40096_DIFFUSION INTO A FALLING LIQUID FILM.pdf

TUGAS FENOMENA PERPINDAHAN DIFFUSION INTO A FALLING LIQUID FILM”

“

Disusun Oleh : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Aditia Habibul A. Amira hany Annisah Mayang Sari Annisa Dela Y Siti Handayani  Nanda Citra Arisma Tamam Ibrahim S.

(03031281621037) (03031281621037) (03031181621019) (03031181621019) (03031181621023) (03031181621023) (03031381419127) (03031381419127) (03031381419131) (03031381419131) (03031381621055) (03031381621055) (03031381621089) (03031381621089)

Dosen Pembimbing: Dr.Ir.H.Syaiful, DEA

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2017

DIFFUSION INTO A FALLING LIQUID FILM

Pada bagian ini kami menyajikan ilustrasi perpindahan massa konveksi, dimana kental Aliran dan difusi terjadi pada kondisi seperti

sehingga bidang kecepatan dapat dipertimbangkan hampir tidak terpengaruh oleh difusi. Secara khusus, kita mempertimbangkan penyerapan gas A dengan film laminar falling cairan B. Bahan A hanya sedikit larut dalam B, sehingga Viskositas cairan tidak terpengaruh. Kita akan membuat pembatasan lebih lanjut bahwa difusi terjadi begitu lambat dalam film cair yang A tidak akan "menembus" sangat jauh ke dalam Film-yaitu, jarak penetrasi akan menjadi kecil dibandingkan dengan ketebalan film. Sistem sketsa pada Gambar 17.5-1. Mari kita sekarang membuat persamaan diferensial yang menggambarkan proses difusi. Pertama kita harus menyelesaikan masalah transfer momentum untuk mendapatkan



 profil kecepatan  untuk film; Ini telah berhasil di dalam § 2.2 jika tidak ada perpindahan massa pada cairan permukaan, dan kita tahu hasilnya:

Dimana pada saat



        [ ]

 , x = 0. Sehingga didapatkan:

        ()            

Maka didapatlah rumus dibawah ini:

asalkan "efek akhir" tidak dipertimbangkan .. Selanjutnya kita harus menetapkan keseimbangan massa pada komponen A. Kita mencatat bahwa cA akan berubah dengan baik x dan z. Oleh karena itu, sebagai elemen volume untuk keseimbangan massa, kita memilih volume yang dibentuk oleh persimpangan lempengan ketebalan   dengan lempengan ketebalan . Kemudian keseimbangan massa  pada A sederhana :





Rumus Keseimbangan Massa:

           {     }                      {   } {   }  (  )  ( )                       N 

W 

−

N 

W 

+ N 

W 

−

N 

W 

=0

di mana W adalah lebar film. membagi dengan W  dan melakukan proses pembatas biasa karena elemen volume menjadi sangat kecil, kita dapatkan:

+

=0

Ke dalam persamaan ini kita sekarang memasukkan ungkapan untuk dan , dengan membuat penyederhanaan persamaan yang tepat. 17.0-1. Untuk fluks molar ke arah z, kita menulis, dengan asumsi konstanta c

Artinya, A bergerak ke arah z terutama karena arus film, kontribusi diffusive diabaikan. Fluks molar dalam arah x akan menjadi

           

     

Artinya, dalam arah x A diangkut terutama oleh difusi, hampir tidak ada transportasi konvektif karena kelarutan A yang sangat kecil pada substitusi B. Langkah selanjutnya yaitu, mengsubtitusikan persamaan 4 dan persamaan 5 kepersamaan 3. Sehingga didapatkan:



                   +

=0



Setelah didapatkan hasil sibtitusi yaitu persamaa 6, dari persamaan 4 dan 5 kepersamaan 3. Selanjutnya lakukan kombinasi persamaan 6 dan persamaan 1, sehingga didapanlah:

    [ ]        [ ]                

Persamaan diferensial parsial ini harus dipecahkan dengan kondisi batas berikut: B. C. 1:

at z = 0,

B. C. 2:

at z = 0,

B. C. 3:

at z =

     



 = 0

Kondisi batas pertama sesuai dengan fakta bahwa film tersebut terdiri dari B murni di atas (z = 0), dan yang kedua menunjukkan bahwa pada antarmuka gas cair, konsentrasi A ditentukan oleh kelarutan A dalam B (yang adalah, ). Kondisi batas ketiga menyatakan  bahwa A tidak dapat berdifusi melalui dinding padat. Masalah ini telah dipecahkan secara



analitis dalam bentuk rangkaian tak terbatas, 2 tapi kita tidak memberikan solusi di sini. Sebagai gantinya, kami hanya mencari sebuah ekspresi pembatas yang berlaku untuk "waktu kontak singkat", yaitu untuk nilai kecil L / vmax. Jika, seperti ditunjukkan pada Gambar 17.5-1, substansi A telah menembus hanya dalam jarak dekat ke dalam film, maka spesies A "memiliki kesan" bahwa "lm bergerak sepanjang dengan kecepatan sama dengan vmax. Selanjutnya, jika A tidak menembus sangat  jauh, ia tidak" merasakan "kehadiran dinding padat di x = t Oleh karena itu, jika film memiliki ketebalan yang tak terbatas yang bergerak dengan kecepatan vmaks, materi yang disebarkan tidak akan mengetahui perbedaannya. Argumen fisik ini menyarankan (dengan  benar) bahwa kita akan mendapatkan hasil asimtotik yang sangat bagus (dalam batas pendek waktu kontak) jika kita mengganti Persamaan 17.5-7 dan kondisi batasnya oleh

B. C. 1:

          at x = 0

B. C. 2:

at x = 0,

B. C. 3:

at x =



      

Masalah yang persis sama terjadi pada Contoh 4.1-1, yang dipecahkan oleh metode kombinasi variabel. Oleh karena itu mungkin untuk mengambil alih solusi untuk Masalah itu hanya dengan mengubah notasi. Solusinya adalah

   √          Atau dapat di simpulkan:

             Dimana:

 = erfc

   

erf x = fungsi error dari x erfc x = fungsi error complementary dari x

ketika profil konsentrasi diketahui, massa lokal flux pada gas-liquid interface dapat ditentukan dari persamaan didapatkan:

                √             √   

 NAxǀx=0

 ǀ x=0 =

ǀx=0

ǀx=0

=

Untuk mendapatkan hasil, dapat menggunakan persamaan:

Total molar laju alir A melewati permukaan pada x = 0 (ex: absorpsi pada sebuah liquid film dengan panjang L dan lebar W) adalah

 ∫ ∫      ∫ √                   ||          = =

=