Embed Size (px)
DESCRIPTION
Mass and Energy Balance in Evaporator
Citation preview
Mass and Energy Balance of Biosystem
BE2202
BIOENGINEERING DEPARTMENT
SCHOOL OF LIFE SCIENCES AND TECHNOLOGY
BANDUNG INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2016
Group:
• Anca Awal Sembada 11214003
• Kevin Sumendap 11214033
Multistage Evaporation
Problems
In the four-stage evaporation system shown in Figure 2.24, a 50%
by weight sugar solution is concentrated to 65% by evaporating an
equal amount of water in each of the four stages. With a total input of
50.000 lb/h, a product stream of 35.000 lb/h is produced. Determine
the compositions of the intermediate streams.
With N2=N4, N4=N6, and N6=N8
Sebelum melakukan penyelesaian neraca massa, dilakukan perhitungan terhadap nilai derajat kebebasan (DK), yang meliputi:
• DK pada Unit I
• DK pada Unit II
• DK pada Unit III
• DK pada Unit IV
• DK Process
• DK Keseluruhan
Analisis Derajat Kebebasan (DK)
Unit I Unit II Unit III Unit IV Process Keseluruhan
Variabel Aliran
5 5 5 5 14 8
Neraca Independen
2 2 2 2 8 2
Data Aliran 1 0 0 1 2 2
Data Komposisi
1 0 0 1 2 2
Hubungan Pembantu
0 0 0 0 3 3
Derajat Kebebasan (DK)
1 3 3 1 -1 -1
Setelah dilakukan analisis derajat kebebasan (DK), disimpulkan
bahwa penyelesaian yang akan kita ambil adalah penyelesaian unit
process dengan DK = -1.
Karena DK = -1, maka pada sistem ada kelebihan pertelaan
(kelebihan data), sehingga agar DK = 0, salah satu data harus
dihilangkan agar persamaan neraca massa dapat diselesaikan. Data
yang dihilangkan adalah data aliran pada Products, 35.000 lb/h.
Persamaan Neraca Independen Unit I
• Sugar Balances:
25.000 = Xs,3.N3
• Water Balances:
25.000 = N2 + Xw,3.N3
Persamaan Neraca Independen Unit II
• Sugar Balances:
Xs,3.N3 = Xs,5.N5
• Water Balances:
Xw,3.N3 = N4 + Xw,5.N5
Persamaan Neraca Independen Unit III
• Sugar Balances:
Xs,5.N5 = Xs,7.N7
• Water Balances:
Xw,5.N5 = N6 + Xw,7.N7
Persamaan Neraca Independen Unit IV
• Sugar Balances:
Xs,7.N7 = 0,65.N9
• Water Balances:
Xw,7.N7 = N8 + 0,35.N9
Persamaan Neraca Independen Total
• Sugar Balance
25.000 = Xs,3.N3
Xs,3.N3 = Xs,5.N5
Xs,5.N5 = Xs,7.N7
Xs,7.N7 = 0,65.N9 +
25.000 = 0,65.N9
Didapatkan nilai N9 = 38.461,54 lb/h
Persamaan Neraca Independen Total
• Water Balance
25.000 = N2 + Xw,3.N3
Xw,3.N3 = N4 + Xw,5.N5
Xw,5.N5 = N6 + Xw,7.N7
Xw,7.N7 = N8 + 0,35.N9 +
25.000 = N2 + N4 + N6 + N8 + 0,35.N9
25.000 = N2 + N4 + N6 + N8+ + 13.461,54
11.538,46 = N2 + N4 + N6 + N8
Karena, N2=N4, N4=N6, and N6=N8
Maka,
11.538,46 = N2 + N4 + N6 + N8
11.538,46 = 4N2
Sehingga, N2 = 2.884,62 lb/h
N4 = 2.884,62 lb/h
N6 = 2.884,62 lb/h
N8 = 2.884,62 lb/h
Menentukan Komposisi Intermediate Stream
Stream 3 antara UNIT I dan UNIT II
• Sugar Balances:
25.000 = Xs,3.N3
N3 = 25.000
Xs,3
• Water Balances:
25.000 = N2 + Xw,3.N3
25.000 = 2.884,62 + (Xw,3.25000
Xs,3)
Menentukan Komposisi Intermediate Stream
Stream 3 antara UNIT I dan UNIT II
25.000 = 2.884,62 + (Xw,3.25.000
Xs,3)
22.115,38 = Xw,3Xs,3
. 25.000
Xw,3Xs,3
= 0,8846
Water pada stream 3 didapatkan sebesar 0,4694 atau 46,9%
Sugar pada stream 3 didapatkan sebesar 0,5306 atau 53,1%
Menentukan Komposisi Intermediate Stream
Stream 5 antara UNIT II dan UNIT III
Nilai N3
Nilai N3 dapat dicari dengan menggunakan persamaan neraca total UNIT 1 yaitu N1 = N2 + N3
50.000 = 2.884,62 + N3
N3 = 47.115,38 lb/h
Menentukan Komposisi Intermediate Stream
Stream 5 antara UNIT II dan UNIT III
• Sugar Balances:
Xs,3.N3 = Xs,5.N5
(0,531).(47.115,38) = Xs,5.N5
25.018,27 = Xs,5.N5
N5 = 25.018,27
Xs,5
Menentukan Komposisi Intermediate Stream
Stream 5 antara UNIT II dan UNIT III
• Water Balances:
Xw,3.N3 = N4 + Xw,5.N5
(0,469).(47.115,38) = 2.884,62 + Xw,5.N5
22.097,11 = 2.884,62 + Xw,5.N5
19.212,49 = Xw,5.N5
Menentukan Komposisi Intermediate Stream
Stream 5 antara UNIT II dan UNIT III
19.212,49 = Xw,5.N5 dan N5 = 25.018,27
Xs,5
19.212,49 = Xw,5.25.018,27
Xs,5Xw,5Xs,5
= 0,7679
Water pada stream 5 didapatkan sebesar 0,4344 atau 43,4%
Sugar pada stream 5 didapatkan sebesar 0,5656 atau 56,6%
Menentukan Komposisi Intermediate Stream
Stream 7 antara UNIT III dan UNIT IV
Nilai N7
Nilai N7 dapat dicari dengan menggunakan persamaan neraca total UNIT IV yaitu N7 = N8 + N9
N7 = 2.884,62 + 38.461,64
N7 = 41.346,26 lb/h
Menentukan Komposisi Intermediate Stream
Stream 7 antara UNIT III dan UNIT IV
• Sugar Balance
Xs,7.N7 = 0,65.N9
Xs,7.(41.346,26) = 0,65.(38.461,64)
Xs,7.(41.346,26) = 25.000,07
Xs,7 = 0,6046, sehingga Xw,7 = (1-0,6046) = 0,3954
Water pada stream 7 didapatkan sebesar 0,3954 atau 39,5%
Sugar pada stream 7 didapatkan sebesar 0,6046 atau 60,5%
Kesimpulan
Komposisi pada masing-masing Intermediate Stream adalah sebagai berikut:
Feed : Sugar 50% Stream 7 : Sugar 60,5%
Water 50% Water 39,5%
Stream 3 : Sugar 53,1% Product : Sugar 65%
Water 46,9% Water 35%
Stream 5 : Sugar 56,6%
Water 43,4%
