MM091351 FENOMENA TRANSPORT Kredit: 3 SKS Semester: 5 Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc. BAHAN AJAR ON-LINE 7 JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER (ITS) SURABAYA

PENGARUH TEMPERATUR DAN TEKANAN PADA DIFUSIVITAS MASSA Difusivitas massa, DAB , adalah fungsi temperatur, tekanan dan komposisi ; viskositas dan konduktivitas adalah fungsi temperatur dan tekanan Difusivitas berdasarkan lebih kepada teori daripada eksperimen Untuk campuran gas biner pada tekanan rendah, DAB , sebanding terbalik dengan tekanan, meningkat dengan temperatur dan tidak-bergantung terhadap komposisi

Estimasi DAB pada tekanan rendah yang dikembangkan dari teori kinetik dan pernyataan: Satuan DAB = cm2 sec-1, p = atm , T = oK Konstanta a dan b: untuk nonpolar pasangan gas : a = 2.745 x 10-4 b = 1.823

Satuan DAB = cm2 sec-1, p = atm , T = oK Konstanta a dan b: H2O dengan nonpolar gas: a = 3.640 x 10-4 b = 2.334 Jika gas A dan B tak-polar dan parameter Lennard-Jones tersedia, maka dengan menggunakan metode teori kinetik memberikan solusi yang lebih akurat Pada tekanan tinggi DAB tidak lagi berbanding terbalik dengan tekanan. Terdapat kasus pembatasan oleh difusi-sendiri / self-diffusion (Difusi-antara molekul identik) yang didekati secara eksperimen secara pelacakan isotopik Efek tekanan terhadap difusivitas-sendiri, DAA , dapat diperkirakan dari gambar plot berdasarkan Teori Kinetik Enskog untuk gas densitas tinggi

Plot berdasarkan rasio produk tekanan-difusivitas pada tekanan p dan temperatur T , pDAA /(pDAA)0 ; temperatur direduksi, Tr = T/Tc ; tekanan direduksi , pr = p/pc Gambar plot dapat digunakan untuk memperkirakan DAB jika pc dan Tc diganti dengan nilai pseudokritikal, pc’ dan Tc’, sesuai pada pembahasan viskositas

Estimasi difusivitas massa densitas rendah Estimasi DAB untuk sistem argon-oksigen pada 293.2 oK dan 1 atm tekanan total Solusi: …

Gunakan Tabel B-1 untuk mencari data argon , A, dan oksigen , B ,

Estimasi difusivitas gas densitas tinggi Estimasi DAB untuk campuran 80 mol persen metana dan 20 mol persen etana pada 2000 psia dan 104 oF (136 atm dan 313 oK). Nilai eksperimen (pDAB)o pada 293 oK adalah 0.163 atm cm2 sec-1 Solusi: …

Hitung (pDAB)0 pada temperatur yang diinginkan Gunakan Tabel B-1 untuk mencari data metana dan etana Hitung properti pseudocritical pada pembahasan viskositas , pc’ , Tc’ Cari kondisi reduced / direduksi Hitung

TEORI DIFUSI UMUM PADA GAS DENGAN DENSITAS RENDAH Turunan yang disederhanakan untuk menggambarkan mekanisme difusi Teori Chapman-Enskog Gas terdiri dari dua spesies molekul A dan A* : massa, ukuran dan bentuk sama Tentukan difusivitas massa menurut istilah molekuler Teori kinetik untuk gas densitas rendah bulat-kaku murni pada gradient / perubahan temperatur, tekanan dan kecepatan yang kecil menghasilkan data : d, u, Z, λ, a Gerakan spesies A dengan kecepatan v

Fluks molar, NAy , spesies A diperoleh dengan menghitung jumlah molekul A yang melewati bidang Berhubungan dengan hukum Fick Difusivitas massa campuran dua spesies Difusivitas massa berbanding terbalik dengan tekanan Perkembangan dilakukan dengan teori kinetik Chapman-Enskog

Perkembangan dilakukan dengan teori kinetik Chapman-Enskog Ω adalah medan potensial antar-molekul. Didekati dengan fungsi Lennard-Jones Hubungan viskositas dengan difusivitas dikenal dengan Angka Schmidt

Komputasi / perhitungan difusivitas massa gas Prediksi nilai DAB untuk campuran argon (A) dan oksigen (B) pada 293.2 oK dan 1 atm tekanan total Solusi: …

Dari tabel B-1 diperoleh data σ, ε/ K

TEORI DIFUSI UMUM DALAM CAIRAN Difusi pada cairan : Teori Hidrodinamik dan Teori Eyring Teori hidrodinamik berdasarkan persamaan Nernst-Einstein, yang menyatakan difusivitas satu partikel atau larutan molekul A melalui medium stasioner B u/F adalah mobilitas Hubungan gaya dan kecepatan Kemungkinan slip dapat dimasukkan dengan memasukkan koefisien gesekan sliding pada F

Persamaan Stokes-Einstein Teori hidrodinamik menyatakan bahwa bentuk spesies berpengaruh, karena adanya faktor gesekan Teori Laju Eyring berdasarkan keadaan diaktivasi Konfigurasi kisi kubik Pendekatan hubungan empirik Wilke mengembangkan persamaan Stokes-Einstein untuk koefisien difusi A dalam B

Perkirakan difusivitas massa untuk campuran cairan biner Perkirakan DAB untuk cairan encer TNT (2,4,6-trinitrotoluene) dalam benzen pada 15 oC Solusi: …