## ANALISIS LAJU ALIRAN PANAS PADA REAKTOR TANKI ALIR BERPENGADUK DENGAN HALF - COIL PIPE
Ir.Bambang Setiawan,MT 1 . Chandra Abdi 2
Lecture 1 ,College student 2 ,Departement of machine, Faculty of Engineering, University Muhammadiyah Jakarta, Jalan Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta Pusat 10510, Tlp 021- 4244016,4256024, email : Bambangsetiawan1000 @gmail.com

## ABSTRAK
Untuk menghasilkan produk berkualitas tinggi dalam jumlah besar dan continue (mass production), perusahaan melakukan pengendalian kualitas dengan langkah awal  berupa  pengidentifikasian  kecacatan  produk  dan  lamanya  waktu  proses agar  dapat  mengurangi  siklus  waktu  proses  produksi  seminimal  mungkin.  Oleh karena itu, penulis melakukan analisis laju aliran panas, jenis aliran fluida, pipa perambatan  panas,  daya  pengaduk  untuk  mengetahui  seberapa  besar  pengaruh faktor tersebut dalam proses pencairan material lateks. Metode dari pengujian ini meliputi : pengumpulan data di lapangan, melakukan perhitungan dari data yang terkumpul,  dan  menarik  kesimpulan.  Dari  hasil  pengujian  ini  diketahui  bahwa waktu  proses  dan  pencampuran  bahan  lateks  di  dalam  tanki  dipengaruhi  oleh viskositas dinamik lateks, laju perpindahan panas steam pada  half-pipe coil dan daya agitator atau pengaduk.
Kata kunci : bahan lateks, laju aliran panas, jenis aliran fluida, pipa perambatan panas, daya pengaduk

## 1.PENDAHULUAN
PT.  X  sebagai  salah  satu  perusahaan  yang  bergerak  di  bidang  industri  kimia  dengan salah satu produk yang dihasilkan adalah lem super ( superglue ) yang berorientasi pada pasar lokal maupun export . Lem memiliki fungsi yang sangat penting baik dari level rumah tangga sampai  level  industri.  Permasalahan  PT.  X  adalah  untuk  menghasilkan  produk  berkualitas tinggi  dalam  jumlah  besar  dan  continue (mass  production) ,  perusahaan  melakukan pengendalian kualitas dengan langkah awal berupa pengidentifikasian kecacatan produk agar dapat mengurangi siklus waktu proses produksi seminimal mungkin. Pada kenyataannya, di dalam  proses  produksi  lem  masih  terjadi  angka  siklus  waktu  yang  cukup  tinggi  dalam  satu bulan  produksi.  Dimana  angka  tersebut  dapat  terjadi  akibat  hasil mixing material  lem  yang membutuhkan waktu lama, kemungkinan panas yang tidak sesuai dengan titik leleh material lem dan pemilihan desain pemindah panas yang salah. Semua itu biasanya kurang mendapat perhatian serta pengendalian, sehingga menaikkan angka waktu siklus produk dan tentu saja merugikan  perusahaan.  Oleh  karena  permasalahan  diatas  maka  Dari  analisis  tersebut diharapkan  dapat  memperbaiki  kualitas  produk  dan  waktu  proses  mesin  yang  lebih  cepat sehingga  dapat  menghasilkan  produk  yang  sesuai  dan  memberikan  keuntungan  yang  lebih besar bagi perusahaan.

## 2. DIAGRAM ALIR
MULAI Pengumpulan data
 Kapasitas tanki proses  Diameter tanki, jaket, shaft dan blade  Tinggi tanki dan jaket.  Temperatur masuk ( In) tanki dan jaket.  Temperatur keluar ( Out) tanki dan jaket.
 Kecepatan fluida steam dan produk atau latek  Massa shaft dan blade  Putaran agitator  Spesifikasi motor pengaduk
Perhitungan  Menghitung viskositas dinamik.
 Menghitung dan menentukan sistem aliran fluida..
 Menghitung perpindahan panas pada pipa.
 Menghitung daya agitator .
 Menghitung kebutuhan pipa pemidaah panas
Analisis  Analisis Viskositas Dinamik.
 Analisis Aliran Fluida
 Analisis Perpindahan Panas..

## 3. METODE PENELITIAN
Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah dengan menghitung  Aliran proses dari tanki  proses half  coil adalah steam dari boiler masuk  melalui  pipa inlet (nomor  1). Selanjutnya  material lateks dimasukkan  melalui  bagian  penutup  tanki  (nomor  2).  Setelah beberapa  menit,  panas  merata  diseluruh  jaket  melaui  pipa half  coil yang  mengelilingi  tanki (nomor  3).  Motor listrik  (nomor  4) dihidupkan untuk  37  menggerakan  pengaduk  (nomor  4) untuk  membuat  adonan lateks tercampur. Steam terpakai  keluar  melalui  outlet  dibagian bawah  tanki  (nomor  5).  Hasil  adukan  material  keluar  melalu  ball  valve  pada  bagian  bawah tanki proses (nomor 6).

## DATA HASIL PENELITIAN
4.1 Perhitungan dan Penentuan Fluida pada Vessel 4.1.1 Bilangan Reynolds
Bilangan reynolds (  Re  )  dapat  di  ketahui  dengan  menggunakan  persamaan  (2.17), persamaannya adalah : :
ρ : Massa Jenis Fluida di dapat pada lampiran 1 sifat air pada temperatur 100 0 C sampai 200 0 C dalah 958,4 kg/m 3 V : Kecepatan Fluida ( kecepatan steam ) : 30 m/s D : diameter jaket : 3180 mm : 3,18 m μ : Viskositas dinamik fluida ( Vikositas dinamik steam ) : 2,84 x 10 -5 kg/m.s Maka : Dari  hasil  perhitungan  yang  diperoleh  dari  data  –  data  yang  ada,  nilai  viskositas  dinamik  pada steam  adalah  2,84  x  10 -5 kg/ms .  Maka  untuk  menentukan  aliran  fluida  pada  jaket  dengan menggunakan  bilangan  Reynolds.  Dari  perhitungan  bilangan  reynolds  didapat  nilai 3219414084,5, dengan hasil perhitungan tersebut lebih dari 4000 maka aliran  yang terdapat pada  jaket  adalah  aliran  terbulen  karena  aliran  39  .steam  yang  alirannya  terbulen  sesuai dengan  fluidanya  jadi  pencampuran  dua  fluida  mengalami  keseragaman  dan  akan  didapat produk yang diinginkan.

## 4.2 Menghitung dan Menentukan Aliran Fluida pada Tangki 4.2.1 Viskositas Dinamik pada Produk ( Lateks )
Viskositas  dinamik  pada  produk  atau  latek  (  μ  )  dapat  di  ketahui  dengan  menggunakan persamaan ( 2.28 ), persamaannya adalah :
ρ : Massa Jenis Fluida di dapat pada tabel 2.1 sifat – sifat cairan jenuh pada temperatur 140 0 C adalah 928,27 kg/m 3 ϑ : Viskositas Kinematik di dapat pada tabel 2.1 sifat – sifat cairan jenuh pada temperatur 140 0 C adalah 0,214 x 10 -6 m 2 /s Maka :
Dari perhitungan yang didapat, viskositas dinamik pada produk atau latek di dapat 1,98 x 10 -4 kg/m.s,  viskositas  dinamik  pada  produk  atau  lateks  didapatkan  mendekati  kapasitas fluidanya.

## 4.2.2 Bilangan Reynolds
Bilangan reynolds (  Re  )  dapat  di  ketahui  dengan  menggunakan  persamaan  (2.17), persamaannya adalah :
ρ : Massa Jenis Fluida di pada tabel 2.1 sifat – sifat cairan jenuh pada temperatur 140 0 C adalah 928,27 kg/m 3 V : Kecepatan Fluida ( Kecepatan Produk ) : 26 m/s D : Diameter Tangki : 1650 mm : 1,65 m μ : Viskositas dinamik Produk atau Latek : 1,98 x 10 -4 kg/m.s Maka :
Dari hasil perhitungan didapat nilai viskositas dinamik pada produk atau lateks 1,98 x 10 -4 kg/m.s .  Nilai  viskositas  dinamik  tersebut  merupakan  hasil  kekentalan  produk  atau  latek,  dengan hasil 1,98 x 10 -4 kg/m.s maka untuk menentukan aliran fluida pada tangki digunakan bilangan reynolds.  Dari  perhitungan  bilangan  reynolds  didapat  nilai  197.099.500  dengan  hasil perhitungan  tersebut  lebih  dari  4000  jadi  aliran  yang  terdapat  pada  tangki  adalah  aliran turbulen.

## 4.3 Perpindahan Panas Konduksi pada Tangki
Perpindahan  panas  konduksi  pada  tangki  (  q  )  dapat  di  ketahui  dengan  menggunakan persamaan ( 2.14 ), persamaannya adalah :
T 1 : Temperatur Masuk : 152 0 C T 2 : Temperatur Keluar : 140 0 C ΔT : Suhu rata – rata : k : Nilai konduktivitas termal di dapat di lampiran 2 nilai sifat- sifat logam pada stainless steel SUS di temperatur 200 0 C adalah 19 W/m 0 C D : Diamater tangki : 1650 mm : 1,65 m L : Tinggi Tangki : 2243,7 mm : 2,2437 m : Gradien Temperatur : Maka :
Perpindahan  panas  konduksi  pada  tangki  setelah  di  hitung  dengan  data-  data  tersebut mendapatkan hasil 549,235 kw. Dengan hasil perhitungan tersebut perpindahan panas dengan konduksi  yang  banyak  di  serap  oleh  fluidanya  melalui  pemanasan  steam  yang  alirannya turbulen  sesuai  dengan  fluidanya  dan  dapat  pencampuran  dua  fluida  didalam  tangki sempurna ( tidak terjadi gumpalan/ keras).

## 4.4 Perpindahan Panas Konveksi pada Tangki
Perpindahan  panas  konveksi  pada  tangki  (  q  )  dapat  di  ketahui  dengan  menggunakan persamaan ( 2.8 ), persamaannya adalah :
h : nilai koefisiensi perpindahan panas konveksi di dapat di lampiran 3 nilai perkiraan koefisien perpindahan panas konveksi pada air mendidih dalam kolam atau benjana adalah 15000 w/m 2 0 C 42 D : Diamater tangki : 1650 mm : 1,65 m L : Tinggi tangki : 2243,7 mm : 2,2437 m T out : Temperatur Out : 140 0 C T in : Temperatur In :152 0 C Maka :
Hasil yang di peroleh setelah dihitung perpindahan panas konveksi pada tangki dengan hasil 2858,22  kW  dikarenakan  temperatur  yang  diserap  oleh  material  stainless  steel  SUS  316
dengan  ketebalan  8  mm  sesuai  dengan  fluidanya  secara  merata  jadi  fluida  (  produk  ) mengalami pencampuran yang sempurna.

## 4.5 Perpindahan Panas Konduksi pada Jaket
Perpindahan  panas  konduksi  pada  jaket  (  q  )  dapat  di  ketahui  dengan  menggunakan persamaan ( 2.5 ), persamaannya adalah :
T 1 : Temperatur Masuk ( In ) : 165 0 C T 2 : Temperatur Keluar ( Out ): 148 0 C ΔT :Suhu rata – rata : k : Nilai Konduktivitas termal di dapat di di lampiran 2 nilai sifat- sifat logam pada Stainless steel SUS di temperatur 200 0 C adalah 19 W/m 0 C D : Diamater Jaket : 1726,2 mm : 1,726 m L : Tinggi Jaket : 1513,7 mm : 1,5137 m , : Gradien Temperatur : Maka :
Perpindahan  panas  konduksi  pada  jaket  setelah  di  hitung  dengan  data-  data  tersebut mendapatkan  hasil  520,064  kW.  Dengan  hasil  perhitungan  tersebut  didapat  perpindahan panas yang di butuhkan oleh fluida ( produk ) sesuai dan didapat produk yang diinginkan.

## 4.6 Perpindahan Panas Konveksi pada Jaket
Perpindahan  panas  konveksi  pada  tangki  (  q  )  dapat  di  ketahui  dengan  menggunakan persamaan ( 2.8 ), persamaannya adalah :
h : nilai koefisiensi perpindahan panas konveksi di dapat di lampiran 3 nilai kira – kira koefisiensi perpindahan panas konveksi pada air mendidih dalam kolam atau benjana adalah 15000W /m 20 C D : Diamater Jaket : 1726,2 mm : 1,726 m L : Tinggi Jaket : 1513,7 mm : 1,5137 m T out : Temperatur Out : 165 0 C T in : Temperatur In :148 0 C Maka :
Hasil  yang  di  peroleh  setelah  dihitung  perpindahan  panas  konveksi  pada  jaket  dengan  hasil 3284,23  kW  dikarenakan  temperatur  yang  diserap  oleh  material  stainless  steel  SUS  316 dengan ketebalan 8 mm tersebut mengalir ke fluida secara merata.

## 4.7 Jumlah Pipa Half-Pipe Coil
Jumlah pipa pada jaket tanki dapat diketahui dengan :
Q = perpindahan panas pada jaket (kcal/jam)
A = luas pemanasan jaket (m 2 ) k = koefisien perpindahan panas (kcal/m 2 jam 0 C) t = temperatur uap masuk jaket = 148 0 C Dari persamaaan di atas maka diperoleh: Q = 3284,23 kW = 282.392.950 kcal/jam k = 15000 W/m 2 K = 12897,68 kcal/m 2 jam 0 C t = 148 0 C Maka Luas permukaan pipa : Jumlah pipa half-coil

## 4.7 Kekuatan Agitator
4.7.1 Mixing Power

## 4.7.1.1 Reynolds Number
Reynolds  number (  N Re )  dapat  di  ketahui  dengan  menggunakan  persamaan  (  2.1  ), persamaannya adalah : Dimana : Putaran agitator ( n ) = 34 Rpm Diameter Blade ( D ) = 600 mm = 0,6 m Massa Jenis (ρ ) = Massa Jenis Fluida di pada tabel 2.1 sifat – sifat cairan jenuh pada temperatur 140 0 C adalah 928,27 kg/m 3 Viskositas Dinamik Produk ( μ ) = 1,98 x 10 -4 kg/m.s Maka :
4.7.1.2 Power Power ( N Re ) dapat di ketahui dengan menggunakan persamaan ( 2.2 ), persamaannya adalah :
Power Number ( P o ) = Power number dilihat di lampiran 4 pada grafik 1 Reynolds Number Vs Power Number adalah 0,35 Massa Jenis ( Ρ ) = Massa Jenis Fluida di dapat pada tabel 2.1 Sifat- sifat cairan jenuh pada temperatur 140 0 C adalah 928,27 kg/m 3 Gravitasi konstant ( g ) = 9,80 m/s 2 Diameter Blade ( D ) = 600 mm = 0,6 m 47 Putaran agitator ( n ) = 34 Rpm = 0.566666667 Rps Maka : Dari  perhitungan reynolds  number dan  power  mendapatkan  hasil  0,45  kw.  Dari  hasil perhitungan  tersebut  termaksud  daya  yang  digunakan  untuk  terjadinya  reaksi  kimia  dari bahan mentah menjadi produk yang diinginkan.

## 4.7.2 Mixer Power
Mixer power dapat di ketahui dengan menggunakan persamaan ( 2.26 ), persamaannya adalah Massa Shaft ( M ) = 487,89 kg
Massa Blade ( M ) = 63 kg Diameter Shaft ( d ) = 3 inch = 0,0762 m Diameter Bushing ( d ) = 200 mm = 0,2 m Diameter Blade ( d ) = 600 mm = 0,6 m Putaran ( n ) = 34 Rpm Maka : 1. Shaft 2. Blade 1 3. Blade 2 4. Blade 3 5. Blade 4

## 4.7.3 Total Power
Power Mixing ( P Mixing Power ) = 0,45 kW Power Mixer ( P Mixing ) = 3,3316 kW Maka : Dari  perhitungan mixer  power mendapatkan  hasil  3,786  kW,  perhitungan  tersebut  di  dapat dari  data  –  data  yang  sudah  ada  pada  tangki  proses  dengan half-coil  pipe ,  dari  hasil perhitungan tersebut daya yang bekerja untuk pencampuran adalah 3,7816. Maka spesifikasi yang  dapat  digunakan  untuk  menggerakan  agitator  adalah  motor  type  1GF5  dengan  output 2,45  kW  –  16,2  kW  380  volt  :  AC  –  50  Hz  karena  daya  motor  yang  didapatkan  mendekati kapasitas tangki proses.

## 5.1.KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  perhitungan  yang  telah  dilakukan  mengenai  analisis  reaktor  alir  tangki berpengaduk dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain :
1. Viskositas dinamik fluida atau kekentalan fluida pada latek atau produk adalah 1,98 x 10 4 kg/m.s,  sedangkan  vikositas  dinamik  fluida  atau  kekentalan  fluida  pada  steam  adalah 2,84 x 10 -5 kg/m.s..
2. Aliran fluida pada reaktor alir tangki berpengaduk adalah aliran turbulen.
3. Laju perpindahan panas yang terjadi pada tanki dan jaket adalah konduksi dan konveksi dimana nilai masing-masing laju perpindahan panasnya adalah sebagai berikut:
a. Perpindahan panas konduksi pada tangki = 549,235 kW
b. Perpindahan panas konveksi pada tanki = 2858,22 kW
c. Perpindahan panas konduksi pada jaket = 520,064 kW d. Perpindahan panas konveksi pada jaket = 3284,23 kW
4.  Kebutuhan  pipa  perambatan  panas  untuk  mendapatkan  material  yang  bercampur sempurna adalah 48 buah pipa half-coil.

## 5.2. SARAN
1. Reaktor alir tangki berpengaduk lebih efisien apabila menggunakan pipa half-coil 2.  Desain  jaket  yang  digunakan  akan  lebih  efisein  apabila  menggunakan  sistem  spiral keatas dan berada diluar tanki berpengaduk untuk mendapatkan panas yang lebih cepat dan merata

## DAFTAR REFERENSI
1. http://diairfan-mydiari.blogspot.com/2010/11/reaktor-kimia.html
2. http://lontar.ui.ac.id/file/123754-12220851/2008.pdf 3. http://www.spiraxsarco.com/resources/steam-engineering-tutorials/steam-engineering- principles-and-heat-transfer/heat-transfer.asp
4. http://syarifta.blogspot.com/2012/09/agitator-pengaturan-pengaduk-biasa.html
5. Munson, Bruce R, Young, Donald F, Okiishi, Theodore H. 2006 Mekanika Fulida, Edisi Keempat, Jakarta, Erlangga.
6. Pauliza, Osa.,2008, Fisika Untuk SMK Kelompok Teknologi dan Kesehatan XI,
Bandung.
7. Siemens., 2008, DC Motor, Catalog DA12.
8. Wahyudi, Bagus., 2007, Mekanika Fluida, Bandung: PEDC