KESETIMBANGAN UAP-CAIR Agung Ari Wibowo S.T., M.Sc Termodinamika 2017 Learning Objective Model Sederhana Dalam VLE : Hukum Roults Perhitungan BUBLE Dan Dew Point Dengan Hukum Roults Penyimpangan Terhadap Hukum Roults Aplikasi VLE dalam Industri Kegiatan Industri Proses Pemisahan (ex. Distilasi) Data kesetimbangan (VLE) Vapor-Liquid Equilibria Kesetimbangan Vapor-Liquid? Vapor 2 1 Liquid sat ˆ y i i P i xi P i Pada Tekanan Rendah ˆf V fˆ L i i ˆi 1 PERMODELAN VLE Model Sederhana RAOULTS sat y iˆi P i xi P i Model Koefisien Aktifitas Wilson y i P xi P i sat NRTL UNIQUAC Hukum Roults : VLE Sederhana y i P xi P i RAOULTS ˆf V fˆ L i i sat Asumsi Hukum Roults 1. Fase uap adalah gas ideal (P rendah) 2. Fase cair adalah campuran ideal sat ˆ y i i P i xi P i y i P xi P i sat log P sat B A T C 273,15 EKSPERIMEN PENGUKURAN VLE Modified Othmer Ebuilometer EKSPERIMEN PENGUKURAN VLE Świętosławski Ebuilometer a. b. c. d. e. f. Kondenser Tempat Sampling fase vapor Thermometer Sirkulasi fase uap dan cair Boiler Drain valve / sampling fase liquid Świętosławski 1881-1968, Polandia EKSPERIMEN PENGUKURAN VLE Malanowski Ebuilometer EKSPERIMEN PENGUKURAN VLE V2 Modified Bero-Rogalski Ebuilometer V1 P T U B CP S C1 C2 V L T F U T V1 V2 P : Boiler : Cottrel Pump : Tabung Kesetimbangan : Cooler 1 : Cooler 2 : Vapor Fraction Condensate Trap : Liquid Fraction Trap : Thermocouple : Tabung Umpan : Manometer Pipa U : Tangki Udara : Valve ke pompa Vakum : Valve Pengatur Tekanan : Pompa Vakum Vapor-Liquid Equilibria Kurva Kesetimbangan Vapor-Liquid Isothermal VLE V+L xA Isobaric VLE V+L xA K PERHITUNGAN TITIK DIDIH Hitunglah titik didih dari aseton pada tekanan 2 bar dengan menggunakan persamaan Antoine? Dari apendiks A (Poling Dkk., 2001), konstanta Antoine adalah A = 4.2184, B = 1197,01 dan C = 228,06. (P (bar), T (K) Thermodynamics Perhitungan BUBLE dan Dew Point BUBLE DAN DEW POINT Isobaric VLE BUBL P : 𝑦𝑖 dan P dihitung 𝑥𝑖 dan T tersedia DEW P : 𝑦𝑖 dan P dihitung 𝑥𝑖 dan T tersedia BUBL T : 𝑦𝑖 dan T dihitung 𝑥𝑖 dan P tersedia DEW T : 𝑦𝑖 dan T dihitung 𝑥𝑖 dan P tersedia Dew Line Buble Line xA Melibatkan iterasi Perhitungan BUBLE dan DEW POINT y i P xi P i sat 𝑃 = 𝑥𝑖 𝑃𝑖𝑠𝑎𝑡 𝑃 =σ 1 𝑦𝑖 /𝑃𝑖𝑠𝑎𝑡 𝑦𝑖 = 1 Atau 𝑥𝑖 = 1 Perhitungan Buble Point Perhitungan Dew Point Perhitungan BUBLE dan DEW POINT Dengan menggunakan Hukum Raoult, hitunglah berikut ini untuk sistem biner metanol (1) / etanol (2): a. Bila x1 = 0,33 dan T = 70C, tentukan y1 dan P. b. Bila y1 = 0,33 dan P = 2 bar, tentukan x1 dan T. Data yang diperlukan adalah konstanta A, B dan C dari persamaan Antoine: T dalam C P dalam “mmHg” Komponen Ethanol A 8.20417 B 1642.89 C 230.3 Methanol 8.08097 1582.27 239.7 BUBLE P •Dengan persamaan Antoine, nilai tekanan uap masing-masing komponen pada suhu 70C adalah, Gini aja sat P1 1,2517 bar mah P2sat 0,7235 bar gampang… P x1P1sat x2 P2sat P 0,33 1,2517 (1 0,33) 0,7235 P 0,8978 bar x1 P1sat y1 P 0,33 1,2517 y1 0,8978 y1 0,46 BUBLE T b.) Dikarenakan T adalah data yang dicari dan juga dibutuhkan dalam perhitungan tekanan uap, maka penyelesaian perhitungan ini harus menggunakan metode iterasi Asumsi, T = 70C sehingga diperoleh, P1sat 1,2517 bar P2sat 0,7235 bar Perhitungan bubble point, P 0,8978 bar Bisa digunakan goal seek T = 91,35C Harusnya tekanan adalah 2 bar P1sat 2,6729 bar P2sat 1,6686 bar x1 P1sat y1 P 0,33 2.6729 y1 2 y1 0,44 Thermodynamic Laboratory Penyimpangan terhadap Hukum Raoults Vapor-Liquid Equilibria Penyimpangan Hukum Raoults y i P xi P i sat Larutan Ideal Fase Gas ideal P-x-y diagram sistem biner benzena (1) / toluena (2) pada T 100C dengan menggunakan hukum Raoult Penyimpangan Hukum Raoults Vapor-Liquid Equilibria Azeotrop X1 = y1 P-x1 Jika dihitung dengan Hukum Roults, kenapa berbeda?? Larutan Non Ideal Diagram P-x-y pada T konstan 100C : a. etanol (1) + air (2) SEKIAN Dan..... TERIMA KASIH
