Unit Operasi III
Referensi: 1. 2. ". (.
Transport Transport Processe Processess and Unit Operatio Operation n by Christie Christie J.Gean J.Gean Koplis MassTrans MassTransfer fer Operatio Operation n by Robert Robert !.Treyb !.Treybal al Principles Principles of of Unit Operation Operation by #. $. %o&st' %o&st' Unit Operat Operation ion Of Che)ic Che)ical al !n*ineeri !n*ineerin* n* by Mc.Cabe Mc.Cabe
Pendahuluan
Prose Pro sess pe perp rpin inda daha han n )a )assa ssa di di*& *&na na+a +an n
&nt& &n t&+ + )e )e)i )isa sah+ h+an an +o +o)p )pon onen en da dari ri
ca)p&ran didasar+an pada perpindahan )assa dari sat& fasa ho)o*en +e fasa yan* lain. lai n. Ti Tida+ da+ sep sepert ertii pe) pe)isa isahan han )e+ )e+ani ani+ + , )et )etode ode ini )en )en*&n *&na+a a+an n per perbed bedaan aan te+anan te+a nan &ap &ap ata& +elar +elar&tan, &tan, tida+ )en** )en**&na+ &na+an an perbedaa perbedaan n berat berat ata& &+&ra &+&ran. n. Gaya Ga ya doro doron* n*
&nt& &n t&+ + perpi perpind ndah ahan an )assa )assa
adal ad alah ah +ons +onsen entr tras asii ata& ata& *radi *radien en
+onsentrasi. Proses perpindahan )assa terdiri dari operasioperasi seperti distilasi, penyerapan *as -absorpsi, deh&)idifi+asi deh&)idifi+asi , e+stra+si cairan , penc&cian - leaching , , +ristalisasi, dan lainlain.
%&n*sii dari disti %&n*s distilasi lasi adalah adalah &nt&+ )e)is )e)isah+an ah+an s&at s&at& & +o)ponen, +o)ponen, den*a den*an n cara pen*&apan, ca)p&ran cairan yan* berca)p&r dan +e)a)p&an )en*&ap s&at& s&bstansi dala) sat& +o)ponen ata& beberapa +as&s dala) beberapa +o)ponen.
/ala) absorpsi *as &ap yan* dapat lar&t diserap )elal&i cairan di)ana *as terlar&t lebih lar&t ata& +&ran* lar&t dari ca)p&ran den*an *as inert.
/ala) deh&) deh&)idifi+ idifi+asi asi cairan )&rni seba*ian seba*ian dihilan*+a dihilan*+an n dari *as inert ata& *as terba0a terba 0a dari +ondensasi. +ondensasi. iasa iasanya nya *as yan* terba0a terba0a ha)pir ha)pir tida+ lar&t dala) dala) cairan.
/ala) e+stra+si cair, +adan*+adan* diseb&t e+stra+si pelar&t, s&at& ca)p&ran dari d&a b&ah +o)ponen +o)ponen dita)bah+ dita)bah+an an s&at& pelar&t pelar&t yan* lar&t lar&t se)p&rna ata& ata& lebih dari dari +o)pon +o)ponen en+o) +o)pon ponen en dala) dala) ca)p&ran ca)p&ran.. Ca)p&r Ca)p&ran an
y* diproses diproses diseb&t diseb&t
rafinat seda)*+an pelar&t yan* +aya +o)penen yan* diin*in+an diseb&t e+stra+. /ala) e+stra+si e+stra+si padat, padat, ata& leachin*, bahan terlar&t lar&t dilar&t+an dilar&t+an den*an s&at& pelar&t cair di dala) ca)p&ran den*an padatan inert. inert. ahan lar&t ata& lar&tan yan* din*in+an dapat dipisah+an dipisah+an dari pelar&tnya pelar&tnya den*an cara +ristalisasi ata& eaporasi. eaporasi. Kristalisasi di*&na+an &nt&+ )e)peroleh bahan didala) pe)&rnian yan* bai+ dari seb& seb&ah ah +rist +ristal al yan* yan* sera sera*a *a) ) dan dan bai+ bai+.. Kare Karena na pe)b pe)ben ent& t&+a +an n Kris Krista tall dapa dapatt )e)isah+an 3at terlar&t terlar&t dari s&at& lar&tan dan )e)isah+an )e)isah+an i)p&ritisnya Terminologi dan Simbol-simbol
$ecara +onensional proses )en&n4&++an bah0a bah0a ada d&a b&ah aliran aliran seba*ai fasa 5 dan fasa 6. 6. ini ini 4&*a &nt&+ )en&n4&++an aliran yan* )e)ili+i )isalnya densitas tin**i adalah fasa 5 dan dan densitas yan* rendah adalah %asa 6. 6. /i+ec&ali+an dala) e+stra+si cair,di)ana rafinat selal& adalah fasa 5 dan e+stra+nyai fasa 6. 6.
Ter)inolo*i &nt&+ aliran dala) operasi perpindahan )assa Operasi
Fasa Uap (V)
Fasa Cair (L)
/istilasi
Uap
Cairan
#bsorpsi Gas, /eh&)idifi+asi
Gas
Cairan
!+stra+si cairan
!+stra+
Rafinat
5eachin*
Cairan
Padatan
Kristalisasi
5ar&tan 7nd&+
Kristal
Masalah Masalah transfer transfer )assa dapat diselesai+ diselesai+an an den*an den*an d&a )etode berbeda, sat& )en**&na+an +onsep tahap +eseti)ban*an , yan* lainnya berdasar+an proses la4& dif&si. Pilihan )etode ter*ant&n* pada 4enis peralatan operasi yan* dila+&+an. Persa)aan &)&) perpindahan )ole+&l seba*ai beri+&t:
5a4& proses perpindahan 8
Gaya Dorong Tahanan
Diusi !ole"uler
/if& /if&si si )ole )ole+& +&ll ata& ata& tran transp spor orta tasi si )ole )ole+& +&ll dapa dapatt dide didefi fini nisi si+a +an n seba seba*a *aii perpindahan ata& *era+an )ole+&l indiid& )elal&i cairan secara aca+. Pada *a)bar *a)bar 1 proses proses dif&si dif&si )ole+&l )ole+&l dit&n4&++ dit&n4&++an an secara secara s+e)atis. s+e)atis. /ita)pil+ /ita)pil+an an 4alan 4alan aca+ aca+ )ole+& )ole+&ll # )enyeb )enyebar ar )elal& )elal&ii )ole+& )ole+&ll dari dari titi+ titi+ -1 +e titi+ titi+ -2. -2. 4i+a 4i+a ada lebih banya+ )ole+&l # dide+at titi+ -1 dari pada -2, +e)&dian, +arena )ole+&l )enyebar )enyebar secara aca+ di +ed&a arah, )ole+&l )ole+&l # a+an lebih berdif&si berdif&si dari titi+ -1 +e titi+ -2 dari titi+ -2 +e titi+ -1. -1. /if&si dari )ole+&l # adalah dari +onsentrasi tin**i +e +onsentrasi rendah.
Ga)bar 1 dia*ra) proses dif&si )ole+&l 9Persa)aan &)&) h&+&) %ic+s dapat dit&lis seba*ai beri+&t:
Keteran*an: J9# 8 fl&; )olar +o)ponen # di dala) arah 3 -+*)ol #< ) 2 /# 8 dif&si )ole+&l dari )ole+&l # +e dala) )ole+&l -) 2
# 8 fra+si )ol #
9Perpindahan )assa secara t&rb&len den*an c +onstan:
ɛM 8
dif&si perpindahan )assa secara t&rb&len -) 2
Contoh : Ca)p&ran *as ?e dan @ 2 ter+and&n* dala) pipa pada s&h& 2AB K dan te+anan total 1 at) yan* +onstan. /i salah sat& &4&n* pipa pada titi+ 1 yait& P
-te+anan
#1
parsial ?e adalah ,D at) dan &4&n* yan* lainnya P #2 8 ,2 at). Pan4an* pipa adalah ,2 ). ?it&n*lah fl&+s dari ?e pada +eadaan steady state 4i+a / # dari ca)p&ran ?e @ 2 adalah DBE ; 1 ( )2 < s -.DBE c) 2 < s. Penyelesaian :
R 8 B2,'E ; 1 " )" at) < +* )ol K
#$oeisien Perpindahan !assa $on%e"ti#
Keti+a cairan yan* )en*alir di l&ar per)&+aan padat dala) seb&ah *era+an +one+si pa+sa, +ita dapat )en*&n*+ap+an tin*+at perpindahan )assa +one+tif dari per)&+aan cairan terseb&t, den*an persa)aan seba*ai beri+&t: @# 8 K C -C51 F C5i /i)ana
K c
8 +oefisien )ass transfer -)
C51
8 +onsentrasi fl&ida -+* )ol # < ) "
C5i
8 +onsentrasi fl&ida di per)&+aan padatan
#Diusi !ole"uler Dalam Fasa &as# -
Diusi 'uimolar Dalam &as
Pada Ga)bar 2, dia*ra) diberi+an d&a *as # dan pada te+anan total +onstan P dala) d&a r&an*an besar dih&b&n*+an den*an tab&n* di)ana dif&si )ole+&ler ter4adi pada +eadaan steady state. Te+anan parsial P #1P#2 dan P 1H P2. Mole+&l # berdif&si +e +anan dan +e +iri. &nt&+ +ondisi steady state, total fl&+s adalah: @# = @ 8 @
x
/if&si
∫❑ A
J9# :
x
@# 8 @># =
∫❑ A
J9#
C A
@# 8 - @# = @
C
− D AB
d C A d Z
Unt&+
@ 8 - @# = @
− D AB
d C A d z
8
C B
d C B
C
d Z
DBA
− D BA
d C B d z
x
∫❑ A
#ta&
+arena
x
J9# 8
P= P A + P B
∫❑ A
J9
+onstan, )a+a
C =C A + C B ,
it& )en*i+&ti
D AB= D BA
Koefisien dif&siitas / # &nt&+ *as # terdif&si Kedala) *as it& sa)a seperti /# Unt&+ *as terdif&si +e #. Diusi pada "eadaan steady state melalui sebuah gas *ang tida" berdiusi+
Unt&+ +as&s dif&si yan* )elal&i seb&ah sta*nan &nt&+ *as yan* tida+ terdif&si pada +eadaan steady state it& serin* ter4adi. Pada +as&s sat& lapisan pe)batas pada a+hir dif&si it& +edap air &nt&+ +o)ponen , 4adi ini tida+ dapat dilal&i. $eba*ai contoh, apabila #)onia -# yan* diserap )elal&i Udara - +edala) air. Pada fasa *as, +arena &dara tida+ dapat lar&t sepen&hnya +edala) air, hanya a))onia yan* terdif&si
-apabila
N B =0, N A= konstan.
•
+ita
)en*abai+an
-lihat *a)bar "
1
@#
I2 F I1
@?" -# #ir -
•
2
Ga)bar "
pen*&apan
Cairan
dari
air,
hin**a,
Tetap+an te+anan total -Pt +onstan, C 8 Pt
@# 8
DAB Pt Pt − PA 2 ln R T Pt − PA 1
I 8 I2 F I1 $ehin**a, Pt F P#2 8 P2 , Pt F P#1 8 P1 , P2 F P1 8 P#1 F P#2
@# 8
DAB Pt PA 1− PA 2 PB 2 ln R T PB 2− PB 1 PB 1
( Pt − PA 2 ) ( Pt − PA 1 ) ¿ ln ¿ PA 1− PA 2 ¿
@# 8
DAB Pt ( PA 1− PA 2 ) R T ( Z 2 −Z 1 ) PBm
Contoh : O+si*en -# berdif&si +e dala) +arbon )ono+sida - dala) +eadaan steady state te)perat&re C. Te+anan parsial dari o+si*en pada 4ara+ 2, )), adalah )asin* F)asin* 1" pada tt+ 1 dan D' @<) 2 tt+ d&a. /iff&siitas &nt&+ ca)p&ran 1,BE ; 1' )2
PM 8
PB 1− PB 2 PB 1 ln ( ) PB 2
Pt 8 1' @<)2 , P#1 8 1." ; 1 " @<)2 P#2 8 D' @<) 2 P1 8 Pt F P#1 8 1' @<)2 F 1" ; 1 " @<)2 8 BE ; 1 " @<)2 P2 8 Pt F P#2 8 1' @<)2 F D' @<)2 8 A",' ; 1 " @<)2
( 87−93,5 ) (103) PM 8
ln (
87 ) 93,5
8 A.2 @<)2
@# 8
DAB Pt ( PA 1− PA 2 ) R T Z PBm
( 1,87 x 10− ) ( 10 ) ( 13−6,5 )(10 ) 5
8
5
3
3
8,314 ( 273 ) ( 0,002 ) (90,2 x 10
)
8 2,AE ; 1' +)ol<)2 . s
-
Diusi sepan,ang %ariasi area Cross-Setional
/i beberapa sit&asi area # it& berariasi. Ke)&dian dapat di definisi+an @ # seba*ai
@# 8
NA ' A
/i)ana @# adalah +* )ol yan* berdif&si per deti+ ata& +*.)ol
Persa)aan diatas dis&s&n &lan* dan diinte*rasi antara r 1 dan beberapa poin r 2 &nt&+ 4ara+ yan* 4a&h
Karena r 2 r 1, 1
≅
Persa)aan ini bisa disederhana+an la*i: 4i+a P #1 lebih +ecil dibandin*+an den*an Pt - fase *as , P M
≈
Pt. /e)i+ian 4&*a, +eadaan 2r 1 8 /1, dia)eter,
dan C#1 8 P#1 < RT,
Persa)aan ini bisa 4&*a di*&na+an &nt&+ fasa cair
Ga)bar ( 2. /if&si )ele0ati sal&ran &nt&+ daerah cross sectional yan* tida+ sera*a) Pada Ga)bar ', +o)ponen # berdif&si dala) +eadaan steady )ele0ati sal&ran )elin*+ar yan* r&ncin* seperti yan* dit&n4&++an pada poin 1 radi&s r 1 dan pada poin 2 radi&s r 2.
Ga)bar ' Unt&+ # yan* berdif&si )ele0ati sta*nan ,
Radi&s r bisa dih&b&n*+an pada posisi 3 :
Contoh: $eb&ah naftalen berbent&+ bola )e)p&nyai radi&s 2, )) dis&spensi pada ol&)e &dara pada "1B K dan 1,1"2' ; 1 ' Pa -1 at). Te)perat&r per)&+aan naftalen dias&)si+an pada "1B K dan te+anan &ap pada "1B K adalah ,''' ))?*. /# dari naftalen /i &dara pada s&h& "1BK adalah D,A2.1 D)2
8 Pt F P#1
P2
8 Pt F P#2
P#1
8 -.'''
P#2
8
P1
8 1.1"2';1 ' F E(.
P2
8 1.1"2';1 ' F
PBM =
PB 1 + P B 2 2
=
8 1.12'1;1 ' Pa 8 1.1"2';1' Pa
( 1.0125 +1.01325 ) x 105 2
8 1.12A;1 ' Pa N A 1=
D AB P t ( P A 1− P A 2 ) RT r 1 PBM
( 6.92 x 10− )( 1.01325 x 10 ) (74.0 −0 ) ¿ 8.314 ( 318 ) ( 2 / 1000 ) ( 1.0129 x 10 ) 6
8 E(. Pa
5
5
8 A.DB;1B +*.)ol #
#$oeisien Diusi Untu" &as#
/iff&sifitas , ata& +oefisien dif&si, / adalah s&at& sifat pada s&at& syste) yan* ber*ant&n* pada te)perat&re, te+anan dan bahan. anya+nya )etode percobaan yan* berbeda telah di*&na+an &nt&+ )enent&+an dif&sifitas )olec&lar &nt&+ penca)p&ran *as biner. Unt&+ sepasan* )ole+&l nonpolar pende+atan yan* )as&+ a+al &nt&+ +e+&atan adalah f&n*si 5ennard4ones.
/#
8 /if&siitas -)2
T
8 Te)perat&re absol&t -K
M#,M
8 erat )ole+&l # dan -+*
Pt
8 Te+anan absol&t -at)
Ω
, #
/
8 T&)b&+an yan* tida+ terpisah+an berdasar+an potensi 5ennard 4ones.
#
8 dia)eter to)b&+an ratarata
Persa)aan di atas relatif r&)it &nt&+ di*&na+an dan serin* beberapa +onstanta seperti R # tida+ tersedia ata& s&lit &nt&+ diper+ira+an. )a+a, )etode e)piris se)i pen&h, 4a&h lebih nya)an )&dah &nt&+ di*&na+an. persa)aannya adalah:
/i)ana
Ԑ # 8
4&)lah +enai+an ol&)e yan* str&+t&ral -tabel 1
Metode ini dapat di*&na+an &nt&+ ca)p&ran *as nonpolar ata& ca)p&ran polar nonpolar. Tabel 1. #to)ic /iff&sion 6ol&)es for &se 0ith the f&ller.
#to)ic and str&ct&ral diff&sion ol&)e incre)ents, 1D,' C 1,AB . ',(B O ',DA (/) /iff&sion ol&)es for si)ple )olec&les, N .0 .e /0 O0 2ir 2r $r (4e) /e
Contoh:
E,E 2,BB 1E,A 1D,D 2,1 1D,1 22,B "E,A ','A
-Cl -$ #ro)atic rin* ?eterocyclic rin*
CO CO0 /0O /.1 .0O (CCl0F0) (SF3) (Cl0) (5 0) (SO0)
1A,' 1E, 2,2 2,2
1B,A 2D,A "',A 1(,A 12,E 11(,B DA,E "E,E DE,2 (1,1
@or)al b&tanol -# dif&si )elal&i &dara - pada 1 at) abs. /en*an )en**&na+an %&ller )ethod. ?it&n* dif&siitas &nt&+ s&h& beri+&t dan )e)bandin*+an den*an data e+speri)en. -a Unt&+ oC -b Unt&+ 2',AoC -c Unt&+ oC dan 2, at) abs Penyelesaian: a T 8 oC 8 2E"oK /ari tabel 1: M# -b&tanol 8 E(,1 -C (?AO? M -&dara N#
8 2A
8 ( -1D,' = 1 -1,AB = 1 -',(B 8 A1,2B -b&tanol
N
8 2,1 -&dara 1,00 × 10
DAB =
−7
1,75
T
[
(
1
+
Ma M
1 3
Pt ( !"a ) + ( !" )
−7
1,0 × 10
¿
[
( 273 )
1,0 ( 91,28 )
¿ 7,73 x 10−6 m2 / s
)
1
1,75
1 3
(
1 2
]
1 2 3
1 1 + 74 29
+ ( 20,1 )
1 3
]
2
)
1 2
b T /#
8 2E" = 2',A 8 2AB,AoK −6 2 8 9,05 x 10 m / s
c Te+anan total P 8 2, at) −6 2 /# 8 7,73 x 10 m / s -1, < 2, 8
−6
3,865 x 10
2
m /s
#Diusi !ole"ular pada Liquid #
/if&si )ole+&l dala) cairan 4a&h lebih la)bat dibandin*+an den*an *as. Mole+&l dala) cairan yan* san*at de+at apabila dibandin*+an den*an *as yan* di dif&si dala) cairan, perbedaan pentin* dari dif&si *as adalah bah0a dif&siitas serin*+ali san*at
ber*ant&n*
pada
+onsentrasi
+o)ponen
yan*
)enyebar.
1. Steady state diffusion of A through non diffusing B @# 8 +onstan, @ 8 , di )ana: N A
/i)ana >M 8
=
D AB zX BM
ρ
- . av - X A1 M
−
X A 2 .
#B 2 − #B 1 #B 2 ) ln ( #B 1
/i )ana >#1 =>1 8 >#2 = >2. Unt&+ lar&tan encer > M )ende+ati 1. dan persa)aan di atas disederhana+an )en4adi @a ¿
DAB ( C A1 −CA 2) Z 2− Z 1
2. Steady- State Equimolal Counterdiffusion
@# 8 @ 8 constan
@# 8
DAB Z
- C#1C#2 8
( ) a ->
DAB $ Z M
>#2
#1
Contoh ?it&n* la4& dif&si dari acetic acid -# )ele0ati seb&ah fil) dari air yan* tida+ berdif&si - lar&tan 1 )) pada 1EC di )ana +onsentrasi pada arah yan* berla0anan dari fil), )asin*)asin* ber&r&t A dan " berat asa). /iff&sifitas dari asa) asetat dala) lar&tan adalah .A' ; 1 A )2
>#1 8
(0,09 / 60,03 + 0,91 / 18,02 ) 8 ,2BB fra+si )ol
>1 8 1 ,2BB 8 ,AE12 fra+si )ol air 1 kg
M1 8
( 0,09 / 60,03 + 0,91 / 18,02 ) k.mo%
8 1A,21 +*<+)ol
$ 1012 = =52,7 kmo% /m 3. M 19.21
/ensitas dari " lar&tan adalah 1",2 +*<)". 0,03 / 60,03
>#2 8
(0,03 / 60,03 + 0,97 / 18,02) 8 ,A2 )ol fra+si asa) asetat
>2 8 1 ,A2 8 ,AAB )ol fra+si air. 1 kg
M2 8
( 0,03 / 60,03 + 0,97 / 18,02)
$ 1003,2 = =54,5 kmo% / m 3. M 18,40
$
( ) a 8 M
>M 8
52,7 + 54,5 2
#B 2− #B 1 ln #B 2 − #B 1 8
8 '",D +)ol<) " 0.09908 −0,9712 ln 0,9908−0,9712
8 ,AB
@# 8
( ) a ->
DAB $ Z ( #BM ) M
>#2
#1
−9
8
0,95 x 10 ( 53,6 ) 0,001( 0,98 )
8 1.1B ; 1
D
-,2BB,A2
+)ol<)2.s
#Diusitas Dari Liuid#
Teori dari dif&si pada liquid tida+ sebanya+ data dari hasil e+speri)ental seperti pada dif&si *as. /i)ensional dari difisiitas liquid sa)a sa4a den*an *as, pan4an* 2 0a+t&. Tida+ sa)a pada +as&s pada *as, ba*ai)anp&n 4&*a, ariasi dari dif&sitas liquid dipen*ar&hi oleh +onsentrasi. Unt&+ lar&tan encer ber&pa lar&tan nonele+trolit, h&b&n*an e)piri+ dari il+e dan Chan* dapat dit&lis seba*ai beri+&t. D AB
/i )ana
/#
=
-11E," × 1C
1B .
−
.-ϕ M B .
C,'
!
C, D A
µ v
8 dif&sifitas dari 3at # dala) lar&tan yan* san*an encer dala) pelar&t , )2
M
8 berat )ole+&l dari pelar&t, +*<+)ol
Q
8 is+ositas lar&tan, +*<).s
#
8 ol&)e )olal dari pelar&t pada titi+ didih nor)al, ) "<+)ol 8 ,E'D &nt&+ air seba*ai lar&tan encer.
8 fa+tor asosiasi dari pelar&t 8 2,2D &nt&+ air seba*ai pelar&t 8 1,A &nt&+ )ethanol seba*ai pelar&t 8 1,' &nr&+ etanol seba*ai pelar&t 8 1, &nt&+ pelar&t yan* tida+ terasosiasi, seperti ben3ene dan etil eter
Contoh:
?it&n*lah dif&sifitas dari )annitol, C? 2O?-C?O?(C?2O?, CD?1(OD, dala) lar&tan encer den*an air seba*ai pelar&t pada s&h& 2C. bandin*+an den*an hasil dari obserasi, ,'D ; 1A ) 2
8 ,1(B-D = ,"E-1( = ,E(-D 8 ,1B'
&nt&+ air seba*ai pelar&t, 8 2,2D, M b 8 1B,2, T 8 2A" K. Unt&+ lar&tan encer, is+ositas Q dapat di*&na+an &nt&+ air ,1' +*<).s. D AB
=
-11E," × 1C
−
1B.
.-2,2D × 1B,C2. C,' 2A"
C,CC1CC'-C,1B'.
C,D
=
C,DC1 × 1C A m 2 < s −
?it&n* dif&sifitas dari )annitol dala) lar&tan encer den*an air seba*ai pelar&t pada s&h& EC dan dibandin*+an den*an hasil dari obserasi, ,'D ; 1A ) 2
EC + 2E"
/#
-C,'D × 1C A .-1,CC' × 1C " . −
=
−
2C + 2E"
8 1,D2 ; 1 A )2
#$oeisien Perpindahan !assa#
Unt&+ +eadaan steady state, perpindahan )assa yan* )ele0ati fl&ida yan* sta*nan dapat di*&na+an persa)aan sebel&)nya yan* dapat di*&na+an &nt&+ )e)predi+si la4& perpindahan )assa yan* )ele0ati s&at& +etebalan fil) dapat di+etah&i. a*ai)anap&n, ini b&+an lah sit&asi &ta)a, +arena pada +ebanya+an la4& dari operasi perpindahan )assa pada aliran t&rb&len diin*in+an &nt&+ )enin*+at+an
la4& dari transfer per &nit area. #ta& &nt&+ )enolon* ter4adinya disperse dari s&at& fl&ida +e fl&ida lainnya dan )e)b&at lebih banya+ l&as antar per)&+aan. Unt&+ perpindahan )assa yan* t&rb&len den*an c +onstan @# 8 K C -C#1C#2 /i )ana: K C didefinisi+an seba*ai la4& dari perpindahan )assa per &nit area per perbedaan +onsentrasi Konsentrasi dapat dinyata+an dala) )ol<ol&)e ata& fra+si )ol & =
N A C A 1 −C A 2
!i&)olar
/i)ana
=
mo% m = 3 s s,m ,mo% / m 2
or
m s
N A =− N B
( A
#dalah fra+si )ol dala) phasa *as
# A
adalah fra+si )ol dala) fasa cair
Koefisien )asstransfer +esel&r&hannya dapat dit&lis sat& sa)a lain ( A 1=
C A 1 C A 2 dan( A 2= C C
perpindahan dari # )elal&i yan* tida+ berpindah ,
N B =0,
Konersi antara Koefesien perpindahan )assa P BM ' ' Pt ) = & C = & = & = & ' C Pt = & G PBm= & y y ❑ C C C Gas : RT RT
'
& y = & C y BM C = & G y BM P t
Cairan : % 8 Kc.C 8 K 5C 8 K 5c 8 K 5 >M C 8 K 5 P M. $at&an $7 Kc, K 5, Kc, K 5 K;, Ky, K;, Ky
)
K G, KG
2
s . m . *a
∨
kgmo% 2
s . m .atm
Contoh : $&at& ol&)e *as )&rni -yan* san*at besar pada te+anan 2 at) )en*alir dari atas per)&+aan -# &ap )&rni. Per)&+aan Cairan -# )en4adi basah. #pabila te+anan parsial per)&+aan -# adalah te+anan &ap -# pada s&h& 2AB + adalah .2 at). ?ar*a +y bernilai D.EB ; 1 ' +* )ol
Penyelesaian :
?al ini ter4adi dari # dif&si )elal&i , @ 8 P#7 8 .2 at), P #2 8 #1 8 P#7
a. @# 8 Ky - y #7 F y#2 KyyM 8 Ky 8 +y 8
k' y y BM
B 2 / y B 1 y ¿
¿ ¿
M8
ln ¿
y B 2− y
B 1
¿ y1 8 1 y#1 8 1 F .1 8 .A y2 8 1 F y #2 8 1 F 8 1. 1.0 −0.90
yM 8
ln ( 1.0 / 0.90 )
−5
+y 8
6.78 x 10 0.95
=0,95
=7.138 x 10−5 kg
mo% 2 . m . +raks mo% s
@# 8 +y- y#1 F y#2 8 E.1"B ; 1 ' - .1 F 8 E.1"B ; 1 D +* )ol
b. K GyMPt 8 Kyy M K G 8 K G 8
&y Pt
7.138 x 10 2.0 atm
−5
=3.569 x 10−5 kg
mo% 2 . m .atm s
#Teori Penetrasi dari Perpindahan !assa#
Teori penetrasi )en**&na+an pernyataan &nt&+ la4& transisi dari dif&si )en4adi +etebalan )assa relatif dari fl&ida den*an +onsentrasi +onstan pada per)&+aan. Per&bahan pada +onsentrasi den*an 4ara+ dan 0a+t& ditent&+an oleh persa)aan beri+&t : 2
-C A - C = D AB 2 A - t - z
Kondisi batasnya adalah C A =
{
C Ao ntk t =0 C A *ada z =0, t > 0
%l&+s ratarata daripada interal 0a+t& sa)pai t adalah
√
t
C −C A D AB N A , A/ = N A dt = A t 0 t 0t 1
∫
∫ dt
¿2
k =
t
N A C A −C A
0
√
1 2
t
D AB ( C A−C A ) 0t
VVVVVVVV-9
..............................-99
Men**ab&n*+an pers.-9 dan -99 )e)beri+an +oefisien perpindahan panas rata rata daripada 0a+t& t :
´ = 2 k
√
√
D AB D =1,13 AB 0t t
$eb&ah bent&+ alternatif dari teori penetrasi di+e)ban*+an oeh /anc+0erts, yan* )en*an**ap +as&s di)ana senya0asenya0a dari fl&ida pada seb&ah transfer per)&+aan adalah secara aca+ di*anti den*an bent&+ fl&ida se*ar aliran b&l+. Koefisien perpindahan ratarata :
´ ' = √ D AB . s k /i)ana s adalah la4& fra+sional dari pe)bahar&an per)&+aan -s 1 . $oeisien untu" perpindahan massa melalui area *ang di"etahui
Pada ba*ian ini, h&b&n*anh&b&n*an diberi+an &nt&+ perpindahan )assa diantara fl&idafl&ida di)ana area # telah di+etah&i. #nalisis /i)ensional /ari )e+anis)e perpindahan )assa, bisa di+etah&i bah0a +oefisien + a+an ber*ant&n* pada dif&siitas / #, dan pada ariableariabel yan* )en*at&r +ara+ter dari aliran fl&ida yait&, la4& , is+ositas Q, densitas W dan dia)eter /. ent&+ dari per)&+aan transfer k =+ ( D AB , D , 1 , 2 , $ ) #nalisis di)ensional adalah k ' C 1
DG 2 , ) 2 $ D AB
=3 1 (
/i)ana : G 8 $
@st 8 X1 - @R!, @$C
Persa)aan ini 4&*a serin* di*&na+an dala) bent&+ dari factor J / yan* berh&b&n*an den*an K ˊC seperti beri+&t :
(
& C 4 / $ DAB ˊ
J/ 8
)
2/ 3
Pada &)&) nya, J / adalah f&n*si dari @ R! Perpindahan )assa &nt&+ aliran t&rb&len dala) pipa. Unt&+ aliran t&rb&len &nt&+ / < ata& /G< diatas 21 &nt&+ *as ata& cairan yan* )en*alir dala) pipa. @sh 8 K ˊC
D DAB 8
& PBM D Pt DAB 8 .2"
( ) ( D1$ 2
0.83
2 $ DAB
)
0.33
$eb&ah bent&+ alternatif dari h&b&n*an yan* diperoleh den*an )e)ba*i persa)aan diatas den*an @ R! S @$C &nt&+ )e)beri+an fa+tor J / yan* dit&n4&++an oleh Chilton dan Colb&rn )en4adi sa)a den*an f<2, di)ana f adalah fa+tor *ese+an pada pipa hal&s. +
J/ 8
2
8 .2" @ R! .2
Perbandin*annya dit&n4&++an pada persa)aan ini adalah &)&) &nt&+ panas dan perpindahan )assa pada peralatan yan* sa)a h&b&n*an den*an sedi+it lebih a+&rat &nt&+ aliran pipa s&dah dit&n4&++an &nt&+ 4ara+ yan* berbeda dari no)or $ch)idt. /ata &nt&+ eaporasi dari beberapa cairan dala) dindin* basah berh&b&n*an den*an e+sponen sedi+it lebih tin**i. Unt&+ +ed&anya bai+ Reynold dan $ch)idt n&)bers @sh 8 .2" @R!.B1 @$C.(( $eb&ah h&b&n*an &nt&+ perpindahan )assa pada $ch)idt n&)ber yan* tin**i -(" +e 1, adalah @sh 8 .AD @ R!.A1" @$C."(D
Contoh -a erapa +etebalan efe+tif &nt&+ fil) *as &nt&+ eaporasi pada air +e &dara pada seb&ah +olo) dindin* basah berdia)eter 2in pada bilan*an Reynold 2. dan s&h& (C Y -bUlan*i perhit&n*an &nt&+ eaporasi dari etanol pada +ondisi yan* sa)a. Pada 1 at), dif&siitas adalah .2BB c) 2
29 22.410
273.16 313.16
S
8 1.12A S 1 " *
8 .1BD Cp 2 $ 8
1.86 x 10
−4
1.129 x 10
−3
8 .1D' c) 2
-a Unt&+ siste) &daraair @$C 8 @sh
2 $ DAB 8
0.165 0.288
8 .'E"
8 ,2" . @Re ,B1 . @$c ,(( 8 ,2" . -1.,B1 . -,'E" ,(( 8 "1,"
Pada Teori 5apisan %il), "c# 8 /# < ; . /i)ana @sh 8 "c# $ / < /# Ma+a, @sh
8 "c# $ / < /#
@sh
8 /# < ; . / < / #
@sh
8 /<;
;
8 / < @sh 8 2 < "1," 8 ,D( in
b.
Unt&+ siste) Udara!thanol, @sc 8 ,1D' < ,1(' 8 1,1(
@sh
8 ,2" . @Re ,B1 . @$c ,(( 8 ,2" . -1.,B1 . -1,1( ,(( 8 (2,"
Ma+a, ;
8 / < @sh 8 2 < (2," 8 ,(E in
#Perpindahan !assa Pada idang Datar dengan 2liran Paralel#
Perpindahan )assa dan proses pen*&apan pada s&at& cairan -li&ids dari s&at& bidan* per)&+aan yan* datar )en&4& +e s&at& aliran yan* )en*alir )er&pa+an ba*ian pentin* dari proses pen*erin*an bahan anor*ani+ dan biolo*is, pada proses eaporasi pelar&t -solen dari t&)b&ht&)b&han, &nt&+ s&at& plate pada tero0on*an an*in -0ind t&nnels, &nt&+ *as*as ata& proses eaporasi s&at& cairan -li&ids pada dala) fasa *as dan &nt&+ aliran la)inar.
J/ 8 ,DD( . @ Re F ,' ilan*an $her0ood - @ sh :
"c# $ 5 < /# @sh
8 @sh 8 ,DD( . @Re F ,' . @$c 1<"
/i)ana 5 )er&pa+an pan4an* plat ses&ai arah aliran.
Unt&+ Gas den*an bilan*an reynold -@ Re 1'. F ". :
J/ 8 ,"D . @ Re F ,2
/ata percobaan -e;peri)ental &nt&+ 5i&ids di+orelasi+an se+itar ( den*an bilan*an reynold -@Re D F '.) :
J/ 8 ,AA . @Re F ,'
#Perpindahan !assa pada 2liran *ang !ele6ati ola#
Unt&+ aliran )ele0ati s&at& bola -spheres den*an bilan*an reynold yan* san*at rendah @Re 8 / . . % < & , /i)ana ilan*an $her0ood, @ sh 8 "c# $ / < /# , @ilainya har&s )ende+ati 2, . ?al ini dapat dit&n4&+an pada pers. beri+&t ini :
@#
8 2 /# < / . - C #1 F C#2
/i)ana "c# &nt&+ dilute solution adalah
"c#' 2 /# < / Ma+a,
@#
8 2 /# < / . - C #1 F C#2 8 "c# $ -C#1 F C#2
"c# $ / < /#
8 @sh 8 2.
Unt&+ cairan dan ilan*an Reynolds antara 2 sa)pai 2 : @sh 8 2 = .A' @ Re.' @$c1<" Unt&+ cairan dan ilan*an Reynolds antara 2 F 1E : @sh 8 .("(E @ Re.D2 @$c1<" Unt&+ cairan dan ilan*an Reynolds antara 2 sa)pai 2 : @sh 8 2 = .A' @ Re.' @$c1<" Unt&+ cairan dan ilan*an Reynolds antara 2 F 1E : @sh 8 .("(E @ Re.D2 @$c1<"
Contoh 6ol&)ebesar
air
)&rnipada
2D,1
C
)en*alirse4a4arden*anpirin*datarasa)ben3oatpadat, di )ana 5 8 ,2(( ) di arahaliran. +ecepatan air ,D1 ) < s. +elar&tanasa)ben3oatdala) air adalah ,2A(B +* )ol < )". dif&siitasasa)ben3oatadalah 1,2(' ; 1 Z A )2 < s. )en*hit&n*)assa +oefisienperpindahan Kc danfl&+s @a.
$ol&si Karena sini lar&tan inic&+&pencer , darisifatfisi+ air saat 2D.1 C : [ : B.E1 ; 1 ( +*<).s -Pa.s W : AAD +*<) " @$c8
8.71 x 10− 4 4 $. D AB 8 996 ( 1.245 x 10 −9 ) 8 E2
@Re8
5 / $ 0.244 ( 0.061 )( 996 ) 8 8 1.E ; 1 ( 4 8.71 x 10 −4
J/ 8 .AA @Re.' 8 .AA - 1.E ; 1 (.'8 .E'B
J/ 8
&C ' =¿ @$c2<" /
Kc
8 J/ . 6 -@$c2<"
Kc
8 .E'B - .D1-E2 2<" 8 '.B' ; 1 D )
Pada +as&s ini, dif&si &nt&+ +o)ponen # )elal&i non diff&si +o)ponen , @ 8 . $ehin**a Kc @# 8
&C ' #m -C#1 F C#2 8 Kc -C#1 FC#2
Karena lar&tan san*at encer, >M \ 1. dan Kc\ Kc. /an, C#1 8 2.A(B ; 1 2 +* )ol< )" -+elar&tan dan C#2 8 . @# 8 -'.B' ; 1D-.2A(B F 8 1.E2D ; 1 E +* )ol < s.)2
#Teori Dua-Film#
Pada proses pe)isahan yan* ada, bahan har&s terdif&si dari sat& fasa +e fasa yan* lain, dan la4& dif&si +ed&a fasa tsb )e)pen*ar&hi la4& +esel&r&han perpindahan )assanya. /ala) teori d&a fil), dite)&+an oleh hit)an, +eseti)ban*an di as&)si ter4adi pada interface, dan tahanan terhadap perpindahan )assa yan* dita)bah+an pada d&a fasa tsb a+an )endapat+an tahanan +esel&r&han, peristi0a ini berla+& 4&*a &nt&+ pen*hantar panas. Tahanan +esel&r&han berbandin* terbali+ den*an +ofesien +esel&r&han, yan* )&dah di*&na+an &nt&+ )en*hit&n* desain daripada +oefisien indiid&al.
Perpindahan )assa antara fasa lebih +o)ple+s dari pada perpindahan panas, peristi0a ini ter4adi +arena +onsentrasi ata& fra+si )ol lar&tan s&sah berdif&si +arena berla0anan pada interface. Contoh, didala) distilasi ca)p&ran
biner, y #9 lebih besar dari pada ; #, dan
*radient de+at den*an per)&+aan drpd *ele)b&n* seperti yan* dit&n4&++an pada *a)bar a. Unt&+ absorpsi *as yan* terlar&t, fra+si )ol didala) cairan pada alat pen*h&b&n* lebih besar dari pada didala) *as, seperti yan* dit&n4&++an pada *a)bar b.
/ala) teori d&a fil), la4& perpindahan +e interface diat&r sa)a den*an la4& perpindahan dari interface :
r 8 + ; -;# ;#i 8 + ; -;#i ;# V -9 r 8 + y -y#i y# 8 + ; -y# y#i V -99
la4& ini 4&*a diat&r sa)a den*an +oefisien +esel&r&han Ky di+ali +e+&atan pendoron* +esel&r&han -y9 # F y# di)ana y9# adalah +o)posisi &ap yan* a+an berada dala) +eseti)ban*an den*an ba*ian terbesar +o)posisi li&id > #:
r 8 K y -y9# F y#
Unt&+ )e)peroleh K y dala) h&b&n*an + y dan + ; persa)aan di atas dis&s&n &lan* dan h&b&n*an -y9 # F y# di*anti den*an -y9 # F y#i = -y#i F y#: ( ∗¿ A −( A
1
( ∗¿ A −( A
r
& y 8
r
8
¿
( A − ( A
=
¿
r
-999
Persa)aan -9 dan -99 se+aran* di*&na+an &nt&+ )en**anti+an r dala) d&a h&b&n*an tera+hir persa)aan -999:
A # A − # ¿
A ( A− # ¿
¿
1
& y 8
k x ¿ ( ∗¿ A −( A
=
¿ ¿
¿
k y ¿ ( A− ( A
¿
Ji+a -y9# F y#i< -;# F ;#i 8 )1
1
& y 8
m1 k x =
1
k y V -a
Men**ab&n*+an hasil persa)aan -9 dan -99 den*an y# y#i
−
; # ; #i
() (y
8 /en*an cara yan* sa)a, ;9# adalah s&at& &+&ran dari y # dan dapat di*&na+an &nt&+ )enent&+an +oefisien +esel&r&han K;
1
1
" )
m2 (y
8
1
=
()
VVVVV..-b
/i)ana : ) 1 adalah +e)irin*an CM -*br. )2 adalah +e)irin*an M/ -*br. Ky adalah +esel&r&han fase *as +oefisien )asstransfer K; adalah +esel&r&han fase cair +oefisien )asstransfer
Persa)aan -a dan -b )enyebab+an h&b&n*an antara resistensi )asstransfer : resistensi dalam fase gas
1 < (y
total resistensi (edua fase
1 < " y
8 Resistan di fasa li&id Total resistan di +ed&afasa
1<+; 1
Rasio persa)aan diatas a+an +onstan hanya 4i+a +&ra +eseti)ban*an adalah *aris l&r&s. Karenanya, rasio resistan indiid&al sa)pai resistan total dapat berariasi dari titi+ +etiti+ sepan4an* &nit.
Ji+a )1 +ecil -+&ra distrib&si +eseti)ban*an san*at datar, sehin**a pada saat +eseti)ban*an tercapai, hanya sedi+it +onsentrasi 3at # yan* ada dala) *as yan* dapat )e)beri+an +onsentrasi besar dala) li&id -sol&te # dapat lar&t dala) li&id, syarat ) 1<+; )en4adi tida+ si*nifi+an -dapat diabai+an, dan resistan yan* lebih besar direpresentasi+an den*an 1<+y, sehin**apersa)aan diatas )en4adi:
1 Ky
1
ata&
-y9# F y# 8 -y#i F y#
+y
/en*an cara yan* sa)a, saat ) 2 san*at besar, sol&te # tida+ lar&t dala) li&id, den*an nilai +; dan +y yan* ha)per sa)a, -1<) 2Ky )en4adi+ecil, dan
1
1
K;
+;
ata&
-;# F ;9# 8 -;# F ;#i
#Fasa $esetimbangan#
atas &nt&+ perpindahan )assa tercapai 4i+a d&a fasa seti)ban* dan terdapat perpindahan dari bahan. Unt&+ proses yan* sederhana -pra+tis, yan* )e)ili+i la4& prod&+si yan* laya+, +eseti)ban*an har&s dihindari, seba*ai la4& dari perpindahan )assa pada seb&ah titi+ sebandin* den*an *aya doron* yan* )er&pa+an per)&laan +eseti)ban*an pada titi+ it&. Unt&+ )en*hit&n* driin* force, pen*etah&an dari +eseti)ban*an diantara fasa )er&pa+an dasar pentin*. eberapa )aca) dari +eseti)ban*an pentin* dala) perpindahan )assa. Pada se)&a sit&asi, d&a fasa yan* terlibat, dan se)&a +o)binasi di+onta++an +ec&ali d&a fasa *as ata& d&a fasa solid. Keseti)ban*an diantara d&a fasa pada sit&asi yan* diberi+an, terbatas pada at&ran fasa di)ana: %8CFP=2 /i)ana:
% 8 J&)lah dari dera4at +ebebasan C 8 J&)lah dari +o)ponen P 8 J&)lah dari fasa
Pada para*raf beri+&t, +eseti)ban*an di*&na+an dala) perpindahan )assa &nt&+ )en*analisa +etent&an dari at&ran fasa. iasanya ada d&a fasa, dan 4&*a % 8 C. J&)lah dari dera4at +ebebasan, ata& ariasi %, adalah 4&)lah dari ariabel intensif independent, seperti te)perat&r, te+anan, dan +onsentrasi F yan* nilainya har&s tetap &nt&+ )enent&+an +eadaan seti)ban* pada siste). /ala) siste) d&a +o)ponen, oleh +arena it&, % 8 2. Ji+a te+anan adalah tetap, hanya sat& ariabel +onsentrasi fase cair, )isalnya dapat di&bah secara
independen: +o)posisi te)perat&r dan *as fase -4i+a d&a fase cair dan *as har&s dii+&ti. Unt&+ siste) seperti data +eseti)ban*an disa4i+an dala) dia*ra) +o)posisi s&h& yan* berla+& pada te+anan +onstan, ata& den*an )e)plot e, yan* +onsentrasi fase 6 terhadap resi+o >e, +o)posisi fase 5. /en*an )e)plot terseb&t )a+a diseb&t +&ra +eseti)ban*an. Ji+a ada lebih dari d&a +o)ponen. ?&b&n*an +eseti)ban*an tida+ bisa di0a+ili oleh +&ra t&n**al. 9/istilasi9 #s&)si bah0a ada d&a +o)ponen, sehin**a C 8 2, P 8 2 dan % 8 2. Ked&a +o)ponen yan* dite)&+an di +ed&a fase. #da e)pat ariabel: te+anan, s&h& dan +onsentrasi +o)ponen # dala) fase cair dan &ap -+onsentrasi +o)ponen yan* +&ran* dari +o)ponen #. Ji+a te+anan tetap, hanya sat& ariabel, )isalnya, Cair . Konsentrasi fase, dapat di&bah secara independen den*an )en*i+&ti fase s&h& dan &ap +onsentrasi tetap : sat& +onsentrasi dapat dipilih seba*ai ariabel independen yan* tersisa. Ke)&dian, +onsentrasi lainnya dapat ditent&+an, dan +&ra +eseti)ban*an y e s ;e dapat diplot. $e)&a titi+ pada +&ra ber+enaan den*an s&h& dan te+anan yan* sa)a. /ata +eseti)ban*an &nt&+ berba*ai s&h& 4&*a dapat ditent&+an dala) bent&+ *rafi+ +elar&tan, di )ana te+anan parsial 3at terlar&t dala) fase *as diplot seba*ai +oordinat. 9#dsorpsi 9 Pada adsorpsi *as, terdiri atas ti*a +o)ponen di)ana hanya ada sat& +o)ponen yan* dapat
ditransfer dan ada d&a fase] )a+a % 8 ".
Pada &)&)nya, pada
s&h& dan te+anan yan* tetap, )a+a +onsentrasi +o)ponen # dala) fase cairan ata& *as. Konsentrasi # pada adsorben, dala) +eseti)ban*an den*an fase cairan, +e)&dian ditent&+an oleh h&b&n*an +eseti)ban*an. Plot +eseti)ban*an ye s ;e ,
serin* dala) bent&+ di)ensi, yan* dib&at &nt&+ s&h& +onstan tertent& dan diseb&t den*an isother). 9/eh&)idifi+asi Kelar&tan *as pe)ba0a dapat diabai+an. /i)ana ada d&a +o)ponen, *as pe)ba0a dan cairan yan* )&dah )en*&ap, sehin**a nilai C 8 P 8 2 dan % 8 2. $at& fase cairan )&rni dan sat& ariabel s&h&, te+anan dan +onsentrasi &ap dala) fase 6. #pabila te+anan +onstan, bai+ s&h& )a&p&n +onsentrasi fase &ap dapat berariasi den*an
nilai ariabel lain, sehin**a plot s&h& s +onsentrasi
)e)beri+an h&b&n*an +esei)ban*an. 9!+stra+si Cair9 J&)lah )ini)&) +o)ponen adalah ", sehin**a % 8 ". Keti*a +o)ponen terseb&t dapat )&nc&l pada +ed&a fase. 6ariabelnya adalah s&h&, te+anan, dan e)pat +onsentrasi. ai+ s&h& ata&p&n te+anan dapat dian**ap +onstan, dan d&a ata& lebih +onsentrasi yan* di*&na+an seba*ai ariabel independen. Te+anan biasanya dias&)si+an +onstan, +e)&dian s&h& diariasi+an . ?&b&n*an antara ariabel ariabel ini didapat dari berba*ai )etode *rafis.
9Penc&cian - *eaching 9 /&a +ondisi yan* ada dala) penc&cian. di perta)a, pelar&t yan* ada lebih dari c&+&p &nt&+ )elar&t+an se)&a 3at terlar&t, dan pada +eseti)ban*an se)&a 3at terlar&t dala) lar&tan. Ke)&dian ada d&a fasa solid dan lar&tan J&)lah +o)ponennya " dan % 8 ". 6ariabel s&h&, te+anan dan +onsentrasi 3at terlar&t dala) cairan. $e)&a )er&pa+an independen ariabel. /ala) +ondisi +ed&a, pelar&t yan* tersedia tida+ c&+&p &nt&+ )elar&t+an se)&a 3at terlar&t, dan +elebihan 3at terlar&t tetap seba*ai fase padat dala) +eseti)ban*an den*an cairan. +e)&dian, p8", sehin**a % 8 2.6ariabelnya adalah s&h&, te+anan, dan +onsentrasi
l ar&tan 4en&h. Ji+a te+anan tetap, )a+a +onsentrasi ter*ant&n* pada s&h&. ?&b&n*anya adalah +&ra sol&bilitas. # $esetimbangan - Tahap Operasi #
$at& +elas peran*+at transfer )assa terdiri dari ra+itan &nit indiid&, ata& pan**&n*, yan* salin* berh&b&n*an sehin**a bahan yan* diproses )ele0ati setiap tahap pada *ilirannya^ Ked&a aliran ber*era+ berla0anan )elal&i pera+itan] setiap sta*e diba0a +e dala) +onta+, dica)p&r, dan dipisah+an. $iste) )<i sta*e terseb&t diseb&t +as+ade. Unt&+ perpindahan )assa, aliran )e)as&+i setiap tahapan tida+ har&s dala) +eadaan seti)ban* den*an sat& sa)a lain. /en*an )enin**al+an aliran biasanya tin*+at +etida+seti)ban*an bersifat 4a&h lebih bai+ dibandin*+an den*an aliran yan* )as&+. /e+atnya 4ara+ antara pende+atan +eseti)ban*an ter*ant&n* pada efe+tiitas penca)p&ran dan perpindahan )assa antara fase. Unt&+ )enyederhana+an desain +as+ade, aliran )enin**al+an setiap tahap yan* serin* dias&)si+an dala) +eseti)ban*an, yan* )en&r&t definisi, )e)b&at setiap tahap yan* ideal. $eb&ah +ore+si fa+tor s efisiensi diterap+an terla)bat &nt&+ catatan &nt&+ setiap penyi)pan*an yan* sebenarnya dari +eseti)ban*an.
#Terminologi* For Stage 7 Contat plants#
Proses flo0 dia*ra) &nt&+ proses sta*e co&nterc&&rent dapat dilihat pada fi*.
Unt&+ )enanda+an alirannya dan +onsentrasi yan* )enyin**&n* setiap plate, se)&a aliran )e)&lai dala) plate yan* )e)ba0a bilan*an &nit seba*ai *aris ba0ah. Jadi, &nt&+ siste) d&a +o)ponen, yn=1 adalah fra+si )ol dari +o)ponen # dala) fase )enin**al+an plate n=1, dan 5n adalah la4& alir )olal dari fase 5 )enin**al+an plate n=h.
\Keseti)ban*an Material\ /ian**ap porsi dari 4era) yan* )en*and&n* plate 5 )elal&i n, dit&4&++an oleh ba*ian yan* terla)pir oleh *aris p&t&sp&t&s pada *a)bar. 7np&t total dari )aterial +e ba*ian ini adalah 5a=6n=1 )ol<4a) dan o&tp&t total adalah 5n=6a )ol<4a). Me)b&at +esei)ban*an total +esel&r&han se)&a plate: 5a=6n=185n=6a Unt&+ +o)onen # 5a>a=6n=1 n=185n>a = >a6a Menyelasai+an persa)aan diatas bisa dit&lis (n + 1=
ln
/n+ 1
#n +
/a(a 6 5a #a Persa)aan ini adalah persa)aan *aris operasi /n+ 1
&nt&+ +olo)] 4i+a titi+ >n a = 1 &nt&+ se)&a tahap plate s&dah diplot, *aris yan* )en*h&b&n*+an d&a titi+ ini diseb&t *aris operasi.
#Fase$onstan Ideal#
%ase ideal adalah seb&ah standar &nt&+ setiap fase ideal yan* )&n*+in dibandin*+an. /ala) fase ideal, fase yan* ber&bah fase ada di dala) +eseti)ban*an den*an fase 5 yan* ber&bah fase yan* sa)a. Contohnya, 4i+a fase n dala) fi*V #dalah seb&ah fase ideal, +osentrasinya ye )e)perlihat+an +eseti)ban*an antara fase F fase. /ala) seb&ah fase plate col&)n ideal 4&*a diseb&t plate se)p&rna. Unt&+ )en**&na+an fase ideal dala) desain diperl&+an &nt&+ )enerap+an factor +ore+si, diseb&t den*an fase efisiensi ata& plate efisiensi, yan* berh&b&n*an den*an fase ideal +e fase act&al.
Menent&+an 4&)lah fase ideal Masalah yan* &)&) ter4adi adalah )en&r&n+an 4&)lahfase ideal yan* dib&t&h+an dala) s&at& cascade act&al &nt&+ )en&t&pi 4ara+ yan* dib&t&h+an dari +onsentrasi >a +e >b ata& e&ialennya, ya +e yb. Ji+a 4&)lah ini bisa di4&)lah+an, dan 4i+a infor)asi pada efisiensi sta*e tersedia, 4&)lah dari fase act&al bisa dihit&n*. 7ni adalah )etode yan* tida+ bisa di*&na+an dala) )endesain cascade. $eb&ah )etode si)ple dari )enent&+an 4&)lah dari fase ideal +eti+a hanya ada d&a +o)ponen dala) setiap fase adalah seb&ah +onsentrasi )er&pa+an *rafi+ +onstr&+si )en**&na+an dia*ra) *aris operasi dan +&ra +eseti)ban*an &nt&+ sat& *as absorber. #+hir dari *aris operasi adalah titi+ a, didapat titi+ a )e)ili+i titi+ +oordinat -; a, ya, dan pada point b, titi+ +oordinatnya -; b, y b. )asalah &nt&+ )enent&+an tin*+at nilai ideal &nt&+ )enye)&rna+an +onsentrasi fasa *as yan* di*anti dari y b )en4adi y a dan +onsentrasi fasa cairan di*anti dari ; a )en4adi ; b yan* diselesai+an diba0ah ini.
Ga)bar. Garis operasi dan *aris +eseti)ban*an Konsentrasi dari *as sisa pada tin*+at palin* atas, yan* )ana pada tin*+at 1 adalah ya ata& y1. #pabila tin*+atan it& ideal, cairan sisa dan &ap sisa berada pada *aris +eseti)ban*an. Jadi &nt&+ poin -; 1, y1 har&s pada *aris +&ra +eseti)ban*an. %a+ta ini dib&+ti+an bah0a point ), didapat oleh perpindahan *aris hori3ontal dari point a )en&4& +&ra *aris +eseti)ban*an. Garis poton* dari point ) adalah ; 1. Garis operasi s&dah bisa di*&na+an se+aran*. $e)&anya )ele0ati titi+titi+ yan* )e)p&nyai beberapa tipe +oordinat -; n, yn=1, dan sehin**a didapat ; 1, y 2 didapat dari perpindahan *aris ertical dari titi+ ) +e *aris operasi pada titi+ n, +oordinat+oordinatnya adalah -; 1, y2.
