ATK I PROSES DAN VARIABEL PROSES ASEP MUHAMAD SAMSUDIN, S.T.,M.T.

Proses PROSES adalah rangkaian dari sejumlah kegiatan (operasi) yang saling terikat satu dengan yang lain, membentuk sistem pengerjaan sedemikian hingga bahan baku dapat diolah, dirubah/dikonversi menjadi produk baik secara fisika mupun kimia. Bahan yang masuk ke sistem dinamakqn input atau umpan (feed) dan yang keluar disebut output atau produk (product) Dalam proses ada beberapa variabel yang perlu diperhatikan baik untuk perancangan, operasi, maupun modifikasi proses. input output umpan produk

Massa dan Volume Densitas (density) adalah rasio massa per satuan volume, seperti misalnya kg/m3 atau lb/ft3. Densitas zat cair dan padat tidak berubah signifikan pada pengaruh tekanan tapi berubah terhadap suhu. Misalnya densitas air pada 0oC sebesar 0,999868 g/cm3, 1,00000 g/cm3 pada 3,98oC dan menurun pada 100oC menjadi 0,95838 g/cm3. Densitas digunakan sebagai faktor konversi yang berkaitan dengan massa dan volume dalam suatu zat. Contoh, densitas carbon tetrachloride adalah 1,595 gr/cm3, Massa dari 20 cm3 CCl4 adalah 20 cm3 CCl4 x 1,595 gr/cm3 = 31,9 gram. Volume 6,02 lbm CCl4 adalah 6,02 𝑙𝑏 𝑚 453 𝑔 1 𝑙𝑏 𝑚 1 𝑐𝑚 3 1,595 𝑔 =1760 𝑐 𝑚 3

Massa dan Volume Berat jenis (specific gravity) adalah rasio densitas () suatu zat terhadap densitas referensi (reff) pada kondisi spesifik. 𝑆𝐺= 𝜌 𝜌 𝑟𝑒𝑓 = 𝑙𝑏 𝑓𝑡 3 𝐴 𝑙𝑏 𝑓𝑡 3 𝑟𝑒𝑓 = 𝑔 𝑐𝑚 3 𝐴 𝑔 𝑐𝑚 3 𝑟𝑒𝑓 = 𝑘𝑔 m 3 𝐴 𝑘𝑔 𝑚 3 𝑟𝑒𝑓 Referensi yang umumnya digunakan untuk padat dan cair adalah air pada suhu 4oC. Sedangkan referensi untuk gas umumnya udara. H2O = 1.000 g/cm3 = 1000 kg/m3 = 62,43 lbm/ft3 Supaya tepat saat menyatakan berat jenis, nyatakan pada suhu berapa setiap densitas ditetapkan. 𝑆𝐺=0,73 20 𝑜 4 𝑜 Dapat diartikan : berat jenis ketika larutan pada suhu 20oC dan zat referensi air pada 4oC adalah 0,73

Massa dan Volume Satuan densitas lain yang juga digunakan diantaranya derajat Baume (oBe), derajat API (oAPI), dan derajat Twaddell (oTw) yang biasanya digunakan di industri petroleum. 𝑜 𝐴𝑃𝐼= 141,5 𝑆𝐺 60 𝑜 60 𝑜 −131,5 Atau 𝑆𝐺 60 𝑜 60 𝑜 = 141,5 𝑜 𝐴𝑃𝐼+131.5

Massa dan Volume Contoh Hitung densitas mercury dalam lbm/ft3 jika SG mercury 13,546 dan hitung volume dalam ft3 jika massa sebesar 215 kg. Jawab

Massa dan Volume Jika dibromopentana (DBP) mempunyai berat jenis 1,57, berapakah densitasnya dalam (a) g/cm3, (b) lbm/ft3 dan (c) kg/m3 Jawab

Massa dan Volume Volume spesifik (specific volume) adalah kebalikan dari densitas, yaitu volume per satuan massa atau satuan jumlah materi. Satuan-satuannya dapat berupa ft3/lb massa, ft3/lb mol, cm3/g, m3/kg atau rasio yang sejenis.

Laju Alir (Flow rate) Laju Alir (Flow rate) adalah laju/kecepatan dimana material diangkut/dipindahkan melalui saluran proses. Laju Alir (Flow rate) dapat dinyatakan dalam laju alir massa (mass flow rate) atau laju alir volume (volumetric flow rate) laju alir massa (mass flow rate) dinyatakan dalam massa/waktu. Satuanya antara lain kg/jam, lb/jam dll. laju alir volume (volumetric flow rate) dinyatakan dalam volume/waktu. Satuanya antara lain m3/jam, ft3/jam dll. Alat yang digunakan untuk mengukur laju air dinamakan Flowmeter. Ada dua jenis flowmeter yang sering dipergunakan yaitu rotameter dan orifice meter

Laju Alir (Flow rate)

Berat Molekul dan Mol Berat Atom (Atomic Weight) suatu unsur adalah massa suatu atom berdasarkan skala yang menetapkan bahwa sebuah massa adalah 12 tepat untuk isotope karbon 12C. Berat Molekul (Molecular Weight) suatu senyawa adalah jumlah berat atom dari atom-atom yang menyusun suatu senyawa. Mol (g-mol) adalah jumlah suatu zat dimana massa dalam gram yang ekuivalen dengan berat molekulnya. Menurut Komite Internasional 1969 pada berat dan pengukuran Mol adalah banyaknya suatu zat yang mengandung unsur dasar sebanyak atom yang terdapat dalam 0.012 kg karbon 12.

Berat Molekul dan Mol 𝒎𝒐𝒍= 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝑩𝑴 Rumus umum untuk menentukan mol 𝒎𝒐𝒍= 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝑩𝑴 Satuan mol bisa dalam bentuk gram-mol (g-mol), kg-mol (kmol), lb- mol, ton-mol dll. Satuan berat molekul bias dalam g/mol, kg/kmol atau lbm/lb-mol.

Berat Molekul dan Mol Contoh 1 Jawaban Jika sebuah ember berisi 2 lb NaOH (BM = 40). Berapa Lb-mol NaOH terdapat di dalamnya? g-mol NaOH terdapat di dalamnya? Jawaban 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙=2 𝑙𝑏 𝑥 1 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 40 𝑙𝑏 =0,05 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑚𝑜𝑙=2 𝑙𝑏 𝑥 454 𝑔 1 𝑙𝑏 1 𝑔𝑚𝑜𝑙 40 𝑔 =22,7 𝑔𝑚𝑜𝑙

Berat Molekul dan Mol Contoh 2 Untuk 100 g CO2 berapakah ? mol CO2 lb-mol CO2 mol C mol O mol O2 gram O gram O2 Jumlah molekul CO2

Fraksi Massa, Fraksi Mol dan BM rata-rata Arus proses umumnya terdiri dari banyak komponen. Untuk menyatakan komposisi dalam sebuah campuran menggunakan fraksi massa (mass fraction) dan fraksi mol (mole fraction).

Fraksi Massa, Fraksi Mol dan BM rata-rata Contoh Larutan yang mengandung 15% A berat (xA = 0.15) dan 20 mol % B (yB = 0.20). Hitunglah Berat A dalam 175 g larutan Laju Alir massa A pada arus yang mengalir dengan laju alir 53 lbm/h

Fraksi Massa, Fraksi Mol dan BM rata-rata Laju alir molar B pada arus yang mengalir dengan laju alir 1000 mol/menit Laju alir total larutan jika laju alir molar sebesar 28 kmol B/s Berat larutan yang mengandung 300 lbm A

Fraksi Massa, Fraksi Mol dan BM rata-rata Contoh Campuran gas mempunyai komposisi massa dibawah ini. Berapakah komposisi mol-nya?

Fraksi Massa, Fraksi Mol dan BM rata-rata Jawaban Tentukan basisnya, misal basis sebesar 100 g

Fraksi Massa, Fraksi Mol dan BM rata-rata Berat molekul rata-rata (average molecular weight) campuran 𝑀 (kg/kmol, lb/lbmol, dll) adalah perbandingan antara massa campuran terhadap jumlah mol pada seluruh komponen.

Fraksi Massa, Fraksi Mol dan BM rata-rata Contoh Hitung berat molekul rata-rata udara dari komposisi mol (79% N2, 21% O2) dan dari komposisi berat (76,7% N2, 23,3% O2) Jawab dari komposisi mol (79% N2, 21% O2)

Fraksi Massa, Fraksi Mol dan BM rata-rata Dari komposisi berat (76,7% N2, 23,3% O2)

Konsentrasi Konsentrasi (concentration) berarti jumlah beberapa zat terlarut per jumlah tertentu pelarut atau larutan dalam sebuah campuran yang terdiri dari dua atau lebih komponen. Konsentrasi massa (mass concentration) komponen dalam campuran adalah massa komponen per satuan volume campuran (kg/m3, lbm/ft3, , ppm, ppb). Konsentrasi molar (molar concentration) kompenen dalam campuran adalah jumlah mol komponen per satuan volume campuran (kmol/m3, lb-mol/ft3, ,ppm, ppb). Molaritas larutan adalah harga konsentrasi molar solute dinyatakan dalam mol/L larutan.

Konsentrasi Contoh 0.5 molar larutan asam sulfat mengalir melalui unit proses dengan laju 1.25 m3/min. Berat jenis larutan 1,03. Hitunglah Konsentrasi massa H2SO4 dalam kg/m3 Laju alir massa H2SO4 dalam kg/s Fraksi massa H2SO4

Konsentrasi 1 2 3

Tekanan Fluida dan Tekanan Hidrostatik Tekanan (pressure) adalah perbandingan antara gaya terhadap satuan luas. Satuan tekanan N/m2 atau Pascal, dyne/cm2, lbf/in2 atau psi Tekanan hidrostatik (hydrostatic) adalah tekanan pada bagian bawah dari kolom air static (tidak bergerak) yang didessakan pada lempeng penyegel 𝑷= 𝑷 𝒐 +𝝆𝒈𝒉 Tekanan absolut Pabs= Pterukur + Patm

Tekanan Fluida dan Tekanan Hidrostatik Pengukuran tekanan fluida Elastic- element methods : bourdon tubes, bellows, and diaphragms Liquid-coloumn methods : manometers Electrical methods : strain gauges, piezoresistive transducers and piezoelectric transducers

Tekanan Fluida dan Tekanan Hidrostatik

Suhu Suhu (Temperature) dari sebuah benda adalah pengukuran keadaan termalnya yang dianggap dalam referensi kekuatannya untuk memindahkan panas ke benda lain. 4 Pengukuran suhu : derajat Fahrenheit, Celsius (skala relatif), Rankine dan Kelvin (skala absolut)

Suhu

Suhu Persamaan hubungan antar skala suhu mengacu pada T(oB) = a.T(oA) + b Kita bisa menggunakn perbandingan untuk mencari besarnya a dan b. Contoh Tentukan hubungan persamaan oF dan oC

Suhu Jawab