MODUL PRAKTIKUM
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA
DINAMIKA PROSES PERAMBATAN PANAS
[DPP]
Koordinator LabTK
Dr. Dianika Lestari / Dr. Pramujo Widiatmoko
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2014
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP ii
Kontributor:
Dr. Yogi Wibisono Budhi, Dr. Ardiyan Harimawan, Dhyna Analyes Trirahayu
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP ii
DAFTAR ISI
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 Percobaan ............................................................................................................. 4
3.2.1. Alat ................................................................................................................................................ 4
3.2.2. Bahan ............................................................................................................................................. 4
BAB IV PROSEDUR PERCOBAAN .......................................................................................................... 5
4.1. Wet Test Meter .............................................................................................................................. 5
4.2. Reverse Flow Reactor .................................................................................................................... 5
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................................... 7
LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH .................................................................................................. 8
LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN ............................................................................................... 9
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 3
DAFTAR TABEL
Tabel A. 1. Data Kalibrasi Wet Test Meter .................................................................................... 8
Tabel A. 2. Data Pembacaan Termokopel ...................................................................................... 8
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 4
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3. 1. Skema Reaktor Aliran Bolak Balik ........................................................................... 3
Gambar 3. 2. Skema Pipa Reaktor Aliran Bolak Balik................................................................... 3
Gambar 4. 1. Diagram Alir Kerja ................................................................................................... 6
Gambar B. 1. Hasil Simulasi Temperatur ..................................................................................... 10
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 1
BAB I
PENDAHULUAN
Perubahan dan perpindahan panas tidak dapat dipisahkan dari suatu reaksi, baik reaksi
eksotermik maupun reaksi endotermik. Akumulasi panas (pada reaksi eksotermik) di dalam suatu
sistem menjadi faktor yang perlu diperhatikan karena dapat mengganggu keberjalanan proses.
Untuk menjaga sistem pada kondisi isotermal, transfer panas perlu dilakukan.
Panas memiliki sifat mengalir dari suhu tinggi ke suhu yang lebih rendah. Jadi ketika dua sistem
berada pada temperatur berbeda maka akan terjadi perpindahan panas namun, jika sistem
tersebut berada pada temperatur yang sama maka tidak terjadi perpindahan panas. Sifat panas
yang dinamik ini menjadi hal yang perlu diamati untuk mengetahui langkah – langkah yang
dapat dilakukan untuk memanfaatkan ataupun mengontrol keberadaan panas ini.
Reaktor aliran bolak balik (RABB) merupakan salah satu cara untuk menjalankan proses pada
keadaan tidak tunak. Pemanfaatan reaktor aliran bolak balik ini juga dapat menghemat energi
panas yang diperlukan untuk melangsungkan reaksi (jika reaksi bersifat endotermik). Bagaimana
sistem reaktor aliran bolak balik ini dapat menghemat penggunaan energi menjadi hal yang
menarik untuk diteliti. Untuk itu percobaan mengenai dinamika perambatan panas pada RABB
ini perlu dilakukan.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 2
BAB II
TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN
2.1. Tujuan Percobaan
Tujuan percobaan Dinamika Proses Perambatan Panas ini adalah mempelajari perilaku dinamik
dalam proses perambatan panas di sepanjang unggun inert pada reaktor bolak-balik.
2.2. Sasaran Percobaan
Sasaran percobaan Dinamika Proses Perambatan Panas adalah praktikan:
1. Mampu menggambarkan diagram alir reaktor aliran bolak-balik dan menjelaskan prinsip
kerjanya.
2. Mampu menentukan daerah operasi dan distribusi temperatur berdasarkan karakteristik
perambatan panas pada reaktor aliran bolak-balik.
3. Mampu mensimulasikan kelakuan dinamik dalam pemodelan komputer.
4. Mampu menghitung energy saving pada penggunaan reaktor bolak-balik berdasarkan
penurunan kebutuhan energi untuk pemanasan umpan.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 3
BAB III
RANCANGAN PERCOBAAN
3.1. Skema Alat Percobaan
Diagram skematik sistem reaktor aliran bolak balik yang digunakan pada percobaan ini dapat
dilihat pada Gambar 3.1. Detail dimensi dan penempatan termokopel pada reaktor ditunjukkan
pada Gambar 3.2.
Gambar 3.1. Skema Reaktor Aliran Bolak Balik
Gambar 3.2. Skema Pipa Reaktor Aliran Bolak Balik
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 4
3.2. Alat dan Bahan Percobaan
3.2.1. Alat
Peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah:
1. Reaktor pipa
2. Pemanas elektrik
3. Valve aliran udara
4. Set alat termokopel
5. Wet test meter
6. Manometer
7. Blower
8. Laptop
3.2.2. Bahan
Material yang digunakan pada percobaan ini adalah:
1. Udara
2. Dolomit (material unggun inert)
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 5
BAB IV
PROSEDUR PERCOBAAN
4.1. Kalibrasi Manometer dengan Wet Test Meter
1. Cek posisi gelembung di bagian atas wet test meter dan pastikan posisinya berada di
tengah.
2. Hubungkan outlet reaktor aliran bolak balik (RABB) ke inlet wet test meter.
3. Aturan bukaan valve dan nyalakan blower sehingga aliran udara dapat mengalir.
4. Atur perbedaan ketinggian cairan pada manometer dan catat waktu yang diperlukan
untuk mendapatkan volume udara tertentu, misalnya 2 L.
5. Variasikan perbedaan ketinggian pada manometer dengan mengantur bukaan valve
pada blower.
6. Dari data percobaan tersebut, kurva kalibrasi manometer terhadap wet test meter
dapat diperoleh.
4.2. Reverse Flow Reactor
1. Pasang termokopel pada titik-titik yang ada pada reaktor
2. Buka valve 2 dan 2’ (tutup 3 dan 3’).
3. Nyalakan blower untuk mengalirkan udara ke dalam reaktor dengan menyambungkan
kabel blower ke sumber listrik.
4. Atur ketinggian manometer dengan mengatur bukaan valve blower
5. Nyalakan heater dengan menghubungkan kabel heater ke sumber listrik dan menekan
tombol ON, kemudian atur temperatur pemanasan sesuai variasi.
6. Amati profil panas di sepanjang reaktor hingga dicapai keadaan tunak.
7. Buka valve 3 dan 3’ (tutup 2 dan 2’)
8. Amati profil panas di sepanjang reaktor hingga dicapai switching time (misalnya: 30
menit).
9. Setelah alat SELESAI digunakan, turunkan temperatur secara perlahan-lahan,
matikan blower dengan mencabut alat dari sumber listrik, matikan termokopel dengan
menekan tombol OFF, matikan heater dengan memutar skala ke angka nol, dan
TUTUP SELURUH VALVE.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 6
Gambar 4.1. Diagram Alir Kerja
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 7
DAFTAR PUSTAKA
Budhi, Y.W. 2005. ”Reverse Flow Reactor Operation for Control of Catalyst Surface Coverage”,
Disertasi Doktor, Technische Universiteit Eindhoven .
Budhi, Y.W. 2008. “Diktat Kuliah TK5058 Intensifikasi Proses“, Institut Teknologi Bandung,
Bandung.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 8
LAMPIRAN A
TABEL DATA MENTAH
A.1 Data Kalibrasi Wet Test Meter
Tabel A. 1. Data Kalibrasi Wet Test Meter
Δh manometer (cm) Q (L/s)
A.2 Data Pengamatan Temperatur pada Termokopel
Tabel A. 2. Data Pembacaan Termokopel
t (menit) Temperatur yang Terbaca pada Termokopel
1 2 3 4 a b c
Sw
itch
ing
Tim
e 1
0
5
10
15
20
25
30
Sw
itch
ing
Tim
e 2
35
40
45
50
55
60
Sw
itch
ing
Tim
e 3
65
70
75
80
85
90
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 9
LAMPIRAN B
CONTOH PERHITUNGAN
B.1 Perhitungan Laju Alir Udara
Kalibrasi manometer menggunakan wet test meter
Persamaan: v =
v √ ( )
v √ / v √
Keterangan:
v = laju alir udara (m/s)
Q = laju alir 9eactor9ic (m3/s)
D = diameter 9eactor (m)
H = perbedaan ketinggian manometer (m)
menghasilkan persamaan regresi sebagai berikut:
v = 0.6286 H0.5
+ 0.0276
Perbedaan ketinggian manometer yang digunakan: 3 cm (0.03 m)
v = 0.6286H0.5
+ 0.0276 = 0.6286(0.03)0.5
+ 0.0276 = 0.1365 m/s
B.2 Simulasi mengunakan FlexPDE
Gambar B.1 menunjukkan profil temperatur pada RABB hasil simulasi menggunakan flexPDE.
Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Dinamika Perambatan Panas - 2016
DPP 10
Gambar B. 1. Hasil Simulasi Temperatur