Tunjung Wahyu Widayati  dan  Y. D. Hermawan*

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri

UPN “ Veteran” Yogyakarta

Jl.SWK 104 (lingkar Utara) Condong Catur Yogyakarta55283. Telp / Fax (0274) 486889

*Corresponding Email: hermawanyd@yahoo.com

Abstract

The horizontal tank is widely used in most industrial processes, for example as an accumulator, a surge tank, or a mixer tank. The agitation is also implemented to accelerate the heat and mass transfer processes. This achieved by introducing energy into the vessel with the aid of rotating impeller and converting this energy into hydrodynamic motion. Therefore, a detailed understanding of the hydrodynamicsof these vessels (velocity fields, turbulence, etc.) is essential for the optimum design of stirred horizontal tank (SHT).

            Since the rule of thumb for designing of SHT is rarely given (may be nothing), research to study the mixing characteristic in SHT is very important to provide a significant guideline of its optimum design. The goals of this work are to design SHT with various configurations, to examine the ability of each configuration to achieve uniform characteristic, and to study the relationship between Reynolds and Power Number.

            In this work, a sight glass with horizontal cylinder geometry is used. The vessel volume is about 2 L. The ratio of vessel diameter and length is 2/3. Propeler and turbine are chosen as impellers. Discoloration technique is implemented in order to find mixing time in each vessel configuration. The impeller speed is varied, i.e. 250 rpm, 500 rpm, and 750 rpm. The clearances [C] are ¼, 2/4, and ¾. The ratio of impeller and vessel length [Di/L] are ¼, 1/3 and ½.

            This research results 18 physical models of SHT. This study reveals that the designed SHT with six blade turbine impeller, Di/L=1/2, and C=3/4 is the optimum design since this configuration could result the lowest mixing time. The relationship of Power Number (Po) and Reynolds number (Re) is Po=1.07 x 10⁵ Re ^-0,78.

Keywords: Stirred Horizontal Tank (SHT), Mixing Time, Discoloration.

Pendahuluan

Penggunaan tangki horisontal sering dijumpai di industri kimia sebagai tangki penampung (accumulator), tangki peredam (surge tank), atau tangki pencampur (mixing tank). Selain itu, pengadukan juga diterapkan untuk mempercepat proses-proses perpindahan masa dan atau perpindahan panas. Hal ini dapat dicapai dengan memperkenalkan energi ke dalam tangki melalui perputaran sudu (impeller) dan pengubahan energi menjadi gerakan hidrodinamika. Oleh karena itu, pemahaman terperinci tentang karakteristik hidrodinamika dari tangki ini (turbulen, keseragaman sifat fluida, waktu pencampuran, dan lain-lain) adalah sangat penting untuk perancangan optimum tangki horisontal berpengaduk (THB).

Tunjung Wahyu Widayati ¹

ABSTRAK

Saat ini kebutuhan energi listrik meningkat , sehingga diperlukan energi alternative, seperti energi matahari, energi ombak, energi nuklir. Indonesia telah mengembangkan teknologi nuklir sebagai alternative pembangkit tenaga listrik. Kajian yang berhubungan dengan bidang ini perlu dilakukan, salah satunya adalah penguasaan teknologi pembuatan grafit moderator atau reflector yang banyak digunakan pada reactor nuklir. Pada saat ini kebutuhan grafit masih diimport dari luar negeri, sehingga perlu diupayakan pembuatan grafit di Indonesia. Dalam hal ini sudah dilakukan penelitian tentang pembuatan grafit dengan bahan dasar kokas minyak bumi dan sebagai bahan pengikat tar-pitch . Penulis melakukan kajian pustaka  kemungkinan  pembuatan grafit dengan bahan dasar kokas (hasil padat)  pirolisis aspal dan bahan pengikat tar-pitch hasil pirolisis aspal, dengan melihat  komposisi kimia dan spesifikasi   kokas dan tar-pitch hasil pirolisis aspal.

LATAR BELAKANG

Pembangunan sektor industri di Indonesia telah berkembang dengan pesat dan perkembangan ini berakibat kebutuhan akan energi listrik menjadi meningkat . Kebutuhan energi listrik dijawa dan Bali diperkirakan akan meningkat dengan laju rerata sebesar 11,7 % pertahun.  Oleh karena itu diperlukan sumber energi alternative untuk dikembangkan di Indonesia, seperti energi matahari, energi ombak, energi nuklir, dll. Untuk mengantisipasi kebutuhan energi tersebut Indonesia telah mengembangkan teknologi nuklir sebagai alternative pembangkit tenaga listrik. Kajian-kajian yng berhubungan dengan bidang ini perlu dilakukan dalam rangka penguasaan teknologinya. Salah satu bidang yang perlu dikaji adalah penguasaan teknologi pembuatan grafit moderator atau reflektor yang banyak digunakan pada reactor nuklir. ( Y.Arryanto, dkk, 1997)

Dalam setiap reaktor nuklir selalu dilengkapi dengan bahan pelunak netron sebagai pengendali reaksi nuklirnya. Bahan pelunak netron tersebut adalah grafit, dan dalam suhu tinggi pada umumnya grafit berfungsi sebagai moderator maupun reflector dari netron yang terlepas pada waktu reaksi fisi. Pada saat ini kebutuhan grafit moderator untuk keperluan tersebut masih diimpor dari luar negeri karena Indonesia masih belum dapat memproduksinya.. Dalam upaya mensubstitusi grafit moderator telah dilakukan penelitian tentang pembuatan grafit oleh  peneliti PPNY- BATAN YOGYAKARTA dan F-MIPA UGM YOGYAKARTA.Penelitian tentang pembuatan grafit yang dilakukan oleh peneliti diatas menggunakan bahan dasar kokas minyak bumi  (petroleum coke) dan bahan pengikat gala-ter batubara (coal – tarpitch). Kokas minyakbumi sangat baik sebagai bahan pengisi karena memiliki kandungan karbon yang relatif tinggi. Gala-ter batubara juga cocok sebagai bahan pengikat  karena memiliki kandungan karbon yang tinggi dan memiliki sifat plastisitas termal pada suhu pencetakkannya.(Ligget, 1968)

.

GRAFITISASI

Grafitisasi adalah proses perubahan dari bahan karbon yang strukturnya relative tak teratur menjadi bahan karbon dengan struktur yang teratur yang disebut dengan struktur grafit. Proses grafitisasi terjadi dalam tiga tahapan, yaitu:

(i)    tahapan karbonasi atau kalsinasi yang terjadi pada temperature 1000⁰C

(ii)   tahapan perubahan dari struktur turbostratik menjadi struktur grafit yang terjadi pada

        temperature 1800 ⁰  C

(iii)  tahapan peningkatan kekuatan grafit yang terjadi dari temperature 2200⁰C hingga

        temperature lebih besar dari 2500⁰C.

Skema tahapan proses yang terjadi dalam proses pemanggangan dan  grafitisasi diberikan pada gambar 1.

 wordpress-teknik-kimia1