vii SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR
DALAM FALLING FILM EVAPORATOR DENGAN
ADANYA ALIRAN UDARA
Nama/NRP
Pembimbing
: Kurniasri Puspitaning Dewi
Lina Kurnia Putri
: Prof. Dr.Ir. Ali Altway, MS
Dr. Ir. Susianto, DEA
/ 2309 105 031
/ 2309 105 036
ABSTRAK
Evaporator adalah alat yang digunakan dalam industri
kimia untuk memekatkan suatu larutan. Falling film evaporator
merupakan salah satu jenis evaporator yang banyak digunakan di
industri pulp untuk memekatkan black liquor. Kelebihan dari
falling film evaporator ini adalah laju perpindahan panas besar
dan waktu tinggal yang relatif singkat. Sehingga dapat untuk
memekatkan fluida yang sensitif terhadap panas. Salah satu cara
untuk meningkatkan kemampuan falling film evaporator adalah
dengan penghembusan udara yang bertujuan untuk menurunkan
tekanan uap air, sehingga akan terjadi penurunan titik didih
larutan.
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan analisa secara
teoritis tentang fenomena perpindahan panas dan massa pada
falling film evaporator dengan sistem black liquor-udara dan
menentukan model matematis serta penyelesaian numerik untuk
memprediksikan kinerja falling film evaporator. Sistem yang
ditinjau adalah Falling Film Evaporator skala laboratorium
dengan panjang kolom 2 m dan diameter kolom 2,54 cm.
Distribusi temperatur dan konsentrasi akhir produk didapatkan
dengan melakukan pengembangan model matematis perhitungan
neraca massa dan neraca panas yang menghasilkan sistem
persamaan differensial yang diselesaikan secara numerik dengan
metode Runge-Kutta orde 4 dan finite difference dengan
vii
menggunakan program software MATLAB. Dalam penelitian ini
dilakukan fitting parameter model yaitu koefisien perpindahan
panas dan massa untuk meminimasi error antara prediksi dan
hasil eksperimen Irawan dan Kurniawan (2010) menggunakan
metoda HookeJeeves. Variabel dari penelitian ini adalah laju alir
liquida yang divariasi 100 l/jam; 130 l/jam; 150 l/jam, laju alir
udara yang divariasi 4 m3/jam; 6 m3/jam dengan konsentrasi awal
black liquor 5,92%.
Penelitian ini menghasilkan suatu program komputer
dalam MATLAB yang dapat memprediksi distribusi temperatur
liquida (TL), distribusi temperatur gas (TG) dan distribusi
konsentrasi (%) pada proses evaporasi larutan black liquor dalam
falling film evaporator. Program komputer ini juga dapat
memprediksi konsentrasi larutan black liquor dalam aliran keluar
evaporator untuk berbagai kondisi operasi. Dalam penelitian ini,
menghasilkan konsentrasi akhir black liquor tertinggi sebesar
15,69% pada laju alir larutan 100 l/jam dan laju alir gas 6 m3/jam.
Prediksi konsentrasi keluar black liquor yang menggunakan
koefisien perpindahan panas dan massa dari penelitian ini
mendekati eksperimen Irawan dan Kurniawan (2010) dengan
error sebesar 8,096 %. Sedangkan konsentrasi akhir black liquor
yang menggunakan korelasi koefisien perpindahan panas dan
massa dari literatur (Geankoplis, 2003) diperoleh error sebesar
12,993 %.
Kata kunci : simulasi, falling film, evaporator, black liquor
viii