BAB II

WETTED WALL COLLUMN

2.1 Tujuan Percobaan

Mengukur transportasi fluida yang meliputi:

1. Menentukan koefisien perpindahan massa dan koefisien perpindahan panas pada fase

gas.

2. Mempelajari pengaruh variabel-variabel operasi seperti laju alir terhadap koefisien

perpindahan massa dan koefisien perpindahan panas dalam Wetted Wall Column.

2.2 Tinjauan Pustaka

Wetted wall column biasa digunakan untuk menentukan koefisien perpindahan massa

pada fase gas dan liquid. Alat ini membantu kita untuk menentukan masing-masing koefisien

transfer massa sehingga dapat memperoleh rate transfer massa antara liquid dan gas pada

sistem. Percobaan pada wetter wall column memberi pemahaman tentang sifat dari fase

liquid dan gas ketika mereka berkontakan secara alami (Sam, 2012).

Perpindahan massa merupakan perpindahan satu unsur dari konsentrasi yang lebih

tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah. Misalnya kita masukan gula ke dalam secangkir

kopi, dimana gula akan larut dan kemudian berdifusi secara seragam ke dalam secangkir kopi

tersebut.

Perpindahan massa merupakan proses penting dalam proses industri, misalnya dalam

penghilangan polutan dari suatu aliran keluaran pabrik dengan absorpsi, pemisahan gas dari

air limbah, difusi neutron dalam reaktor nuklir.Absorpsi gas merupakan operasi dimana

campuran gas dikontakan dengan liquid yang bertujuan untuk melewatkan suatu komposisi

gas atau lebih dan menghasilkan larutan gas dalam liquid (Angelina, 2012).  Perpindahan

massa muncul pada banyak proses, seperti absorpsi, evaporasi, adsorpsi, pengeringan,

presipitasi, filtrasi membran dan distilasi (Anonim, 2014).

Perpindahan Massa pada aliran di dalam pipa:

a. Perpindahan massa pada aliran laminar di dalam pipa

Ketika liquid atau gas mengalir di dalam pipa dan bilangan Reynoldnya dibawah 2100,

yang terjadi adalah aliran laminar. Data percobaan didapat untuk perpindahan massa di

dinding untuk gas ada diplot di Gambar 2.1. untuk nilai dari W/DabL kurang dari 70.

Ordinatnya adalah (cA-cA0)/(cA1-cA0), dimana cA adalah konsentrasi keluar, cA0 adalah

konsentrasi inlet dan cA1 adalah konsentrasi diantara dinding dan gas. Absis yang tidak

berdimensi adalah W/DabL atau NReNSc(D/L)(/4), dimana W adalah aliran dalam satuan

kg/s dan L adalah panjang dari perpindahan massa dalam satuan meter.

cA -cA0

cA1 -cA0

=5,5 (WDAB ρL )

-23 ................................................(1)

Gambar 2.1. data untuk difusi pada fluida pada aliran di dalam pipa

2. Perpindahan massa pada aliran turbulen di dalam pipa

Untuk aliran turbulen bilangan Reynoldnya diatas 2100 untuk gas atau liquid yang

mengalir di dalam pipa.

N sh=k 'cD

DAB

=k c ρBMD

D AB

=0,023( Dvρμ )

0,83

( μρ DAB )

0,33

...........................................(2)

3. Perpindahan massa untuk aliran di dalam wetted wall towers

Ketika gas mengalir di dalam inti dari wetted-wall tower perhitungan yang digunakan

sama dengan yang digunakan pada perpindahan panas gas dengan aliran turbulen ataupun

laminar (Geankoplis, 1997)

Persamaan dibawah ini dapat digunakan untuk menentukan koefisien perpindahan

massa pada plat datar:

Sh = kcL/DAB...............................................................(3)

Sh = 0.664Rex1/2 Sc1/3...................................................(4)

Dimana Kc adalah Koefisien perpindahan massa konvektif, Sh adalah bilangan sherwood, L

adalah panjang pipa dan DAB adalah kemampuan difusifitas dari bahan.

2.3 Variabel Percobaan

A. Tekanan sebagai variabel tetap- Variabel tetap Tekanan udara : 1; 1,5; 2; 2,5; 3 kg/cm2

Suhu heater : 50oC- Variabel berubah Bukaan valve : 1; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 putaran

B. Bukaan valve sebagai variabel tetap- Variabel tetap Bukaan valve : 1; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 putaran Suhu heater : 50oC- Variabel berubah Tekanan udara : 1; 1,5; 2; 2,5; 3 kg/cm2

2.4 Alat dan Bahan

A. Alat-alat yang digunakan:- Beakerglass- Heater- Kompresor- Stopwatch- Termometer- Wetted Wall column instrument

B. Bahan-bahan yang digunakan:- Air- Udara

2.5 Prosedur Percobaan

1. Kalibrasi bukaan valve air- Menyalakan pompa untuk mengisi tangki overflow kemudian mengatur bukaan valve

sesuai run, yaitu 1; 1,5; 2; 2,5; 3 putaran- Mengalirkan air dari tangki overflow kemudian setelah aliran yang keluar konstan,

menampung air tersebut hingga volumenya 250 mL dalam beakerglass. Mencatat waktu yang dibutuhkan untuk mengisi air hingga 250 mL

- Melakukan 3 kali kalibrasi pada setiap bukaan valve.2. Kalibrasi tekanan udara

- Menyalakan kompresor sampai mencapai tekanan yang ditentukan, yaitu 1; 1,5; 1,75; 2; 2,25 kg/cm2

- Mematikan kompresor setelah tekanan yang ditentukan tercapai, kemudian membuka valve pada kompresor dan heater untuk mengalirkan udara kedalam kolom bersamaan dengan menyalakan stopwatch

- Pada saat udara mengalir, membaca beda ketinggian air raksa pada manometer pipa U

- Jika tekanan sudah kembali seperti semula mematikan stopwatch, menutup valve pada kompresor dan heater

- Melakukan 3 kali kalibrasi pada setiap variabel tekanan.

3. Prosedur percobaanA. Tekanan sebagai varibel tetap

- Memanaskan heater sampai suhu 50C- Mengisi tangki overflow sampai overflow- Menyalakan kompresor hingga mencapai tekanan yang ditentukan 0,5 kg/cm2 dan

mengatur bukaan valve sesuai dengan run yang ditentukan yaitu 1; 1,5; 2; 2,5; 3 putaran

- Mengontakkan udara dan air pada kolom dengan membuka valve untuk gas dan valve untuk air bersamaan dengan itu menyalakan stopwatch

- Melakukan pencatatan wet bulb temperature dan dry bulb temperature saat terjadi kontak antara udara dengan air untuk aliran masuk sebagai temperatur awal, kemudian membaca beda ketinggian air raksa pada manometer pipa U

- Jika tekanan telah kembali seperti semula, menutup valve kompresor, valve heater dan valve air secara bersamaan kemudian membaca wet bulb temperature dan dry bulb temperature untuk aliran keluar sebagai temperatur akhir. Mencatat waktu yang diperlukan

- Melakukan percobaan untuk tekanan udara yaitu 1; 1,5; 2; 2,5; 3 kg/cm2.B. Bukaan valve sebagai varibel tetap

- Memanaskan heater sampai suhu 50C- Mengisi tangki overflow sampai overflow- Mengatur bukaan valve sesuai dengan run yang ditentukan yaitu 1 putaran dan

menyalakan kompresor hingga mencapai tekanan yang ditentukan yaitu 1; 1,5; 2; 2,5; 3 kg/cm2

- Mengontakkan udara dan air pada kolom dengan membuka valve untuk gas dan valve untuk air bersamaan dengan itu menyalakan stopwatch

- Melakukan pencatatan wet bulb temperature dan dry bulb temperature saat terjadi kontak antara udara dengan air untuk aliran masuk sebagai temperatur awal, kemudian membaca beda ketinggian air raksa pada manometer pipa U

- Jika tekanan telah kembali seperti semula, menutup valve kompresor, valve heater dan valve air secara bersamaan kemudian membaca wet bulb temperature dan dry bulb temperature untuk aliran keluar sebagai temperatur akhir. Mencatat waktu yang diperlukan

- Melakukan percobaan untuk bukaan valve yaitu 1,5; 2; 2,5; 3 putaran.2.6 Data Pengamatan

Tabel 2.6.1 Kalibrasi bukaan valve untuk air

Bukaan (Putaran)

Volume air (ml)

Waktu (detik)t1 t2 t3 trata-rata

1 500 8 9 10 91.5 500 7 7 7 72 500 6 6 6 6

2.5 500 5 6 6 5.73 500 4 4 4 4

Tabel 2.6.2 Kalibrasi tekanan udara

Tekanan Udara

(kg/cm2)

Tinggi Manometer (cm) Waktu (detik)

H1 H2 H3 Hrata-rata t1 t2 t3 trata-rata

1 12 12 12 12 28 19 20 22.3

1.512.5

12 12 12.167 26 27 32 28.3

212.5

12 12 12.167 37 35 39 37

2.5 12 12 12 12 45 44 47 45.3

3 12 1211.7

511.92 57 57 51 55

Tabel 2.6.3 Data pengamatan dengan tekanan sebagai variabel tetap

P Bukaan Suhu Awal (oC) Suhu Akhir (oC) H Waktu

(kg/cm) (putaran) Td1 Td2 Tw1 Tw2 Td1 Td2 Tw1 Tw2 (cm) (detik)

1

1 30 26 30 26 32 26 30 26 11.25 161,5 31 26 30 26 34 26 30 26 11.25 162 33 26 30 26 36 26.5 30.5 26.5 11.25 24

2,5 35 26 30 26 37 26.5 31 27 11.25 223 35 26 30 26.5 37 26.5 31 27 11.25 19

1,5

1 35 26 30 26.5 38 26.5 31 27 11.6 261,5 34 26.5 30.5 27 37 26.5 31 27 12.2 292 34 26 30 26.5 37 26.5 31 27 12.2 32

2,5 34 26 31 26 37 26 31 26.5 12.7 333 34 26 30.5 26 36 26 31 26 13 28

2

1 33 26 30 26 36 26.5 30 26.5 12 331,5 33 25 30 25.5 38 26 31 25.5 12.5 352 33 25.5 30 25.5 38 26 31 25.5 12.5 39

2,5 34 25.5 30 25.5 39 26 31.5 25.5 12.6 423 35 25.5 30 25.5 39 26 32 25.5 13.3 42

2,5

1 33 25 30 26 39 26 31.5 26 12.3 511,5 35 25 30 26 41 26 32 26 12.4 532 36 25 31 26 41 26 32 26 12.6 54

2,5 36 25 31 26 41 26 32 26 13.3 553 36 26 31 26 41 26 32 26 13.5 55

3

1 34 26 31 25.5 41 26 33 26 14 601,5 35 26 31 26 41 26 33 26 14.8 642 36 25 31 25.5 41 26 33 26 15 66

2,5 36 25 31 25 42 26 34 26 15.7 663 36 25 32 25 42 26 34 26 15.7 66

Tabel 2.6.4 Data pengamatan dengan bukaan valve sebagai variabel tetap

Bukaan (Putaran)

P Suhu Awal (oC) Suhu Akhir (oC) H Waktu

(kg/cm2) Td1 Td2 Tw1 Tw2 Td1 Td2 Tw1 Tw2 (cm) (detik)

1

1 39 25 32 25 40 26 33 26 12.2 261,5 38 25 32 25 41 26 33 26 12.8 382 38 25 32 26 42 26 34 26 13 50

2,5 38 25 32 26 42 25 33 25.5 13.8 563 36 25 31 25.5 42 25 34 26 13.3 69

1,5

1 39 25 32 25 39 25.5 32 25.5 11.4 251,5 36 25 32 25 38 25.5 34 25 11.6 372 35 25 31 25 39 25.5 32 25 11.8 44

2,5 33 25 30 25 41 25 32 25 12.4 533 35 25 31 25 42 25 33 25 12.6 61

2

1 39 25 32 25 38 25 32 25 11.2 301,5 36 25 31 25 39 25 32 25 11.4 362 36 25 31 25 39.5 25.5 32.5 25 12.4 40

2,5 36 25 31.5 25 41 25.5 33 25 13 493 36 25 31 25 41 25.5 33 25 13.7 58

2,5

1 37.5 25 32 25 37 25 32 25 11.3 251,5 35 25 31 25 38.5 25 32 25 12.3 292 35.5 25 31 25 40.5 25.5 32 25 13.7 32

2,5 36 25 31 25 42 25.5 33 25.5 13.8 403 36.5 25 31.5 25 43 25.5 34 25 14.1 54

3

1 39 25 32 25 41 25.5 33 25 12.6 241,5 38 25 32 25 41 25.5 33 25 12.8 292 37.5 25 32 25 41.5 25.5 33 25 13.7 36

2,5 37 25 32 25 42 25.5 33.5 25 14.3 443 37 25 32 25 44 25.5 34 25 14.4 59