BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengadukan merupakan proses suatu pencampuran dua atau lebih zat agar

diperoleh larutan yang homogen. Istilah pencampuran (mixing) digunakan sebagai

salah satu bentuk operasi teknik kimia yang bertujuan untuk mengurangi

ketidaksamaan atau ketidakrataan dalam komposisi, temperatur atau sifat – sifat

lain yang terdapat dalam suatu bahan. Pencampuran adalah operasi tersebarnya

secara acak suatu bahan ke bahan yang lain dimana bahan-bahan tersebut terpisah

dalam dua fasa atau lebih.

Dalam proses kimia, pengadukan dilakukan untuk memperoleh keadaan

turbulen (bergolak). Akibat dilakukannya pengadukan, maka kita akan

memperoleh bahan yang memiliki kesamaan pada skala molekuler. Dengan

adanya kesamaan bahan pada skala molekuler maka akan terjadi peristiwa sebagai

berikut :

1. Terjadinya reaksi kimia

2. Terjadinya perpindahan massa

3. Terjadinya perpindahan panas

1.2 Tujuan

Tujuan dari dilakukannya percobaan tangki pengaduk ini adalah :

1. Mempelajari pola aliran dari setiap impeller dan pengaruh baffle terhadap pola

aliran.

2. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan daya (P).

3. Untuk mengetahui bilangan froude (N)fr dan hubungan antara bilangan Reynold

(NRe )dan bilangan power (NPo).

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Pencampuran

Pencampuran bahan merupakan salah satu proses penting dalam industri

kimia. Pencampuran adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak,

dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain, yang pada akhirnya

membentuk hasil yang lebih seragam (homogen).Pada proses pencampuran

diperlukan gaya mekanik untuk menggerakkan bahan-bahan sehingga didapat

hasil yang homogen. Gaya mekanik diperoleh sebagai akibat adanya aliran bahan

ataupun dihasilkan oleh alat pencampur. Proses pencampuran dalam fasa cair

dilandasi oleh mekanisme perpindahan momentum di dalam aliran turbulen,

pencampuran terjadi pada tiga skala yang berbeda, yaitu:

1. Pencampuran sebagai akibat aliran cairan secara keseluruhan (bulk flow) yang

disebut mekanisme konvektif.

2. Pencampuran karena adanya gumpalan – gumpalan fluida yang terbentuk dan

tercampakkan di dalam medan aliran, dikenal sebagai “eddies”, mekanisme

pencampuran ini disebut “eddy difussion”.

3. Pencampuran karena gerak molekul air, merupakan mekanisme pencampuran

yang dikenal difusi.

2.2 Tangki Pengaduk

Pencampuran cair-cair digunakan untuk mempersiapkan atau

melangsungkan proses-proses kimia dan fisika serta juga untuk membuat produk

akhir yang komersial. Alat yang digunakan untuk pencampuran bahan cair-cair

dapat berupa tangki atau bejana yang dilengkapi dengan pengaduk. Tangki atau

bejana biasanya berbentuk silinder dengan sumbu terpasang vertikal, bagian atas

bejana itu bias terbuka saja ke udara atau dapat pula tertutup. Ujung bawah tangki

itu biasanya agak membulat, jadi tidak datar saja, maksudnya agar tidak terdapat

terlalu banyak sudut-sudut tajam atau daerah yang sulit ditembus arus zat cair.

Kedalaman zat cair biasanya hampir sama dengan diameter tangki. Di

dalam tangki itu dipasang pengaduk (impeller) pada ujung poros menggantung,

artinya poros itu ditumpu dari atas. Poros itu digerakkan oleh motor, yang kadang-

kadang dihubungkan langsung dengan poros itu, namun biasanya dihubungkan

melalui peti roda gigi untuk menurunkan kecepatannya.

2.3 Jenis Pengadukan

Jenis pengadukan dalam pengolahan dapat dikelompokan berdasarkan

kecepatan pengadukan dan metoda pengadukan. Berdasarkan kecepatannya,

pengadukan dibedakan menjadi pengadukan cepat dan pengadukan lambat.

Kecepatan pengadukan dinyatakan dengan gradien kecepatan, yang merupakan

fungsi dari tenaga yang disuplai (P) :

G=√Wμ =√ Pμ .V

(1)

Dalam hal ini :

W = tenaga yang disuplai per satuan volume air (N-m/s.m3)

P = suplai tenaga ke air ( N.m/s)

V = volume air yang diaduk (m3)

= viskositas absolut air ( N.s/m2)

Persamaan ini berlaku umum untuk semua jenis pengadukan. Parameter yang

membedakannya adalah besarnya tenaga yang disuplai kedalam air (P).

Berdasarkan metodanya pengadukan dibedakan menjadi :

1. Pengadukan Mekanis

Pengadukan mekanis adalah metoda pengadukan menggunakan alat

pengaduk berupa impeller yang digerakkan dengan motor bertenaga listrik.

Umumnya pengadukan mekanis terdiri dari motor, poros pengaduk, dan gayung

pengaduk (impeller). Menurut bentuknya, pengaduk dapat dibagi menjadi 3

golongan yaitu :

1. Turbin

Menghasilkan aliran arah radial dan tangensial, disekitar turbin terjadi

daerah turbulensi yang kuat, arus dan geseran yang kuat antar fluida.

(a) (b) (c)

Gambar 1 .Berbagai jenis turbin : (a) six blade open turbin, (b) pitched-

blade (45’) turbin, (c) six blade turbin with disk

2. Propeller

Menghasilkan aliran arah aksial, arus aliran meninggalkan pengaduk

secara kontinu melewati fluida ke satu arah sampai dibelokkan oleh

dinding atau dasar tangki.

(a) (b)

Gambar 2 Berbagai propeler : (a) three-blade marine propeller,

(b) guarded propeller

3. Padel

Menghasilkan aliran arah radial dan tangensial hampir tanpa gerak

vertikal.Arus bergerak secara horisontal, setelah mencapai dinding akan

dibelokkan ke atas dan ke bawah.

(a) (b) (c)

Gambar 2.4. Berbagai jenis padel : (a) four blade padlle, (b) gate padlle,

(c) glassed padlle

2. Pengadukan Hidrolis

Pengadukan yang memanfaatkan gerakan air sebagai tenaga pengadukan.

Sistem pengadukan ini menggunakan energi hidrolik yang dihasilkan dari suatu

aliran hidrolik. Beberapa contoh dari pengadukan hidrolis adalah terjunan,

loncatan, hidrolisis, parshall flume, baffle basin (baffle channel), perforated wall,

gravel bed.

3. Pengadukan Pneumatis

Pengadukan yang menggunakan udara (gas) beebentuk gelembung yang

dimasukkan ke dalam air sehingga menimbulkan gerakan pengadukan pada air.

Injeksi bertekanan kedalam suatu badan air akan menimbulkan turbulensi akibat

lepasnya gelembung udara ke permukaan air.

2.4 Tenaga Pengadukan

Besarnya tenaga untuk operasi pengadukan akan mempengaruhi besarnya

gradien kecepatan yang dihasilkan. Bila suatu sistem pengadukan telah ditentukan

nilai gradien kecepatannya, maka tenaga pengadukan dapat dihitung. Tenaga

pengadukan dihasilkan oleh suatu sistem pengadukan misalnya alat pengaduk dan

kecepatan putarannya, aliran air, hembusan udara dan sebagainya. Perhitungan

tenaga pengadukan berbeda-beda bergantung pada jenis pengadukannya. Pada

pengadukan mekanis yang berperan dalam menghasilkan tenaga adalah bentuk

dan ukuran pengaduk serta kecepatan alat pengaduk itu diputar oleh motor

penggerak. Hubungan antara variabel itu dinyatakan dengan persamaan untuk

nilai NRe leebih dari 10.000:

P = KT . n3.Di

5 . (2)

Dan persamaan (3) untuk nilai NRe kurang dari 20

P = KL .n2 .Di3 . (3)

Bilangan Reynold untuk satu pengaduk dapat dihitung dengan rumus sebagai

berikut :

N ℜ=Di2n ρμ

(4)

Keterangan untuk persamaan (2), (3), dan (4) adalah:

P = tenaga (N.m/s)

K = Konstanta pengaduk untuk aliran turbulen

n = kecepatan putaran.(rps)

Di = diameter pengaduk (m)

= Massa jenis air (kg/m3)

KL = konstanta pengaduk aliran laminer

= kekentalan absolute cairaan (N-s/m2)

Pada pengadukan hidrolisis tenaga dapat dituliskan sebagai berikut :

P = Q . .g .h (5)

Dimana :

P = tenaga (N.m/s)

Q = debit aliran (m3/s)

= berat jenis (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = tinggi jatuhan m

kehilangan energi akibat gesekan (head loss)

Penggabungan persamaan (5) ke persamaan (1) menghasilkan :

G=√Q ρghμ N=√ gh

∪ td (6)

Nilai h dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

a. Dalam pipa : hl=f LV2

D 2 g

b. Kanal bersekat : hl=K V2

2g

c. Media berbutir : hl= f❑

1−αα2

Ldv2

g

f=150 I1−αRN

I+1,75

RN=d vρμ

Dimana : d = rata-rata diameter butiran

L= kedalaman media berbutir

=porositas butiran

V=kecepatan aliran (m/s)

RN= bilangan Reynold

= faktor bentuk

BAB III

PROSEDUR KERJA

3.1. Alat :

1. tangki pengaduk tanpa baffle

2. impeller (turbin dan propeller)

3. motor pengaduk

4. stop watch

5. piknometer

6. neraca teknis

7. statif

8. viskometer ostwald

9. amperemeter dan voltmeter

10. pipet tetes

3.2. Bahan :

1. aquadest

2. bahan yang ditugaskan dosen atau asisten

3.3 Cara Kerja

1. Menyusun alat seperti gambar di atas.

2. Membuat larutan kanji dengan konsentasi tertentu

3. Melihat pengaruh diameter tangki (DT), diameter pengaduk (D),

tinggi pengaduk dari dasar tangki, tinggi cairan dalam tangki, lebar

baffle, daya terhadap proses pengadukan.

4. Menentukan pola aliran yang dihasilkan dari impeller pada air

dengan menggunakan sekam padi sebagai alat pembantu untuk

menentukan pola aliran yang dihasilkan oleh impeller.

5. Memasukkan larutan yang akan diaduk (oli dengan kerosin) dalam

tangki dan diaduk dengan tegangan (V) dan waktu yang diberikan,

serta menentukan arus dan laju putarannya (N).

6. Kemudian menentukan densitas () dan viskositas () dari larutan

kanji yang diaduk dengan menggunakan piknometer, serta

menghitung daya dengan mengukur arus dan tegangan yang

digunakan.

7. Mengulangi percobaan diatas.

BAB IV

DATA PERCOBAAN

Diameter pengaduk : - propeller = m

- turbin = m

Massa pikno kosong = gram

Massa pikno kosong + air = gram

Waktu viskositas (t) air = sekon

Temperatur air = ºC

A.Jenis pengaduk (impeller) turbin

1) Tangki tanpa baffle

Not

(menit)

C

(g/l)V

(Volt)N

(putaran/detik)

I

(A)

t viscous (detik)

ρ (kg/m3)

1

2

2) Tangki dengan baffle

Not

(menit)

C

(g/l)V

(Volt)N

(putaran/detik)

I

(A)

t viscous (detik)

ρ (kg/m3)

1

2

B. Jenis pengaduk (impeller) propeller

1) Tangki tanpa baffle

Not

(menit)

C

(g/l)V

(Volt)N

(putaran/detik)

I

(A)

t viscous (detik)

ρ (kg/m3)

1

2

2) Tangki dengan baffle

Not

(menit)

C

(g/l)V

(Volt)N

(putaran/detik)

I

(A)

t viscous (detik)

ρ (kg/m3)

1

2

DAFTAR PUSTAKA