×

Petunjuk penggunaan

Tujuan eksperimen ini: menyusun diagram kesetimbangan T-x-y dari data yang Anda kumpulkan sendiri lewat pengambilan sampel, bukan dari kurva teori yang sudah jadi.

Berbeda dengan alat ukur biasa, suhu drum di sini bukan sesuatu yang Anda pilih langsung — Anda hanya mengatur suhu umpan (feed) sebelum masuk drum. Suhu drum yang sesungguhnya adalah hasil neraca energi adiabatik (umpan panas masuk, sebagian menguap, sistem mencapai suhu keseimbangannya sendiri) — persis seperti pada flash drum sungguhan.

Langkah percobaan:

1. Pilih Campuran (A/B/C/D) dan atur z1, Suhu Umpan, Tekanan Drum.
2. Klik Isi Tangki. Sistem memanaskan umpan, mengalirkannya ke drum, dan menunggu steady state. Jika suhu umpan terlalu rendah untuk tekanan yang dipilih, campuran tidak akan menguap sama sekali (atau menguap semua) — akan muncul peringatan, naikkan suhu umpan atau turunkan tekanan lalu coba lagi.
3. Setelah steady state, suhu drum hasil hitung akan tampil di diagram. Pilih aliran yang ingin diukur (cair atau uap), lalu klik Ambil Sampel.
4. Klik Suntik Sampel untuk menganalisis sampel tadi. Hasil pengukuran (fraksi mol Senyawa 1) beserta suhu drum saat itu akan tercatat otomatis ke tabel data.
5. Anda bisa mengambil sampel aliran lain (cair/uap) pada kondisi steady state yang sama tanpa mengisi ulang tangki, atau klik Kosongkan Tangki untuk mengubah suhu umpan/tekanan/z1 dan mengulang dari langkah 1.
6. Ulangi dengan beberapa suhu umpan berbeda (pada tekanan yang sama, supaya diagramnya tetap berlaku pada satu tekanan/isobarik) sampai titik-titik pada grafik cukup membentuk dua kurva (gelembung dan embun) di rentang suhu drum yang berbeda-beda.

Yang perlu disusun mahasiswa: tabel data lengkap (suhu drum terukur, tekanan, z1, hasil terukur per aliran) dan diagram T-x-y hasil plot titik-titik tersebut, untuk keempat campuran. Coba juga identifikasi kemungkinan identitas Senyawa 1 dan 2 pada tiap campuran dari titik didihnya (didekati dari data saat z1 mendekati 0 atau 1) dan berat molekulnya.

Centang "Tampilkan kurva teori" kapan saja untuk membandingkan titik data Anda dengan kurva kesetimbangan sesungguhnya.

×

Tentang simulasi ini

Neraca massa komponen diselesaikan dengan persamaan Rachford-Rice, dan suhu drum dicari lewat neraca energi adiabatik (umpan cair panas → campuran cair-uap keluar pada suhu yang sama), dengan kapasitas panas uap $Cp^V(T)$ berbentuk polinomial terhadap suhu (bukan konstan) dan keadaan referensi $T_{ref}=25^\circ\text{C}$:

$$n^F H^F(T_{umpan}) = n^L H^L(T_{drum}) + n^V H^V(T_drum)$$

$$H^L = Cp^L (T - T_{ref}), \qquad H^V = \Delta H^{vap} + \int_{T_{ref}}^{T} Cp^V(T)\, dT$$

Kesetimbangan uap-cair antar komponen memakai Hukum Raoult ($K_i = P_i^{sat}(T)/P$) yang diselesaikan bersamaan dengan neraca energi lewat iterasi bisection pada suhu drum, sampai entalpi masuk dan keluar seimbang.

Data senyawa: delapan senyawa nyata (dipasangkan jadi 4 campuran) dengan konstanta Antoine, kapasitas panas, dan panas laten dari data pengukuran fisik — identitasnya sengaja tidak ditampilkan di sini karena identifikasi dari sifatnya adalah bagian dari latihan.

Koreksi dari sumber asli: pada Campuran D, nilai kapasitas panas uap salah satu senyawa (mirip air) di kode sumber aslinya ternyata jauh lebih besar dari nilai wajar untuk uap ideal-gas — polanya cocok dengan kapasitas panas fasa cair, bukan uap. Kemungkinan tertukar pada source code aslinya. Versi ini memakai nilai yang sudah dicek silang dengan literatur dan demo LearnChemE lain sebagai gantinya.

Diadaptasi dan diimplementasikan ulang secara independen dari eksperimen digital "Adiabatic Flash Drum with Binary Liquid Feed" milik LearnChemE (learncheme.github.io/lab-experiments), dikembangkan oleh Neil Hendren, Derek Machalek, Rachel Baumann, dan tim di Departemen Teknik Kimia dan Biologi, University of Colorado Boulder, dengan dukungan National Science Foundation (NSF). Mekanisme neraca energi dan data senyawa pada versi ini disusun ulang mengikuti pendekatan yang sama dengan sumber aslinya.