MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA
DINAMIKA PROSES TANGKI [DPT]
Disusun oleh: Moch. Syahrir Isdiawan B. Raissa Alistia Dr. Tri Partono Adhi Dr. Winny Wulandari Dr. Ardiyan Harimawan
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2013
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
DAFTAR ISI DAFTAR ISI............................................................................................................................... i DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................ii DAFTAR TABEL .................................................................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1 BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN................................................................. 2 2.1 Tujuan Percobaan ............................................................................................................. 2 2.2 Sasaran Percobaan ............................................................................................................ 2 BAB III RANCANGAN PERCOBAAN .................................................................................. 3 3.1 Skema Alat Percobaan ..................................................................................................... 3 3.2 Alat dan Bahan ................................................................................................................. 3 BAB IV PROSEDUR KERJA ................................................................................................... 4 4.1 Kalibrasi Luas Penampang Tangki .................................................................................. 4 4.2 Penentuan Laju Alir Input ................................................................................................ 4 4.3 Penentuan Laju Alir Output serta Parameter Model Matematika (k dan n)..................... 5 4.4 Simulasi Gangguan .......................................................................................................... 6 LAMPIRAN ............................................................................................................................... 8 A. TABEL DATA MENTAH ................................................................................................ 8 B. PROSEDUR PERHITUNGAN ....................................................................................... 13
DPT
i
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1. Rangkaian alat percobaan ..................................................................................... 3 Gambar 4. 1 Diagram alir percobaan kalibrasi luas penampang tangki .................................... 4 Gambar 4. 2 Diagram alir percobaan penentuan laju alir input ................................................. 5 Gambar 4. 3 Diagram alir percobaan penentuan laju alir output serta parameter model matematika k dan n ............................................................................................... 6 Gambar 4. 4 Diagram alir percobaan simulasi gangguan .......................................................... 7 Gambar B. 1. Hubungan antara Volume terhadap Tinggi Air ................................................. 14 Gambar B. 2. Hubungan antara Perubahan Volume terhadap Selang Waktu ......................... 17 Gambar B. 3. Hubungan antara ln(-dh/dt) terhadap ln h ......................................................... 20
DPT
ii
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
DAFTAR TABEL Tabel B. 1. Data Pengamatan Hubungan Volume terhadap Tinggi Air .................................. 13 Tabel B. 2. Hubungan antara Tinggi Air terhadap Waktu ....................................................... 15 Tabel B. 3. Hasil Perhitungan Perubahan Volume .................................................................. 16 Tabel B. 4. Hasil Perhitungan Laju ALir ................................................................................. 17 Tabel B. 5. Hubungan antara Ketinggian Air terhadap Waktu ................................................ 17 Tabel B. 6. Hasil Perhitungan Metode Linierisasi ................................................................... 19 Tabel B. 7. Hasil Perhitungan k dan n Menggunakan Metode Linierisasi .............................. 20 Tabel B. 8. Perhitungan Selisih h Hasil Integral dengan h Data Percobaan ............................ 21 Tabel B. 9. Hasil Perhitungan k dan n dengan Menggunakan Metode Integrasi..................... 21
DPT
iii
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
BAB I PENDAHULUAN Pabrik kimia merupakan susunan/rangkaian berbagai unit pengolahan yang terintegrasi satu sama lain secara sistematik dan rasional. Tujuan pengoperasian pabrik secara keseluruhan adalah mengubah (mengonversi) bahan baku menjadi produk yang lebih bernilai guna. Dalam pengoperasiannya, pabrik akan selalu mengalami gangguan (disturbance) dari lingkungan eksternal. Selama beroperasi, pabrik harus terus memepertimbangkan aspek keteknikan, keekonomisan, dan kondisi sosial agar tidak terlalu signifikan terpengaruh oleh perubahan-perubahan eksternal tersebut. Dinamika proses menunjukkan unjuk kerja proses yang profilnya selalu berubah terhadap waktu. Dinamika proses selalu terjadi selama sistem proses belum mencapai kondisi tunak. Keadaan tidak tunak terjadi karena adanya gangguan terhadap kondisi proses yang tunak. Agar proses selalu stabil, karakteristik dinamika sistem proses dan sistem pemroses harus diidentifikasi. Jika dinamika peralatan dan perlengkapan operasi sudah dipahami, akan mudah dilakukan pengendalian, pencegahan kerusakan, dan pemonitoran tempat terjadi kerusakan apabila unjuk kerja perlatan berkurang dan peralatan bekerja tidak sesuai dengan spesifikasi operasinya. Pembelajaran tentang dinamika proses penting untuk meramalkan kelakuan proses dalam suatu kondisi tertentu. Peramalan kelakuan proses perlu dilakukan untuk perancangan pengendalian proses yang bertujuan :
DPT
-
Menekan pengaruh gangguan.
-
Menjamin kestabilan proses.
-
Mengoptimalkan performa sistem proses.
-
Menjaga keamanan dan keselamatan kerja.
-
Memenuhi spesifikasi produk yang diinginkan.
-
Menjaga agar operasi tetap ekonomis.
-
Memenuhi persyaratan lingkungan.
1
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN
2.1 Tujuan Percobaan Dengan melaksanakan praktikum ini, praktikan diharapkan dapat mempelajari dinamika (perilaku) proses tidak tunak (unsteady state) melalui sistem fisik sederhana.
2.2 Sasaran Percobaan Beberapa sasaran yang ingin dicapai dengan melaksanakan praktikum ini adalah: 1. Praktikan mampu mengenali dan mendefinisikan keadaan tunak dan tidak tunak untuk sistem-sistem fisik sederhana. 2. Praktikan mampu membangun model metematika untuk sistem-sistem fisik sederhana yang berada dalam keadaan tidak tunak. 3. Praktikan dapat menentukan parameter-parameter model matematika yang telah dibangun dari rangkaian data percobaan.
DPT
2
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
BAB III RANCANGAN PERCOBAAN
3.1 Skema Alat Percobaan Rangkaian peralatan untuk percobaan dinamika proses pengosongan tangki dapat dilihat pada Gambar 3.1. Reservoir
Reservoir
Q1
Q2 (valve untuk gangguan)
Tangki 1
k1, n1
Q3 Tangki 2
k2, n2
Q4
Bak penampungan air Gambar 3.1. Rangkaian alat percobaan
3.2 Alat dan Bahan Alat – alat yang digunakan pada percobaan ini adalah: -
Satu set peralatan percobaan dinamika proses pengosongan tangki
-
Stopwatch
-
Gelas kimia
-
Gelas ukur
-
Ember
-
Kain lap
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah: -
DPT
Air
3
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
BAB IV PROSEDUR KERJA
4.1 Kalibrasi Luas Penampang Tangki Tangki 1 mula – mula dikosongkan, kemudian diisi dengan sejumlah air yang volumenya telah diketahui menggunakan gelas ukur. Tinggi permukaan air dalam tangki pada setiap volume air tertentu dicatat. Percobaan diulangi sebanyak minimal 6 kali. Setelah data – data diperoleh, dibuat kurva antara volume air terhadap ketinggian air dalam tangki. Gradien kurva ini menyatakan luas penampang tangki. Prosedur ini kemudian dilakukan juga untuk tangki 2. Diagram alir percobaan kalibrasi luas penampang tangki dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4. 1 Diagram alir percobaan kalibrasi luas penampang tangki 4.2 Penentuan Laju Alir Input Untuk mengetahui laju alir input, mula – mula tangki dikosongkan, valve output ditutup, dan valve input dibuka dengan bukaan tertentu. Kemudian dilakukan pencatatan waktu untuk setiap penambahan ketinggian air tertentu. Ketinggian air dalam tangki dikorelasikan dengan volume air dengan mengalikan ketinggian air dan luas penampang tangki. Kemudian dibuat kurva antara volume air terhadap waktu. Gradien kurva ini menyatakan laju alir volumetrik input. Prosedur kemudian dilakukan juga untuk beberapa
DPT
4
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
variasi bukaan valve. Diagram alir percobaan penentuan laju alir input dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4. 2 Diagram alir percobaan penentuan laju alir input 4.3 Penentuan Laju Alir Output serta Parameter Model Matematika (k dan n) Tangki mula - mula diisi hingga penuh, kemudian valve output dibuka dengan bukaan tertentu dan dilakukan pencatatan waktu untuk setiap penurunan ketinggian air tertentu. Volume air dalam tangki dikorelasikan dengan ketinggian air di dalam tangki dengan mengalikan ketinggian air dan luas penampang tangki. Kemudian dibuat kurva antara volume air terhadap waktu. Gradien kurva ini menyatakan laju alir volumetrik output. Parameter k dan n diperoleh dari pengolahan data – data hasil percobaan. Prosedur kemudian dilakukan juga untuk beberapa variasi bukaan valve. Prosedur ini dilakukan untuk tangki 1 dan 2. Diagram alir percobaan penentuan laju alir output serta parameter model matematika k dan n dapat dilihat pada Gambar 4.3.
DPT
5
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
Gambar 4. 3 Diagram alir percobaan penentuan laju alir output serta parameter model matematika k dan n 4.4 Simulasi Gangguan Percobaan simulasi gangguan dilakukan pada tangki 1 karena percobaan ini harus dilakukan dengan salah satu laju alir dijaga konstan. Tangki 1 mula - mula dikosongkan dan semua valve ditutup. Kemudian valve input (Q1) dan valve output (Q3) dibuka secara bersamaan dengan bukaan tertentu. Ketinggian air setiap rentang waktu tertentu kemudian dicatat. Pencatatan dilakukan hingga kondisi tunak, yaitu saat ketinggian air dalam tangki tidak berubah lagi. Setelah mencapai keadaan tunak, kondisi ini diberi gangguan. Gangguan dapat berupa penambahan atau pengurangan bukaan valve input atau valve output, selain itu gangguan juga dapat berupa penambahan aliran input dengan membuka valve gangguan (Q2). Setelah diberi gangguan, dilakukan kembali pencatatan ketinggian air setiap rentang waktu tertentu dan pencatatan dihentikan pada saat sistem mencapai kondisi tunak. Diagram alir percobaan simulasi gangguan dapat dilihat pada Gambar 4.4.
DPT
6
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
Gambar 4. 4 Diagram alir percobaan simulasi gangguan
DPT
7
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
LAMPIRAN A. TABEL DATA MENTAH 1. Perhitungan Luas Penampang Tangki Tangki 1
Tangki 2
No Volume (mL) h (cm) No Volume (mL) h (cm) 1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
2. Perhitungan Laju Alir Input ...% bukaan
...% bukaan
...% bukaan
...% bukaan
No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
DPT
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
6
6
6
6
7
7
7
7
8
8
8
8
9
9
9
9
10
10
10
10
11
11
11
11
12
12
12
12
13
13
13
13
14
14
14
14
8
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
15
15
15
15
16
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
18
19
19
19
19
20
20
20
20
3. Perhitungan Laju Alir Output 100% bukaan
75% bukaan
50% bukaan
25% bukaan
No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
DPT
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
6
6
6
6
7
7
7
7
8
8
8
8
9
9
9
9
10
10
10
10
11
11
11
11
12
12
12
12
13
13
13
13
14
14
14
14
15
15
15
15
16
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
18
19
19
19
19
20
20
20
20
9
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
4. Perhitungan Parameter k dan n No h (cm)
100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan t (s)
t (s)
t (s)
t (s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
DPT
10
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
5. Simulasi Gangguan Sebelum diberi gangguan %bukaan input 1 = %bukaan input 2 = %bukaan output = No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
DPT
11
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
Setelah diberi gangguan %bukaan input 1 = %bukaan input 2 = %bukaan output = No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s) No h (cm) t (s)
DPT
12
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
B. PROSEDUR PERHITUNGAN 1. Perhitungan luas penampang tangki a. Perhitungan dari volume dan ketinggi air Misalkan data pengamatan yang telah didapat dari percobaan disajikan pada Tabel B.1. Tabel B. 1. Data Pengamatan Hubungan Volume terhadap Tinggi Air Tangki 1 No Volume (mL) h (cm) 1
3000
6,3
2
4000
8,5
3
5000
10,6
4
6000
12,4
5
7000
14,3
6
8000
16,2
7
9000
18,3
8
10000
20,2
Volume dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Dengan: V
= volume air (mL)
A
= luas penampang tangki (cm2)
h
= tinggi air dalam tangki (cm)
Sehingga luas penampang tangki dapat diketahui dari gradien garis hubungan antara volume dan tinggi air. Pengaluran garis hubungan antara volume dan tinggi air dari Tabel 1 disajikan pada Gambar B.1.
DPT
13
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
12000 10000 8000
y = 489,13x R² = 0,9978
V (mL) 6000 4000 2000 0 0
5
10
15
20
25
h (cm)
Gambar B. 1. Hubungan antara Volume terhadap Tinggi Air Keterangan: grafik tersebut harus dilewatkan koordinat (0,0)
Dari Gambar B.1, dapat diketahui bahwa luas penampang tangki sama dengan gradien yaitu 489,13 cm2.
b. Perhitungan dari keliling tangki
Dari keliling tangki, dapat diketahui diameter dalam tangki dengan menggunakan rumus:
Dengan: D
= diameter dalam tangki (cm)
K
= keliling dalam tangki (cm)
Luas penampang tangki dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Dengan: A
= luas penampang tangki (cm2)
D
= diameter dalam tangki (cm)
2. Perhitungan laju alir input dan output Misalkan data pengamatan yang telah didapat dari percobaan disajikan pada Tabel B.2.
DPT
14
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
Tabel B. 2. Hubungan antara Tinggi Air terhadap Waktu 100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan No h (cm)
t (s)
No h (cm)
t (s)
No h (cm)
t (s)
1
6
0,00
1
6
0,00
1
6
0,00
2
8
3,40
2
8
4,10
2
8
6,16
3
10
7,23
3
10
7,53
3
10
12,51
4
12 10,15
4
12 11,62
4
12
17,68
5
14 13,68
5
14 15,05
5
14
23,62
6
16 18,01
6
16 18,57
6
16
29,82
7
18 20,77
7
18 23,18
7
18
34,73
8
20 24,57
8
20 26,69
8
20
40,70
9
22 28,14
9
22 30,95
9
22
46,49
10
24 32,05
10
24 34,65
10
24
53,01
11
34 50,85
11
34 54,84
11
34
87,36
12
36 55,49
12
36 58,81
12
36
93,20
13
38 59,63
13
38 63,04
13
38
99,57
14
40 64,39
14
40 67,18
14
40 105,15
15
42 68,86
15
42 71,85
15
42 110,55
16
44 73,01
16
44 76,61
16
44 116,55
17
46 77,48
17
46 80,87
17
46 122,34
18
48 82,13
18
48 85,27
18
48 128,69
19
50 86,56
19
50 89,37
19
50 134,41
Perlu dihitung perubahan volume terlebih dahulu dengan menggunakan rumus:
Dengan: ∆V
= perubahan volume (mL)
A
= luas penampangtangki (cm2)
∆h
= perubahan ketinggian air (cm)
Hasil perhitungan perubahan volume disajikan pada Tabel B.3.
DPT
15
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
Tabel B. 3. Hasil Perhitungan Perubahan Volume 100% bukaan output
75% bukaan output
∆V (cm3)
No
h (cm)
0,00
0,00
1
6
8
3,40
978,26
2
3
10
7,23
1956,52
4
12
10,15
5
14
6
50% bukaan output
∆V (cm3)
No
h (cm)
0,00
0,00
1
6
0,00
0,00
8
4,10
978,26
2
8
6,16
978,26
3
10
7,53
1956,52
3
10
12,51
1956,52
2934,78
4
12
11,62
2934,78
4
12
17,68
2934,78
13,68
3913,04
5
14
15,05
3913,04
5
14
23,62
3913,04
16
18,01
4891,30
6
16
18,57
4891,30
6
16
29,82
4891,30
7
18
20,77
5869,56
7
18
23,18
5869,56
7
18
34,73
5869,56
8
20
24,57
6847,82
8
20
26,69
6847,82
8
20
40,70
6847,82
9
22
28,14
7826,08
9
22
30,95
7826,08
9
22
46,49
7826,08
10
24
32,05
8804,34
10
24
34,65
8804,34
10
24
53,01
8804,34
11
34
50,85
13695,64
11
34
54,84
13695,64
11
34
87,36
13695,64
12
36
55,49
14673,90
12
36
58,81
14673,90
12
36
93,20
14673,90
13
38
59,63
15652,16
13
38
63,04
15652,16
13
38
99,57
15652,16
14
40
64,39
16630,42
14
40
67,18
16630,42
14
40
105,15
16630,42
15
42
68,86
17608,68
15
42
71,85
17608,68
15
42
110,55
17608,68
16
44
73,01
18586,94
16
44
76,61
18586,94
16
44
116,55
18586,94
17
46
77,48
19565,20
17
46
80,87
19565,20
17
46
122,34
19565,20
18
48
82,13
20543,46
18
48
85,27
20543,46
18
48
128,69
20543,46
19
50
86,56
21521,72
19
50
89,37
21521,72
19
50
134,41
21521,72
No
h (cm)
1
6
2
t (s)
t (s)
t (s)
∆V (cm3)
Perubahan volume juga dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Dengan: ∆V
= perubahan volume (mL)
Q
= laju alir (mL/s)
∆t
= selang waktu (s)
Sehingga laju alir dapat diketahui dari gradien garis hubungan antara perubahan volume terhadap selang waktu. Pengaluran garis hubungan antara perubahan volume terhadap selang waktu disajikan pada Gambar B.2.
DPT
16
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
y = 256,96x R² = 0,9966
25000,00 20000,00 15000,00
y = 245,01x R² = 0,9989
y = 159,61x R² = 0,9992
∆V (mL) 10000,00 5000,00 0,00 0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
t (s) 100% bukaan
75% bukaan
50% bukaan
Gambar B. 2. Hubungan antara Perubahan Volume terhadap Selang Waktu Dari Gambar B.2, laju alir tiap bukaan disajikan pada Tabel B.4.
Tabel B. 4. Hasil Perhitungan Laju ALir Bukaan Laju Alir (mL/s) 100%
256,96
75%
245,01
50%
159,61
3. Perhitungan parameter k dan n
Misalkan data pengamatan yang didapat dari percobaan disajikan pada Tabel B.5.
Tabel B. 5. Hubungan antara Ketinggian Air terhadap Waktu 100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan h (cm) t (s) t (s) t (s) t (s)
DPT
54
0,00
0,00
0,00
0,00
52
2,82
3,97
4,78
13,48
50
5,90
7,00
9,11
26,00
48
9,33
10,45
14,01
38,90
46
12,34
13,50
18,42
52,69
44
15,43
17,27
23,34
65,72 17
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
h (cm)
Dinamika Pengosongan Tanki
100% bukaan 75% bukaan 50% bukaan 25% bukaan t (s)
t (s)
t (s)
t (s)
42
18,91
20,62
28,03
78,98
40
22,26
24,37
33,13
93,35
38
25,60
27,99
38,34
107,81
36
29,03
31,55
43,50
120,74
34
32,47
35,22
48,49
136,20
24
51,01
55,65
75,86
216,94
22
54,78
59,82
81,70
235,10
20
59,11
63,97
87,90
253,43
18
63,36
68,55
94,14
270,05
16
67,58
72,99
100,04
289,35
14
71,98
78,14
106,45
309,37
12
76,45
82,97
113,18
330,77
10
80,98
88,08
120,22
352,24
8
86,49
93,59
127,62
377,05
6
91,60
99,11
135,42
403,52
a. Perhitungan dengan Metode Linierisasi Hubungan antara laju perubahan ketinggian air terhadap ketinggian air ditunjukkan dengan rumus:
Dengan: h
= ketinggian air (cm)
t
= waktu (s)
k
= parameter
n
= parameter
Hubungan yang ditunjukkan rumus tersebut dapat dilinierkan menjadi:
DPT
18
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
Dari hubungan linierisasi tersebut, pengaluran garis hubungan antara ln(-dh/dt) terhadap ln h menghasilkan gradien bernilai n dan titik potong yang dapat digunakan untuk menghitung nilai k.
Hasil perhitungan dengan metode linierisasi disajikan pada Tabel B.6.
Tabel B. 6. Hasil Perhitungan Metode Linierisasi h (cm)
ln h
54
100% bukaan t (s)
ln(-dh/dt)
0,00
75% bukaan t (s)
ln(-dh/dt)
0,00
50% bukaan t (s)
ln(-dh/dt)
0,00
25% bukaan t (s)
ln(-dh/dt)
0,00
52
3,95
2,82
-0,34
3,97
-0,69
4,78
-0,87
13,48
-1,91
50
3,91
5,90
-0,39
7,00
-0,56
9,11
-0,82
26,00
-1,87
48
3,87
9,33
-0,44
10,45
-0,55
14,01
-0,85
38,90
-1,87
46
3,83
12,34
-0,43
13,50
-0,52
18,42
-0,83
52,69
-1,88
44
3,78
15,43
-0,43
17,27
-0,55
23,34
-0,85
65,72
-1,88
42
3,74
18,91
-0,45
20,62
-0,54
28,03
-0,85
78,98
-1,88
40
3,69
22,26
-0,46
24,37
-0,55
33,13
-0,86
93,35
-1,90
38
3,64
25,60
-0,47
27,99
-0,56
38,34
-0,87
107,81
-1,91
36
3,58
29,03
-0,48
31,55
-0,56
43,50
-0,88
120,74
-1,90
34
3,53
32,47
-0,48
35,22
-0,57
48,49
-0,89
136,20
-1,92
24
3,18
51,01
-0,53
55,65
-0,62
75,86
-0,93
216,94
-1,98
22
3,09
54,78
-0,54
59,82
-0,63
81,70
-0,94
235,10
-1,99
20
3,00
59,11
-0,55
63,97
-0,63
87,90
-0,95
253,43
-2,01
18
2,89
63,36
-0,57
68,55
-0,64
94,14
-0,96
270,05
-2,02
16
2,77
67,58
-0,58
72,99
-0,65
100,04
-0,97
289,35
-2,03
14
2,64
71,98
-0,59
78,14
-0,67
106,45
-0,98
309,37
-2,05
12
2,48
76,45
-0,60
82,97
-0,68
113,18
-0,99
330,77
-2,06
10
2,30
80,98
-0,61
88,08
-0,69
120,22
-1,01
352,24
-2,08
8
2,08
86,49
-0,63
93,59
-0,71
127,62
-1,02
377,05
-2,10
6
1,79
91,60
-0,65
99,11
-0,73
135,42
-1,04
403,52
-2,13
Dari Tabel B.6, pengaluran grafik hubungan antara ln (-dh/dt) terhadap ln h disajikan pada Gambar B.3.
DPT
19
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
0,00 0,00 1,00 -0,50 y = 0,1213x - 0,8979 R² = 0,9192 y = 0,0824x - 0,8779 -1,00 R² = 0,7184
2,00
3,00
5,00
y = 0,1x - 1,2364 R² = 0,9625
ln(-dh/dt) -1,50 -2,00
y = 0,1272x - 2,3743 R² = 0,9769
-2,50
100% bukaan
4,00
ln h 75% bukaan
50% bukaan
25% bukaan
Gambar B. 3. Hubungan antara ln(-dh/dt) terhadap ln h Hasil perhitungan k dan n disajikan pada Tabel B.7.
Tabel B. 7. Hasil Perhitungan k dan n Menggunakan Metode Linierisasi Persentase Bukaan Valve Output k n 100%
199,27 0,12
75%
203,28 0,08
50%
135,88 0,11
25%
43,04 0,14
b. Perhitungan dengan Metode Integrasi
Dari rumus hubungan antara perubahan ketinggian terhadap ketinggi air, dapat dicari ketinggian air pada saat tertentu dengan cara integral. ∫
∫
√ Dari rumus tersebut, k dan n ditebak sehingga selisih antara h hasil integral dan h data percobaan mempunyai selisih minimum. Metode integrasi ini menggunakan bantuan fitur Solver pada Microsoft Excel. DPT
20
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
Perhitungan selisih h hasil integral dengan h data percobaan disajikan pada Tabel B.8.
Tabel B. 8. Perhitungan Selisih h Hasil Integral dengan h Data Percobaan 100% bukaan
75% bukaan
50% bukaan
25% bukaan
k = 97,96
k = 96,43
k = 72,43
k = 18,50
n = 0,3
n = 0,28
n = 0,27
n = 0,36
h (cm) t (s)
h integral
|∆h|
t (s)
h integral
|∆h|
t (s)
h integral
|∆h|
t (s)
h integral
|∆h|
54
0,00
54,00
0,00
0,00
54,00
0,00
0,00
54,00
0,00
0,00
54,00
0,00
52
2,82
52,16
0,16
3,97
51,64
0,36
4,78
51,93
0,07
13,48
51,89
0,11
50
5,90
50,17
0,17
7,00
49,86
0,14
9,11
50,07
0,07
26,00
49,96
0,04
48
9,33
47,98
0,02
10,45
47,85
0,15
14,01
47,99
0,01
38,90
48,00
0,00
46
12,34
46,08
0,08
13,50
46,10
0,10
18,42
46,14
0,14
52,69
45,93
0,07
44
15,43
44,16
0,16
17,27
43,96
0,04
23,34
44,10
0,10
65,72
44,01
0,01
42
18,91
42,03
0,03
20,62
42,08
0,08
28,03
42,17
0,17
78,98
42,08
0,08
40
22,26
40,00
0,00
24,37
40,00
0,00
33,13
40,11
0,11
93,35
40,03
0,03
38
25,60
38,01
0,01
27,99
38,02
0,02
38,34
38,03
0,03
107,81
38,00
0,00
36
29,03
36,00
0,00
31,55
36,11
0,11
43,50
36,00
0,00
120,74
36,22
0,22
34
32,47
34,01
0,01
35,22
34,16
0,16
48,49
34,07
0,07
136,20
34,13
0,13
24
51,01
23,92
0,08
55,65
23,90
0,10
75,86
24,00
0,00
216,94
23,96
0,04
22
54,78
22,00
0,00
59,82
21,94
0,06
81,70
21,98
0,02
235,10
21,86
0,14
20
59,11
19,86
0,14
63,97
20,03
0,03
87,90
19,89
0,11
253,43
19,80
0,20
18
63,36
17,82
0,18
68,55
17,98
0,02
94,14
17,85
0,15
270,05
18,01
0,01
16
67,58
15,86
0,14
72,99
16,06
0,06
100,04
15,97
0,03
289,35
16,00
0,00
14
71,98
13,90
0,10
78,14
13,90
0,10
106,45
13,99
0,01
309,37
14,00
0,00
12
76,45
11,98
0,02
82,97
11,96
0,04
113,18
12,00
0,00
330,77
11,98
0,02
10
80,98
10,13
0,13
88,08
10,00
0,00
120,22
10,01
0,01
352,24
10,06
0,06
8
86,49
8,00
0,00
93,59
8,00
0,00
127,62
8,02
0,02
377,05
8,00
0,00
6
91,60
6,17
0,17
99,11
6,13
0,13
135,42
6,06
0,06
403,52
6,00
0,00
jumlah =
1,60
jumlah =
1,69
jumlah =
1,18
jumlah =
1,16
Hasil perhitungan k dan n metode integrasi disajikan pada Tabel B.9.
Tabel B. 9. Hasil Perhitungan k dan n dengan Menggunakan Metode Integrasi Bukaan Valve Output k n Σ|∆h| (cm)
DPT
100%
97,96 0,30
1,60
75%
96,43 0,28
1,69
50%
72,43 0,27
1,18
25%
18,50 0,36
1,16
21
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
Dinamika Pengosongan Tanki
Lembar Kendali Keselamatan Kerja Laboratorium Instruksional I Semester I-2013/2014 Nama Modul: Dinamika Proses Tangki Asisten Modul: Moch. Syahrir Isdiawan B. / 13010009 Raissa Alistia / 13010038 Dosen Pembimbing: Dr. Tri Parthono Adhi Dr. Winny Wulandari No 1
Bahan Air (H2O)
• Titik leleh 0oC (1atm). • Titik didih 100oC (1 atm). • Stabil terhadap reaksi.
Sifat Bahan • Viskositas 0.860 cP pada 26oC. • Pelarut yang baik. • Konduktivitas termal 0.61 W/m.K (26oC)
Kecelakaan yang mungkin terjadi Hubungan arus pendek akibat listrik yang kontak dengan air Terjatuh dari tangga pada saat melakukan percobaan Terpeleset akibat genangan air yang diakibatkan oleh kebocoran dari sambungan selang. Perlengkapan keselamatan kerja
Jaslab
Google
Tindakan Penanggulangan Tidak memerlukan penanggulangan secara khusus.
Penanggulangan Usahakan untuk memutus hubungan arus listrik pada alat. Apabila hal ini tidak dapat dilakukan, hubungi pihak berwenang. Berikan pertolongan medis secukupnyaapabila terjadi luka atau memar Pastikan semua sambungan selang terpasang dengan baik dan benar, sehingga tidak ada air yang bocor dan menggenang. Bersihkan apabila terjadi genangan air
Rubber boat
Prosedur Keselamatan Kerja Tahapan Prosedur Keselamatan Kerja Percobaan Pengecekan alat Pastikan semua sambungan selang terpasang dengan baik, terutama selang blowdown. Pastikan listrik pada pompa terhubung dengan baik dan benar. Percobaan Berhati-hati dalam menaiki tangga percobaan, usahakan agar alas kaki kering pada saat menaiki tangga percobaan. Pasca Percobaan Putus hubungan arus pada semua peralatan yang menggunakan sumber listrik.
Menyetujui, Asisten Modul,
Dosen Pembimbing,
Moch. Syahrir I. B. Raissa Alistia
Dr. Tri Partono Adhi Dr. Winny Wulandari Koordinator Laboratorium Instruksional Program Studi Teknik Kimia ITB,
Dr. Ardiyan Harimawan
DPT
22
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia
DPT
Dinamika Pengosongan Tanki
23
