CONTOH-CONTOH SIMULASI DALAM TEKNIK KIMIA
Contoh 1Suatu campuran uap terdiri atas benzene (A), toluene
(B), dan ortho-xylene (C) didinginkan pada tekanan tetap Pt = 76
cmHg. Pada suhu berapa pengembunan terjadi?Komposisi uap dalam
fraksi mol :=0,4=0,3=0,3Harga tekanan uap murni masing-masing
komponen, (cmHg) dan T(K)
PenyelesaianCampuran diasumsi ideal, sehingga memenuhi hukum
Raoult dan Dalton
Saat pengembunan
Karena persamaan tergantung pada T, maka
Digunakan metode Newton-Rhapson untuk mencari T, sehingga f(T) =
0
Sehingga
Dengan iterasi dan diambil error 0,01% diperoleh Tdew = 390,2252
KTf (T)f '(T)A
300,000036,6971-1,9933
318,410114,0970-0,70535,7819
338,39665,2845-0,25865,9062
358,82981,8494-0,10375,6944
376,65620,5375-0,05064,7328
387,28290,0948-0,03402,7439
390,07370,0046-0,03070,7155
390,22480,0000-0,03050,0387
390,22520,0000-0,03050,0001
Contoh 2Suatu reaksi eksotermis fasa uap berlangsung dalam
reaktor adiabatis. Umpan berjumlah F0 = gmol/jam, temperatur TF,
mempunyai komposisi 25% A dan 75% B. Tekanan sepanjang reaktor
diasumsi teteap P atm. Tentukan konversi A pada kesetimbangan
(xeq). Reaksi yang terjadi
A = 8 x 10-6 atmB = 4500 K cal/gmolCpA = 7 cal/mol.KCpB = 8
cal/mol.KCpC = 12 cal/mol.KTF = 400 K = 298 KPenyelesaian
Pada saat setimbang
Maka
Dari neraca panas
Contoh 3Reaktor plug-flow beroperasi adiabatis digunakan untuk
reaksi fasa cair. Reaksi adalah reaksi orde dua eksotermis.
Perubahan entalpi, tetap. Hubungan konstanta laju reaksi (k)
terhadap temperatur (T) mengikuti hubungan Arrhenius
Tentukan berapa temperatur umpan reaktor T0 sehingga konversi
keluaran reaktor adalah xout = 0,8Diketahui : Volumetrik flow umpan
F0 = 200 l/menit: CA0 = 5 gmol/l; = 1,1 kg/l; Cp = 0,8 kkal/(kg.K);
A = 3,12 x 108 l/(gmol.men); E = 18600 kal/gmol; = -15 kkal/(gmol);
R = 1,987 kal/(gmol.K); volume reaktor, V = 8000 l.
PenyelesaianDengan mengabaikan pengaruh difusi makaMolar flow A
masuk pada z =Molar flow A keluar pada z + dz=Laju konsumsi A dalam
reaktor=Laju perubahan A terhadap waktu di dalam reaktor= Kombinasi
neraca mol A menghasilkan
Untuk kondisi steady-state
Integrasikan diperoleh
Dengan menurunkan neraca panas diperoleh
Dengan Simpsons rule diperoleh
Dengan memasukkan hubungan Arrhenius diperoleh
Karena volume reaktor 8000 l, dan substitusi neraca panas
Lakukan iterasi dengan memasukkan harga T0 awal = 300 K, dengan
sasaran f(To) = 0, dan error 0,01%
Contoh 4Cairan dengan densitas dan viskositas dialirkan dari
tangki melalui pipa berdiameter D. Tinggi permukaan cairan z. Ingin
dicari kecepatan aliran v dan debit Q. Hubungan antara f dan Re
mengikuti persamaan
Diketahui = 1 gr/cm3 = 0,01 g/cm.sg = 981 cm/s2z = 600 cmD = 3
cmL = 40000 cm
PenyelesaianDengan menggunakan persamaan Bernoulli
Dimana
Gunakan metode Newton-Rhapson dengan v awal = 200 cm/s dan dan
error 0,01%
z
D
L
v
