Jurnal: PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA PADA PENGEMBUNAN CAMPURAN METANOL-PROPANOL UDARA DALAM KONDENSOR TEGAK
Pengembunan campuran uap yang mengandung gas sering dijumpai di industri. Penelitian mengenai pengaruh gas pada proses pengembunan telah banyak dilakukan. Pengaruh tersebut diantaranya adalah penurunan koefsien perpindahan panas rerata pada pengembunan campuran uap air dan udara (Lee et al., 2001) dan meningkatkan hambatan permukaan dan menurunkan estimasi nilai koefisien pengembunan (Takaharu and Yurika, 2003), mempengaruhi kurva karakteristik perpindahan kalor kondensasi terutama pada daerah hambatan difusi pada pengembunan campuran uap-air, etanol dan udara (Wang and Utaka, 2004; Wang and Utaka, 2005). Pada pembangkit listrik tenaga panas bumi, keberadaan gas mempengaruhi kinerja termodinamiknya (Gokcen and Yildirim, 2008).
Pendekatan perancangan kondensor campuran uap dan gas dapat dikelompokkan menjadi 2 model, yaitu model setimbang (equilibrium model) dan model tidak setimbang (nonequilibrium model). Fenomena pengembunan uap yang mengandung gas lebih dapat dijelaskan dengan model tak setimbang daripada model setimbang karena kemungkinan terjadinya perbedaan suhu antara badan uap-gas dengan suhu batas antarmuka semakin besar. Model tak setimbang berdasarkan model lapisan yang diajukan oleh Colburn dan Drew (1937) dalam Toor (1964). Pengembangannya terletak pada mekanisme perpindahan massanya yang dapat dikelompokkan menjadi 3, yaitu Model Difusivitas Efektif (Schrodt, 1973), Model Linear (Toor, 1964), dan Model Interaksi (Krishna and Panchal, 1977; Burghardt and Berezowski, 1992; Mazzarotta and Sebastian, 1995). Interaksi antara senyawa yang mendifusi dalam campuran multikomponen sangat berperan dalam perancangan sistem perpindahan massa multikomponen (Behren et al., 1972).
Webb dan Sardesai (1981) membandingkan manfaat teori pengembunan multikomonen, seperti cara Krishna-Standart (1976), Teori Terlinear Toor (1964), dan Model Difusivitas Efektif berdasarkan Colburn dan Hougen dengan hasil percobaan. Sistem yang dipelajari adalah campuran isopropanol-air-refrigeran dan isoproanol-air-nitrogen. Hasil prediksi penurunan suhu gas, cara Krishna-Standart memberikan hasil yang tidak banyak berbeda yaitu sekitar 5%. Model Difusivitas Efektif menghasilkan prediksi penurunan suhu yang mencapai 20% lebih besar daripada hasil percobaan. Untuk kecepatan pengembunan air, Model Interaksi memberikan hasil yang lebih jelek daripada Model Difusivitas Efektif, yaitu mencapai sekitar 15%. Akan tetapi, untuk kecepatan pengembunan isopropanol, Model Difusivitas Efektif memberikan hasil yang paling jelek yaitu menyimpang sampai 30% untuk Sistem isopropanol-air-refrigeran dan 15% untuk isopropanol-air-nitrogen.
Perbandingan hasil percobaan Webb dan Sardesi (1981) dengan prediksi Furno (1986) dalam Taylor dan Krishna (1993) menunjukkan bahwa prediksi komposisi embunan menyimpang sampai sekitar 37% dari data percobaan. Taylor dan Krishna (1993) juga membandingkan kecepatan perpindahan massa overall percobaan perpindahan massa dalam kolom dinding terbasahi sistem aseton-benzen-nitrogen/helium oleh Modine (1963) dengan prediksi oleh Krishna (1981a) dan Furno (1986) dengan hasil penyimpangan terbesar untuk prediksi Model Interaksi dan Model Difusivitas Efektif berturut-turut sekitar 25% dan 60%.
Pemakaian model perpindahan massa dengan pengabaian interaksi, cenderung memberikan penyimpangan yang lebih besar, sementara masuknya interaksi difusional akan memperumit model. Jika analisis pengembunan seakan-akan dilakukan dengan model tanpa interaksi, yang kemudian disebut Model Perpindahan Kalor Linear Terkoreksi, dengan nilai koefisien perpindahan kalor dan massa diperoleh dari percobaan, maka akan diperoleh hasil yang lebih realistik dengan cara yang lebih sederhana (Sarto dkk, 2002). Model tersebut telah diaplikasikan untuk Sistem etanol-benzen-udara (Sarto dkk, 2002), etanol-toluen-udara (Sarto dkk, 2008(a), dan metanol-air-udara (Sarto dkk, 2008(b), dengan hasil berupa hubungan bilangan tidak berdimensi baku untuk perpindahan kalor dan massa.
Penelitian eksperimental pengembunan campuran metanol-propanol-udara perlu dilakukan karena mempunyai perbedaan sifat komponen uap, seperti titik didih, difusivitas, polaritas, dan panas pengembunan. Pada makalah ini disampaikan hasil penelitian pengembunan campuran sistem tersebut dengan membandingkan sistem etanol- benzen-udara, etanol-toluen-udara, dan metanol-air-udara.
Comments
Post a Comment