Downloaded 520 times
Uploaded byRicco Riyan Kurniawan
Evaporator
Dokumen ini membahas tentang evaporator, proses pemekatan larutan melalui penguapan, serta berbagai jenis evaporator seperti falling film dan climbing film evaporator. Penjelasan juga mencakup proses boiling, tahapan pendidihan, dan metode penguapan dengan kontak langsung, serta pemilihan alat evaporator yang sesuai. Selain itu, dijelaskan tentang proses multiple effect evaporation yang efisien dalam pemanfaatan energi.
More Related Content
Evaporator
- 1. Evaporator Oleh Dr.-Ing. Anton Irawan,ST., MT Fakultas Teknik- Untirta 1
- 2. Introduction Evaporator atau Penguapanadalah suatu proses untuk memekatkan suatu larutan dengan menghilangkan kandungan cairan Penghilangan kandungan cairan tersebut dilakukan pada kondisi proses di daerah temperatur didih larutan pada suatu tangki Bila kandungan larutan tersebut terdapat suatu padatan maka pemekatan dari proses penguapan dapat dihasilkan suatu kristal padatan 2
- 3. Klasifikasi Larutan untukDiuapkan Larutan tersebut tidak terdekomposisi pada temperatur tinggi Larutan tersebut akan menghasilkan suatu produk padatan kristal Larutan tersebut memiliki temperatur dan tekanan didih yang hampir sama dengan air 3
- 4. Proses Penguapan Penguapan darisuatu larutan dapat terjadi dengan pemberian panas ke larutan tersebut untuk menguapkan pelarut-pelarut yang memiliki titik didih yang rendah Umumnya panas yang diberikan dari kukus (steam) dengan memanfaatkan panas laten yang dimiliki Panas laten merupakan panas yang dikandung oleh suatu material dari perubahan phasa yang terjadi 4
- 5. Macam-Macam Evaporator Penguapan darilapisan film cairan Penguapan cairan dengan titik didih pada permukaan pemanas Penguapan cairan disebabkan oleh pengurangan tekanan Penguapan cairan dikarenakan kontak langsung antara fluida panas dengan larutan 5
- 6. Penguapan Pada LapisanFilm Lapisan film dari alat penguap dirancang untuk menguapkan cairan yang melewati permukaan dinding yang telah dipanaskan Perpindahan Panas yang terjadi adalah konduksi dan konveksi melalui lapisan film ke permukaan antara uap dengan gas dimana penguapan terjadi Uap yang dihasilkan kemungkinan akan bertemu dengan gas-gas yang tidak mudah terkondensasi (udara) maka lapisan cairan film tidak akan mencapai kondisi superheated (lewat jenuh) Lapisan film dapat terjadi pada pengaturan dengan kondisi a falling film atau a climbing film 6
- 7.
- 8. Falling Film Evaporator FallingFilm Evaporator umumnya dipergunakan untuk memekatkan larutan Film evaporation memiliki distribusi untuk menghasilkan keseragaman ketebalan film Cairan dimasukan dari atas dan mengalir ke bawah pada bagian dalam dari tube Kukus dialirkan untuk memanaskan dinding tube melalui bagian luar tube di dalam rangkaian shell (cangkang) 8
- 9.
- 10.
- 11. Climbing Film Evaporator ClimbingFilm Evaporator dilakukan dengan memompa cairan dari bagian bawah alat evaporator melalui tube-tube yang telah dipanaskan pada bagian bawah Climbing Film Evaporator cocok dipergunakan untuk memekatkan cairan yang sangat sensitif terhadap panas 11
- 12.
- 13. Peningkatan Laju Penguapan LajuPenguapan pada Proses di Lapisan Film dapat ditingkatkan dengan metode berikut ini: Peningkatan Temperatur pada Permukaan yang dipanaskan Penurunan Tahanan Panas pada lapisan film Penurunan temperatur permukaan cairan 13
- 14. Evaporation with NucleateBoiling Boiling adalah proses perubahan cairan menjadi uap pada daerah titik didih cairan tersebut ketika panas diberikan pada cairan tersebut Memasak air hingga daerah titik didih hingga dihasilkan gelembung-gelembung uap dalam cairan Gelembung-gelembung itu terjadi karena temperatur didih telah terjadi pada suatu daerah tertentu dan dikelilingi oleh cairan yang belum terbentuk gelembung uap cairan sehingga terjadi perbedaan phasa 14
- 15. Tahapan Proses Pendidihan NaturalConvection adalah proses konveksi didalam cairan (satu phasa) dari permukaan panas menuju cairan hingga ke temperatur didih tanpa terbentuk suatu gelembung Nucleate Boiling adalah mulai terbentuknya gelembung-gelembung (dua phasa) akibatkan pemanasan dari dinding dan kemudian gelembung tersebut akan lepas dari dinding 15
- 16. Tahapan Proses Pendidihan TransitionBoiling adalah transisi dari gelembung-gelembung kecil (nucleate) untuk menjadi gabungan dari gelembunggelembung kecil membentuk film boiling Film Boiling adalah gelembung yang cukup besar dan telah stabil ditandai dengan lepasnya gelembung tersebut dari dinding pemanas dan masih tetap berbentuk gelembung 16
- 17.
- 18.
- 19. Tipe-Tipe Boiling Evaporator ShortTube Vertical Evaporator Basket Type Evaporator Long Tube Vertical Evaporator 19
- 20. Short Tube VerticalEvaporator 20
- 21. Short Tube VerticalEvaporator 21
- 22.
- 23.
- 24. Flash Evaporation Suatu cairandapat diuapkan dengan pemanasan hingga temperatur didihnya atau menurunkan tekanan sehingga temperatur didihnya akan juga turun 24
- 25.
- 26.
- 27. Direct Contact Evaporation Metodeini sangat murah dan simple dengan cara menginjeksi gas panas melewati suatu kolam cairan Gas panas yang dilewatkan akan memindahkan panas sensibel untuk menjadi cairan menjadi panas laten Gas panas diperoleh dari pembakaran bahan bakar pada suatu area pembakaran yang bergabung menjadi satu dengan area untuk penguapan 27
- 28.
- 29.
- 30. Pemilihan Tipe AlatEvaporator 30
- 31. Pemilihan Tipe AlatEvaporator 31
- 32. Heat Transfer inEvaporator Q UA T 32
- 33. Single Stage Evaporator •Evaporator satu tahap dipergunakan untuk keluar yang tidak terlalu besar sehingga kukus yang dipergunakan tidak terlalu banyak 33 • Evaporator tunggal ini sering dilakukan pada kondisi batch
- 34. Contoh Soal EvaporatorTunggal Suatu alat penguap satu tahap digunakan untuk meningkatkan konsentrasi padatan dari 10 % ke 50 % dengan laju alir 7 kg/s. Kukus (Steam) yang dipergunakan mempunyai tekanan 205 kN/m2 dan proses evaporasi terjadi pada tekanan 13.5 kN/m2. Jika koefisien perpindahan panas keseluruhan dari proses penguapan tersebut adalah 3 kW/m2.K, Hitunglah luas permukaan yang dibutuhkan serta jumlah kukus yang dipergunakan jika umpan konsentrat ke alat penguapan masuk pada temperatur 294 K dan kondesat keluar pada temperatur 352.7 K. Kapasitas panas untuk larutan 10 % adalah 3.76 kJ/kg-K dan 50 % adalah 3.14 kJ/kg-K. 34
- 35. Penyelesaian Uap umpan U =3 kW/m2-K P = 13.5 kN/m2 7 kg/s 294 K 10 % padatan Umpan EVAPO RATOR Kondensat Kukus 352.7 K Produk P = 205 kN/m2 50 % padatan Data Aliran Evaporator Tunggal 35
- 36. Penyelesaian Asumsi bahwa kukus(steam) yang dipergunakan adalah kering dan jernih • Pada tekanan 205 kN/m2, dari tabel kukus diperoleh temperatur kukus 394 K dan enthalpy yang dikandung 2530 kJ/kg. • Pada tekanan 13.5 kN/m2, titik didih air pada 325 K dan energi yang dikandung adalah 2594 kJ/kg. Pada kondisi umpan dengan 10 % padatan dipanaskan dari temperatur 294 ke temperatur 325 K yang akan terjadi proses penguapan. Laju alir padatan pada umpan = ( 7 kg/s x 0.1) = 0.7 kg/s 36
- 37. Penyelesaian (Neraca Massa) Kandunganair pada umpan adalah = 7 - 0.7 = 6.3 kg/s Kandungan air pada produk (x) adalah 0 .7 0 .7 0 .5 x 0 . 7 kg/s x Jumlah air yang teruapkan = kandungan air umpan – kandungan air produk = 6.3 - 0.7 = 5.6 kg/s 37
- 38. Hasil Neraca MassaLarutan 38
- 39. Neraca Energi Neraca Energi Q mCp T T ref Gunakan sebagai temperatur acuan (Tref) adalah 273 K maka Q feed Q produk Q uap _ air 7 .0 1 .4 5 .6 3 . 76 294 273 3 . 14 325 2594 273 552 . 7 kW 228 . 6 kW 14526 kW 39
- 40. Neraca Energi Energi yangdiberikan oleh kukus adalah Q Pemanasan _ kukus Q uap air 14526 Q produk Q feed 228.6 - 552.7 14202kW Energi yang dikandung oleh kukus umpan dan kondensat pada temperatur 352.7 K adalah H condensat H steam 4 . 18 352 . 7 273 333 . 2 kJ / kg 2530 kJ / kg 40
- 41. Neraca Energi m laju alirkukus yang dibutuhkan untuk menguapkan adalah Q kukus H pemanasan steam _ kukus H kondensat 14202 2530 333 . 2 6 . 47 kg s 41
- 42. Luas Bidang KontakEvaporator Luas bidang kontak dapat diselesaikan dari persamaan laju perpindahan panas Q UA T Perbedaan temperatur diasumsikan perbedaan temperatur kukus masuk dengan titik didih penguapan larutan adalah T A 394 Q U T 325 14202 3 69 69 K 68 . 6 m 2 42
- 43. Soal Evaporator TunggalLatihan Suatu alat penguap satu tahap digunakan untuk meningkatkan konsentrasi padatan dari 10 % ke 40 % dengan laju alir 10 kg/s. Kukus (Steam) yang dipergunakan mempunyai tekanan 205 kN/m2 dan proses evaporasi terjadi pada tekanan 13.5 kN/m2. Jika koefisien perpindahan panas keseluruhan dari proses penguapan tersebut adalah 3.5 kW/m2.K, Hitunglah luas permukaan yang dibutuhkan serta jumlah kukus yang dipergunakan jika umpan konsentrat ke alat penguapan masuk pada temperatur 300 K dan kondesat keluar pada temperatur 350 K. Kapasitas panas untuk larutan 10 % adalah 3.76 kJ/kg-K dan 40 % adalah 3.21 kJ/kg-K. 43
- 44. Multiple Effect Evaporation MultipleEffect Evaporation adalah proses evaporation dengan menggunakan lebih dari satu evaporator Keunggulan dari metode multiple effect adalah pemanfaatan kukus yang telah dipergunakan oleh evaporator sebelumnya sehingga konsumsi kukus terkurangi dan energi pemanasan juga lebih rendah Multiple Effect Evaporation dikategorikan forward feed, Backward Feed, Parallel Feed 44
- 45.
- 46.
- 47.
- 48. BOILING POINT RISE(BPR) 48
- 49. FORWARD FEED TRIPLEEFFECT EVAPORATOR vapor (V1) , T1 Feed, TF Steam, Ts Vapor (V2), T2 Vapor (V3), T3 (2) T1 Steam Kondensat Liquid, L1 (3) T2 (1) T3 Vapour Kondensat Liquid, L2 Vapour Kondensat Liquid, L3 49
- 50. Temperature Drop inMulti Effect q1 U 1 A1 T1 q3 q2 U 2 A2 T 2 U 3 A3 T 3 50
- 51. Temperature Drop inMulti Effect T T1 T2 T3 Ts T3 1 T1 T U1 1 1 U1 1 U2 U3 51
- 52. Solution Tripel EfekEvaporator 1. 2. Dari data konsentrasi keluar dan tekanan pada bagian evaporator, tentukan temperatur didih larutan di evaporator 3 Neraca Massa Total untuk perhitungan jumlah total uap yang terhilangkan a. Asumsi jumlah uap yang dilepaskan dari tiap evaporator sama ( V1 = V2 = V3) b. Hitung laju alir cairan yang keluar dari tiap-tiap evaporator ( L1 , L2 , L3) c. Hitung konsentrasi padatan dalam larutan untuk tiaptiap keluaran cairan dari evaporator 52
- 53. Solution Tripel EfekEvaporator 3. Hitung penurunan temperatur pada tiap-tiap evaporator ( T1, T2, T3) a. b. c. d. Hitung Hitung Hitung Hitung BPR dari tiap-tiap Evaporator T T1, T2, T3 T1, T2, T3 4. Hitung neraca massa dan energi untuk tiap-tiap evaporator. Bila asumsi laju alir uap tidak terlalu jauh dari hitungan maka perhitungan bila dilanjutkan. Bila hitungan belum benar maka assumsi pergunakan data laju alir uap yang baru dari tahap 4 ini. 5. Hitung luas bidang kontak untuk tiap evaporator (A1, A2 dan A3) serta luas bidang kontak rata-rata 53
- 54. Solution Tripel EfekEvaporator 6. Hitung konsentrasi padatan untuk tiap-tiap evaporator 7. Hitung nilai BPR yang baru T1, T2, T3 T 8. Hitung nilai Cp, L1, L2, L3, V1, V2, V3 yang baru dari nilai-nilai temperatur yang baru 9. Hitung A1, A2, A3 dari nilai q1,q2 dan q3 PELAJARI CONTOH 8.5.1 BUKU GEANKOPLIS 54