LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA II

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2020

MODUL : Plug Flow Reactor (PFR)

PEMBIMBING : Ronny Pasonang Sihombing, S.T., M.Sc.

Oleh

Kelompok 6

Aziz Alfiansyah NIM 181411009

Hilda Fania Agustin NIM 181411014

Raisa Sita Amalia NIM 181411024

Sismadinia NIM 181411029

2A / D3-Teknik Kimia

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2020
 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknik kimia merupakan suatu bidang studi yang mempelajari tentang reaksi serta proses
mengubah suatu bahan baku menjadi suatu produk yang bermanfaat. Proses tersebut terjadi
dalam wadah yang disebut reaktor. Reaktor merupakan peralatan industri yang paling
utama karena berfungsi sebagai tempat berlangsungnya reaksi kimia untuk mengubah
bahan baku menjadi produk. Selama ini pengetahuan mengenai reaktor hanya terbatas
sampai reaktor ideal saja, sementara itu pada lapangan kerja di industri akan ditemui
berbagai penyimpangan sifat terhadap reaktor ideal. Reaktor dapat diklasifikasikan
berdasarkan bentuk, operasi, dan fasa. Berdasarkan bentuknya dibedakan menjadi dua yaitu
reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) atau continous stirred tank reactor (CSTR) dan
reaktor alir pipa (RAP) atau plug flow reactor (PFR). Jika ditinjau dari operasinya, reaktor
dapat dikelompokkan menjadi reaktor batch, semi batch, dan kontinyu. Sedangkan bila
ditinjau berdasarkan fasa reaksinya, reaktor terbagi menjadi reaktor homogen dan reaktor
heterogen.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan Praktikum Plug Flow Reactor, yaitu:
1. Memahami prinsip kerja Plug Flow Reactor
2. Memahami pengoperasian alat serta fungsinya
3. Membuat kurva kalibrasi larutan garam terhadap konduktivitas
4. Menentukan Residence Time Distribution (RTD), variansi, volume efektif, dan
dispertion time.
5. Membuat kurva sifat; Hubungan konsentrasi tracer dengan waktu (t), Hubungan laju
alir dengan volume efektif, Hubungan alju alir dengan dispertion time.
 BAB II

LANDASAN TEORI

Reaktor kontinyu dibagi menjadi dua jenis utama, yaitu Reaktor Alir Tangki
Berpengaduk (RATB) atau Continous Stirred Tank Reaktor (CSTR) dan Reaktor Alir Pipa
(RAP) atau Plug Flow Reaktor (PFR). Keduanya dapat dipasang single (tunggal) atau multiple
(seri dan paralel). PFR merupakan reaktor yang mempunyai karakteristik dan memiliki cirri
khas dimana perubahan konversi reaksi akan bertambah seiring dengan bertambahnya panjang
reaktor. Perilaku ideal pada PFR adalah menyerupai aliran sumbat sehingga disini tidak terjadi
pencampuran ke arah aksial dan semua molekul mempunyai waktu tinggal di dalam reaktor
sama besar. Dalam PFR backmixing dapat terjadi secara incidental (Levenspiel, 1972).

2.1 Pengertian PFR

Reaktor PFR (Plug Flow Reaktor) merupakan suatu reaktor berbentuk pipa yang
beroperasi secara kontinyu. Dalam PFR selama operasi berlangsung bahan baku
dimasukkan terus menerus dan produk reaksi akan dikeluarkan secara terus menerus
sehinga disini tidak terjadi pencampuran ke arah aksial dan semua molekul mempunyai
waktu tinggal di dalam reaktor sama besar.

PFR biasa digunakan untuk mempelajari beberapa proses penting seperti reaksi
termal dan reaksi kimia plasma dalam aliran gas yang cepat serta daerah katalisis. Dalam
beberapa kasus, hasil yang didapat tidak hanya membantu kita dalam memahami
karakteristik proses-proses kimia, tetapi juga dapat memberikan kita pengertian praktis
dari proses-proses kimia yang penting.

Di dalam PFR, fluida mengalir dengan perlakuan yang sama sehingga waktu tinggal
(τ) sama untuk semua elemen fluida. Fluida sejenis yang mengalir melalui reaktor ideal
disebut plug. Saat plug mengalir sepanjang PFR, fluida bercampur sempurna dalam arah
radial bukan dalam arah axial (dari arah depan atau belakang). Setiap plug dengan
volumen berbeda dinyatakan sebagai kesatuan yang terpisah-pisah (hampir seperti batck
reaktor) saat dia mengalir turun melalui pipa PFR.

Untuk keadaan tertentu kadang diperlukan pencampuran awal terhadap bahan baku
sebelum diumpankan ke dalam reaktor. PFR beraliran aksial berukuran dengan rentang
diameter 1-15 cm, sedangkan PFR beraliran radial mempunyai diameter besar hingga
bermeter-meter. PFR sebagai reaktor tunggal dapat mempunyai panjang lebih dari 1000
meter yang dibentuk sedemikian rupa untuk menyesuaikan ruang. PFR juga dapat
disusun secara berangkai dalam bentuk parallel ataupun seri (Wikipedia, 2007).

Dalam PFR konsentrasi bahan baku tinggi pada saat masuk reaktor, selanjutnya
akan menurun secara perlahan karena terkonversi menjadi produk di sepanjang pipa.
Sebagai reaktor yang dioperasikan secara kontinyu makan dalam kondisi steady state
pada PFR tidak terjadi akumulasi.

Reaksi kimia berlangsung sepanjang pipa terjadi secara gradual, sehingga semakin
panjang pipa konversi akan semakin tinggi. Namun tidak semudah ini menaikan
konversi; pada awalnya kecepatan reaksi berlangsung secara cepat namun setelah panjang
pipa tertentu jumlah reaktan akan berkurang dan kecepatan reaksi berlangsung lebih
lambat dan akan makin lambat seiring panjangnya pipa.

Dengan kenyataan tersebut unuk mencapai konversi 100% panjang pipa yang
dibutuhkan adalah tak terhingga (dapat dilihat pada Gambar 2.1).

Jarak sepanjang reactor t

Gambar 2.1 Hubungan antara panjang reaktor dengan konversi dalam PFR

Beberapa hal penting mengenai PFR :

1) Perhitungan dalam PFR mengasumsikan tidak terjadi pencampuran kea rah aksial.
2) Katalisator dapat dimasukkan melaluin titik yang berbeda dari titik masukan,
diharapkan reaksi lebih optimal dan penghematan.
 3) PFR memiliki konversi yang lebih besar dibanding Continous Stirred Tank Reaktor
(CSTR) dalam volume yang sama. Artinya, dengan waktu tinggal yang sama PFR
memberikan hasil yang lebih besar disbanding CSTR.

PFR mempunyai kelebihan antara lain :

1) Tingkat perubahannya besar dalam setiap volumenya.

2) Bekerja dalam periode waktu yang cukup lama tanpa tenaga kerja sehingga upah
produksi rendah.
3) Perpindahan kalornya baik sekali.
4) Operasinya terus-menerus.
Selain itu juga mempunyai kekurangan antara lain :

1) Tingginya temperature yang tidak diinginkan dapat terjadi.

2) Proses pemberhentian dan perawatannya mahal.

2.2 Jenis-Jenis PFR

Reaktor PFR ada bermacam-macam antara lain :
1) Reaktor Alir Pipa
Biasanya berupa gas-gas,cair-cair dimana reaksi tidak menimbulkan panas yang
terlalu tinggi. Reaktor memiliki aliran plug flow yang optimal untuk kecepatan reaksi
tetapi cukup sulit untuk alat transfer panasnya.
2) Reaktor Pipa Shell And Tube
Seperti reaktor pipa di atas tetapi berupa beberapa pipa yang disusun dalam
sebuah shell, reaksi berjalan di dalam pipa pipa dan pemanas/pendingin di shell. Alat
ini digunakan apabila dibutuhkan sistem transfer panas dalam reaktor. Suhu dan
konversi tidak homogen di semua titik.
3) Fixed Bed
Reaktor berbentuk pipa besar yang didalamnya berisi katalisator padat. Bisanya
digunakan untuk reaksi fasa gas dengan katalisator padat. Apabila diperlukan proses
transfer panas yang cukup besar biasanya berbentuk fixed bed multitube, dimana
reaktan bereaksi di dalam tube2 berisi katalisator dan pemanas/pendingin mengalir di
luar tube di dalam shell.
4) Fluidized Bed Reactor
 Biasanya digunakan untuk reaksi fasa gas katalisator padat dengan umur
katalisator yang sangat pendek sehingga harus cepat diregenerasi. Atau padatan
dalam reactor adalah reaktan yang bereaksi menjadi produk.

2.3 Skema Diagram PFR

Cairan akan melalui PFR yang dapat dimodelkan sebagai mengalir melalui
reaktor sebagai rangkaian jauh tipis koheren "colokan", masing-masing dengan
komposisi yang seragam, bepergian dalam arah aksial dari reaktor, dengan masing-
masing konektor memiliki komposisi yang berbeda dari yang sebelumnya dan setelah
itu.Asumsi utama adalah bahwa sebagai plug mengalir melalui suatu PFR, fluida
sempurna dicampur dalam arah radial tetapi tidak dalam arah aksial (maju atau mundur).

Gambar 2.2 Diagram skematik dari PFR

Setiap pasang volume diferensial dianggap sebagai entitas yang terpisah, efektif
reaktor tangki sangat kecil terus diaduk, membatasi volume nol. Seperti mengalir
menuruni PFR tubular, waktu tinggal (τ) dari steker adalah fungsi dari posisinya dalam
reaktor. Dalam PFR yang ideal, distribusi waktu tinggal karena itu merupakan Dirac delta
fungsi dengan nilai yang sama.

2.4 Persamaan PFR

Reaktor pipa ideal disebut plug flow reaktor karena aliran fuida di dalam reaktor
ini menyerupai sumbat, Reaktan dan produk mengalir di dalam reactor sumbat dengan
kecepatan yang benar-benar rata. Komposisi fluida yang mengalir bervariasi sepanjang
arah aliran, sehingga neracca material suatu komponen ditinjau di dalam segmen volume
(dV). Untuk mengetahui hubungan waktu reaksi dengan konsentrasi reaktan dalam PFR,
terlebih dulu ditinjau neracca material pada reaktor, kemudian dilakukan integrasi,
 selanjutnya dihasilkan space time sebagai persamaan karakteristik PFR (Levenspiel,
1972).

Neraca material komponen A di dalam PFR

massa masuk = massa keluar + massa akumulasi + massa hilang dalam reaksi
Ditinjau : segmen volume dV
FA = (FA + dFA) + 0 + (-rA) dV
Dimana : dFA + d [FAo (1-XA)] = -FAo dXA
FA = FA - FAo dXA + (-rA) dV
FAo dXA = (-rA) dV

Dengan mengintegrasikan segmen dV, hasil V adalah sebagian volume untuk PFR neraca
keseluruhan.
𝑣 𝑑𝑉 X 𝑑𝑋𝐴
∫0 = ∫0 AF (−rA)
𝐹𝐴𝑜

Dimana: FA0 = laju umpan A yang bersifat konstan

𝑉 X 𝑑𝑋𝐴
= ∫0 AF (−rA)
𝐹𝐴𝑜
XAF
𝑑𝑋𝐴
𝑉 = 𝐹𝐴𝑜 ∫
0 (−rA)
V
Kemudian 𝑠𝑝𝑎𝑐𝑒 𝑡𝑖𝑚𝑒 ∶ τ =
QV0
𝑭 𝐗 𝒅𝑿 𝐗 𝒅𝑿
𝝉 = 𝐐𝑨𝒐 ∫𝟎 𝐀𝐅 (−𝐫𝐀)
𝑨
= CA0 ∫𝟎 𝐀𝐅 (−𝐫𝐀)
𝑨
𝐕𝟎

2.5 Residence Time Distribution (RTD)

Residence Time Distribution (RTD) dari suatu reaktor kimia adalah suatu fungsi
distribusi yang menguraikan sejumlah waktu suatu unsur-unsur fluida di dalam reaktor.
RTD digunakan untuk menandai pencampuran dan aliran di dalam reaktor serta untuk
membandingkan perilaku reaktor nyata dengan model-model reaktor yang ideal. Hal ini
bermanfaat, tidak hanya untuk memecahkan masalah pada reaktor yang ada, tetapi juga di
dalam menaksir hasil konversi dari suatu reaksi serta untuk merancang reaktor.

Teori dari RTD secara umum dimulai dengan tiga anggapan, yaitu :

1) Reaktor dalam keadaan steady-state.

2) Transportasi di lubang masuk dan keluar berlangsung hanya oleh pemompaan.
3) fluida incompressible (tak termampatkan).
 RTD diukur dengan memasukkan suatu tracer yang tidak reaktif kedalam sistim di
lubang masuk. Konsentrasi tracer itu diubah menurut suatu fungsi yang diketahui dan
respon ditemukan dengan mengukur konsentrasi tracer di saluran keluar. Tracer yang
dipilih mestinya tidak termodifikasi karakteristik fisik dari fluida (densitas dan viskositas
sama) dan penambahan tracer juga mestinya tidak termodifikasi kondisi-kondisi yang
hidrodinamik.
Pada umumnya, pengamatan RTD ini dapat dilakukan dengan metode pulse atau
metode step. Metode-metode lain memungkinkan, tetapi memerlukan lebih banyak
kalkulasi untuk menganalisa kurva RTD (Wikipedia, 2008).

2.5.1 Metode Pulse

Metode ini memerlukan suatu pemasukan suatu volume yang sangat kecil
dari tracer di lubang masuk dari reaktor, seperti mendekati fungsi delta dirac.
Meski suatu injeksi pendek tak terbatas tidak bisa dihasilkan, dapat dilakukan
jauh lebih kecil daripada waktu tinggal rata-rata bejana. Jika suatu massa dari
tracer, dimasukkan ke dalam suatu reaktor dari volume dan suaty waktu tinggal
yang diharakan dari 𝜏, hasil kurva dari konsentrasi terhadap waktu dapat diubah
menjadi suatu kurva RTD dengan hubungan sebagai berikut :
∞
∫𝟎 𝒕 𝑪 𝒅𝒕
𝝉= ∞
∫𝟎 𝑪 𝒅𝒕

Kurva ideal yang dihasilkan pada metode pulse untuk reaktor jenis PFR ialah sebagai berikut :

Gambar 2.3 Kurva ideal konsentrasi terhadap waktu dengan metode pulse
 2.5.2 Metode Step
Di dalam suatu metode step, konsentrassi tracer di lubang masuk reaktor
berubah secara tiba-tiba dari nol ke konsentrasi tertentu. Konsentrasi tracer di
saluran keluar diukur dan yang dinormalkan ke konsentrasi tertentu untuk
memperoleh kurva yang tidak dimensional. Berikut ialah persamaan dari metode
step :

𝟏 𝑪𝒎𝒂𝒙
𝝉=𝑪 ∫𝟎 𝒕 dCstep
𝒎𝒂𝒙

Kurva ideal yang dihasilkan pada metode step untuk reaktor jenis PFR ialah
sebagai berikut :

Gambar 2.4 Kurva konsentrasi terhadap waktu dengan metode step

2.6 Variansi
Pengamatan variansi berfungsi untuk mengetahui tingkat kelebaran dari suatu kurva
distribusi, dalam hal ini ialah kurva RTD dari metode pulse. Variansi dari kurva RTD
dengan menggunakan metode pulse ini dapat digunakan untuk mengindentifikasi bentuk
sumbat (plug) yang terjadi dari suatu aliran fluida. Variansi dinyatakan dengan lambing
𝜎2. Suatu PFR yang ideal, yaitu alirannya benar-benar sumbat mempunyai nilai variansi
nol. Dengan kata lain semakin kecil nilai variansi dari suatu kurva RTD maka semakin
menyerupai dengan karakteristik dari reaktor jenis PFR (Levenspiel, 1972).

Variansi dari suatu kurva RTD dapat dihitung dengan menggunakan rumus di
bawah ini :

∞ ∞
∫ (𝒕− 𝝉)𝟐 𝐂 𝐝𝐭 ∫𝟎 𝒕𝟐 𝑪 𝒅𝒕
𝝈2 = 𝟎 ∞ = ∞ - 𝝉𝟐
∫𝟎 𝑪 𝒅𝒕 ∫𝟎 𝑪 𝒅𝒕
2.7 Dispersion Number
Menurut Levenspiel (1972), dispersion number merupakan bilangan tak
berdimensi. Dispersion number sering digunakan untuk mengetahui terjadinya
backmixing di dalam suatu reaktor jenis PFR. Dispersion number dikembangkan dengan
(D/𝜇𝐿). Berikut ialah persamaan yang sering digunakan untuk dispersion number.

𝝈𝟐 𝑫
𝟐
=𝟐 ( )
𝝉 𝝁𝑳

Dari nilai dispersion number dapat diketahui tingkat error atau backmixing
yangterjadi pada suatu aliran fluida di dalam reaktor jenis PFR. Beriktu adalah tingkat
error dan nilai dispersion number:

𝑫
Error < 5% jika (𝝁𝑳) < 0,01

𝑫
Error < 0,5% jika (𝝁𝑳) < 0,001

2.8 Sifat Aliran

Dalam aliran kondisi mantap (steady state) dikenal dua rejim aliran atau pola aliran
yang tergantung kepada kecepatan rata-rata aliran (v), densitas (𝜌), viskositas fluida (𝜇)
dan diameter pipa (D). kedua rejim alirantersebtu diatur oleh hokum-hukum yang
berbeda sehingga perlu dipelajari secara keseluruhan.

2.8.1 Rejim Aliran Laminer

Rejim aliran laminer mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
1) Terjadi pada kecepatan rendah
2) Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral
3) Berlapis-lapis seperti kartu
4) Tidak ada arus tegak lurus arah aliran
5) Tidak ada pusaran (arus eddy)
2.8.2 Rejim Aliran Transisi
Rejim aliran yang terbentuk di antara rejim laminar dan turbulen adalah rejil
transisi. Penentuan rejim aliran dilakukan dengan menentukan bilangantak
berdimensi yaitu bilangan Reynolds (Reynolds Number, NRe). Bilangan Reynolds
merupakan perbandingan antara garis dinamis dari aliran massa terhadap
tegangan geser yang disebabkan oleh viskositas cairan.
2.8.3 Rejim Aliran Turbulen
Rejim aliran turbulen mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
1) Terjadi pada kecepatan rendah
2) Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral
3) Berlapis-lapis seperti kartu
4) Tidak ada arus tegak lurus arah aliran
5) Tidak ada pusaran (arus eddy)
 BAB III

DATA PERCOBAAN

3.1 Data Reaktor dan Konduktivitas Larutan Standar CuSO4

Plug Flow Reactor yang memiliki diameter 2.2 cm dan panjang lintasan 419 cm,
memberikan data hasil percobaan sebagai berikut:

konsentrasi konduktivitas
no (ppm) (µS/cm)
1 1000 510
2 2000 802
3 3000 1276
4 4000 1523
5 5000 1821
6 6000 1862
7 7000 1897

3.2 Data Kalibrasi Rotameter

laju rotameter
alir (LPM) waktu (s)
ke-
1 2 4.75
2 2.5 2.72
3 3 1.68
4 3.5 1.58
5 4 1.41
3.3 Data Percobaan Tiap Run

• Run 1

waktu waktu
awal akhir konduktivita
sampel (s) (s) s (µS/cm)
1 0 2 450
2 2 4 452
3 4 6 455
4 6 8 457
5 8 10 458
6 10 12 457
7 12 14 459
8 14 16 458
9 16 18 461
10 18 20 463
11 20 22 462
12 22 24 461
13 24 26 462
14 26 28 463
15 28 30 464
16 30 32 455
17 32 34 462
18 34 36 468
19 36 38 470
20 38 40 472
21 40 42 468
22 42 44 469
23 44 46 470
24 46 48 473
25 48 50 474
26 50 52 476
27 52 54 478
28 54 56 476
29 56 58 479
30 58 60 482
31 60 62 483
32 62 64 483
33 64 66 484
34 66 68 510
35 68 70 697
36 70 72 921
37 72 74 858
38 74 76 789
39 76 78 678
40 78 80 580
41 80 82 539
42 82 84 541
43 84 86 533
44 86 88 499
45 88 90 491
46 90 92 487
47 92 94 480
48 94 96 477
49 96 98 476
50 98 100 478
 • Run 2

waktu waktu
awal akhir konduktivita
sampel (s) (s) s (µS/cm)
1 0 2 602
2 2 4 606
3 4 6 610
4 6 8 614
5 8 10 618
6 10 12 622
7 12 14 626
8 14 16 630
9 16 18 634
10 18 20 638
11 20 22 642
12 22 24 646
13 24 26 650
14 26 28 654
15 28 30 677
16 30 32 700
17 32 34 723
18 34 36 746
19 36 38 769
20 38 40 792
21 40 42 815
22 42 44 838
23 44 46 936
24 46 48 1034
25 48 50 1806
26 50 52 1085
27 52 54 1066
28 54 56 1047
29 56 58 1028
30 58 60 1009
31 60 62 990
32 62 64 971
33 64 66 952
34 66 68 933
35 68 70 914
36 70 72 895
37 72 74 876
38 74 76 854
39 76 78 832
40 78 80 810
41 80 82 788
42 82 84 766
43 84 86 744
44 86 88 722
45 88 90 700
46 90 92 678
47 92 94 656
48 94 96 653
49 96 98 650
50 98 100 647
 • Run 3

waktu waktu
awal akhir konduktivita
sampel (s) (s) s (µS/cm)
1 0 2 657
2 2 4 660
3 4 6 663
4 6 8 666
5 8 10 669
6 10 12 672
7 12 14 675
8 14 16 680
9 16 18 685
10 18 20 690
11 20 22 695
12 22 24 700
13 24 26 705
14 26 28 710
15 28 30 715
16 30 32 786
17 32 34 957
18 34 36 1128
19 36 38 2506
20 38 40 2454
21 40 42 2402
22 42 44 2250
23 44 46 2098
24 46 48 2140
25 48 50 2182
26 50 52 2323
27 52 54 2300
28 54 56 2277
29 56 58 2254
30 58 60 2231
31 60 62 2208
32 62 64 2185
33 64 66 2162
34 66 68 2139
35 68 70 2116
36 70 72 2052
37 72 74 1988
38 74 76 1924
39 76 78 1860
40 78 80 1796
41 80 82 1643
42 82 84 1490
43 84 86 1337
44 86 88 1184
45 88 90 1031
46 90 92 878
47 92 94 725
48 94 96 722
49 96 98 719
50 98 100 716
 • Run 4

waktu waktu
awal akhir konduktivita
sampel (s) (s) s (µS/cm)
1 0 2 876
2 2 4 878
3 4 6 880
4 6 8 882
5 8 10 884
6 10 12 886
7 12 14 907
8 14 16 928
9 16 18 949
10 18 20 970
11 20 22 991
12 22 24 1012
13 24 26 1133
14 26 28 1254
15 28 30 1375
16 30 32 2560
17 32 34 2426
18 34 36 2292
19 36 38 2158
20 38 40 2024
21 40 42 1890
22 42 44 1756
23 44 46 1622
24 46 48 1488
25 48 50 1354
26 50 52 1220
27 52 54 1086
28 54 56 1078
29 56 58 1070
30 58 60 1062
31 60 62 1054
32 62 64 1046
33 64 66 1038
34 66 68 1030
35 68 70 1022
36 70 72 1014
37 72 74 1006
38 74 76 998
39 76 78 990
40 78 80 982
41 80 82 974
42 82 84 966
43 84 86 958
44 86 88 950
45 88 90 942
46 90 92 934
47 92 94 926
48 94 96 918
49 96 98 910
50 98 100 902
 • Run 5

waktu waktu
awal akhir konduktivita
sampel (s) (s) s (µS/cm)
1 0 2 897
2 2 4 899
3 4 6 901
4 6 8 903
5 8 10 905
6 10 12 907
7 12 14 1028
8 14 16 1250
9 16 18 1164
10 18 20 1160
11 20 22 1156
12 22 24 1152
13 24 26 1148
14 26 28 1144
15 28 30 1140
16 30 32 1136
17 32 34 1132
18 34 36 1128
19 36 38 1124
20 38 40 1120
21 40 42 1116
22 42 44 1112
23 44 46 1108
24 46 48 1104
25 48 50 1100
26 50 52 1096
27 52 54 1092
28 54 56 1088
29 56 58 1084
30 58 60 1080
31 60 62 1076
32 62 64 1072
33 64 66 1068
34 66 68 1064
35 68 70 1060
36 70 72 1056
37 72 74 1052
38 74 76 1048
39 76 78 1047
40 78 80 1046
41 80 82 1045
42 82 84 1044
43 84 86 1043
44 86 88 1042
45 88 90 1041
46 90 92 1040
47 92 94 1039
48 94 96 1038
49 96 98 1037
50 98 100 1036
 BAB IV

PENGOLAHAN DATA

4.1 Kurva Kalibrasi CuSO4

Dari data pengamatan didapatkan kurva kalibrasi standar larutan CuSO4 sebagai berikut:

Kurva Kalibrasi CuSO4

2500
y = 0.2438x + 409.29
R² = 0.9162
Konduktivitas (µS/cm)

2000

1500

1000

500

0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Konsentrasi (ppm)

4.2 Kurva Kalibrasi Rotameter

Dimater PFR = 2,2 cm

Panjang lintasan = 419 cm

1
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑃𝐹𝑅 = 𝜋𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 2 × 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑙𝑖𝑛𝑡𝑎𝑠𝑎𝑛
4
1
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑃𝐹𝑅 = (3,14)(2,2 𝑐𝑚)2 × 419𝑐𝑚
4
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑃𝐹𝑅 = 1519,95 𝑐𝑚3 (1,520 𝑑𝑚3 )

• Bukaan Rotameter 2 LPM

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
Debit Aktual = 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑢ℎ𝑃𝐹𝑅
𝑙𝑖𝑛𝑡𝑎𝑠𝑎𝑛

1,520 𝑑𝑚3 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 3

Debit Aktual = 4,75 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 × = 19,2 𝑑𝑚 ⁄𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 (𝐿𝑃𝑀)
1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
 • Bukaan Rotameter 2,5 LPM
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
Debit Aktual = 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑢ℎ𝑃𝐹𝑅
𝑙𝑖𝑛𝑡𝑎𝑠𝑎𝑛

1,520 𝑑𝑚3 3
= 33,53 𝑑𝑚 ⁄𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 (𝐿𝑃𝑀)
60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Debit Aktual = 2,72 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 × 1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡

• Bukaan Rotameter 3 LPM

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
Debit Aktual = 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑢ℎ𝑃𝐹𝑅
𝑙𝑖𝑛𝑡𝑎𝑠𝑎𝑛

1,520 𝑑𝑚3 3
= 54,30 𝑑𝑚 ⁄𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 (𝐿𝑃𝑀)
60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Debit Aktual = 1,68 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 × 1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡

• Bukaan Rotameter 3,5 LPM

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
Debit Aktual = 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑢ℎ𝑃𝐹𝑅
𝑙𝑖𝑛𝑡𝑎𝑠𝑎𝑛

1,520 𝑑𝑚3 3
= 57,72 𝑑𝑚 ⁄𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 (𝐿𝑃𝑀)
60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Debit Aktual = 1,58 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 × 1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡

• Bukaan Rotameter 4 LPM

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
Debit Aktual = 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑢ℎ𝑃𝐹𝑅
𝑙𝑖𝑛𝑡𝑎𝑠𝑎𝑛

1,520 𝑑𝑚3 3
= 63,68 𝑑𝑚 ⁄𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 (𝐿𝑃𝑀)
60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Debit Aktual = 1,41 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 × 1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡

Dari data bukaan rotameter dan perhitungan debit atual didapatkan kurva kalibrasi rotameter
sebagai berikut :

Kurva Kalibrasi Rotameter

80
y = 22.23x - 21.204
70
R² = 0.9105
Debit Aktual (LPM)

60
50
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5
Bukaan Rotameter (LPM)
4.3 Menghitung RTD, Variansi, dan Dispersion Number

4.3.1 Run 1

Waktu Waktu
Selisih Waktu ti2*C*Δti
awal akhir Konduktivitas Ctracer
Sampel Waktu Tengah ti2 C*Δti ti*C*Δti
(s) (s) (µS/cm) (ppm)
(Δti) (ti)

1 0 2 450 2 1 1 166.9811 333.962 333.962 333.96226

2 2 4 452 2 3 9 175.1846 350.369 1051.11 3153.3224
3 4 6 455 2 5 25 187.4897 374.979 1874.9 9374.4873
4 6 8 457 2 7 49 195.6932 391.386 2739.7 19177.933
5 8 10 458 2 9 81 199.7949 399.59 3596.31 32366.776
6 10 12 457 2 11 121 195.6932 391.386 4305.25 47357.752
7 12 14 459 2 13 169 203.8966 407.793 5301.31 68917.063
8 14 16 458 2 15 225 199.7949 399.59 5993.85 89907.711
9 16 18 461 2 17 289 212.1001 424.2 7211.4 122593.85
10 18 20 463 2 19 361 220.3035 440.607 8371.53 159059.15
11 20 22 462 2 21 441 216.2018 432.404 9080.48 190689.99
12 22 24 461 2 23 529 212.1001 424.2 9756.6 224401.89
13 24 26 462 2 25 625 216.2018 432.404 10810.1 270252.26
14 26 28 463 2 27 729 220.3035 440.607 11896.4 321202.54
15 28 30 464 2 29 841 224.4053 448.811 13015.5 377449.63
16 30 32 455 2 31 961 187.4897 374.979 11624.4 360355.29
17 32 34 462 2 33 1089 216.2018 432.404 14269.3 470887.53
18 34 36 468 2 35 1225 240.8121 481.624 16856.8 589989.75
19 36 38 470 2 37 1369 249.0156 498.031 18427.2 681804.68
20 38 40 472 2 39 1521 257.219 514.438 20063.1 782460.3
21 40 42 468 2 41 1681 240.8121 481.624 19746.6 809610.42
22 42 44 469 2 43 1849 244.9139 489.828 21062.6 905691.47
23 44 46 470 2 45 2025 249.0156 498.031 22411.4 1008513.1
24 46 48 473 2 47 2209 261.3208 522.642 24564.2 1154515.1
25 48 50 474 2 49 2401 265.4225 530.845 26011.4 1274558.7
26 50 52 476 2 51 2601 273.6259 547.252 27909.8 1423402.1
27 52 54 478 2 53 2809 281.8294 563.659 29873.9 1583317.4
28 54 56 476 2 55 3025 273.6259 547.252 30098.9 1655436.8
29 56 58 479 2 57 3249 285.9311 571.862 32596.1 1857980.2
30 58 60 482 2 59 3481 298.2363 596.473 35191.9 2076320.8
31 60 62 483 2 61 3721 302.338 604.676 36885.2 2249999.3
32 62 64 483 2 63 3969 302.338 604.676 38094.6 2399958.9
33 64 66 484 2 65 4225 306.4397 612.879 39837.2 2589415.5
34 66 68 510 2 67 4489 413.0845 826.169 55353.3 3708672.6
35 68 70 697 2 69 4761 1180.107 2360.21 162855 11236975
36 70 72 921 2 71 5041 2098.893 4197.79 298043 21161035
37 72 74 858 2 73 5329 1840.484 3680.97 268711 19615879
38 74 76 789 2 75 5625 1557.465 3114.93 233620 17521483
39 76 78 678 2 77 5929 1102.174 2204.35 169735 13069578
40 78 80 580 2 79 6241 700.2051 1400.41 110632 8739959.9
41 80 82 539 2 81 6561 532.0345 1064.07 86189.6 6981356.1
42 82 84 541 2 83 6889 540.2379 1080.48 89679.5 7443397.8
43 84 86 533 2 85 7225 507.4241 1014.85 86262.1 7332278.5
44 86 88 499 2 87 7569 367.9655 735.931 64026 5570262.4
45 88 90 491 2 89 7921 335.1518 670.304 59657 5309474.2
46 90 92 487 2 91 8281 318.7449 637.49 58011.6 5279052.6
47 92 94 480 2 93 8649 290.0328 580.066 53946.1 5016987.6
48 94 96 477 2 95 9025 277.7276 555.455 52768.3 5012984
49 96 98 476 2 97 9409 273.6259 547.252 53083.4 5149092.6
50 98 100 478 2 99 9801 281.8294 563.659 55802.2 5524419.3
TOTAL 40236.2 2463435 173958924
Σ C*Δti = 40236,2 (ppm.s)
Σ ti*C*Δti = 2463435 (ppm.s2)
Σ ti2*C*Δti = 173958924 (ppm.s3)

• RTD (τavg)
∞
∫0 𝑡 𝐶 𝑑𝑡
𝜏𝑎𝑣𝑔 = ∞
∫0 𝐶 𝑑𝑡
∑ ti × C × Δti
𝜏𝑎𝑣𝑔 =
∑ C × Δti

2463435 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠 2 )
𝜏𝑎𝑣𝑔 = = 61,22 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑠
40236,2 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Variansi (σ2)
∞
2
∫0 𝑡 2 𝐶 𝑑𝑡
𝜎 = ∞ − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∫0 𝐶 𝑑𝑡

2
∑ 𝑡𝑖 2 × C × Δti
𝜎 = − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∑ C × Δti

173958924 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠 3 )
2
𝜎 = − (61,22 sec )2 = 575,55 𝑠𝑒𝑐 2
40236,2 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Dispersion Number (D/uL)

𝜎2 𝐷
2
=2
𝜏𝑎𝑣𝑔 𝑢𝐿

575,55 𝑠𝑒𝑐 2 𝐷
= 2
(61,22 sec)2 𝑢𝐿

𝐷
= 0,0768
𝑢𝐿

• Volume Efektif

𝜏𝑎𝑣𝑔 × 𝑄𝑟𝑖𝑖𝑙
𝑉𝑒𝑓𝑓 =
𝑉𝑟𝑖𝑖𝑙

1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
61,22 𝑑𝑒𝑡 × 19,2 𝐿𝑃𝑀 ×
𝑉𝑒𝑓𝑓 = 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = 12,89
1,520 𝐿
4.3.2 Run 2

Waktu Waktu
Selisih Waktu
awal akhir Konduktivitas Ctracer
Sampel Waktu Tengah ti2 C*Δti ti*C*Δti ti2*C*Δti
(s) (s) (µS/cm) (ppm)
(Δti) (ti)
1 0 2 602 2 1 1 790.443 1580.89 1580.89 1580.886
2 2 4 606 2 3 9 806.8499 1613.7 4841.1 14523.298
3 4 6 610 2 5 25 823.2568 1646.51 8232.57 41162.838
4 6 8 614 2 7 49 839.6637 1679.33 11755.3 82287.039
5 8 10 618 2 9 81 856.0705 1712.14 15409.3 138683.43
6 10 12 622 2 11 121 872.4774 1744.95 19194.5 211139.54
7 12 14 626 2 13 169 888.8843 1777.77 23111 300442.9
8 14 16 630 2 15 225 905.2912 1810.58 27158.7 407381.05
9 16 18 634 2 17 289 921.6981 1843.4 31337.7 532741.51
10 18 20 638 2 19 361 938.105 1876.21 35648 677311.81
11 20 22 642 2 21 441 954.5119 1909.02 40089.5 841879.49
12 22 24 646 2 23 529 970.9188 1941.84 44662.3 1027232.1
13 24 26 650 2 25 625 987.3257 1974.65 49366.3 1234157.1
14 26 28 654 2 27 729 1003.733 2007.47 54201.6 1463442.1
15 28 30 677 2 29 841 1098.072 2196.14 63688.2 1846957.4
16 30 32 700 2 31 961 1192.412 2384.82 73929.5 2291815.5
17 32 34 723 2 33 1089 1286.751 2573.5 84925.6 2802544.6
18 34 36 746 2 35 1225 1381.091 2762.18 96676.4 3383673.1
19 36 38 769 2 37 1369 1475.431 2950.86 109182 4039729.2
20 38 40 792 2 39 1521 1569.77 3139.54 122442 4775241.3
21 40 42 815 2 41 1681 1664.11 3328.22 136457 5594737.6
22 42 44 838 2 43 1849 1758.45 3516.9 151227 6502746.4
23 44 46 936 2 45 2025 2160.418 4320.84 194438 8749694.4
24 46 48 1034 2 47 2209 2562.387 5124.77 240864 11320627
25 48 50 1806 2 49 2401 5728.917 11457.8 561434 27510260
26 50 52 1085 2 51 2601 2771.575 5543.15 282701 14417733
27 52 54 1066 2 53 2809 2693.642 5387.28 285526 15132883
28 54 56 1047 2 55 3025 2615.71 5231.42 287728 15825043
29 56 58 1028 2 57 3249 2537.777 5075.55 289307 16490474
30 58 60 1009 2 59 3481 2459.844 4919.69 290262 17125435
31 60 62 990 2 61 3721 2381.911 4763.82 290593 17726185
32 62 64 971 2 63 3969 2303.979 4607.96 290301 18288983
33 64 66 952 2 65 4225 2226.046 4452.09 289386 18810088
34 66 68 933 2 67 4489 2148.113 4296.23 287847 19285760
35 68 70 914 2 69 4761 2070.18 4140.36 285685 19712258
36 70 72 895 2 71 5041 1992.248 3984.5 282899 20085842
37 72 74 876 2 73 5329 1914.315 3828.63 279490 20402769
38 74 76 854 2 75 5625 1824.077 3648.15 273612 20520868
39 76 78 832 2 77 5929 1733.839 3467.68 267011 20559865
40 78 80 810 2 79 6241 1643.601 3287.2 259689 20515432
41 80 82 788 2 81 6561 1553.363 3106.73 251645 20383235
42 82 84 766 2 83 6889 1463.126 2926.25 242879 20158943
43 84 86 744 2 85 7225 1372.888 2745.78 233391 19838226
44 86 88 722 2 87 7569 1282.65 2565.3 223181 19416751
45 88 90 700 2 89 7921 1192.412 2384.82 212249 18890188
46 90 92 678 2 91 8281 1102.174 2204.35 200596 18254204
47 92 94 656 2 93 8649 1011.936 2023.87 188220 17504469
48 94 96 653 2 95 9025 999.6308 1999.26 189930 18043337
49 96 98 650 2 97 9409 987.3257 1974.65 191541 18579495
50 98 100 647 2 99 9801 975.0205 1950.04 193054 19112352
TOTAL 159389 8570574 550872810
Σ C*Δti = 159389 (ppm.s)
Σ ti*C*Δti = 8570574 (ppm.s2)
Σ ti2*C*Δti = 550872810 (ppm.s3)

• RTD (τavg)
∞
∫0 𝑡 𝐶 𝑑𝑡
𝜏𝑎𝑣𝑔 = ∞
∫0 𝐶 𝑑𝑡
∑ ti × C × Δti
𝜏𝑎𝑣𝑔 =
∑ C × Δti

8570574 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠 2 )
𝜏𝑎𝑣𝑔 = = 53,77𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑠
159389 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Variansi (σ2)
∞
2
∫0 𝑡 2 𝐶 𝑑𝑡
𝜎 = ∞ − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∫0 𝐶 𝑑𝑡

2
∑ 𝑡𝑖 2 × C × Δti
𝜎 = − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∑ C × Δti

550872810 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠 3 )
2
𝜎 = − (53,77 sec )2 = 564,94 𝑠𝑒𝑐 2
159389 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Dispersion Number (D/uL)

𝜎2 𝐷
2
=2
𝜏𝑎𝑣𝑔 𝑢𝐿

564,94 𝑠𝑒𝑐 2 𝐷
= 2
(53,77 sec)2 𝑢𝐿

𝐷
= 0,0977
𝑢𝐿

• Volume Efektif

𝜏𝑎𝑣𝑔 × 𝑄𝑟𝑖𝑖𝑙
𝑉𝑒𝑓𝑓 =
𝑉𝑟𝑖𝑖𝑙

1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
53,77 𝑑𝑒𝑡 × 33,53 𝐿𝑃𝑀 ×
𝑉𝑒𝑓𝑓 = 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = 19,77
1,520 𝐿
4.3.3 Run 3

Waktu Waktu
Selisih
awal akhir Konduktivitas Waktu Ctracer
Sampel Waktu ti2 C*Δti ti*C*Δti ti2*C*Δti
(s) (s) (µS/cm) Tengah (ti) (ppm)
(Δti)
1 0 2 657 2 1 1 1016.038 2032.08 2032.075 2032.07547
2 2 4 660 2 3 9 1028.343 2056.69 6170.057 18510.1723
3 4 6 663 2 5 25 1040.648 2081.3 10406.48 52032.4036
4 6 8 666 2 7 49 1052.953 2105.91 14741.35 103189.418
5 8 10 669 2 9 81 1065.258 2130.52 19174.65 172571.862
6 10 12 672 2 11 121 1077.564 2155.13 23706.4 260770.386
7 12 14 675 2 13 169 1089.869 2179.74 28336.59 368375.636
8 14 16 680 2 15 225 1110.377 2220.75 33311.32 499669.811
9 16 18 685 2 17 289 1130.886 2261.77 38450.12 653652.092
10 18 20 690 2 19 361 1151.395 2302.79 43752.99 831306.891
11 20 22 695 2 21 441 1171.903 2343.81 49219.93 1033618.62
12 22 24 700 2 23 529 1192.412 2384.82 54850.94 1261571.7
13 24 26 705 2 25 625 1212.92 2425.84 60646.02 1516150.53
14 26 28 710 2 27 729 1233.429 2466.86 66605.17 1798339.54
15 28 30 715 2 29 841 1253.938 2507.88 72728.38 2109123.13
16 30 32 786 2 31 961 1545.16 3090.32 95799.92 2969797.46
17 32 34 957 2 33 1089 2246.555 4493.11 148272.6 4892995.82
18 34 36 1128 2 35 1225 2947.949 5895.9 206356.4 7222475.39
19 36 38 2506 2 37 1369 8600.123 17200.2 636409.1 23547136.9
20 38 40 2454 2 39 1521 8386.833 16773.7 654173 25512747.4
21 40 42 2402 2 41 1681 8173.544 16347.1 670230.6 27479454.6
22 42 44 2250 2 43 1849 7550.082 15100.2 649307.1 27920203.4
23 44 46 2098 2 45 2025 6926.62 13853.2 623395.8 28052811.7
24 46 48 2140 2 47 2209 7098.893 14197.8 667295.9 31362907.2
25 48 50 2182 2 49 2401 7271.165 14542.3 712574.2 34916133.8
26 50 52 2323 2 51 2601 7849.508 15699 800649.8 40833139.5
27 52 54 2300 2 53 2809 7755.168 15510.3 822047.8 43568534.8
28 54 56 2277 2 55 3025 7660.829 15321.7 842691.1 46348012.7
29 56 58 2254 2 57 3249 7566.489 15133 862579.7 49167045
30 58 60 2231 2 59 3481 7472.149 14944.3 881713.6 52021103.4
31 60 62 2208 2 61 3721 7377.81 14755.6 900092.8 54905659.6
32 62 64 2185 2 63 3969 7283.47 14566.9 917717.2 57816185.3
33 64 66 2162 2 65 4225 7189.13 14378.3 934587 60748152.2
34 66 68 2139 2 67 4489 7094.791 14189.6 950702 63697031.9
35 68 70 2116 2 69 4761 7000.451 14000.9 966062.3 66658296.2
36 70 72 2052 2 71 5041 6737.941 13475.9 956787.6 67931920.5
37 72 74 1988 2 73 5329 6475.431 12950.9 945412.9 69015140.2
38 74 76 1924 2 75 5625 6212.92 12425.8 931938.1 69895354.8
39 76 78 1860 2 77 5929 5950.41 11900.8 916363.2 70559963.8
40 78 80 1796 2 79 6241 5687.9 11375.8 898688.2 70996366.8
41 80 82 1643 2 81 6561 5060.336 10120.7 819774.5 66401733.5
42 82 84 1490 2 83 6889 4432.773 8865.55 735840.3 61074743.2
43 84 86 1337 2 85 7225 3805.209 7610.42 646885.6 54985272.8
44 86 88 1184 2 87 7569 3177.646 6355.29 552910.3 48103199.3
45 88 90 1031 2 89 7921 2550.082 5100.16 453914.6 40398399.6
46 90 92 878 2 91 8281 1922.518 3845.04 349898.4 31840750.7
47 92 94 725 2 93 8649 1294.955 2589.91 240861.6 22400129.5
48 94 96 722 2 95 9025 1282.65 2565.3 243703.4 23151827.3
49 96 98 719 2 97 9409 1270.345 2540.69 246446.8 23905343.6
50 98 100 716 2 99 9801 1258.039 2516.08 249091.8 24660087.9
TOTAL 417888 23655308 1505640972
Σ C*Δti = 417888(ppm.s)
Σ ti*C*Δti = 23655308 (ppm.s2)
Σ ti2*C*Δti = 1505640972 (ppm.s3)

• RTD (τavg)
∞
∫0 𝑡 𝐶 𝑑𝑡
𝜏𝑎𝑣𝑔 = ∞
∫0 𝐶 𝑑𝑡
∑ ti × C × Δti
𝜏𝑎𝑣𝑔 =
∑ C × Δti

23655308 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠 2 )
𝜏𝑎𝑣𝑔 = = 56,61 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑠
417888 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Variansi (σ2)
∞
2
∫0 𝑡 2 𝐶 𝑑𝑡
𝜎 = ∞ − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∫0 𝐶 𝑑𝑡

2
∑ 𝑡𝑖 2 × C × Δti
𝜎 = − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∑ C × Δti

2
1505640972 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠 3 )
𝜎 = − (56,61 sec )2 = 398,29 𝑠𝑒𝑐 2
417888 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Dispersion Number (D/uL)

𝜎2 𝐷
2
=2
𝜏𝑎𝑣𝑔 𝑢𝐿

398,29 𝑠𝑒𝑐 2 𝐷
= 2
(56,61 sec)2 𝑢𝐿

𝐷
= 0,0621
𝑢𝐿

• Volume Efektif

𝜏𝑎𝑣𝑔 × 𝑄𝑟𝑖𝑖𝑙
𝑉𝑒𝑓𝑓 =
𝑉𝑟𝑖𝑖𝑙

1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
56,61 𝑑𝑒𝑡 × 54,3 𝐿𝑃𝑀 ×
𝑉𝑒𝑓𝑓 = 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = 33,71
1,520 𝐿
4.3.4 Run 4

Waktu Waktu
Selisih Waktu
awal akhir Konduktivitas Ctracer
Sampel Waktu Tengah ti2 C*Δti ti*C*Δti ti2*C*Δti
(s) (s) (µS/cm) (ppm)
(Δti) (ti)
1 0 2 876 2 1 1 1914.315 3828.63 3828.63 3828.63002
2 2 4 878 2 3 9 1922.518 3845.04 11535.11 34605.3322
3 4 6 880 2 5 25 1930.722 3861.44 19307.22 96536.0952
4 6 8 882 2 7 49 1938.925 3877.85 27144.95 190014.684
5 8 10 884 2 9 81 1947.129 3894.26 35048.32 315434.865
6 10 12 886 2 11 121 1955.332 3910.66 43017.31 473190.402
7 12 14 907 2 13 169 2041.468 4082.94 53078.18 690016.325
8 14 16 928 2 15 225 2127.605 4255.21 63828.14 957422.067
9 16 18 949 2 17 289 2213.741 4427.48 75267.19 1279542.17
10 18 20 970 2 19 361 2299.877 4599.75 87395.32 1660511.16
11 20 22 991 2 21 441 2386.013 4772.03 100212.6 2104463.58
12 22 24 1012 2 23 529 2472.149 4944.3 113718.9 2615533.96
13 24 26 1133 2 25 625 2968.458 5936.92 148422.9 3710572.19
14 26 28 1254 2 27 729 3464.766 6929.53 187097.4 5051629.12
15 28 30 1375 2 29 841 3961.075 7922.15 229742.3 6662527.56
16 30 32 2560 2 31 961 8821.616 17643.2 546940.2 16955146.1
17 32 34 2426 2 33 1089 8271.985 16544 545951 18016383.8
18 34 36 2292 2 35 1225 7722.354 15444.7 540564.8 18919768.3
19 36 38 2158 2 37 1369 7172.724 14345.4 530781.5 19638917.1
20 38 40 2024 2 39 1521 6623.093 13246.2 516601.2 20147448
21 40 42 1890 2 41 1681 6073.462 12146.9 498023.9 20418978.8
22 42 44 1756 2 43 1849 5523.831 11047.7 475049.5 20427127.1
23 44 46 1622 2 45 2025 4974.2 9948.4 447678 20145510.7
24 46 48 1488 2 47 2209 4424.569 8849.14 415909.5 19547747.3
25 48 50 1354 2 49 2401 3874.938 7749.88 379744 18607454.6
26 50 52 1220 2 51 2601 3325.308 6650.62 339181.4 17298250.3
27 52 54 1086 2 53 2809 2775.677 5551.35 294221.7 15593752.2
28 54 56 1078 2 55 3025 2742.863 5485.73 301714.9 16594321.2
29 56 58 1070 2 57 3249 2710.049 5420.1 308945.6 17609899.8
30 58 60 1062 2 59 3481 2677.235 5354.47 315913.8 18638913.1
31 60 62 1054 2 61 3721 2644.422 5288.84 322619.4 19679786
32 62 64 1046 2 63 3969 2611.608 5223.22 329062.6 20730943.3
33 64 66 1038 2 65 4225 2578.794 5157.59 335243.2 21790810.1
34 66 68 1030 2 67 4489 2545.98 5091.96 341161.4 22857811.2
35 68 70 1022 2 69 4761 2513.167 5026.33 346817 23930371.7
36 70 72 1014 2 71 5041 2480.353 4960.71 352210.1 25006916.4
37 72 74 1006 2 73 5329 2447.539 4895.08 357340.7 26085870.3
38 74 76 998 2 75 5625 2414.725 4829.45 362208.8 27165658.3
39 76 78 990 2 77 5929 2381.911 4763.82 366814.4 28244705.4
40 78 80 982 2 79 6241 2349.098 4698.2 371157.4 29321436.5
41 80 82 974 2 81 6561 2316.284 4632.57 375238 30394276.5
42 82 84 966 2 83 6889 2283.47 4566.94 379056 31461650.5
43 84 86 958 2 85 7225 2250.656 4501.31 382611.6 32521983.2
44 86 88 950 2 87 7569 2217.842 4435.68 385904.6 33573699.7
45 88 90 942 2 89 7921 2185.029 4370.06 388935.1 34615224.9
46 90 92 934 2 91 8281 2152.215 4304.43 391703.1 35644983.7
47 92 94 926 2 93 8649 2119.401 4238.8 394208.6 36661401.1
48 94 96 918 2 95 9025 2086.587 4173.17 396451.6 37662902
49 96 98 910 2 97 9409 2053.774 4107.55 398432.1 38647911.3
50 98 100 902 2 99 9801 2020.96 4041.92 400150 39614854.1
TOTAL 319824 15033191 900018642
Σ C*Δti = 319824 (ppm.s)
Σ ti*C*Δti = 15033191 (ppm.s2)
Σ ti2*C*Δti = 900018642 (ppm.s3)

• RTD (τavg)
∞
∫0 𝑡 𝐶 𝑑𝑡
𝜏𝑎𝑣𝑔 = ∞
∫0 𝐶 𝑑𝑡
∑ ti × C × Δti
𝜏𝑎𝑣𝑔 =
∑ C × Δti

15033191(𝑝𝑝𝑚. 𝑠 2 )
𝜏𝑎𝑣𝑔 = = 47 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑠
319824 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Variansi (σ2)
∞
2
∫0 𝑡 2 𝐶 𝑑𝑡
𝜎 = ∞ − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∫0 𝐶 𝑑𝑡

2
∑ 𝑡𝑖 2 × C × Δti
𝜎 = − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∑ C × Δti

2
900018642 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠 3 )
𝜎 = − (47 sec )2 = 605,11 𝑠𝑒𝑐 2
319824 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Dispersion Number (D/uL)

𝜎2 𝐷
2
=2
𝜏𝑎𝑣𝑔 𝑢𝐿

605,11 𝑠𝑒𝑐 2 𝐷
= 2
(47 sec)2 𝑢𝐿

𝐷
= 0,1370
𝑢𝐿

• Volume Efektif

𝜏𝑎𝑣𝑔 × 𝑄𝑟𝑖𝑖𝑙
𝑉𝑒𝑓𝑓 =
𝑉𝑟𝑖𝑖𝑙

1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
47 𝑑𝑒𝑡 × 57,72 𝐿𝑃𝑀 ×
𝑉𝑒𝑓𝑓 = 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = 29,75
1,520 𝐿
4.3.5 Run 5

Waktu Waktu
Selisih Waktu
awal akhir Konduktivitas Ctracer
Sampel Waktu Tengah ti2 C*Δti ti*C*Δti ti2*C*Δti
(s) (s) (µS/cm) (ppm)
(Δti) (ti)
1 0 2 897 2 1 1 2000.451 4000.9 4000.902 4000.90238
2 2 4 899 2 3 9 2008.655 4017.31 12051.93 36155.7834
3 4 6 901 2 5 25 2016.858 4033.72 20168.58 100842.904
4 6 8 903 2 7 49 2025.062 4050.12 28350.86 198456.03
5 8 10 905 2 9 81 2033.265 4066.53 36598.77 329388.925
6 10 12 907 2 11 121 2041.468 4082.94 44912.31 494035.357
7 12 14 1028 2 13 169 2537.777 5075.55 65982.2 857768.581
8 14 16 1250 2 15 225 3448.359 6896.72 103450.8 1551761.69
9 16 18 1164 2 17 289 3095.611 6191.22 105250.8 1789263.25
10 18 20 1160 2 19 361 3079.204 6158.41 117009.8 2223185.48
11 20 22 1156 2 21 441 3062.797 6125.59 128637.5 2701387.28
12 22 24 1152 2 23 529 3046.39 6092.78 140134 3223081.13
13 24 26 1148 2 25 625 3029.984 6059.97 151499.2 3787479.49
14 26 28 1144 2 27 729 3013.577 6027.15 162733.1 4393794.83
15 28 30 1140 2 29 841 2997.17 5994.34 173835.8 5041239.62
16 30 32 1136 2 31 961 2980.763 5961.53 184807.3 5729026.33
17 32 34 1132 2 33 1089 2964.356 5928.71 195647.5 6456367.43
18 34 36 1128 2 35 1225 2947.949 5895.9 206356.4 7222475.39
19 36 38 1124 2 37 1369 2931.542 5863.08 216934.1 8026562.67
20 38 40 1120 2 39 1521 2915.135 5830.27 227380.6 8867841.76
21 40 42 1116 2 41 1681 2898.728 5797.46 237695.7 9745525.1
22 42 44 1112 2 43 1849 2882.322 5764.64 247879.7 10658825.2
23 44 46 1108 2 45 2025 2865.915 5731.83 257932.3 11606954.5
24 46 48 1104 2 47 2209 2849.508 5699.02 267853.7 12589125.4
25 48 50 1100 2 49 2401 2833.101 5666.2 277643.9 13604550.5
26 50 52 1096 2 51 2601 2816.694 5633.39 287302.8 14652442.2
27 52 54 1092 2 53 2809 2800.287 5600.57 296830.4 15732013
28 54 56 1088 2 55 3025 2783.88 5567.76 306226.8 16842475.4
29 56 58 1084 2 57 3249 2767.473 5534.95 315492 17983041.8
30 58 60 1080 2 59 3481 2751.066 5502.13 324625.8 19152924.6
31 60 62 1076 2 61 3721 2734.66 5469.32 333628.5 20351336.4
32 62 64 1072 2 63 3969 2718.253 5436.51 342499.8 21577489.7
33 64 66 1068 2 65 4225 2701.846 5403.69 351240 22830596.8
34 66 68 1064 2 67 4489 2685.439 5370.88 359848.8 24109870.3
35 68 70 1060 2 69 4761 2669.032 5338.06 368326.4 25414522.6
36 70 72 1056 2 71 5041 2652.625 5305.25 376672.8 26743766.3
37 72 74 1052 2 73 5329 2636.218 5272.44 384887.9 28096813.7
38 74 76 1048 2 75 5625 2619.811 5239.62 392971.7 29472877.4
39 76 78 1047 2 77 5929 2615.71 5231.42 402819.3 31017084.4
40 78 80 1046 2 79 6241 2611.608 5223.22 412634 32598089.5
41 80 82 1045 2 81 6561 2607.506 5215.01 422416 34215695.7
42 82 84 1044 2 83 6889 2603.404 5206.81 432165.1 35869706.2
43 84 86 1043 2 85 7225 2599.303 5198.61 441881.5 37559924.1
44 86 88 1042 2 87 7569 2595.201 5190.4 451565 39286152.5
45 88 90 1041 2 89 7921 2591.099 5182.2 461215.7 41048194.5
46 90 92 1040 2 91 8281 2586.998 5174 470833.6 42845853.2
47 92 94 1039 2 93 8649 2582.896 5165.79 480418.6 44678931.8
48 94 96 1038 2 95 9025 2578.794 5157.59 489970.9 46547233.4
49 96 98 1037 2 97 9409 2574.692 5149.38 499490.3 48450561
50 98 100 1036 2 99 9801 2570.591 5141.18 508976.9 50388717.9
TOTAL 269922 13529688 888705410
Σ C*Δti = 269922 (ppm.s)
Σ ti*C*Δti = 13529688 (ppm.s2)
Σ ti2*C*Δti = 888705410 (ppm.s3)

• RTD (τavg)
∞
∫0 𝑡 𝐶 𝑑𝑡
𝜏𝑎𝑣𝑔 = ∞
∫0 𝐶 𝑑𝑡
∑ ti × C × Δti
𝜏𝑎𝑣𝑔 =
∑ C × Δti

13529688 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠 2 )
𝜏𝑎𝑣𝑔 = = 50,12 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑠
269922 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Variansi (σ2)
∞
2
∫0 𝑡 2 𝐶 𝑑𝑡
𝜎 = ∞ − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∫0 𝐶 𝑑𝑡

2
∑ 𝑡𝑖 2 × C × Δti
𝜎 = − 𝜏𝑎𝑣𝑔 2
∑ C × Δti

888705410 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠 3 )
2
𝜎 = − (50,12 sec )2 = 780,44 𝑠𝑒𝑐 2
269922 (𝑝𝑝𝑚. 𝑠)
• Dispersion Number (D/uL)

𝜎2 𝐷
2
=2
𝜏𝑎𝑣𝑔 𝑢𝐿

780,44 𝑠𝑒𝑐 2 𝐷
= 2
(50,12 sec)2 𝑢𝐿

𝐷
= 0,1553
𝑢𝐿

• Volume Efektif

𝜏𝑎𝑣𝑔 × 𝑄𝑟𝑖𝑖𝑙
𝑉𝑒𝑓𝑓 =
𝑉𝑟𝑖𝑖𝑙

1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
50,12 𝑑𝑒𝑡 × 63,68 𝐿𝑃𝑀 ×
𝑉𝑒𝑓𝑓 = 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 = 35
1,520 𝐿
 TABULASI KESELURUHAN

HASIL PENGOLAHAN DATA

Qriil
RUN τavg σ2 σ Dispersion Number Veff
(LPM)
1 19.2 61.22 575.55 23.99 0.0768 12.89
2 33.53 53.77 564.94 23.77 0.0977 19.77
3 54.3 56.61 398.29 19.96 0.0621 33.71
4 57.72 47 605.11 24.6 0.137 29.75
5 63.68 50.12 780.44 27.94 0.1553 35
 BAB V

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

5.1 Pembahasan

Pada praktikum ini dilakukan uji karakteristik dari sebuah reaktor aliran sumbat (plug flow
reactor) di Lab. Reaktor Jurusan Teknik Kimia Polban dalam variasi laju alir dengan
menggunakan larutan CuSO4 jenuh sebagai tracer. Lima variasi laju alir dilakukan dengan nilai
debit nyata tiap run-nya berturut-turut adalah 19,20 LPM ; 33,53 LPM ; 54,30 LPM ; 57,72 LPM
dan 63,68 LPM.

Konsentrasi tracer diukur sebagai fungsi waktu pada keluaran reaktor agar didapatkan
perilaku atau karakteristiknya sehingga dapat diketahui kondisi yang terbaik untuk
mengoperasikan reaktor tersebut. Dari kelima laju alir, didapatkan kurva perilakunya sebagai
berikut :
 Kelima laju alir tersebut memberikan karakteristiknya masing-masing. Keseluruhan
kurva perilaku diamati karakteristiknya melalui reactor illness sehingga praktikan dapat
mendiagnosa kejanggalan yang terjadi pada tiap kondisi operasinya. Kurva reactor illness
ditunjukkan melalui gambar di bawah ini:

Dapat diamati bahwa kondisi operasi run-2 dengan laju alir 33,53 LPM mendekati
kondisi ideal dari reaktor jenis PFR. Nilai τavg yang mendekati τobs memberikan kurva yang
hampir ramping seperti kurva ideal yang dihasilkan pada metode pulse dimana menandakan
aliran cukup baik pada kondisi tersebut. Hal ini bisa diamati pula melalui uji variansi dari
masing-masing laju alir yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini:
 RUN Qriil (LPM) σ2 σ (detik)
1 19.2 575.55 23.99
2 33.53 564.94 23.77
3 54.3 398.29 19.96
4 57.72 605.11 24.6
5 63.68 780.44 27.94

Teramati bahwa pada run-3 seharusnya menjadi kondisi terbaik untuk pengoperasian
PFR karena semakin kecil nilai variansi maka kondisi tersebut mendekati pada reaktor ideal
PFR. Namun, jika diamati pada kurva perilakunya terbentuk dua puncak gelombang yang
menandakan kemungkinan adanya channeling pada aliran. Hal ini memicu adanya distribusi
aliran yang tidak merata pada ruah reaktor sehingga konversi reaksi yang dihasilkan tidak
maksimal.

Pada run-1 dapat memberikan kondisi alternatif terbaik lainnya pada reaktor tersebut.
Akan tetapi perlu diperhatikan perubahan konsentrasi tracer yang lambat sehingga
dikhawatirkan produk akan keluar dari reaktor sebelum reaksi terkonversi secara sempurna. Hal
ini dapat diatasi dengan meningkatkan laju alir atau penambahan panjang lintasan. Namun,
penambahan panjang lintasan atau bahkan penambahan PFR dengan susunan seri dapat
menimbulkan permasalahan dari segi ekonomi (menambah beban biaya). Maka dari itu,
peningkatan laju alir dapat dilakukan dan alternatif ini didukung pada kondisi run-2 yang
memberikan nilai variansi kedua terkecil dari keseluruhan laju alir.

Selain dari kurva perilaku dan nilai variansi, reaktor PFR dapat diamati karakteristiknya
melalui kurva hubungan laju alir dengan volume efektif dan dispersion number. Kedua kurva
tersebut ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
 Dari keseluruhan nilai dispersion number dapat diketahui bahwa semakin tinggi laju alir
maka semakin tinggi pula tingkat error atau backmixing yang terjadi pada aliran di dalam reaktor
jenis PFR. Backmixing ini menandakan adanya turbulensi alami yang terjadi dalam reaktor
sehingga perlu dihindari karena akan memengaruhi konversi reaksi akibat adanya friksi. Kondisi
ini tentunya tidak mendekati pada kondisi ideal reaktor PFR yang bereaksi secara arah radial.

Begitu pula pada nilai volume efektif teramati bahwa semakin tinggi laju alir maka
semakin tinggi pula peningkatan volume efektif. Artinya, semakin tinggi laju alir kebutuhan akan
tersedianya volume reaktor harus semakin besar didasarkan pada pertimbangan dari besarnya
laju alir yang diberikan beserta peningkatan turbulensi yang terjadi di dalam reaktor yang
bervolume kecil.

5.2 Kesimpulan

Kondisi operasi terbaik untuk pengoperasian Plug Flow Reactor di Lab. Reaktor Jurusan
Teknik Kimia Polban dilakukan pada bukaan laju alir fluida dengan rotameter tertera, yaitu 2,5
LPM (debit nyata sebesar 33,53 LPM) yang memberikan kurva perilaku ramping dan mendekati
kondisi ideal reaktor jenis PFR.
 DAFTAR PUSTAKA

Levenspiel, Octave. 1972. Chemical Reaction Engineering. Canada: John Willey & Sons, Inc.

Anonim. Pendahuluan1. Politeknik Negeri Bandung.Jurusan Teknik Kimia.

Bandung.http://www.jbptppolban-gdl-abdulkholi-7332-2-bab1--2.pdf.

Rahayu, E. S. dan Widyanti, E. M. 2001. Teknik Reaksi Kimia. Bandung: Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Bandung.

University oh Michigan. 2008. Distribution of Residence Times for Chemical Reaktors (on line).

Wikipedia. 2012. Residence Time Distribution (on line).

http://en.wikipedia.org/wiki/Residence_Time_Distribution. [diakses pada 19 Juli 2020]