TRANSFER MASSA ANTAR FASE Kode Mata Kuliah : 2045330 Bobot : 3 SKS
ALAT-ALAT TRANSFER MASSA Perancangan alat tr ansfer massa WA =
jumlah A yang ditransfer waktu
=
๐๐๐ ๐ค๐๐๐ก๐ข
WA = N A A N A : Fluks molar atau massa =
๐๐๐ ๐ค๐๐๐ก๐ข .๐ ๐๐ก ๐๐ข๐๐
๏ก Dengan N A diketahui ๏ A dapat dicari A=
WA NA
ALAT-ALAT ... ๏ก N A ๏ Harus dicari lebih dahulu ๏ก N A tergantung mekanisme perpindahan massa : dCA
1.Difusi
N A = - D AB
2.Konveksi
N A =k c (C Ai -C Ab )
dz
ALAT-ALAT ... ๏ก Alat-alat transfer massa M enara Sembur (s pray tower)
ALAT-ALAT ...
ALAT-ALAT ... ๏ก Digunakan untuk: 1. Gas yang diserap dan atau gas terlarutnya (larutan) korosif 2. Gas mengandung debu/ par tikel-par tikel kecil yang akan menyumbat jika digunakan menara bahan isian. 3. Hanya satu/ maksimum 2 stage teoritis yang diperlukan 4. Pressure drop kecil 5. Untuk gas yang mudah larut
ALAT-ALAT ... Kelemahan Energi untuk membuat semburan cairan harus ada penangkap kabut (mist eliminator) dan menara cukup tinggi.
ALAT-ALAT ... Menara Tower)
bahan
isian
(Packed
๏ก Keuntungan: 1. Fabrikasi sederhana, hanya perlu penyangga packing dan distributor cairan ๏ tiap 10 ft
ALAT-ALAT ... 2. Flexible, packing dapat diganti dengan mudah, jika ada perubahan: kapasitas, atau perubahan spesifikasi umpan atau hasil 3. Dapat digunakan untuk fluida korosif misal digunakan bahan keramik 4. Pressure drop kecil 5. Harga relatif murah ๏ packing plastic
ALAT-ALAT ... M enara g elembung (bubble tower) ๏ก Untuk gas yang relatif sukar larut
ALAT-ALAT ... M enara Pelat (Tray Tower) ๏ก Menara yang di dalamnya terdapat tray (pelat), misal sieve tray, bubble cap tray, valve tray dll
ANALISIS ALAT KONTAK KONTINYU ๏ก Berdasarkan cara kontak maka alat transfer massa dapat dibagi menjadi 1. Kontak kontinyu (Continous contact): menara gelembung, menara sembur, menara packing 2. Kontak ber tingkat (Stage wise contact): menara pelat, menara tray
KONTAK KONTINYU ๏ก Menara bahan isian, menara sembur, menara gelembung berbeda dengan menara pelat, fluida saling berkontak secara kontinyu sepanjang menara. ๏ก Komposisi menara.
gas
dan
cairan
berubah
sepanjang
MISAL Bahan A terdapat dalam gas akan diserap dengan cairan solven, sehingga A akan terlarut dalam solven sedang gas lainnya tidak terlarut. Neraca massa A total dalam kolom G 1 y1 + L 2 x 2 = G 2 y 2 + L1 x 1 Dengan L, G = kecepatan cairan dan gas, mol/j ft 2 X, y = fraksi mol A dalam L, G
๏ก Jika dinyatakan dalam bebas solut: X=
x 1โx
;
Y=
y 1โy
Komponen yang terdiri dari komponen A + gas iner t
Komponen A akan terlarut (terserap) oleh solven B dan iner t tidak ๏ maka komponen A akan keluar dengan cairan B dari bagian bawah menara sedang sisa A dan gas Iner t yang tidak terserap akan keluar dari bagian atas menara.
ASUMSI:
tidak ada gas iner t yang terlarut tidak ada solven yang menguap
X = fraksi mol A di fasa cair dengan dasar solven bebas solut (A)
X=
mol A mol solvent
Ls , G s
;
Y=
mol A mol gas inert
= kecepatan bebas solut
Persamaan menjadi G s (Y1 โY2 ) = L s (X 1 โ X 2 ) Neraca massa A di gas dalam elemen volum S ฮz, steady state,
A masuk โ A keluar โ A yang pindah ke cairan = akumulasi โ 0 S G s Y z โ S G s Y z + ฮz โN A S ฮz = 0
N A = K Ya (Y โ Y *) dz G s dY = K Ya (Y โ Y *) dz z dz 0
=
Y2 GS dY Y 1 KY a Y โ Y โ
Neraca massa A di loop B: L S X + G S Y 2 =L S X 2 + GS Y X=
GS LS
Y + X2 -
GS LS
Y 2 (garis operasi)
Y *= fraksi mol A di fasa gas yang ada dalam kesetimbangan dengan fraksi mol A di fasa cair (X)
Asumsi = K ya (Koefisien perpindahan massa overall volumetris) sepanjang menara relatif konstan) Z=
GS
Y 2 dY KY a Y 1 Y โ Y โ
Untuk mencari tebal packing, K Y a diketahui, integrasi numeris bisa dilakukan dengan cara sebagai berikut:
X2 ๐1
๐ฆ ๐๐ฅ = luas kur va di bawah y = f(x), jika persamaan
f(x) diketahui maka integrasi dilakukan secara analitis. Jika tidak diketahui, maka dapat dilakukan secara numeris, dengan cara trapezoidal rule.
Luas =
y0 2
+ y1 + y 2 + y 3 + โฆ +
yn 2
ฮx
Perhitungan dimulai dari Y 1 untuk menghitung X 1, dari garis operasi, dengan kur va kesetimbangan dapat dicari Y 1*, perhitungan dilanjutkan dengan Y+ฮY, 1 kemudian dicari luas daerah di bawah kur va Y โ Y โ versus Y.
๏ก Dalam perhitungan diperlukan k La dan k Ga yang dapat dicari dari persamaan empiris untuk sistem di dalam menara bahan isian.
๏ก
kLa DL
=ฮฑ
L ยตL
1โn
ยตL
0, 5
ฯL DL
k L a = lbmol/ j. cuft (lbmol/ cuft) = 1/ jam D L = diffusivitas solute dalam cairan, ft 2/j ฮฑ, n = konstanta, tergantung jenis packing L = kecepatan massa cairan, lb/j.ft 2, dasar kosong ยต L = viskositas cairan, lb/ft.j ฯ L = densitas cairan, lb/cuftโ
LATIHAN/ TUGAS Absorpsi amonia dari udara dengan air dilakukan dengan menara bahan isian z=27 in, 1 in Rascing ring diperoleh data; ๏ก Suhu cairan : 28 0C ๏ก Kec cairan (bebas amonia) : 3000 lb/j.ft 2 ๏ก Tek top : 755,2 mmHg ๏ก Tek bottom : 755,5 mmHg ๏ก Kec udara (bebas amonia) : 230 lb/j.ft 2
LATIHAN/ TUGAS ๏ก Komposisi; ๏ก Top cairan ๏ก Bottom cairan ๏ก Top gas ๏ก Bottom gas
: : : :
0,0000127 lb NH 3/lb H 2O 0,000620 lb NH 3/lb H 2O 0,000438 lb NH 3/lb udara 0,00837 lb NH 3/lb udara
a. Cari K Ga (jawab: 11 ,57 lbmol/f.cuft.atm) b. Cari k Ga (jawab: 15,45 lbmol/g.cuft.atm) c. Check dengan persamaan empiris (k Ga)
FINISH SELAMAT BELAJAR SEMOGA SUKSES UTS NYA !
