AGITASI

1. AGITASI PENDAHULUAN SISTEM PENGADUKAN JENIS PENGADUK POLA ALIRAN ANGKA ALIRAN KEBUTUHAN DAYA KORELASI DAYA PENCAMPURAN CONTOH SOAL

2. Bangga sebagai insinyur teknik kimia

3. D e f i n i s i • Agitasi atau pengadukan adalah perlakuan dengan gerakan terinduksi thd suatu bahan di dalam bejana; gerakan tersebut biasanya mempunyai pola tertentu. • Perputaran daun pengaduk • Sirkulasi dengan pompa • Menggelembungkan udara/gas dalam cairan • Pencampuran (mixing) adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak; bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain dan sebaliknya yang mana bahan-bahan tersebut sebelumnya terpisah dalam dua fasa atau lebih Pengadukan dengan perputaran daun pengaduk dalam sistem zat cair

4. Tujuan Agitasi • MEMBUAT SUSPENSI DENGAN PARTIKEL ZAT PADAT Tepung Pati – Air • MERAMU ZAT CAIR YANG MAMPU CAMPUR (MISCIBLE) Etanol – Air • MENDISPERSIKAN GAS DALAM ZAT CAIR BERUPA GELEMBUNG-GELEMBUNG KECIL Udara – Air • MENDISPERSIKAN ZAT CAIR YANG TIDAK MAMPU CAMPUR (IMMISCIBLE) SEHINGGA MEMBENTUK EMULSI Minyak – Air • MEMPERCEPAT PERPINDAHAN KALOR ANTARA ZAT CAIR DENGAN MEDIA PENDINGIN ATAU PEMANAS Cairan reaksi – Air Pendingin • PERTUMBUHAN KRISTAL Gula - Air

5. SISTEM AGITASI

6. Agitator Selection • The type of mixing required • The capacity of the vessel • The properties of fluid (viscosity)

7. Kebutuhan Daya • The type of mixing required • The capacity of the vessel • The properties of fluid (viscosity) • GEOMETRI • Dimensi tangki • Penempatan pengaduk

8. SISTEM AGITASI • Motor • Daun Pengaduk (Impeller) • Tangki / Bejana • Baffle JIKA KEDALAMAN CAIRAN CUKUP TINGGI DAPAT DIPASANG DUA IMPELLER

9. JENIS PENGADUK • ALIRAN • Impeler aliran aksial, yaitu membangkitkan arus yang arahnya sejajar dengan sumbu impeler • Impeler aliran radial, yaitu membangkitkan arus yang arahnya radial atau tangensial dengan sumbu impeler • BENTUK • Propeler • Dayung (paddle) • Turbin

10. Bentuk Impeller

11. Bentuk Impeller Horizontal plate to which the impeller blades of this turbine are attached Three-bladed mixing propeller turbine with flat vertical blades Turbine with blades are inclined 45o Curved blade turbines Shrouded turbines

12. Bentuk Impeller Flat plate impellers with sawtooth edges Anchor paddles Cage beaters Hollow shaft and hollow impeller shrouded screw impeller and heat exchangecoil Gate paddles

13. P R O P E L E R • Merupakan impeler aliran aksial berkecepatan tinggi • Untuk zat cair dengan viskositas rendah • Rpm : 1150–1750 (ukuran kecil); 400–800 (ukuran besar) • Arus cairan meninggalkan propeler secara aksial sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana • Berputar membuat pola heliks di dalam cairan • Rasio jarak zat cair yang dipindahkan terhadap diameter propeler disebut jarak-bagi (pitch); jarak bagi = 1 disebut square pitch • Paling banyak : marine propeller berdaun tiga dan square pitch • Diameter propeler biasanya  18 in

14. P A D D L E • Perputaran paddle mendorong zat cair secara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan vertikal • Arus bergerak menjauhi pengaduk ke arah dinding, lalu membelok ke atas atau ke bawah • Dapat disesuaikan dengan bentuk dasar bejana • Rpm : 20 - 150 • Panjang paddle : 50 – 80% dari diameter bejana • Lebar paddle : 0,10 – 0,25 dari panjangnya • Biasanya perlu baffle

15. T U R B I N • Kebanyakan menyerupai agitator paddle berdaun banyak yang agak pendek dan berputar pada kecepatan tinggi • Bentuk daun: lurus atau melengkung, dipasang vertikal atau bersudut • Diameter: 30 – 50% dari diameter bejana • Efektif untuk rentang viskositas yang cukup lebar • Arus utama bersifat radial dan tangensial yang akan menimbulkan vorteks dan arus putar, yang biasanya dicegah dengan memasang sekat atau difuser

16. POLA ALIRAN • Ukuran tangki • Ukuran baffle • Posisi impeller • Kecepatan putar • Jenis impeller • Sifat fluida • Ukuran impeller

17. POLA ALIRAN • Tiga komponen aliran: radial pada arah tegak lurus poros; longitudinal atau aksial pada arah pararel poros; tangensial atau rotasional pada arah singgung terhadap lintasan lingkar di sekeliling poros • Dalam posisi poros vertikal, komponen radial dan tangensial berada pada satu bidang horisontal, sedangkan komponen longitudinal adalah vertikal • Komponen radial dan longitudinal sangat aktif dalam memberikan aliran yang diperlukan untuk melakukan pencampuran • Terjadinya arus lingkar atau arus putar dapat dicegah dengan salah satu cara berikut: • Pergeseran posisi poros pengaduk • Pemasangan poros pada sisi tangki • Pemasangan baffle

18. ? ? ? ? ? ? Menghitung Power Pengaduk

19. ANGKA ALIRAN Impeller yang berputar akan menyebabkan terjadinya aliran fluida dengan berbagai arah: U2 = kecepatan pada ujung daun Vu’2 = kecepatan tangensial zat cair Vr’2=kecepatan radial zat cair V’2 = kecepatan total zat cair U2 = .Da.n Vu’2 = k.U2 Vu’2 = k..Da.n

20. ANGKA ALIRAN (cont) Laju aliran volumetrik melalui impeller (q) adalah: q= Vr’2.Ap Ap = .Da.W Ap = luas silinder yang dibuat oleh sapuan ujung daun impeller Da = diameter impeller W = lebar daun impeller Vr’2=(U2 – Vu’2) tan  = .Da.n.(1-k) tan  q= 2.Da2.n.W.(1-k) tan 

21. ANGKA ALIRAN (cont) Angka aliran (NQ) didefinisikan: • Propeller kapal (jarak bagi bujur sangkar) : NQ = 0,5 • Turbin 4 daun 45o (W/Da = 1/6) : NQ = 0,87 • Turbin rata 6 daun (W/Da = 1/5): NQ = 1,3 • Pada turbin daun rata terdapat hubungan empiris: • q = 0,92.n.Da3.(Dt/Da)

22. KEBUTUHAN DAYA Bila aliran cairan di dalam tangki adalah turbulen, kebutuhan daya pengaduk dapat diperkirakan dari perkalian aliran yang didapatkan dari impeller (q) dan energi kinetik per satuan volume fluida (Ek): Jika rasio V’2/U2 ditandai dengan  maka V’2 = ..n.Da, sehingga kebutuhan daya adalah:

23. KEBUTUHAN DAYA (cont) Dalam bentuk tidak berdimensi: Ruas kiri dinamakan angka daya (power number), Np:

24. KORELASI DAYA • Variabel yang berpengaruhterhadapdayapengadukadalah: • Sifatpengaduk : n, Da, W, L • Sifatcairan : ,  • Percepatangravitasi : g • Faktorgeometri : H, E, J, Dt, m Bilafaktorbentukdiabaikandanzatcairnyatermasukfluida Newtonian, maka: P = (n, Da, , , g)

25. KORELASI DAYA (cont) Dengan metode analisis dimensi, diperoleh: Jika memperhitungkan faktor bentuk, diperoleh: S1 = Da / Dt S2 = E / Da S3 = L / Da S4 = W / Dt S5 = J / Dt S6 = H / Dt

26. KORELASI DAYA (cont) S1 = Da / Dt S2 = E / Da S3 = L / Da S4 = W / Dt S5 = J / Dt S6 = H / Da L

27. KORELASI DAYA (cont) Eksponen m secara empirik dengan angka NRe: Bila ukuran geometris pengaduk yang dirancang tidak sama dengan grafik yang ada, maka dipilih grafik untuk jenis pengaduk yang sesuai dan ukuran geometris yang mendekati. Hasil yang diperoleh secara grafis dikoreksi sbb: Daya yang diberikan kepada zat cair dihitung dari NP:

28. Korelasi Empirik (1) propeller, pitch equalling diameter, withoutbaffles; (2) propeller, s = d, four baffles; (3) propeller, s =2d,without baffles; (4) propeller, s =2d, four baffles; (5) turbineimpeller, six straight blades, without baffles; (6) turbine impeller,six blades, four baffles; (7) turbine impeller, six curved blades, fourbaffles; (8) arrowhead turbine, four baffles; (9) turbine impeller,inclined curved blades, four baffles; (10) two-blade paddle, fourbaffles; (11) turbine impeller, six blades, four baffles; (12) Turbineimpeller with stator ring; (13) paddle without baffles; (14) paddle without baffles

29. Contoh Soal Pengadukan bahan emulsi dirancang menggunakan jenis paddle 2 daun yang dipasang vertikal di pusat tangki. Diameter tangki (Dt) 10 ft, tinggi tangki 12 ft, diameter pengaduk (Da) 3 ft, posisi pengaduk (E) 1 meter di atas dasar tangki, dengan putaran (n) 120 rpm. Operasi berlangsung pada suku kamar. Tinggi larutan (H) 10 ft, rapat jenis larutan () 1,66 g/ml dan viskositas (µ) 32 cp. Berapa Hp daya pengaduk teoritis yang dibutuhkan bila tangki berbuffle 4 buah dengan tebal (J) 1 ft ? 1 m = 3,2808 ft 1 g/ml = 62,43 lbm/ft3 1 cp = 6,7197 x 10-4 lbm/ft.s gc = 32,174 ft/s2