uas komputasi_proses p2k smt_genap 2012-2013.pdf

2
C UJIAN AKHIR SEMESTER GENAP 2012/2013 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA Mata Kuliah / SKS : Komputasi Proses / 2 Hari, Tanggal/Waktu : Ahad 21 Juli 2013 / 11.00-12.30 (Grup A) Dosen : Nurul Hidayati Fithriyah, ST, MSc, PhD Sifat Ujian : Ujian Praktek & Buka Buku (Soal dikumpulkan bersama file jawaban) Selesaikan soal-soal berikut menggunakan aplikasi Microsoft Excel! 1. Jika suhu awal larutan (T0) dalam proses pelarutan A(s) ke dalam pelarut diketahui = 3XX K (ganti XX dengan 2 digit terakhir NIM Anda), hitunglah waktu yang pelarutan yang dibutuhkan, sesuai persamaan dan data sbb.: Padatan A: ! = ! ! !! ! ! ! ! ! di mana: m: massa padatan A setiap waktu (g); r : jari-jari padatan setiap waktu (cm); p : tetapan geometris = 3,14159; rs : rapat massa padatan = 2 g/cm 3 ; Nb: jumlah butir padatan = 40.000; r0 = 0,5 cm; Dari neraca energi: ! = ! ! + !(!!! ! ) (!!! ! )! ! di mana: T : suhu campuran setiap waktu (K); W: massa pelarut = 100.000 g; Cp: kapasitas panas larutan = 1,0 kal/g/K; l : panas laten pelarutan = 100 kal/g ; Campuran: ! ! = ! !,!"#$! !!!! ! di mana: xs : kelarutan padatan dalam larutan (g padatan / g pelarut); dan ! = (! ! !!) ! dimana: x : konsentrasi padatan terlarut dalam larutan setiap waktu. Dari neraca energi: ! = ! ! ! ! !" ! ! !! ! ! ! di mana: q : waktu pelarutan (detik); kx : koefisien perpindahan massa padat-cair = 0,01 g pelarut/detik/cm 2 . 2. Pada proses pelarutan tersebut (No. 1) dilakukan optimasi, dengan data sebagai berikut: (Bobot 40%) Radius awal padatan (cm) 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 Waktu pelarutan (detik) 6,37 23,54 48,50 81,07 112,57 Tentukan r0 optimum untuk mendapatkan Total Cost minimum! Gunakan metode trendline (polynomial orde 3), diferensiasi numeris Central (ε = 0,01), dan Goal Seek, serta rumus: !"#$% !"#$ = $7500 × (1 ! ! ) ! + $5XX × ! !

Upload: ahmad

Post on 13-Sep-2015

234 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

  • C UJIAN AKHIR SEMESTER GENAP 2012/2013

    FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

    Mata Kuliah / SKS : Komputasi Proses / 2 Hari, Tanggal/Waktu : Ahad 21 Juli 2013 / 11.00-12.30 (Grup A) Dosen : Nurul Hidayati Fithriyah, ST, MSc, PhD Sifat Ujian : Ujian Praktek & Buka Buku (Soal dikumpulkan bersama file jawaban)

    Selesaikan soal-soal berikut menggunakan aplikasi Microsoft Excel! 1. Jika suhu awal larutan (T0) dalam proses pelarutan A(s) ke dalam pelarut diketahui = 3XX K

    (ganti XX dengan 2 digit terakhir NIM Anda), hitunglah waktu yang pelarutan yang dibutuhkan, sesuai persamaan dan data sbb.:

    Padatan A: ! = !!!!!!!!! di mana: m: massa padatan A setiap waktu (g); r : jari-jari padatan setiap waktu (cm);

    p : tetapan geometris = 3,14159; rs : rapat massa padatan = 2 g/cm3; Nb: jumlah butir padatan = 40.000; r0 = 0,5 cm;

    Dari neraca energi: ! = !! + !(!!!!)(!!!!)!! di mana: T : suhu campuran setiap waktu (K); W: massa pelarut = 100.000 g;

    Cp: kapasitas panas larutan = 1,0 kal/g/K; l : panas laten pelarutan = 100 kal/g ;

    Campuran: !! = !!,!"#$!!!!!! di mana: xs : kelarutan padatan dalam larutan (g padatan / g pelarut);

    dan ! = (!!!!)! dimana: x : konsentrasi padatan terlarut dalam larutan setiap waktu.

    Dari neraca energi: ! = !!!! !"!!!!!!! di mana: q : waktu pelarutan (detik);

    kx : koefisien perpindahan massa padat-cair = 0,01 g pelarut/detik/cm2. 2. Pada proses pelarutan tersebut (No. 1) dilakukan optimasi, dengan data sebagai berikut:

    (Bobot 40%)

    Radius awal padatan (cm) 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9

    Waktu pelarutan (detik) 6,37 23,54 48,50 81,07 112,57

    Tentukan r0 optimum untuk mendapatkan Total Cost minimum! Gunakan metode trendline (polynomial orde 3), diferensiasi numeris Central ( = 0,01), dan Goal Seek, serta rumus: !"#$% !"#$ = $7500 (1 !!)! + $5XX !!

  • C UJIAN AKHIR SEMESTER GENAP 2012/2013

    FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

    Mata Kuliah / SKS : Komputasi Proses / 2 Hari, Tanggal/Waktu : Ahad 21 Juli 2013 / 13.30-15.00 (Grup B) Dosen : Nurul Hidayati Fithriyah, ST, MSc, PhD Sifat Ujian : Ujian Praktek & Buka Buku (Soal dikumpulkan bersama file jawaban)

    Selesaikan soal-soal berikut menggunakan aplikasi Microsoft Excel! 1. Hitunglah volum reaktor plug flow (V) untuk reaksi A menjadi B menggunakan metode

    numeris Simpson 1/3 dengan jumlah interval integrasi sebanyak 40, sesuai persamaan dan data sbb. (ganti XX dengan 2 digit terakhir NIM Anda): (bobot 60%)

    Dari persamaan laju: ! = ! !!!!" di mana: A : faktor frekuensi tumbukan = 3,12x108 liter/gmol/menit E : tenaga aktivasi = 18.600 kalori/gmol

    R : tetapan gas ideal = 1,987 kalori/gmol/Kelvin T : suhu reaksi Kelvin k : tetapan laju reaksi liter/gmol/menit

    Dari neraca energi: ! = !! !!!!!!!! ! di mana: T 0 : suhu umpan masuk reaktor = 3XX Kelvin

    CA0 : konsentrasi reaktan awal = 5 gmol/liter HR : perubahan entalpi reaksi = -15 kilo kalori/gmol : kerapatan massa reaktan = 1,1 kilo gram/liter

    Cp: kapasitas panas reaktan = 0,8 kilo kalori/kilo gram/K x : konversi reaktan

    Dari neraca massa: ! = !!!!! !!! !!! !!!"#!!" di mana: FV : laju alir A = 200 liter/detik xin : konversi masuk reaktor = 0,0 xout : konversi keluar reaktor = 0,8

    2. Pada proses tersebut (No. 1) dilakukan optimasi, dengan data sebagai berikut: (Bobot 40%)

    Konversi keluar reaktor 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90

    Volum reaktor (liter) 10.168 10.651 11.227 11.994 13.222

    Tentukan xout optimum untuk mendapatkan Margin maksimum! Gunakan metode trendline (polynomial orde 3), diferensiasi numeris Central ( = 0,01), dan Goal Seek, serta rumus: !"#$%& = $2XX, 000 !!"# $13 !