13
dengan lengan penyapu yang masing-masing terdiri dari paddle. Alat ini berfungsi untuk Vmendorong cairan ke arah atas selama pengadukan. Kecepatan pengadukan yang digunakan
pada agitator sebesar 8-10 rpm sampai dengan 30-35 rpm. Pemecahan emulsi dapat terjadi pada suhu sekitar 60
o
C dan sabun terpisah dari minyak jernih dengan membentuk flokulan kecil O`Brien, 2004. Reaksi antara asam lemak bebas dengan NaOH dapat dilihat pada
Gambar 4.
Gambar 4. Reaksi netralisasi asam lemak bebas Kotoran yang terpisah pada proses netralisasi adalah asam lemak bebas, fosfatida, zat
warna, karbohidrat, protein, ion logam, zat padat, dan hasil samping oksidasi Hendrix, 1990. Netralisasi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu cara kering dan cara basah. Cara
kering dilakukan dengan mereaksikan basa tanpa pencucian. Sedangkan cara basah dilakukan pada suhu 60-65
o
C, dengan larutan basa encer dan dilanjutkan dengan pencucian. Jumlah NaOH yang digunakan merupakan jumlah stoikhiometri ditambah ekses
sebanyak 0,1 - 0,5 tergantung pada minyak yang akan dinetralkan Bernardini, 1983. Menurut Sonntag 1982, untuk minyak nabati dan lemak hewan dengan kandungan gum dan
pigmen rendah dapat digunakan ekses 0,1 – 0,2 bb minyak. Satuan konsentrasi NaOH
dalam larutan adalah derajat Baume
o
Be.
2.6 VISKOSITAS
Viskositas atau kekentalan adalah ukuran tahanan alir dari suatu cairan. Viskositas menjadi pertimbangan penting untuk bahan bakar minyak. Berdasarkan pengujian, nilai kekentalan berkisar
antara 43,5 – 29 centipoise. Dengan pemurnian, mampu menurunkan kekentalan minyak awal yang
sebesar 63 menjadi 43,5 – 29 centipoise. Fathiyah. 2010
Hal ini dikarenakan zat – zat pengotor serta senyawa polimer hasil dari kerusakan minyak telah
dihilangkan. Menurut Ketaren 1986 tingginya kekentalan minyak dapat disebabkan oleh tingginya kandungan senyawa
– senyawa polimer didalam minyak. Senyawa ini terbentuk dari proses pemanasan pada suhu tinggi yang menyebabkan terjadinya polimerisasi thermal, maupun polimerisasi
oksidasi yang akan menghasilkan senyawa dengan bobot molekul yang tinggi dan cenderung memiliki viskositas yang tinggi. Selain itu didalam minyak nyamplung ini terdapat senyawa resin yang
mempengaruhi kekentalan minyak.
2.7 PINDAH PANAS HEAT TRANSFER
Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari suatu daerah ke daerah lainya sebagai akibat dari perbedaan suhu antara daerah-daerah tersebut. Perpindahan panas
dapat terjadi melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
O O
R – C – OH + NaOH R
– C – ONa + H
2
O
14
2.7.1 Konduksi
Jika pada suatu benda terdapat gradien suhu, maka akan terjadi perpindahan energi dari bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu rendah. Konduksi adalah cara perpindahan panas
melalui suatu zat, dimana molekul-molekul zat tersebut tidak ikut berpindah. Karena molekul- molekul zat yang dilewati energi panas secara konduksi tidak ikut berpindah, maka perpindahan
energi panas secara konduksi hanya terjadi pada zat padat. Besarnya energi panas per satuan waktu yang melewati penampang benda yang dilewatinya disebut laju aliran panas Kreith,
1973; Kamil; 1983. Laju aliran panas dapat diketahui melalui persamaan berikut:
Q = kA T1-T2 L 1
Dimana : Q = Laju aliran panas Watt
K = Konduktivitas termal bahan Wm
o
C A = Luas penampang bahan, diukur tegak lurus terhadap arah aliran
panas m
2
T1-T2 = Perbedaan Suhu
o
C L
= Panjang bahan m Dari persamaan tersebut dapat dilihat bahwa laju aliran panas bertambah apabila nilai
konduktivitas suhu, luas penampang, angka konduktivitas termal bahan bertambah dan panjang bahan berkurang.
Nilai konduktivitas termal menunjukan tingkat kemudahn suatu bahan dilewati oleh energi panas. Bila nilai konduktivitas termal besar, bahan tersebut semakin mudah dilewati oleh
panas. Nilai konduktivitas termal juga dipengaruhi oleh suhu Kamil, 1983.
2.7.2 Konveksi
Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan masaa atau molekul zat yang dipanaskan. Umumnya konveksi hanya terjadi pada zat cair ataupun gas
fluida. Bila perpindahan massa fluida disebabkan oleh perbedaan berat jenis fluida karena
adanya perbedaan suhu, maka perpindahan panas ini dapat disebut konveksi alami. Namun bila perpindahan massa fluida terjadi karena bantuan suatu alat seperti kipas, blower, kompresor,
ataupun pompa, maka perpindahan panas ini dinamakan konveksi paksa Kamil, 1983. Besarnya laju aliran panas konveksi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:
Q = h A T1-T2 2
Dimana : Q = Lajuran aliran panas Watt
H = Koefisien pindah panas konveksi Wm
o
C A
= Luas permukaan perpindahan panas konveksi m
2
T1-T2 = Perbedaan suhu antara permukaan yang dipanasi dengan suhu fluida di lokasi yang ditentukan, umumnya jauh dari permukaan
o
C
15
Nilai koefisien pindah panas konveksi selalu berbeda untuk setiap titik pada fluida, namun biasanya digunakan nilai konveksi pindah panas rata-rata untuk mempermudah
perhitungan. Karena perpindahan panas secara konveksi juga menyangkut gerakan massa fluida, maka konveksi tidak hanya tergantung pada sifat zatnya saja, namun juga tergantung pada sifat-
sifat aliran fluida Kamil, 1983.
2.7.3 Radiasi
Berbeda dengan perpindahan panas secara konduksi dan konveksi, dimana perpindahan panas terjadi melalui perantara, perpindahan panas secara radiasi sama sekali tidak memerlukan
zat perantara. Sifat-sifat perpindahan panas secara radiasi sama dengan sifat-sifat gelombang elektromagnetik. Sebagai contoh adalah perpindahan panas dari matahari ke bumi Kamil, 1983.
Besarnya laju airan panas radiasi yang dipancarkan oleh suatu permukaan dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
Q = Є σ A T
4
3 Dimana: Q
= laju aliran panas Watt Є
= Angka emisi permukaan yang meradiasikan panas dan merupakan ukuran kemampuan meradiasikan energi panas
Σ = Angka tetapan Stefan-Boltzman 5.67x10
-8
Wm
2
K
4
A = Luas Permukaan m
2
T = Suhu Permukaan yang bersangkutan
o
C
2.8 ALAT PENUKAR PANAS HEAT EXCHANGER
Heat Exchanger adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan energi panas dari suatu fluida ke fluida lainnya. Pada dasarnya alat penukar panas dapat digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu
regenerator, alat penukar panas terbuka, dan alat penukar panas tertutup Kamil, 1983. Regenerator adalah alat penukar panas dimana terdapat salah satu bagian dari alat tersebut
yang berada dalam arus fluida pemanas dan fluida yang dipanaskan. Pada waktu bagian alat tersebut berada dalam arus fluida pemanas, bagian alat tersebut menyerap energi panas dan melepaskannya
sewaktu berada dalam arus fluida yang dipanaskan. Jenis alat penukar panas terbuka merupakan jenis yang paling sederhana. Alat ini memiliki
sebuah wadah dimana fluida yang memiliki suhu lebih tinggi dan fluida yang memiliki suhu lebih rendah dicampur secara langsung. Dalam sistem demikian kedua fluida akan mencapai suhu akhir
yang sama yang disebut suhu kesetimbangan sehingga jumlah panas yang berpindah dapat ditentukan dari jumlah panas yang hilang dan jumlah panas yang diterima oleh fluida-fluida tersebut Kreith,
1973. Alat penukar panas yang umum digunakan adalah alat penukar panas tertutup, dimana suatu
fluida terpisah dari fluida lainnya dipisahkan oleh suatu dinding atau sekat yang dilalui oleh panas. Heat Exchanger jenis ini disebut rekuperator recuperator Holman, 1993.
Berdasarkan konstruksinya, alat penukar panas dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tipe selubung dengan pipa Shell and tube Heat Exchanger dan tipe plat plat Heat Exchanger. Dari
kedua tipe ini, alat penukar panas dapat digolongkan lagi berdasarkan arah alirannya. Ketiga jenis aliran tersebut adalah aliran searah parallel flow, aliran berlawanan counter flow, dan aliran
melintang cross flow Cengel, 2003.
16
Menurut Cengel 2003, dalam analisis pindah panas elemen pemanas, ada beberapa kondisi yang diasumsikan dan selalu dianggap seragam sepanjang waktu, yaitu:
1. Elemen pemanas beroperasi dalam jangka waktu yang panjang tanpa ada perubahan kondisi
fisik. 2.
Laju aliran massa kedua fluida selalu konstan. 3.
Tidak ada perubahan dari sifat-sifat fluida. 4.
Permukaan luar elemen pemanas terinsulasi sempurna. Untuk memudahkan perhitungan, kondisi sebuah sistem biasanya dianggap ideal, namun
karena hal itu nilai keakuratan dalam analisis sederhana elemen pemanas menjadi berkurang. Berdasarkan asumsi-asumsi di atas, hukum termodinamika pertama dapat diterapkan dalam
perhitungan ini: Q = m C T
out
-T
in
4 Dimana:
Q = Laju pindah panas Watt
m = Laju aliran massa kgs
C = Panas jenis kJkg °C
T = Suhu °C
Menurut Cengel 2003, laju pindah panas dalam elemen pemanas dapat mengacu pada hukum pendinginan Newton Newton
’s law of cooling: Q = U A ∆T
m
5 Dimana:
Q = Laju pindah panas Watt
U = Koefisien pindah panas keseluruhan
A = Luas area pindah panas mm
2
ΔTm = Perbedaan suhu rata-rata antara kedua fluida °C Besarnya suhu antara kedua fluida bervariasi sepanjang elemen pemanas, maka untuk analisis
pindah panas ini digunakan perbedaan suhu rata-rata logaritmik Logarithmic Mean Temperature Difference
atau LMTD ΔT
lm
.
6
Dimana: ΔT
1
= T
in gas buang
– T
out minyak nyamplung
ΔT
2
= T
out gas buang
– T
in minyak nyamplung
17
Kebutuhan Analisis masalah, spesifikasi
produk, dan perancangan proyek
Perancangan konsep produk Perancangan Produk
Evaluasi produk hasil rancangan Dokumen untuk pembuatan produk
2.9 DESAIN PERANCANGAN
