analisis evaporator

8/15/2019 Analisis Evaporator

1/12

BAB IV

ANALISIS

4.1. Analisis Percobaan

Tujuan percobaan evaporator ini yaitu salah satunya mempelajari prinsip evaporasi

keseluruhan serta faktor-faktor yang mempengaruhi proses evaporasi tersebut. Seperti yang

telah dijelaskan sebelumnya di subbab teori dasar, proses evaporasi dilakukan dengan cara

memanaskan larutan hingga terjadi pemisahan antara pelarut dengan zat yang terlarut. Dalam

percobaan ini, kami menggunakan fluida berupa air sebagai pelarut yang akan diuapkan dan

steam sebagai fluida panas untuk menguapkan pelarut. Pemilihan air dikarenakan sifat air

yang tidak korosif, tidak beracun dan tidak berbahaya serta ketersediaan yang melimpah danmudah didapatkan.

lat yang digunakan dalam percobaan ini adalah evaporator jenis climbing film.

!vaporator jenis ini beroperasi pada keadaan vakum menggunakan vacuum pump. Vacuum

pump ini berfungsi untuk menarik udara dari sistem sehingga tercipta kondisi bertekanan

rendah. Seperti yang telah dibahas sebelumnya, salah satu faktor yang mempengaruhi laju

evaporasi adalah tekanan sistem. "mumnya, semakin rendah tekanan sistem, maka akan laju

evaporasi akan meningkat. #al ini dikarenakan uap air akan lebih mudah terbentuk pada

tekanan yang rendah atau titik didih air akan menurun seiring dengan penurunan tekanan

sistem. $leh karena itu, dalam percobaan evaporator ini, kami melakukan variasi tekanan

sistem dengan menggunakan vacuum pump dengan variasi % mm#g, &%% mm#g dan '%%

mm#g. Seperti yang ada pada tujuan percobaan yang kedua dari percobaan ini yaitu

mengetahui pengaruh perubahan tekanan sistem terhadap laju evaporasi dalam sistem.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, sumber kalor yang digunakan untuk

menguapkan larutan adalah steam. Steam yang digunakan berada dalam kondisi jenuh

sehingga perpindahan kalor dari steam ke air akan mengkondensasikan steam menjadi

kondensat (fasa cair). Dalam percobaan ini, kami mengukur jumlah kondensat yang terbentuk

selama percobaan berlangsung. *emudian, larutan yang menerima kalor dari steam akan

mengalami proses evaporasi sehingga terjadi pemisahan antara zat terlarut dengan pelarutnya,

dalam hal ini air, menjadi larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat. #al ini dikarenakan

zat terlarut yang memiliki titik didih yang jauh lebih besar dibandingkan dengan pelarutnnya

(air).


2/12

Selain dipengaruhi oleh tekanan operasi, laju evaporasi juga dipengaruhi salah

satunya oleh jenis aliran sirkulasi alami dan sirkulasi paksa. Dalam percobaan ini,

pengambilan data dilakukan pada dua kondisi aliran, yaitu aliran alami dan aliran paksa.

Percobaan aliran alami dilakukan dengan cara membuka katup + dan disesuaikan bukaannya

untuk mendapatkan maksimum steady recirculation rate, yang dapat dibaca pada .

Sedangkan, percobaan aliran paksa dilakukan dengan prosedur yang sama dengan percobaan

aliran alami namun dengan perbedaan membuka katup /0 dan menyesuaikan bukaan katup +1

dan + untuk dapat menghasilkan laju alir aliran yang diinginkan pada flo2meter.

Data-data yang diambil dalam percobaan evaporatrr ini adalah P &, P', ', , 3&, 3', 3,

T, T, T0, T4, t serta 5c. Pengambilan data ini didasarkan pada variasi nilai P &, yaitu %

mm#g, &%% mm#g, dan '%% mm#g. Dalam percobaan ini, kami mengambil data-data percobaan tersebut setiap ' menit. Data-data yang diambil selama eksperimen akan

digunakan untuk perhitungan laju evaporasi sehingga kita dapat mengetahui pengaruh

perubahan tekanan sistem dan perubahan suhu terhadap laju evaporasi yang diukur sebagai

parameter penting dalam proses evaporasi. +ontohnya, Pada percobaan & dan ' dibutuhkan

data P&, P', T0, t, 3' untuk mengetahui hubungan tekanan sistem terhadap laju evaporasi.

Dalam hal ini, kita mengambil dua variabel pembanding yaitu volume kondensat dan 2aktu

dari tiap-tiap temperatur.

4.2. Analisis Hasil Perhitungan

Pada percobaan evaporator kali ini didapatkan beberapa parameter

dan grafk yang akan dianalisis berdasarkan setiap tujuan dalam

percobaan ini.

4.2.1. Percobaan 1: Variasi Laju Evaporasi dengan Tekanan Sistem

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh

tekanan sistem terhadap laju evaporasi pada kondisi paksa dan juga

kondisi sirkulasi alamiah. Pada pengolahan data bagian ini

didapatkan bahwa L2 meningkat seiring dengan pertambahan waktu

pada setiap tekanan. Tekanan sistem yang lebih tinggi, juga

menghasilkan nilai L2 yang lebih tinggi juga. Perbedaan tekanan

yang cukup besar menyebabkan driving force yang terjadi juga

semakin besar. Berikut ini adalah tabel yang membandingkan

peningkatan tekanan sistem terhadap laju evaporasi ratarata.


3/12

Jenis Sirkuasi P1 !mm"g# E

Sirkulasi Alami

% 6,%&7'

&%% ,4%4%

'%% 6,041

Sirkulasi Paksa

% 6,'%1

&%% 6,461%'%% 6,041

Tabel diatas merupakan ringkasan pengolahan data mengenai

pengaruh tekanan sistem terhadap laju evaporasi. !ecara teoritis

seiring dengan meningkatnya tekanan sistem maka laju evaporasi

"#$ akan semakin berkurang. %al ini dikarenakan semakin tinggi

tekanan sistem maka konsentrasi air &asa dalam gas semakin

semakin besar, mendekati kondisi kesetimbangan uapcair.

'kibatnya semakin sulit air akan terevaporasi. Tetapi pada hasil

percobaan terdapat keanehan yang diperlihatkan dengan naik

turunnya lahu evaporasi.

Pada percobaan sirkulasi alami didapatkan bahwa dengan

kenaikan tekanan sistem maka laju evaporasi akan turun, namun

pada saat tekanan mencapai 2(( mm%g laju evaporasi kembali

naik. %al ini dapat disebabkan karena ketidak konsistenan )*dimana di set sebesar +.+ literjam. )* merupakan laju alir air, laju

alir air ini tentu akan memperngaruhi laju evaporasi pada tekanan

2(( mm%g dikhawatirkan nilai )* semakin besar sehingga jumlah

air akan semakin banyak dan dengan jumlah steam yang sama

maka steam akan sulit menguapkan air.

Pada percobaan konveksi alamiah seharusnya juga didapatkan

hasil yang sama yaitu penurunan laju evaporasi seiring dengankenaikan tekanan. Pada tekanan *(( mm%g ke 2(( mm%g terjadi

penurunan. -amun pada tekanan ( mm%g ke *(( mm%g terdapat

kenaikan yang cukup signifkan. %al ini dapat disebabkan karena

belum stabilnya sistem pada saat kondisi ( mm%g karena

perubahan tekanan dilakukan langsung.

Perlu diketahui juga bahwa P* adalah tekanan sistem dan P2

adalah tekanan dari steam. ari data pula terlihat bahwa saattekanan dari sistem "P*$ dinaikkan, maka P2 akan berkurang.


4/12

Berkurangnya tekanan steam ini pula yang menyebabkan adanya

penurunan laju evaporasi. %al ini disebabkan karena titik didih

steam turun seiring berkurangnya tekanan dari steam tersebut.

Berkurangnya tekanan dari steam juga menyebabkan penurunandari suhu steam itu sendiri. ari data pula dapat dilihat bahwa

penurunan suhu steam lebih besar daripada penurunan titik didih air

saat suhu diturunkan.

Berdasarkan hukum termodinamika, tekanan dan suhu saling

berpengaruh. /etika tekanan dinaikkan, maka suhu akan naik atau

sebaliknya. alam percobaan ini, ketika tekanan steam turun, maka

akan terjadi penurunan titik didih dari steam yang digunakan.

Berdasarkan rumus 0

E= K 1U

E∆T

E

1ika nilai K 1 dan UE konstan, laju evaporasi akan semakin kecil

karena nilai ∆T E akan semakin kecil saat tekanan diturunkan.

Penurunan tekanan akan menurunkan kerja steam untuk

mentrans&er panas. %al ini dapat diamati dari suhu keluar steam "T!$

akan lebih tinggi pada tekanan system "P*$ yang rendah dibanding

T! pada P* yang lebih tinggi. !uhu keluar steam yang tinggi

menunjukkan bahwa steam hanya mentrans&er sedikit energi pada

tube evaporator.

Pengaruh sirkulasi terhadap laju evaporasi dapat dilihat pada grafk

dibawah ini


5/12

( ( *(( *( 2(( 2(.2(((

.3(((

.+(((

.4(((

+.((((

+.2(((

+.3(((

+.+(((

+.4(((

5.((((

# vs P

'lami

Paksa

P

#

/etidak konsistenan penurunan laju evaporasi pada sirkulasi

alami dan paksa juga berdampak pada ketidak konsistenan

pengaruh jenis sirkulasi. !eharusnya sirkulasi paksa akan

menghasilkan laju evaporasi yang semakin besar. %al ini

disebabkan perpindahan panas pada sirkulasi paksa lebih baik

daripada sirkulasi alami. Perpindahan panas pada sirkulasi paksa

dibantu dengan pompa yang mengalirkan air lebih baik dan lebihbanyak sehingga gerakan gelembung ke atas akan semakin cepat

dan mempunyai luas permukaan kontak yang lebih besar pula. %al

ini akan menggerakan cairan dengan cepat pula sehingga waktu

tinggal dalam daerah pemanasan cukup singkat dan perpindahan

panas akan lebih baik.

4.2.2. Percobaan 2: Variasi Laju Sirkuasi dan Evaporasi dengan

Perbedaan Temperatur

Pada percobaan ini didapatkan garik yang menghubungkan

antara laju evaporasi "#$ dengan perbedaan suhu sistem dengan

steam "6T#$. 7rafk tersebut menunjukkan bahwa semakin besar

perbedaan suhu maka semakin besar pula laju evaporasi. !emakin


6/12

besar perbedaan suhu, maka semakin besar energi panas yang

ditrans&er oleh steam. Tentunya ini akan berdampak pada

peningkatan laju evaporasi. %al ini sesuai dengan teori yang

dicerminkan oleh persamaan berikut0

E E T U K E

H Q E

∆=

=

&

8

( ) n E E T U ∆∝

( ) &'

+

∆=n

E T K E

7rafk dibawah ini memperlihatkan pengaruh perbedaan suhu

dengan laju evaporasi pada sirkulasi ilmiah dan juga paksa.

*.( *.* *.* *.2 *.2 *.8 *.8 *.3 *.3 *. *.(.52

(.53

(.5+

(.54

(.4

(.42

(.43

(.4+

'lami

Paksa

log dT

log #

!ecara garis besar dapat dilihat bahwa kenaikan lajuevaporator terjadi dengan naiknya perbedaan suhu steam dengan

suhu keluaran evaporator. !uhu keluaran air dari tube evaporator

menunjukkan titik didihnya pada tekanan yang diuji pada

percobaan.

-amun secara teoritis, akan lebih besar laju evaporasi pada

sirkulasi paksa karena sirkulasi paksa memberikan asupan kalor

tambahan pada sistem melalui sirkulasi cairan jenuh "konsentrat$yang merupakan hasil pemisahan dari uap dari kolom evaporasi.


7/12

!irkulasi ini memiliki suhu yang lebih tinggi daripada &eed. engan

kalor yang dibawa oleh sirkulasi tersebut, evaporasi akan semakin

cepat.

4.2.3. Percobaan $: %embandingkan &eekonomisan untuk

Sirkuasi 'amia( dan Sirkuasi Paksa

Percobaan ini digunakan untuk menentukan tingkat

kekonomisam dari evaporator yang digunakan, baik melalui sirkulasi

alamiah dan sirkulasi paksa. !ecara umum &aktor utama yang

mempengaruhi keekonomisan sistem evaporator adalah banyaknya

perlakuan yang diberikan. Tingkat kekonomisan evaporator juga dipengaruhi suhu

umpan "dalam percobaan ini T$. 'pabila suhu umpan lebih rendah

dari titik didih maka entalpi penguapan pemanas sebagian akan

digunakan untuk proses pemanasan dan hanya sebagian sisanya

yang digunakan untuk proses evaporasi itu sendiri, alam percobaan

kali ini, suhu umpan lebih rendah dari titik didih, sehingga sebagian

entalpi steam akan digunakan untuk beban pemanasan tersebut.

ari pengolahan data yang telah dilakukan, dapat dilihatbahwa tingkat keekonomisan evaporator meningkat seiringnya

pertambahan waktu, hal ini berlaku baik untuk sirkulasi alamiah

ataupun sirkulasi paksa. %al ini disebabkan karena semakin tingginya

tekanan maka akan semakinnya tinggi suhu umpan yang

menyebabkan entalpi penguapan semakin lama semakin banyak

yang benarbenar digunakan untuk evaporasi.ari pengolahan data untuk percobaan ini didapatkan sebuah

grafk yang mengubungkan keekonomian dengan kenaikan tekanan

sistem.


8/12

( ( *(( *( 2(( 2((.((

*(((.((

2(((.((

8(((.((

3(((.((

(((.((

+(((.((

#c vs P

'lami

Paksa

P

#c

( ( *(( *( 2(( 2(8+((.((

84((.((

3(((.((

32((.((

33((.((

3+((.((

34((.((

(((.((

#c vs P

'lami

Paksa

P

#c

!ecara teoritis kenaikan tekanan sistem akan memperbesar

keekonomisan. /arena tekanan sistem akan memperbesar laju

evaporasi yang akan mempengaaruhi nilai 9# . !esuai dengan

persamaan, E

C =

W E

Q

Pada percobaan ini terlihat bahwa nilai #c mengalami :uktuasi

dimana seharusnya akan selalu naik. %al ini disebabkan karena tidak

sempurnanya perpindahan panas yang terjadi dalam evaporator

karena ketidak konsisten laju alir alir )*.


9/12

!ecara teoritis nilai keekonomian sirkulasi paksa akan lebih

besar dari sirlkulasi alami dikarenakan laju evaporator yang semakin

besar dan perpindahan panas yang lebih baik yang terjadi pada

evaporator. %al ini dapat disebkan karena nilai )8 yang selaluberubah atau tidak konsisten. -ilai keekonomian yang baik

didapatkan pada tekanan 2(( mm%g yang menyatakan bahwa #c

cenderung mempunyai nilai tertinggi untuk sirkulasi alami maupun

sirkulasi paksa.

'pabila dilihat dari grafk tersebut terlihat bahwa secara garis

besar tingkat keekonomisan sirkulasi paksa lebih besar dibandingkan

dengan sirkulasi alamiah. %al ini disebabkan karena pada sirkulasi

paksa laju evaporator lebih tinggi sehingga pada evaporator terjadi

perpindahan panas yang lebih baik dibandingkan pada sirkulasi

alamiah. %asil yang didapatkan pada percobaan kali ini sesuai dengan

teori yang ada dimana evaporator dengan sirkulasi paksa lebih efsien

dibandingkan dengan evaporator menggunakan sirkulasi alami.

4.2.4. Percobaan 4: %eng(itung )eraca Energi untuk Sirkuasi

'amia( dan Paksa

!ecara teoritis diketahui bahwa jumlah air di dalam umpan

sama dengan jumlah air kondensat dan jumlah air di konsentrat. %al

ini ditunjukkan dengan neraca massa 0

C E F W W W +=

dan neraca energi 0

sC C E E s F F QW W H QW ..... ++=+

-amun, hasil yang didapat dalam percobaan tidak

sepenuhnya sesuai dengan neraca massa dan energi di atas, tetapi

terjadi penyimpangan yang ditunjukkan dengan kesalahan relati&

yang relati& besar. Baik untuk sirkulasi alami dan sirkulasi paksa nilai

kesalahan relati& untuk neraca energi lebih besar dibandingkan

dengan neraca massa. ari hasil perhitungan didapatkan hasil

sebagai berikut0

Sirku P ; ( mm%gC E F W W W +


10/12

asi

aami

sC C E E s F F QW W H QW ..... ++


11/12

yang steady. *esalahan yang terjadi bisa diakibatkan dari kebocoran pipa terutama

pada sambungan-sambungan pipa. #al ini ditemui pada saat melakukan praktikum,

sehingga kondisi lantai terdapat air tetesan dan jumlah air yang bocor tersebut pasti

akan memengaruhi neraca massa dan energi yang ada pada sistem. #al ini

mengakibatkan sistem menjadi tidak dalam kondisi steady lagi. Penyebab lainnya

mungkin disebabkan oleh kesulitan praktikan membaca nilai tekanan maupun

temperatur yang tidak stabil atau kondisi tekanan sistem yang kurang stabil sehingga

seringkali berubah dari pengesetan a2al. Padahal, tekanan ini diharapkan tetap

konstan sehingga akan memberikan perbandingan yang lebih akurat.$leh karena itu,

persamaan tersebut tidak dapat dipakai untuk menentukan neraca massa dan energi

dalam sistem. *esalahan relatif energi yang besar ini juga bisa disebabkan oleh

adanya panas yang hilang ke lingkungan. Selain itu, adanya kesalahan relatif dalam

sistem juga bisa disebabkan pula oleh laju feed dan laju sirkulasi yang harus dijaga

konstan. 9amun, pada kenyatannya nilainya tidak stabil.

4.3. Analisis esalahan

*ami menganalisa beberapa kesalahan yang mungkin dapat mempengaruhi hasil

pengolahan yaitu sebagai berikut:• *eluaran kondensat steam yang kontak dengan larutan pada #! shell and tube tidak

stabil (kadang cepat dan kadang lambat). #al ini dapat mengakibatkan tidak stabilnya

nilai laju alir kondensat steam (Qc) yang tercatat oleh praktikan.

• 3aju alir air pada (+4) tidak stabil yang menjadi salah satu bentuk ketidakpastian dan

kesalahan dalam praktikum ini.

• Pengukuran 2aktu yang kurang tepat

• Pengaturan tekanan sistem yang dikontrol dengan pompa vakum tidak stabil dan

membuat terkadang tekanan sistem berubah.

• Pembacaan hasil pengukuran yang tidak akurat dikarenakan skala yang tidak jelas dan

kesalahan paralaks. #al ini kemungkinan besar terjadi pada saat membaca skala volume

pada gelas beaker atau tabung kondensat

• 'sumsi bahwa steam dari keluaran shell evaporator adalah saturated

li


12/12

cenderung konstan pada semua variasi yang dilakukan pada

percobaan. engan kondisi masukan steam yang tidak divariasikan

"relati& konstan sepanjang percobaan berlangsung$ maka keluaran

seharusnya memiliki laju cairan yang bervariasi pula bila keluarannyamasih berada pada titik didihnya. Pernyataan ini didukung dengan laju

steam tetap, tetapi energi yang ditrans&er ke evaporator bervariasi.

1ika asumsi keluaran steam masih berada pada titik didih, maka

seharusnya masih ada keluaran yang ber&asa uap dan mengurangi

&raksi cairan pada keluaran steam. Berdasarkan alasan ini maka suhu

keluaran steam tidak bisa ditentukan dari steam table dengan

mengacu pada tekanan jenuhnya.

analisis evaporator

Documents