −3 μ = 0,890 cP = 8,9 10 P = 8,9 × .s cm

Bilangan Reynolds dan Power 𝜌𝐷2 𝑁 𝑁𝑅𝑒 = 𝜇 𝑃 𝑁𝑃 = 𝜌𝑁 3 𝐷5

Di mana: 𝑃 = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑉 × 𝐼 𝑟𝑎𝑑 𝑁 = 𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟 𝑠 𝐷 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 blade (𝑐𝑚)

Sharp Blade Trapesium (besar) V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

5

0.49

2.45

297.6

320.8

331.9

33.15

317.85

7

0.55

3.3

531.9

549

557

57.14

9

0.68

4.76

758.5

766.2

765.5

79.9

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

15

330557.4

turbulen

0.00672

1627.41

11

569735.9

turbulen

0.00177

4448.94

6

796635.4

turbulen

0.00093

Sharp Blade Trapesium (kecil) V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

5

0.52

2.6

328

342

333

34.99

29.06

7

0.55

3.85

432

476

490

48.77

9

0.59

5.31

570

680

710

68.38

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

6

125600

turbulen

0.07803

78.69

5

175063.6

turbulen

0.04267

216.85

4

245439.7

turbulen

0.02135

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar blade

6

Waktu t (s)

5

16

5

14 y = 0.0052x + 0.707 R² = 0.9725 12

4

y = -0.0062x + 8.0074 R² = 0.99

4

6

3

3 2

2

1

1 0

0 0

200

400

ω (rpm)

600

800

ω vs t ω vs P Linear (ω vs t)

Waktu t (s)

y = 0.0084x - 0.1734 R² = 0.9969

Daya (watt)

7

10 8 y = -0.0201x + 21.576 6 R² = 0.9937 4 2 0 0

500

ω (rpm)

5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1000

Daya (watt)

Sharp Blade Trapesium Besar

Sharp Blade Trapesium Kecil

ω vs t ω vs P Linear (ω vs t)

Korelasi

Bilangan Reynolds dengan Bilangan Power Np vs NRe Sharp Blade Trapesium

Daya (NP)

0.1

Sharp Blade Trapesium Kecil Sharp Blade Trapesium Besar Linear (Sharp Blade Trapesium Kecil) Linear (Sharp Blade Trapesium Besar) y = -5E-07x + 0.1313 R² = 0.9423

y = -1E-08x + 0.0102 R² = 0.8662

0 0.00E+00 1.00E+05 2.00E+05 3.00E+05 4.00E+05 5.00E+05 6.00E+05 7.00E+05 8.00E+05 9.00E+05

Bil Reynold (NRe)

Percobaan 2 Jenis blade yang sama berbeda diameter yang sama

Percobaan 2

Posisi dan jenis blade yang berbeda dengan diameter sama Detail dan Asumsi Jenis blade : Sharp Blade Trapesium, Sharp Blade Kotak, Impeller, Turbine Diameter : 6cm Posisi sumbu : 0° dan 30° Asumsi fluida yang digunakan (campuran cat dan air) memiliki sifat seperti air ρ = 1g/cm3 10−3 g −3 μ = 0,890 cP = 8,9 10 P = 8,9 × .s cm

Bilangan Reynolds dan Power 𝜌𝐷2 𝑁 𝑁𝑅𝑒 = 𝜇 𝑃 𝑁𝑃 = 𝜌𝑁 3 𝐷5

Di mana: 𝑃 = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑉 × 𝐼 𝑟𝑎𝑑 𝑁 = 𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟 𝑠 𝐷 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 blade (𝑐𝑚)

Sharp Blade Trapesium (kecil) – sumbu 0˚ V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

5

0.52

2.6

328

342

333

34.99

29.06

7

0.55

3.85

432

476

490

48.77

9

0.59

5.31

570

680

710

68.38

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

12

125600

turbulen

0.07803

78.69

9

175063.6

turbulen

0.04267

216.85

6

245439.7

turbulen

0.02135

Sharp Blade Trapesium (kecil) – sumbu 30˚ V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

5

0.54

2.7

437

462

455

47.24

71.5

7

0.65

4.55

587

577

590

61.19

9

0.77

6.93

732

710

733

75.88

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

8

169553.7

turbulen

0.0329

155.4

6

219643.5

turbulen

0.0255

296.3

5

272362.9

turbulen

0.0204

Sharp Blade Kotak – sumbu 0˚ V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

5

0.34

1.7

328.2

328.2

328.2

34.35

27.49

7

0.36

2.52

570

554.1

560.1

58.76

9

0.74

6.66

808

808

801

84.32

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

12

123418.9

turbulen

0.0539

137.58

9

211113.29

turbulen

0.016

406.65

6

302969

turbulen

0.0143

Sharp Blade Kotak – sumbu 30˚ V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

5

0.33

1.65

332.4

326.4

322.4

34.23

27.2

7

0.43

3.01

610.8

604.5

741.5

68.27

9

0.45

4.05

835.6

822

824.6

86.6

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

10

122992.7

turbulen

0.0529

215.8

7

245283.5

turbulen

0.0122

440.45

5

311142.04

turbulen

0.008

Impeller – sumbu 0˚ V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

5

0.34

1.7

380.3

370.1

372.2

39.16

40.74

7

0.47

3.29

531.1

545.3

528.1

55.97

9

0.48

4.32

829.5

832.8

831.7

87.03

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

10

140717.13

turbulen

0.0364

118.96

7

201122.95

turbulen

0.0241

446.76

5

312621.16

turbulen

0.0084

Impeller– sumbu 30˚ V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

5

0.37

1.85

449.2

459.1

450.6

47.41

72.27

7

0.44

3.08

621.5

616.9

610.4

64.5

9

0.53

4.77

874.5

873.9

879.9

91.69

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

8

170337.17

turbulen

0.0223

181.99

6

231.745.8

turbulen

0.0148

522.89

4.5

329455.6

turbulen

0.008

Turbine – sumbu 0˚ V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

5

0.46

2.3

333.6

333.5

340.9

28.26

15.3

7

0.48

3.36

631.9

621.6

667

61.02

9

0.52

4.68

851

866

875

74.21

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

8

101431.7

turbulen

0.1311

154.08

5

219017.35

turbulen

0.019

277.14

4

266352.1

turbulen

0.0147

Turbine – sumbu 30˚ V

I (A)

P (watt)

𝝎𝟏 (rpm)

5

0.58

2.9

285

290

278

23.97

9.34

7

0.89

6.23

487

467

472

41.55

9

0.59

5.31

570

680

710

68.38

ഥ 𝝎𝟐 𝝎𝟑 𝝎 (rpm) (rpm) (rad/s)

Daya 𝒕𝒎𝒊𝒙

𝑵𝑹𝒆

Aliran

𝑵𝒑

12

86029.11

turbulen

0.2708

48.65

9

149142.17

turbulen

0.1117

99.55

6

189339.2

turbulen

0.0978

Perbandingan Pengaduk dan jenisnya pada sumbu lurus 0˚

Tabel Pengolahan Data Np

Nre

V Trapesium

Turbine

Kotak

Impeller

Trapesium

Turbine

Kotak

Impeller

5

0.0780

0.1311

0.0539

0.0364

125725.35

101431.7

123418.92

140717.13

7

0.0427

0.0190

0.0160

0.0241

175238.32 219017.35

211113.29

201122.95

9

0.0214

0.0147

0.0143

0.0084

245684.63 266352.14 302969.26 312621.16

Perbandingan Pengaduk dan jenisnya pada sumbu lurus 0˚ Grafik

Semua pengaduk 0 derajat 0.1400

Bilangan Daya (Np)e

0.1200 0.1000 0.0800

Trapesium Turbin Kecil

0.0600

Kotak Impeller

0.0400 0.0200 0.0000 0

50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Bilangan Reynold (Re)

Perbandingan Pengaduk dan jenisnya pada sumbu lurus 30˚ Tabel Pengolahan Data Np

Nre

V Trapesium

Turbine

Kotak

Impeller

Trapesium

Turbine

5

0.0329

0.2708

0.0529

0.0223

169553.74 86029.113 122992.73 170337.17

7

0.0255

0.1117

0.0122

0.0148

219643.47

9

0.0204

0.0978

0.0080

0.0080

272362.91 189339.18

149142.17

Kotak

Impeller

245283.51 231745.79 311142.04

329455.57

Perbandingan Pengaduk dan jenisnya pada sumbu lurus 30˚ Grafik

Semua pengaduk 30 derajat 0.3000

Bilangan Daya (Np)

0.2500

0.2000 Trapesium

0.1500

Turbin Kecil Kotak

0.1000

Impeller

0.0500

0.0000 0

50000

100000 150000 200000 250000 300000 350000

Bilangan Reynold (Re)

Perbandingan Sumbu Pengaduk pada Sharp Blade Trapesium Tabel Pengolahan Data Np

V

Nre

0

30

0

30

5

0.0780

0.0329

125725.35

169553.74

7

0.0427

0.0255

175238.32

219643.47

9

0.0214

0.0204

245684.63

272362.91

Perbandingan Sumbu Pengaduk pada Sharp Blade Trapesium Grafik Trapesium 0.0900

Bilangan Daya (Np)e

0.0800

0.0700 0.0600 0.0500 0.0400

Trapesium 0

0.0300

Trapesium 30

0.0200 0.0100 0.0000 0

50000 100000 150000 200000 250000 300000

Bilangan Reynold (Re)

Perbandingan Sumbu Pengaduk pada Sharp Blade Kotak Tabel Pengolahan Data Np

V

Nre

0

30

0

30

5

0.1311

0.2708

101431.7

86029.113

7

0.0190

0.1117

219017.35

149142.17

9

0.0147

0.0978

266352.14

189339.18

Perbandingan Sumbu Pengaduk pada Sharp Blade Kotak Grafik Kotak 0.3000

Bilangan Daya (Np)e

0.2500

0.2000 0.1500

Kotak 0

Kotak 30

0.1000 0.0500 0.0000 0

50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Bilangan Reynold (Re)

Perbandingan Sumbu Pengaduk pada Impeller

Tabel Pengolahan Data Np

V

Nre

0

30

0

30

5

0.0364

0.0223

140717.13

170337.17

7

0.0241

0.0148

201122.95

231745.79

9

0.0084

0.0080

312621.16

329455.57

Perbandingan Sumbu Pengaduk pada Impeller Grafik Impeller 0.0400

Bilangan Daya (Np)e

0.0350

0.0300 0.0250 0.0200

Impeller 0

0.0150

Impeller 30

0.0100 0.0050 0.0000 0

50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Bilangan Reynold (Re)

Perbandingan Sumbu Pengaduk pada Turbine

Tabel Pengolahan Data Np

V

Nre

0

30

0

30

5

0.1311

0.2708

101431.7

86029.113

7

0.0190

0.1117

219017.35

149142.17

9

0.0147

0.0978

266352.14

189339.18

Perbandingan Sumbu Pengaduk pada Turbine Grafik Turbine 0.3000

Bilangan Daya (Np)e

0.2500

0.2000 0.1500

Turbin Kecil 0 Turbin Kecil 30

0.1000 0.0500 0.0000 0

50000

100000 150000 200000 250000 300000

Bilangan Reynold (Re)

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar blade

Sharp Blade Trapesium 0˚

Sharp Blade Trapesium 30˚ Sharp Blade Trapesium , 30 derajat

4

4

3

3

2

2

y = 0.0084x - 0.1734 R² = 0.9969

1

𝜔 vs t 𝜔 vs P

Axis Title

5

9

y =8-0.0109x + 12.748 7 R² = 0.9586

6

5

1

9

7

Daya

Waktu

7 y = -0.0062x + 8.0074 6 R² = 0.99

8 7

6

6

5

5

4

4

3

3

2 1

y = 0.0155x - 4.3542 R² = 0.9967

Axis Title

Sharp Blade Trapesium, 0 derajat

2 1

0 0 0.0000 200.0000 400.0000 600.0000 800.0000

0 0 0.0000 200.0000 400.0000 600.0000 800.0000

Kecepatan Putaran

Kecepatan Putaran

𝜔 vs t 𝜔 vs P

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar blade

Sharp Blade Kotak 0˚

Sharp Blade Kotak 30˚

Sharp Blade Kotak, 0 derajat

Sharp Blade Kotak , 30 derajat

12 10 8

6

6

4

4 y = 0.0104x - 2.2729 R² = 0.8789

2

0 0 0.0000200.0000 400.0000 600.0000 800.0000 1000.0000

Kecepatan Putaran

10

8 𝜔 vs t 𝜔 vs P

8

Waktu

8

12

y = -0.0099x + 13.293 10R² = 0.9968

Daya

Waktu

12 y = -0.0126x + 16.1 10R² = 0.9998

2

12

14

6 y = 0.0047x + 0.0612 4R² = 0.9911

6 4

Daya

14

𝜔 vs t 𝜔 vs P Linear (𝜔 vs t)

2 0 0.0000

2

500.0000

0 1000.0000

Kecepatan Putaran

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar blade

Impeller 0˚

Impeller 30˚

Impeller, 0 derajat

6

6

4

4

y = 0.0054x - 0.0581 R² = 0.9167

2

0 0 0.0000200.0000 400.0000 600.0000 800.0000 1000.0000

Kecepatan Putaran

𝜔 vs t 𝜔 vs P

8 7 6

5

5

4

4

3

3

2 1

y = 0.0069x - 1.2179 R² = 0.9984

Daya

8

9

8 y = -0.008x + 11.382 7 R² = 0.9552 6

10

8

2

9

Waktu

Waktu

10

12 y = -0.0104x + 13.375 R² = 0.921

Daya

12

Impeller, 30 derajat

2 1

0 0 0.0000200.0000 400.0000 600.0000 800.0000 1000.0000

Kecepatan Putaran

𝜔 vs t 𝜔 vs P

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar blade

Turbine 0˚

Turbine 30˚

Turbin Kecil, 0 derajat

Turbin Kecil, 30 derajat

6 5

4

4

3 1

y =12-0.0215x + 17.086 R² = 0.9839 10

7

5

3 y = 0.005x + 0.8262 R² = 0.9103

2 1

0 0 0.0000 200.0000 400.0000 600.0000 800.0000

Kecepatan Putaran

12

𝜔 vs t 𝜔 vs P

10 8

8 6 6 4 2 0 0.0000

4 y = 0.0291x - 4.2084 R² = 0.9441 200.0000

400.0000

Kecepatan Putaran

2

0 600.0000

Daya

8

Daya

Waktu

8 y = -0.0092x + 10.458 7 R² = 0.9984 6

2

14

9

Waktu

9

𝜔 vs t 𝜔 vs P

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar blade

Sharp Blade Trapesium

Sharp Blade Kotak Sharp Blade Kotak

8

8

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

𝜔 vs t 30

1

1

Linear (𝜔 vs t 0)

0 0.0000

500.0000

0 1000.0000

Kecepatan Putaran

𝜔 vs t 0

𝜔 vs P 0 𝜔 vs P 30

12

12

10

10

8

8

6

6

4

4

2

2

0 0.0000

500.0000

0 1000.0000

Kecepatan Putaran

𝜔 vs t 30

Daya

9

Waktu

9

Daya

Waktu

Sharp Blade Trapesium

𝜔 vs P 30 𝜔 vs P 0 𝜔 vs t 0 Linear (𝜔 vs t 30)

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar blade

Impeller

Turbine Turbine

Impeller

9

8

8

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

𝜔 vs t 30

2

2

𝜔 vs t 30

Linear (𝜔 vs t 0)

1

1

Linear (𝜔 vs t 0)

10 8

6

6

4

4

2

2

0 0.0000

500.0000

0 1000.0000

Kecepatan Putaran

Daya

8

𝜔 vs t 0 𝜔 vs P 0 𝜔 vs P 30

Waktu

10

Waktu

9

12

0 0.0000

500.0000

Daya

12

0 1000.0000

Kecepatan Putaran

𝜔 vs t 0 𝜔 vs P 0 𝜔 vs P 30

Perhitungan 𝜔𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑢𝑚

Perhitungan 𝜔𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑢𝑚 ✘Turbine menggunakan trendline dari grafik t vs 𝜔 dan P vs 𝜔. Untuk mencari titik potong dari kedua grafik tersebut. ✘Perhitungan dilakukan menggunakan goalseek untuk mencari 𝜔𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑢𝑚 . ✘Pada percobaan 1 dilakukan perhitungan sekaligus untuk ukuran besar dan kecil. ✘Pada percobaan 2 dilakukan perhitungan sekaligus untuk tiap jenis pengaduk.

Percobaan 1 Jenis blade yang sama pada diameter yang berbeda

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar blade Sharp Blade Trapesium (kecil) −0.0062𝜔𝑜𝑝𝑡 + 8.0074 = 0.0084𝜔𝑜𝑝𝑡 − 0.1734 Sharp Blade Trapesium (besar) −0.0201𝜔𝑜𝑝𝑡 + 21.576 = 0.0052𝜔𝑜𝑝𝑡 − 0.707

Menggunakan Goalseek Sharp Blade Trapesium (kecil) 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 560.3288 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 4.5334

Sharp Blade Trapesium (besar) 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 824.8617 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 4.9963

Percobaan 2 Jenis blade yang sama berbeda diameter yang sama

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar – Sharp Blade Trapesium Sumbu 0˚ −0.0062𝜔𝑜𝑝𝑡 + 8.0074 = 0.0084𝜔𝑜𝑝𝑡 − 0.1734 Sumbu 30˚ −0.0109𝜔𝑜𝑝𝑡 + 12.748 = 0.0155𝜔𝑜𝑝𝑡 − 4.3542

Menggunakan Goalseek Sumbu 0˚ 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 560.3288 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 4.5334

Sumbu 30˚ 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 647.8106 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 5.6869

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar – Sharp Blade Kotak Sumbu 0˚ −0.0126𝜔𝑜𝑝𝑡 + 16.1 = 0.0104𝜔𝑜𝑝𝑡 − 2.2729 Sumbu 30˚ −0.0099𝜔𝑜𝑝𝑡 + 13.293 = 0.0047𝜔𝑜𝑝𝑡 − 0.0612

Menggunakan Goalseek Sumbu 0˚ 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 798.8217 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 6.0348

Sumbu 30˚ 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 906.2877 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 4.3207

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar – Impeller Sumbu 0˚ −0.0104𝜔𝑜𝑝𝑡 + 13.375 = 0.0054𝜔𝑜𝑝𝑡 − 0.0581 Sumbu 30˚ −0.008𝜔𝑜𝑝𝑡 + 11.382 = 0.0069𝜔𝑜𝑝𝑡 − 1.2179

Menggunakan Goalseek Sumbu 0˚ 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 850.1962 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 4.5329

Sumbu 30˚ 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 845.6309 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 4.6169

Korelasi

Waktu, daya, dengan kecepatan putar – Turbine Sumbu 0˚ −0.0092𝜔𝑜𝑝𝑡 + 10.458 = 0.005𝜔𝑜𝑝𝑡 + 0.8262 Sumbu 30˚ −0.0215𝜔𝑜𝑝𝑡 + 17.086 = 0.0291𝜔𝑜𝑝𝑡 − 4.2084

Menggunakan Goalseek Sumbu 0˚ 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 678.2958 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 4.2177

Sumbu 30˚ 𝜔𝑜𝑝𝑡 = 420.8279 𝑃 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 𝑡 𝑠 = 8.0379

Analisis Percobaan dan Alat Bahan

Analisis Percobaan ✘ Percobaan ini membandingkan efektivitas pengaduk yang dipakai (impeller, propeller, dan turbin), serta posisi pengaduk (0O dan 30O ) dan voltase (5, 7, dan 9 V) dengan membandingkan daya dengan waktu proses pengadukan ✘ Pengaduk impeller dan propeller menghasilkan aliran aksial berkecepatan tinggi sehingga dapat membentuk vorteks. Pengaduk turbin menghasilkan aliran aksial dan tangensial dengan kecepatan lebih rendah dibandingkan impeller dan propeller. ✘ Posisi center membentuk vortex, sehingga hasil pencampuran lebih rata dan aliran yang dihasilkan lebih bervolume. Posisi incline tidak terlalu membentuk vortex, sehingga hasil pencampuran yang dihasilkan tidak terlalu rata.

Analisis Percobaan ✘ Perbedaan voltase ini membuat besar arus yang dibutuhkan semakin besar sehingga menghasilkan kecepatan putaran yang semakin tinggi seiring dengan peningkatan besar voltase ✘ Menentukan banyak putaran per menit (RPM) digunakan untuk menghitung nilai bilangan power (Np) dan Reynold (Re) untuk setiap posisi dan jenis pengaduk. ✘ Dari nilai-nilai tersebut dapat diketahui posisi maupun jenis pengaduk yang menghasilkan kebutuhan daya paling efisien (menghasilkan pengadukan paling optimum dengan kebutuhan daya paling minimum). ✘ Data yang akan diamati dan diukur adalah : 1. arus listrik (ampere) yang dihasilkan 2. kecepatan putaran pengaduk (rpm) 3. waktu (sekon) yang dibutuhkan untuk membentuk campuran yang homogen di mana data arus listrik (I) dan waktu (t) di ambil masing-masing satu kali untuk tiap percobaan, sementara data kecepatan putaran pengaduk (𝜔) di ambil sebanyak tiga kali.

Analisis Percobaan ✘ Bahan yang digunakan pada pencampuran adalah cat air warna primer, yaitu cat air berwarna biru dan kuning yang diencerkan terlebih dahulu. ✘ Pengenceran dilakukan dengan menimbang 10 gr cat warna primer dan mengencerkannya dengan air hingga volumenya 2 liter. Pengenceran bertujuan untuk mengubah viskositas & agar volume cairan yang digunakan dapat diaduk.. ✘ Cat warna primer yang telah diencerkan kemudian disiapkan masing-masing 2 L kemudian diambil sebagian cat primer untuk dicampurkan pada percobaan.

Analisis Percobaan ✘ Kedua warna primer yang dicampur akan menghasilkan warna sekunder yang akan menandakan bahwa campuran yang terbentuk sudah homogen. ✘ Proses pengambilan data berupa waktu (t) diambil dengan menggunakan stopwatch dimulai dari ketika cat warna primer pertama kali dituang bersama-sama ke dalam tangki hingga menghasilkan warna sekunder yang homogen. ✘ Sementara arus (I) dan kecepatan putaran pengaduk (𝝎) diambil ketika putaran pengaduk sudah mulai stabil. Di mana data arus diambil dengan menggunakan amperemeter sedangkan data kecepatan putaran pengaduk ( 𝜔 ) diambil dengan menggunakan tachometer dengan mengarahkan sensor inframerah pada alat ke poros batang pengaduk yang sedang beroperasi.

Analisis Alat & Bahan ✘ Pengaduk (Turbin /Impeller) : digunakan untuk membantu membuat 2 larutan cat saling bercampur dan mencapai keadaan homogen. Pengaduk ini apabila berputar membentuk pola aliran fluida tertentu dan terbentuk berbeda-beda untuk setiap jenis pengaduk. ✘ Motor Penggerak : Motor penggerak digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi kinetik sehingga dapat memutar pengaduk ✘ Gelas Kimia 2L (Tangki) : gelas kimia dalam percobaan ini digunakan sebagai tangki tempat terjadinya proses pencampuran dan pengadukan.

Analisis Alat & Bahan ✘ Potensio : digunakan untuk menghasilkan listrik untuk disuplai menuju motor penggerak sehingga dapat memutar pengaduk dan digunakan juga untuk mengatur voltase yang diinginkan. ✘ Voltmeter & Amperemeter : Digunakan untuk membaca tegangan listrik dan arus listrik yang digunakan untuk memutar pengaduk sehingga nanti didapatkan nilai daya yang dibutuhkan ✘ Tachometer : digunakan untuk mengukur kecepatan putaran pengaduk. Alat ini bisa menghasilkan data dalam rpm ataupun jumlah putaran. Pengambilan data kecepatan putaran dilakukan sebanyak 3 kali.

Analisis Alat & Bahan ✘ Timbangan : digunakan untuk mengukur 10 gram massa cat yang akan dicampurkan dengan air. ✘ Busur : digunakan untuk mengukur kemiringan sumbu pengaduk terhadap porosnya ✘ Cat : sebagai bahan utama dalam proses pencampuran. Cat yang digunakan ada 2 warna, yaitu merah dan kuning. Kedua warna cat tersebut merupakan warna primer sehingga ketika dicampurkan, akan dapat dengan mudah melihat perubahan warnanya saat mencapai homogen.

Analisis Hasil dan Perhitungan

Hasil yang didapatkan ✘ Waktu pengadukan (t) – Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai homogenisasi atau pencampuran sempurna ✘ Kecepatan angular (𝝎) – Kecepatan putaran yang dilakukan oleh pengaduk, diukur dengan tachometer dalam rpm. Terdapat 3x pengambilan data ✘ Voltase (V) – Tegangan listrik yang diatur oleh praktikan yaitu 5, 7, 9 Volt untuk pengaduk kecil dan pengaduk besar. ✘ Arus listrik (I) – Data ini diambil praktikan dari amperemeter yang akan menunjukkan daya pengadukan

Faktor yang Mempengaruhi Mixing Parameter

Pengertian dan Analisis

Percobaan

Viskositas cairan (𝝁)

Friksi fluida internal. Properti dari fluida yang menjadikan fluida bisa berkembang dan menjaga shear stress yang diterima bergantung pada kecepatan aliran, serta berhubungan dengan resistansi terhadap aliran.

Di dalam percobaan karena sama-sama menggunakan air, keduanya memiliki viskositas sama.

Densitas cairan Perbandingan massa dengan (𝝆) volume; di dalam percobaan, jika ada cairan yang densitasnya lebih tinggi maka berada di bawah dan yang lebih rendah di bagian atas, mempengaruhi hasil yang berbeda.

Di dalam percobaan menggunakan fluida yang memiliki densitas sama yaitu air

Oleh karena di dalam percobaan batch mixing kedua cairan memiliki densitas dan viskositas sama, maka pengaruh mixing terletak pada aspek rasio geometri serta bilangan Reynolds: Parameter

Pengertian dan Analisis

Percobaan

Diameter Pengaduk (D)

Salah satu dari faktor aspek rasio geometri. Diameter dari pengaduk yang digunakan akan mempengaruhi jenis aliran yang ditimbulkan.

Aspek rasio geometri lainnya tidak terlalu diperhatikan, karena tangki pencampuran selalu sama, tidak ada baffle, tidak ada pengendali suhu. Diameter pengaduk berbeda-beda karena pengaduk yang digunakan di dalam percobaan ada 4 jenis, yaitu sharp blade trapesium,turbin kecil,sharp blade kotak dan impeller

Bilangan Reynolds (Re)

Suatu bilangan tak berdimensi yang digunakan untuk mengindikasikan jenis aliran yang dihasilkan, menunjukkan rasio inersia terhadap viskos. Nilai Re akan berpengaruh terhadap bilangan daya.

Di dalam percobaan, aliran yang ditimbulkan adalah turbulen, hal ini ditandai dengan nilai Re yang jauh lebih tinggi dari 4000.

Lanjutan Parameter

Pengertian dan Analisis

Percobaan

Daya Pengadukan (P)

Energi yang dikeluarkan per satuan waktu yang dibutuhkan untuk homogenisasi, sehingga menunjukkan power suatu pengaduk untuk melakukan homogenisasi terhadap campuran. Semakin besar daya, semakin cepat suatu campuran homogen.

Daya pengadukan dihitung dengan mencari terlebih dahulu arus untuk setiap tegangan yang digunakan.

Bilangan (Np)

Perbandingan antara perbedaan tekanan yang dihasilkan aliran dengan gaya inersianya. Perubahan tekanan akibat distribusi pada permukaan pengaduk dapat diintegrasikan menghasilkan torsi total dan kecepatan pengaduk.

Dilakukan perhitungan terhadap bilangan Np untuk dibuat grafik hubungan dengan Re

Daya

Parameter

yang Dihitung dan Mempengaruhi Percobaan Mixing

Menentukan kecepatan rata-rata angular pengadukan (𝜔𝑎𝑣𝑔 )

𝜔 +𝜔 +𝜔3

𝜔𝑎𝑣𝑔 = 1 2 3 [RPM]

Konversi 𝜔𝑎𝑣𝑔 ke satuan rad/s

𝜔𝑎𝑣𝑔 = 𝜋× 𝜔𝑎𝑣𝑔 (𝑟𝑝𝑚) × 2 60

[rad/s]

Menentukan Bilangan Reynolds (Re)

Menentukan Daya pengadukan (P)

𝜌𝑈𝐷 𝜇 𝜌 𝜔. 𝑟 𝐷 = 𝜇

𝑃 = 𝑉. 𝐼

𝑅𝑒 =

Menentukan Bilangan Daya (Np)

𝑁𝑝 =

𝑃 𝜌𝜔𝑎𝑣𝑔 3 𝐷5

Analisis Hasil

Hubungan ω terhadap waktu

Grafik ω terhadap t

t (detik)

16 14

Trapesium Besar

12

Trapesium Kecil 0

10

Trapesium Kecil 30

8

Kotak 0

6

Kotak 30

4

Impeller 0

2

Impeller 30 Turbin 0

0 0

20

40

60

80

100

Turbin 30

ω (rad/s)

✘ Pengaduk kecil (impeller, propeller, dan turbine) memiliki gradien yang kecil pada V= 5, 7, dan 9 Volt yang menandakan kecepatan angular dari sistem yang dihasilkan cukup besar. ✘ Pengaduk yang besar (propeller trapesium besar), gradien yang dihasilkan lebih besar pada V = 5, 7, dan 9 Volt yang menandakan kecepatan angular sistem yang dihasilkan tidak terlalu besar. ✘ Pada posisi 30˚, gradient yang dihasilkan seharusnya lebih kecil dibandingkan gradient yang dihasilkan oleh posisi 0˚ (pada percobaan, hanya dihasilkan pada propeller kotak dan impeller). Hal ini dikarenakan pola aliran acak yang dihasilkan pada posisi incline lebih cepat menghomogenkan larutan dibandingkan pola aliran teratur yang dihasilkan pada posisi center.

Analisis Hasil

Hubungan ω terhadap P Grafik ω terhadap P 12 Trapesium Besar

10

P (Watt)

Trapesium Kecil 0 8

Trapesium Kecil 30

6

Kotak 0 Kotak 30

4

Impeller 0 2

Impeller 30

0

Turbin 0

0

50

ω (rad/s)

100

Turbin 30

✘ Dapat dilihat bahwa saat kecepatan angular naik, maka nilai P juga naik atau saling berbanding lurus. ✘ Hal ini dikarenakan untuk menghasilkan kecepatan putaran yang semakin besar, pasti membutuhkan daya operasi pengaduk yang semakin besar.

Analisis Hasil

Pada sumbu 0˚ untuk setiap jenis pengaduk

Semua pengaduk 0 derajat 0.1400

Bilangan Daya (Np)e

✘ Dapat dilihat dari grafik, impeller dan propeller trapesium-kotak pada saat Re-nya semakin besar, nilai Np semakin kecil untuk kondisi operasi yang serupa (untuk nilai V dan I yang sama). Hal ini dikarenakan saat aliran semakin turbulen, maka gaya eddy diffusion yang ditimbulkan semakin besar, dan menandakan perbedaan tekanan yang dihasilkan akan semakin kecil. ✘ Untuk turbine, nilai Np yang dihasilkan lebih besar dikarenakan turbine membutuhkan waktu yang lebih sedikit untuk menghomogenkan larutan dibandingkan pengaduk jenis lain. Sehingga, daya yang dibutuhkan juga lebih besar.

0.1200

0.1000 0.0800

Trapesium

0.0600

Turbin Kecil Kotak

0.0400

Impeller 0.0200 0.0000 0

100000 200000 300000 400000

Bilangan Reynold (Re)

Analisis Hasil

Pada sumbu 30˚ untuk setiap jenis pengaduk Grafik Semua pengaduk 30 derajat

0.3000 0.2500

Bilangan Daya (Np)

✘ Dapat dilihat dari grafik, bila dibandingkan dengan posisi 0˚, hanya turbine membutuhkan daya yang lebih besar pada posisi 30˚ dan sisanya membutuhkan daya lebih sedikit pada posisi 30˚. Seharusnya, semua pengaduk membutuhkan daya yang lebih besar pada posisi incline dikarenakan pada posisi incline, larutan lebih cepat homogen dibandingkan pada posisi center (untuk kondisi V dan I yang sama).

0.2000 Trapesium

0.1500

Turbin Kecil Kotak

0.1000

Impeller

0.0500 0.0000 0

100000

200000

300000

Bilangan Reynold (Re)

400000

Analisis Kesalahan

Analisis Kesalahan ✘ Kepekatan dari larutan cat yang tidak sama pada percobaan yang dilakukan mempengaruhi waktu pencampuran. ✘ Ketidaktepatan praktikan dalam menghitung waktu yang seharusnya dilakukan bersamaan dengan penuangan larutan cat mempengaruhi waktu homogenitas yang tercatat. ✘ Penggunaan Tachometer yang kurang tepat. ✘ Pengukuran volume cat yang digunakan dan juga banyak nya deposit yang mengental pada beaker glass sehingga mempengaruhi jumlah volume dan pencampuran yang kurang baik. ✘ Kesalahan dalam penempatan posisi pengaduk. Kurang tepat dalam pengukuran sudut dalam variasi posisi pengaduk

Kesimpulan

Kesimpulan ✘ Daya pengadukan dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu: dimensi tangki, jenis pengaduk, posisi sumbu pengaduk, kecepatan pengadukan, dan sifat fisik fluida. ✘ Untuk semua jenis pengaduk, didapatkan bahwa semakin besar kecepatan putar pengaduk, maka daya yang dibutuhkan pun semakin besar. ✘ Semakin besar diameter pengaduk, maka akan semakin besar pula daya yang dibutuhkan untuk mengaduk. ✘ Kondisi operasi yang turbulen adalah kondisi yang terbaik, karena dengan aliran turbulen, profil konsentrasi akan lebih merata, dan pencampuran pun dapat terjadi dengan lebih cepat dan mudah. ✘ Semakin besar ω (kecepatan angular pengaduk), akan meningkatkan nilai Re (bilangan Reynold), dan mengecilkan nilai NP (bilangan daya).

SELESAI!

Ada pertanyaan?