Dalam bidang teknik kimia
reaktor merupakan jantung dari sebuah indusri, salah satu reaktor yang ada di industry
yaitu reaktor alir tangki berpengaduk atau CSTR. Sebagai alat utama industry maka
perlu penanganan yang tepat untuk menjaga reaktor tetap bekerja dengan optimal,
terkadang perlu perhitungan yang rumit. Penyelesaian masalah peritungan
biasanya kita menggunakan cara analitik, namun untuk perhitungan yang komplek
itu membutuhkan kemampuan dan waktu yang lama untuk mengambil sebuah keputusan
dari perhitungan tersebut. Oleh sebab itu perlu dilakukan pendekatan numeris
menggunakan softwere untuk menyelesaikan perhitungan dengan cepat, softwere yang biasa digunakan untuk
menyeselsaian persamaan ini yaitu MATLAB dan OCTAVE. Berikut salah satu contoh
perhingan pada reaktor CSTR dengan menggunakan sofwere.
Suatu reaksi kimia dijalankan dalam serangkaian empat reaktor alir tangka berpengaduk atau CSTR yang disusun serperti dibawah ini.
Reaksi yang terjadi
adalah irreversible orde satu dengan
persamaan reaksi:
A ---Ã B
Temperratur dalam reakstor sebagaimana nilai konstanta laju reaksi ki berbeda tipa reakor. Volume setiap reaktor Vi berbeda tiap reaktor. Berikut nilai nilai ki dan Vi pada tabel berikut.
|
Reaktor |
Vi (L) |
Ki (jam-1) |
|
1 |
1000 |
0,1 |
|
2 |
1500 |
0,2 |
|
3 |
100 |
0,3 |
|
4 |
500 |
0,5 |
Kondisi pada reaktor
diasumusika sebagai berikut:
a. kondisi berlangsung stedy-state
b. reaki pada fasa cair
c. laju reaksi terhadap
pengurangan komponen A dalan setiap reaktr dinyatakan dengan:
Ri=Vi.ki.CAi
(mol/jam)
susunlah persamaan neraca massa eempat reaktor dan tenetukan konsentrasi (CAi) yang keluar dari setiap reaktor.
Penyelesian
Untuk menyelesaikan persoalan diatas kita harus menyusun neraca massa pada reaktor yaitu
rate of input – rate of output – rate of reaction = rate of accumulation
karena reaktor stedy-state makan akumulasi sama dengan
nol (0).
rate of input – rate of output – rate of reaction = 0
maka neraa massa untuk setiap reaktor yaitu:
|
|
1000CA0 |
-1000CA1 |
-V1k1CA1 |
=0 |
|
1000CA1 |
+100CA3 |
-1100CA2 |
-V2k2CA2 |
=0 |
|
1100CA2 |
+100CA4 |
-1200CA3 |
-V3k3CA3 |
=0 |
|
|
1100CA3 |
-1100CA4 |
-V4k4CA4 |
=0 |
Subtitusi nilai CAi,
ki, dan Vi maka diperoleh
|
1000CA1 |
|
|
|
=1000 |
|
1000CA1 |
-1400CA2 |
+100CA3 |
|
=0 |
|
|
1100CA2 |
-1200CA2 |
+100CA4 |
=0 |
|
|
|
1100CA3 |
-1250CA4 |
=0 |
Jika disusun dalam bentuk
matrik maka didaptkan
|
1000CA1 |
|
|
|
|
CA1 |
= |
1000 |
|
1000CA1 |
-1400CA2 |
+100CA3 |
|
|
CA2 |
0 |
|
|
|
1100CA2 |
-1200CA2 |
+100CA4 |
|
CA3 |
0 |
|
|
|
|
1100CA3 |
-1250CA4 |
|
CA4 |
0 |
Dari matrik diatas maka dapat dituliskan pada command windows MATLAB
%matriks A dan B
A= [1100 0 0 0;1000 -1400 100 0;0
1100 -1240 100;0 0 1100 -1250];
B= [1000;0;0;0];
x= A\B
setelah di enter maka didapatkan hasil sebagai berikut:
%matriks A dan B
A= [1100 0 0 0;1000 -1400 100 0;0
1100 -1240 100;0 0 1100 -1250];
B= [1000;0;0;0];
x= A\B
x =
0.9091
0.6969
0.6654
0.5856
Didapatkan konsentrasi CAi yang keluar dari keemapat reaktor yaitu 0,9091, 0,6969, 0,6654, dan 0,5856.
Demikian salah satu contoh perhitungan neraca masssa pada reaktor CSTR dengan menggunakan MATLAB. Jika ada yang ingin di diskusikan silahkan komentar dibawah. Sekian dari saya Terimakasih.
Referensi: Penantar Komputasi Teknik Kimia dengan Matlab dan Simulink
0 Komentar