BAB V NERACA MASSA DAN ENERGI.docx

7/26/2019 BAB V NERACA MASSA DAN ENERGI.docx

1/13

BAB V

NERACA MASSA DAN ENERGI

5.1 Neraca Massa

Neraca massa merupakan penerapan hukum kekalan massa terhadap suatu

proses. Hukum kekekalan menyatakan bahwa massa tidak dapat diciptakan dan tidak

dapat dimusnahkan. Sehingga massa tidak ada yang hilang begitu saja. Perhitungan

neraca massa bertujuan untuk menentukan banyak nya bahan baku yang diperlukan

untuk memproduksikan suatu produk dan juga untuk mengontrol aliran massa selama

proses berlangsung.

5.1.1 Persamaan Neraca Massa

Di dalam industri kimia proses dapat dilaksanakan secara bertahan (batch)

dan secara berkesinambungan (continue). Proses batch yaitu pemasukan reaktan dan

pengeluaran produk dilakukan sekali dalam selang waktu tertentu, sedangkan proses

continue yaitu pemasukan reaktan dan pengeluaran produk dilakukan secara terus

menerus dengan laju alir massa tertentu.

Neraca massa dibuat untuk suatu alat atau suatu unit proses dengan batasan

batasan tertentu. !ahanbahan yang perlu diperinci jumlahnya adalah bahanbahan

yang masuk dan bahanbahan yang keluar dengan batasan yang ditetapkan.

!erdasarkan hukum kekekalan massa, banyaknya bahan yang terakumulasi

selama proses sama dengan jumlah bahan yang masuk dikurangi dengan jumlah

bahan yang keluar, secara matematis dapat dirumuskan seperti pada persamaan ".#.

$a % $i & $o ' $g & $k (".#)


2/13

Dimana

$a % $assa akumulasi

$i % $assa masuk

$o % $assa keluar

$g % $assa generasi

$k % $assa konsumsi (Himmelblau, *+#*)

Persamaan ".# dapat diterapkan pada proses kontinu dengan berdasarkan pada

interal waktu tertentu. -ika bahan yang masuk atau keluar berupa campuran

beberapa komponen, maka neraca massa dibuat untuk massa keseluruhan dan untuk

masingmasing komponen.

Proses dalam keadaan mantap (steady) adalah proses di mana semua laju

aliran dan komposisi yang masuk dan keluar tetap (tidak tergantung pada waktu).

Pada keadaan seperti ini jumlah massa yang terakumulasi juga tetap (laju akumulasi %

+) dan tidak turut diperhitungkan.

5.1.2 Langkah-langkah Pem!a"an Neraca Massa

angkahlangkah yang harus diikuti dalam pembuatan neraca massa adalah

sebagai berikut (Himmelblau,*+#*)

#. $enggambarkan diagram proses dengan aliranaliran yang diperlukan*. $enuliskan besaran, data yang diketahui dan data yang diperlukan pada

diagram tersebut

/. $emeriksa apakah ada komposisi atau massa pada setiap aliran pada diagram

tersebut

0. $emeriksa apakah ada komposisi atau massa pada setiap aliran yang

langsung dapat diketahui atau dihitung

". $enetapkan dasar perhitungan, bahan atau komponen harus didasarkan pada

dasar yang sama1. -umlah besaran yang tidak diketahui harus dihitung dan tidak boleh melebihi

jumlah persamaan neraca massa yang ada


3/13

2. -ika jumlah persamaan neraca massa bahan yang diketahui melebihi, perlu

dipilih persamaanpersamaan yang digunakan untuk menyelesaikan persoalan

3. $embuat persamaan sesuai dengan jumlah yang tidak diketahui4. $enyelesaikan persamaan untuk mendapatkan data yang belum diketahui

5.1.# Pen$elesa%an Neraca Massa

5da tiga cara untuk menyelesaikan neraca massa, yaitu

#. Penyelesaian secara langsung, cara ini dapat dilakukan apabila pada sistem

terdapat hanya satu komponen yang tidak diketahui, yaitu dengan

menambahkan atau mengurangi

*. Penyelesaian secara aljabar, cara ini dapat dilakukan apabila komponen yang

belum diketahui lebih dari satu, dalam hal ini perlu adanya persamaan

sehingga komponen yang belum diketahui dapat dihitung

/. Penyelesaian secara tie komponen atau tie elemen adalah elemen yang dari

satu aliran ke aliran lain tidak mengalami perubahan (tidak bertambah dan

berkurang), ada kemungkinan lebih dari satu elemen yang tidak mengalami

perubahan, untuk itu dipilih satu komponen yang paling memudahkan

perhitungan atau paling sedikit memberi kesalahan (6eklaitis, #43/).

5.2 Neraca Energ%

$enurut hukum termodinamika 7 yang mencakup prinsip kekekalan energi

dinyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi

dapat diubah menjadi bentuk lain. Neraca panas merupakan persamaan matematis

yang menyatakan hubungan antara panas masuk dengan panas keluar dari suatu

sistem. 8onsepnya hampir sama dengan neraca massa, yaitu seperti yang ditunjukkan

pada persamaan ".*

9a % 9i & 9o ' 9g & 9k (".*)

Dimana

9a % 9nergi akumulasi


4/13

9i % 9nergi masuk

9o % 9nergi keluar

9g % :enerasi energi

9k % 8onsumsi energi (Himmelblau, *+#*)

7stilah istilah yang sering dijumpai dalam perhitungan neraca energi adalah

1. Per!ahan En"hal&% '()*

9ntalpi adalah istilah dalam termodinamika yang menyatakan jumlah

energi suatu sistem termodinamika. Perubahan entalpi merupakan panas yang

diserap atau panas yang dilepaskan dari sistem.

2. +a&as%"as Panas 'C&*

8apasitas panas merupakan energi yang dibutuhkan oleh suatu ;at

untuk menaikkan suhunya #o


5/13

/. Satuan operasi energi kilo -oule (k-)

-umlah panas masuk dan jumlah bahan panas keluar suatu peralatan

proses dapat dihitung dengan persamaan berikut

Q=mT reff

T

Cp dt ("./)

Dimana

@ % -umlah panas yang dihasilkan (k-)

m % $assa (kg)


6/13

5.# )as%l Perh%"!ngan Neraca Massa

1. Neraca Massa ,% Reak"/r 0ks%,as%

+/m&/nenIn&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*

31 32 3# 3 35

PB #13"3,3// 123,0#*

Hac "4++",4#0 "4++",4#0

ptol #*,1*1

H*C "04/,"11

Subtotal #13"3,3// "4+#*,44"

#01#+3,31

3 #/#012,0/4 4+"#/,*"1

4/"al 2216785 2216785

2. Neraca Massa ,% +r%s"al%9er-1

+/m&/nen In&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*35 3 3:

PB 123,0#* 123,0#*

Hac "4++",4#0 /#3*,242 ""3*/,##2

Ptol #*,1*1 #*,1*1

H*C "04/,"11 *41,/*" "#42.*0#

Subtotal 4+"#/,*"1 /024,#*# 32+/0,#/0

4/"al 751#825 751#825


7/13

#. Neraca Massa ,% +r%s"al%9er-2

+/m&/nenIn&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*

3: 36 3

PB 123,0#* 123,0#*

Hac ""3*/,##2 *0100,12+ /##23,002

Ptol #*,1*1 #*,1*1H*C "#42.*0# **40,012 *4+*,220

Subtotal 32+/0,#/0 *14/4,#/2 1++40,443

4/"al 6:7#81# 6:7#81#

. Neraca Massa ,%Rotary Vacuum Filter-1

+/m&/nenIn&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*

3 317 311

PB 123,0#* 123,0#*Hac /##23,002 /##23,002

Ptol #*,1*1 #*,1*1

H*C *4+*,220 33,"*# *3#0,*"0

Subtotal 1++40,443 /#4"*,01# *3#0*,"/1

4/"al 7786 7786


8/13

5. Neraca Massa ,%Rotary Dryer-1

+/m&/nen In&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*311 312 31#

?5 *"*/4,344 *"*/4,344

Ptol #*,1*1 #*,1*1

H*C *3#0,*"0 *22#,### 0/,#0/

Subtotal *""0/,444 *22#,### *"/2#,0*1

4/"al 255#. 255#8

. Neraca Massa ,%Mixer

+/m&/nenIn&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*

31# 31 315

?5 *"*/4,344 *"*/4,344

Ptol #*,1*1 #*,1*1

H*C 0/,#0/ "1+02,1+/ "1+4+,201

Subtotal *"/2#,0*1 "1+02,1+/ 3#0#4,+*4

4/"al 611872 611872


9/13

:. Neraca Massa ,% Reak"/r )%,r/genas%

+/m&/nenIn&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*

315 31 31: 316

?5 *"*/4,344 *"*/4,344

ptol #*,1*1 3+,3""

H*C "1+4+,201 "1+44,221

H* 0,+0+ *,+/0

N* +,++* +,++*

Sub total 3#0#4,+*4 0,+0* *,+/1 3#0*#,+/1

4/"al 612#87:1 612#87:1

6. Neraca Massa ,% +r%s"al%9er P!r%;%kas%-1

+/m&/nenIn&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*

316 31 327

?5 *"*/4,344 *"*/4,344

ptol 3+,3"" 3+,3""

H*C "1+44,221 2#31,+/4 034#/,2/3

Subtotal 3#0*#,+/1 2#31,+/4 20*/0,442

4/"al 612187# 612187#

. Neraca Massa ,% +r%s"al%9er P!r%;%kas%-2

+/m&/nenIn&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*

327 321 322

?5 *"*/4,344 *"*/4,344

ptol 3+,3"" 3+,3""

H*C 034#/,2/3 #132#,"4+ /*+0*,#03

Subtotal 20*/0,442 #132#,"4+ "2/1/,0+2

4/"al :2#8: :2#8:

17. Neraca Massa ,%Rotary Vacuum Filter-2


10/13

+/m&/nenIn&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*

322

32#

32

?5 *"*/4,344 *"*/4,344

ptol 3+,3"" 23,//+ *,"*"

H*C /*+0*,#03 /+00+,+0+ #1+*,#+2

Subtotal "2/1/,0+2 /+"#3,/2+ *130",+/2

4/"al 5:##87: 5:##87:

11. Neraca Massa ,%Rotary Dryer-2

+/m&/nenIn&!" '+gam* 0!"&!" '+gam*

32 325 32

?5 *"*/4,344 *"*/4,344

ptol *,"*" *,"*"

H*C #1+*,#+2 #"4*,"## 4,"41

Subtotal *130",+/2 #"4*,"## *"*"*,"*"4/"al 26587#: 26587#:


11/13

5. )as%l Perh%"!ngan Neraca Energ%

1. Neraca Energ% ,% +/m&res/r

Al%ran Panas Mas!k '+


12/13



13/13


Documents

BAB V NERACA MASSA DAN ENERGI.docx