EVAPORATOR SIRKULASI PAKSA
DAN
EVAPORATOR FILM TURBULEN
DISUSUN OLEH :
RIDWAN WIBOWO
XIII KIMIA INDUSTRI
12504/22
SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN NEGERI 2 DEPOKSLEMAN
YOGYAKARTA
2011 / 2012
KATA PENGANTAR
DenganmemanjatkanPujisyukurkehadiratAllah SWTatasRahmatdanHidayahNya,sehinggasayadapatmenyusundanmenyelesaikantugasMakalah ini dengan baik dan lancar. Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat guna menyelesaikan pendidikan di SMK NEGERI 2 DEPOK. Makalah ini disusun berdasarkan pembelajaran yang dilakukan pada Laboratorium Kimia SMKN 2 Depok dengan judul makalah “EVAPORATOR SIRKULASI PAKSA DAN EVAPORATOR FILM TURBULEN”.
Selamamenyelesaikantugasini,penulistelahbanyakmemperoleh bimbingandanbantuandariberbagaipihak.Padakesempataninisayaingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
- Bapak Drs. AraganiMizanZakariaselakuKepala SMK Negeri 2 Depok.
- BapakSuripM.Pdselaku pembimbingdi SMK Negeri 2 Depok Yogyakarta.
- Segenap Guru dan karyawan di SMK Negeri 2 Depok yang telah memberikan petunjuk, pengarahan dan motivasi bagi penulis.
- Teman-teman kelas IV Kimia Industri yang telah memberikan semangat, dorongan, motivasi dan segalanya untuk penulis.
- Semuapihak yang tidakdapat penyusunsebutkansatupersatu, terimakasihatassegalabantuannya. Semoga Allah SWT membalassemuakebaikan yang telahdiberikan. Amin.
PenulismenyadaribahwamasihbanyakkekurangandalampenyusunanMakalah ini.Untukitusarandankritikyangmembangunakanpenulisterima.Akhirkatapenulismengucapkanterimakasihdanmohonmaafyangsebesar-besarnyaapabiladidalammakalahiniterdapatkata-katayangkurangberkenanatau kurang dipahami. Penulis berharap semoga Makalah ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.
Yogyakarta, April 2012
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL………………………………………………………………………i
KATA PENGANTAR ……………………………………………………………………….ii
DAFTAR ISI……………………………………………………………………………..iii
BAB I PENDAHULUAN
I. Latar Belakang………………………………………………………………………………………..1
II. Definisi………………………………………………………………………………. …………….1
III. Metode……………………………………………………………………………….. ……………2
IV. Jenis…………………………………………………………………………………… ……………2
V. PertimbanganPemilihan Evaporator………………………………………… ……………3
VI. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Proses Evaporator………………………3
BAB II PEMBAHASAN…………………………………………………………………..5
BAB III PENUTUP……………………………………………………………………….9
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………………………………………10
BAB I
PENDAHULUAN
I. LATAR BELAKANG
Proses evaporasi telah dikenal sejak dahulu, yaitu untuk membuat garam dengan cara menguapkan air dengan bantuan energi matahari dan angin.Evaporasi adalah salah satu kaedah utama dalam industri kimia untuk memekatkan larutan yang encer. Pengertian umum dari evaporasi ini adalah menghilangkan air dari larutan dengan mendidihkan larutan di dalam tabung yang sesuai yang disebut evaporator. Evaporasi bertujuan untuk memekatkan larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tidak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap
II. DEFINISI
Evaporasi dapat didefinisikan dalam dua kondisi, yaituevaporasi yang berarti proses penguapan yang terjadi secara alami dan evaporasi yang dimaknai proses penguapan yang timbul akibat diberikan uap panas (steam) dalam suatu peralatan.
Evaporasi dapat diartikan sebagai proses penguapan daripada liquid (cairan) dengan penambahan panas (Robert B. Long, 1995). Panas dapat disuplai dengan berbagai cara, diantaranya secara alami dan penambahan steam. Evaporasi diadasarkan pada proses pendidihan secara intensif yaitu pemberian panas ke dalam cairan, pembentukan gelembung-gelembung (bubbles) akibat uap, pemisahan uap dari cairan, dan mengkondensasikan uapnya.
Evaporasi atau penguapan juga dapat didefinisikan sebagai perpindahan kalor ke dalam zat cair mendidih (Warren L. Mc Cabe, 1999).
Evaporasi merupakan suatu proses penguapan sebagian dari pelarut sehingga didapatkan larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Tujuan dari evaporasi itu sendiri yaitu untuk memekatkan larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tak mudah menguap dan pelarut yang mudah menguap. Dalam kebanyakan proses evaporasi, pelarutnya adalah air. Evaporasi tidak sama dengan pengeringan, dalam evaporasi sisa penguapan adalah zat cair, kadang-kadang zat cair yang sangat viskos, dan bukan zat padat. Begitu pula, evaporasi berbeda dengan distilasi, karena disini uapnya biasanya komponen tunggal, dan walaupun uap itu merupakan campuran, dalam proses evaporasi ini tidak ada usaha untuk memisahkannya menjadi fraksi-fraksi. Biasanya dalam evaporasi, zat cair pekat itulah yang merupakan produk yang berharga dan uapnya biasanya dikondensasikan dan dibuang.
Evaporasi merupakan satu unit operasi yang penting dan banyak dipakai dalam industri kimia dan mineral. Evaporasi merupakan proses pemekatan cairan dengan memberikan panas pada cairan tersebut dengan menggunakan energi yang intensif yaitu sejumlah uap sebagai sumber panas.Evaporator adalah alat yang banyak digunakan dalam industri kimia untuk memekatkan suatu larutan.Terdapat banyak tipe evaporator yang dapat digunakan dalam industri kimia.
II.METODE
Prinsip-prinsip Evaporasi
- Penguapan atau evaporasi merupakan perubahan wujud zat dari cair menjadi uap
- ● Penguapan betujuan memisahkan pelarut (solvent) dari larutan sehingga menghsilkan larutan yang lebih pekat
- ● Evaporasi merupakan proses pemisahan terroal, dipakani secara luas untukk merekatkan cairan dalam bentuk larutan, suspensi maupun emulsi dengan cara menguapkan pelarutnya, umumnya air dan cairan.
- ● Evaporasi menghasilkan cairan yang lebih pekat, tetapi masih berup cairan pekat yang dapat dipompa sebagai hasil utama, reaksi kadang-kadang ada pula cairan volatile sebagai hasil utama, misalnya selama pemulihan pelarut.
III.JENIS
Evaporator dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu :
1. Submerged combustion evaporator yang dipanaskan oleh api yang menyala dibawah permukaan cairan, dimana gas yang panas bergelembung melewati cairan.
2. Direct fired evaporator adalah evaporator degan pengapian langsung dimana api dan pembakaran gas dipisahkan dari cairan mendidih lewat dinding besi atau permukaan untuk memanaskan.
3. Steam heated evaporator adalah evaporator dengan pemanasan stero dimanauap atau uap lain yang dapat dikondensasi adalah sumber panas dimana uap terkondesasi di satu sisi dari permukaan pemanas dan panas ditransmisi lewat dinding ke cairan mendidih.
Jenis-jenis utama evaporator tabung dengan pemasukan uap yang lazim dipakai adalah:
1. Evaporator tabung horizontal
2. Evaporator.vertikal tabung panjang
a. Aliran ke atas (film-panjat)
b. Aliran ke bawah (film-jatuh)
c. Sirkulasi paksa
3. Evaporator film aduk
IV. PERTIMBANGAN PEMILIHAN EVAPORATOR
1. Kontak panas harus tetap menjaga produk yang harus diuapkan
2. Pemeriksaan permukaan cukup mudah dengan membukan rak evaporator
3. Ekonomis dibuat bertingkat atau rekompressi termal/mekanis
4. Ukuran disesuaikan dengan kapsitas produksinya
5. Mudah pembersihan dan perawatannya
6. Mudah dioperasikan, suara tidak gaduh
7. Bahan pembuatannya cukup baik
V. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PROSES EVAPORATOR
1. Konsentrasi dalam cairan
Untuk liquida masuk evaporator dalam keadaan encer, juga semakin pekat larutan, semakin tinggi pula titik didih larutan dan untuk ini harus diperhatikan adanya kenaikan titik didih (KTD).
2. Kelatutan solute dalam larutan
a. Dengan demikian pekatnya larutan, maka konsentrasi solute makin tinggi pula, sehingga btas hasil kali kelarutan dapat terlampaui yang akibatnya terbentuk Kristal solute. Jika dengan adanya hal ini, dalam evaporasi harus diperhatikan batas konsentrasi solute yang maksimal yang dapat dihasilkan oleh proses evaporasi.
b. Pada umumnya, kelarutan suatu granul/solid makin besar dengan makin tingginya suhu, sehingga pada waktu “drainage” dalam keadaan dingin dapat terbentuk Kristal yang dalam hal ini dapat merusak evaporator. Jadi harus diperhatikan suhu drainage.
c. Sensitifitas materi terhadap suhu dan lama pemanasan
Beberapa zat materi yang dipanskan dalam evaporasi tidak tahan terhadap suhu tinggi atau terhadap pemanasan yang terlalu alam. Misalnya bahan-bahan biologis seperti susu, jus, bahan-bahan farmasi dan sebagainya. Jadi untuk zat-zat semacam ini diperlukan suatu cara tertentu untuk mengurangi waktu pemanasan dan suhu operasi.
d. Pembuataan buih dan percikan
Kadang-kadang beberapa zat, seperti larutan NaOH, “skim milk” dan beberapa asam lemak akan menimbulkan buih, busa yang cukup banyak selama penguapan disertai dengan percikan-percikan liquida yang tinggi. Buih/percikan ini dapat terbawa oleh uap yang keluar dari evaporator dan akibatnya terjadi kehilangan.Jadi harus diusahakan pencegahannya.
e. Pembentukan kerak
Banyak larutan yang sifatnya mudah membentuk kerak/endapan. Dengan terbentuknya kerak ini akan mengurangi overall heat transfer coefficient, jadi diusahakan konsentrasi/teknikevaporator yang tepat karena biaya pembersihan kerak atau memakan waktu atau biaya.
Evaporation, a widely used method for the concentration of aqueous solutions, involves theremoval of water from a solution by boiling the liquor in a suitable vessel, an evaporator,and withdrawing the vapour. If the solution contains dissolved solids, the resulting strongliquor may become saturated so that crystals are deposited. Liquors which are to beevaporated may be classified as follows:
(a) Those which can be heated to high temperatures without decomposition, and those
that can be heated only to a temperature of about 330 K.
(b) Those which yield solids on concentration, in which case crystal size and shape
may be important, and those which do not.
(c) Those which, at a given pressure, boil at about the same temperature as water, and
those which have a much higher boiling point.
Evaporation is achieved by adding heat to the solution to vaporise the solvent. The heat
is supplied principally to provide the latent heat of vaporisation, and, by adopting methodsfor recovery of heat from the vapour, it has been possible to achieve great economy in heatutilisation. Whilst the normal heating medium is generally low pressure exhaust steamfrom turbines, special heat transfer fluids or flue gases are also used.The design of an evaporation unit requires the practical application of data on heattransfer to boiling liquids, together withrealisation of what happens to the liquid duringconcentration.
BAB II
PEMBAHASAN
Pembagian evaporasi telah dibahas secara ringkas pada bab sebelumnya. Namun dalam makalah ini akan dibahas lebih spesifik mengenai Evaporator Sirkulasi Paksa dan Evaporator Film Turbulen.
Evaporator sirkulasi paksa mempunyai bentuk seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2 . Gambar 1 merupakan evaporator sirkulasi paksa dengan elemen pemanas tersusun vertikal dan berada di dalam tabung.
Gambar 1 Evaporator Sirkulasi Paksa dengan Pemanas Vertikal di dalam Tabung
Gambar 2 merupakan evaporator sirkulasi paksa dengan elemen pemanas tersusun horizontaldan terletak terpisah dengan tabung. Pada evaporator sirkulasi paksa, cairan yang akandievaporasikan dipompakan melewati penukar panas (heat exchanger) dimana media pemanasmengelilingi pipa-pipa yang membawa cairan yangakan dievaporasikan. Gabungan penurunantekanan dan head hidrostatik di dalam alat ini adalah cukup besar untuk mencegah larutanmendidih di dalam pipa penukar panas, sehingga uap yang dihasilkan akan tersembur keluar,pada saat cairan memasuki ruang kosong di dalam tabung.
Gambar 2 Evaporator Sirkulasi Paksa dengan Elemen Pemanas Terpisah Horizontal
Karena kecepatan semburan ada1ah tinggi, di dalam ruang kosong diletakkan sekat yang bergunauntuk memisahkan uap dari larutan yang masih ada.Desain sekat yang tepat diperlukan untuk mencegah penggabungan gelembung-gelembung kecil cairan dan juga untuk mencegahperubahan arah dari aliran cairan. Evaporator sirkulasi paksa yang moderen biasanya dilengkapi dengan pemanas yang terletak diluar tabung, dari pada evaporator dengan permukaanperpindahan panas yang terletak di da1am badan tabung sebagaimana ditunjukkan pada Gambar.
Penggunaan pemanas di luar tabung akan menjadikan evaporator ini lebih sering digunakankarena pembersihan pipa-pipa pemanas dan penggantian pipa-pipa yang mengalami korosi lebihmudah dilakukan. Evaporator sirkulasipaksa dengan elemen pemanas terpisah juga merupakanevaporator yang berbentuk lebih kompak sehingga dapat dipasang pada ruang dengan tinggi atapyang rendah.Dalam mengevaporasikan cairan umpan, adalah merupakan hal yang penting untuk mencegah pendidihan di dalam pipa-pipa elemen pemanas, untuk mengurangi terbentuknyaendapan-endapan padatan di dalam pemanas. Pada evaporator dengan pemanasan di luar , pendidihan dapat dengan mudah dicegah dengancara meletakkan pemanas pada posisi yang lebih rendah dibandingkan letak ruang pelepasan. Halini tidak dapat dilakukan dengan mudah jika permukaanpenukar panas berada di dalam badanevaporator.Pada evaporator sirkulasi paksa, koefisien perpindahan panas akan bergantung kepada kecepatansirkulasi, titik didih, dan sifat-sifat sistem. Pada tingkat sirkulasi yang rendah, pendidihan akanterjadi disepanjang pipa-pipa pemanas. Pendidihan ini akan meningkatkan kejatuhan larutan danmenjadikan koefisien pendidihan menjadi dua ka1i lebih besar berbanding dengan tanpapendidihan. Fraksi dari cairan yang menguap ketika melewati pipa akan menjadi kecil, sehinggakecepatan sirkulasi keseluruhan yang melalui pipa adalah beberapa kali lebih besar dari kecepatan umpan.
Evaporator film turbulen
Akhir-akhir ini banyak dikembangkan evaporator modern yang bertujuan untuk menangani bahanyang viskos, peka, dan korosif.Evaporator film-turbulen sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3 merupakan evaporator yang banyak digunakan untuk tujuan tersebut karena dapat menanganibaik bahan yang viskos, berlumpur bahkan kering.
Pada evaporator ini, tahanan pokok terhadap perpindahan panas menyeluruh dari uap kepada zatcair yang mendidih di dalam evaporator terletak pada sisi-sisi zat cair. Oleh karena itu, setiap carayang dapat mengurangi tahanan itu akan memberikan perbaikan yang berarti terhadap koefisienperpindahan panas menyeluruh. Dalam evaporator tabung panjang, lebih-lebih yangmenggunakan sirkulasi paksa, kecepatan zat cair di dalam tabung itu tinggi.Zat cair itusangatturbulen, dan laju perpindahan kalornya besar. Cara lain untuk meningkatkan keturbulenan ada1ahdengan pengadukan mekanik terhadap film zat cair itu, seperti dalam evaporator pada Gambar 1. Evaporator itu merupakan modifikasi daripada evaporator film jatuh yang mempunyaitabung tunggal bermantel, di mana di dalam tabung itu terdapat sebuah pengaduk.Umpan masuk dari puncak bagian bermantel dan disebarkan menjadi film tipis yang sangat turbulen denganbantuan daun-daun vertika1 agitator (pengaduk) itu.Konsentrat keluar dari bawah bagianbermantel, uap naik dari zone penguapan masuk ke dalam bagian tak bermantel yang diametemyaagak lebih besar dari tabung evaporasi.
Di dalam separator, zat cair yang terbawa ikut dilemparkan ke arah luar oleh daun-daun agitator,sehingga menumbuk plat-plat vertikal yang stasioner. Tetesan-tetesan itu bergabung (koalesensi)pada plat ini dan kembali ke bagian evaporasi. Uap bebas zat cair itu lalu keluar melalui lubangke luar pada bagian atas unit itu.
Gambar 3 Evaporator film Turbulen
Keunggulan utama dari evaporator film aduk ialah kemampuannya menghasilkan lajuperpindahan kalor yang tinggi pada zat cair viskos.Produk evaporasi bisa mencapai viskositassampai setinggi 1000 P pada suhu evaporasi. Sebagaimana juga pada evaporator jenis lain,koefisien menye1uruh turun dengan cepat bila viskositas naik, tetapi dalarn rancang inipenurunan itu cukup 1ambat.
Dengan bahan-bahan yang sangat viskos, koefisien itu nyata lebih besar dari yang didapatkan pada evaporator sirkulasi paksa, dan jauh lebih besar daripada unit sirkulasi alamiah. Evaporatorfi1m aduk sangat efektif dengan produk viskos yang peka panas, seperti gelatin, lateks karet,antibiotika dan sari buah. Kelemahannyaialah biayanya yang tinggi, adanya bagian-bagian dalamyang bergerak, yang mungkin memerlukan perawatan dan pemeliharaan dan kapasitas setiapunitnya kecil, jauh di bawah kapasitas evaporator bertabung banyak.
BAB III
PENUTUP
Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar panas, bagianevaporasi(tempat di mana cairan mendidih lalu menguap), dan pemisahuntuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukkan ke dalam kondensor(untuk diembunkan/kondensasi)atau ke peralatan lainnya. Hasil darievaporator (produk yang diinginkan) biasanya dapat berupa padatan ataularutan berkonsentrasi.
Evaporator biasanya digunakan dalam industri kimiadan industri makanan. Pada industri kimia, contohnyagaram diperoleh dari air asin jenuh (merupakan contoh dari prosespemurnian) dalam evaporator.Evaporator mengubah air menjadi uap,menyisakan residu mineral di dalam evaporator. Uap dikondensasikanmenjadi air yang sudah dihilangkan garamnya. Pada system pendinginan,efek pendinginan diperoleh dari penyerapan panas oleh cairan pendingin yang menguap dengan cepat (penguapan membutuhkan energi panas).Evaporator juga digunakan untuk memproduksi air minum,memisahkannya dari air laut atau zat kontaminasi lain.
Pada evaporator sirkulasi alamiah (natural-circulation evaporator) zatcair masuk ke dalam tabung dengan kecepatan 1 sampai 4 ft/det.Kecepatan linearnya bertambah dengan cepat dengan terbentuknya uap didalam tabung, sehingga pada umumnya laju perpindahan-kalor cukupmemuaskan. Akan tetapi, dengan zat cair viskos, koefisien menyeluruhunit sirkulasi-alamiah mungkin sangat rendah sehingga tidak ekonomis.Koefisien yang tinggi dapat dicapai pada evaporator sirkulasi-paksa (forced-circulation evaporator).Kecepatan yang ada pada evaporator ini cukup tinggi dan waktu-menetap zat cair di dalam tabung juga cukupsingkat, sehingga zat cair yang agak peka terhadap panas pun dapatdipekatkan dengan menggunakan alat ini. Alat ini juga efektif untukevaporasi zat cair penggaram atau yang cenderung membentuk busa.
DAFTAR PUSTAKA
http://farmacyku.blogspot.com/2012/03/makalah-evaporasi.html 11.57
http://www.acehforum.or.id/showthread.php?t=13417&page=1
http://www.scribd.com/doc/67173210/Makalah-Operasi-Teknik-Kimia-II
http://www.angelfire.com/ak5/process_control/evaporasi.htm 11.52
Coulson And Richardson’sChemical EngineeringVolume 2Fifth EditionParticle Technology AndSeparation Processes
(diakses pada Selasa,17 April 2012)
ridwanwibowo 