Dokumen ini membahas tentang modul Falling Film Evaporator yang dilakukan pada semester ganjil tahun ajaran 2013/2014. Praktikum dilakukan oleh kelompok VI untuk mengoperasikan peralatan Falling Film Evaporator, memilih temperatur dan tekanan optimum, menghitung koefisien perpindahan panas, dan menerapkan koefisien penggunaan uap sebagai sumber panas. Dokumen ini juga membahas teori dasar Falling Film Evaporator beserta langkah-langkah

1. LABORATORIUM PILOT PLANT
SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013/2014
MODUL
: Falling Film Evaporator
PEMBIMBING
: Rispiandi, MT
Praktikum : 22 Oktober 2013
Penyerahan : 29 Oktober 2013
(Laporan)
Oleh :
Kelompok
: VI (enam)
Nama
: 1. Iffa Ma’arifatunissa
NIM.111411046
2. Imam Prasetya Utama
NIM. 111411047
3. Muhamad Lazuardi H
NIM.111411048
4. Mira Rahmi Fauziyyah
NIM.111411049
5. Nadita Yuliandini
Kelas
NIM.111411050
: 3B
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013

2. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Tujua dari setiap proses evaporasi adalah menaikan konsentrasi atau kadar kepekatan
suatu larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tak mudah menguap dari zat pelarutnya yang
relatif lebih mudah menguap. Penguapan beberapa porsi pelarut tersebut akan memberikan
produ yang berupa larutan peat dan kental, sedangkan hasil kondensasi uap pelarutnya bisa
dibuang langsung sebagai limbah atu didaur ulang dan digunakan lagi sebagai pelarut. Halhali ini yan gmembedakan proses penguapan dengan distilasi.
Falling Film Evaporator adalah metoda penguapan dengan cara menjatuhkan bahan
umpan membentuk lapisan tipis, sementara itu pemanas dikontakkan terhadap umpan lapis
tipis tersebut dalam suatu kolom FFE (kalandria). Pertimbangan dibuat lapisan tipis adalah :
a. Luas permukaan lebih luas, sehingga memudahkan prose penguapan
b. Penguapan yang terjadi berada di bawah titik didih ait atau pelarut lain sehingga
memerlukan alor lebih sedikit.
1.2 Tujuan Praktikum
a. Mengoperasikan peralatan Falling Film Evaporator pemanasan langsung
b. Memilih temperatur dan tekanan yang optimum untuk umpan tertentu
c. Menghitung koefisien perpindahan panas pada FFE / kalandria
d. Menerapkan koefisien penggunaan kukus (steam) sebagai sumber panas
e. Menjelaskan piranti pengendalian tekanan secara elektronis pada sistem control

3. BAB II
LANDASAN TEORI
Falling film Evaporator adalah salah satu jenis
alat untuk proses evaporasi yang diklasifikasikan dalam
kelas long tube vertical evaporator (LTVE) bersama-sama
dengan climbing film evaporator (CFE). Sedangkan
berdasarkan tipe pemanasan dapat diklasifikasikan ke
dalam sistem pemanasan dipisahkan oleh dinding
pertukaran panas, yaitu jenis kolom calandria shell and
tube.
FFE memiliki efektivitas yang baik untuk :
a. Pengentalan larutan-larutan yang jernih
b. Pengentalan larutan berbusa
c. Pengentalan larutan-larutan yang korosif
d. Beban penguapan yang tinggi
e. Temperatur operasi yang rendah
Kinerja suatu evaporator ditentukan oleh beberapa factor lainnya
a. Konsumsi uap
b. Steam ekonomi
c. Kadar kepekata
d. Persentasi produk
Untuk tujuan teknik dan karakteristik evaporator yang perlu diperhatikan adalah :
a. Neraca massa dan energi
b. Koefisien perpindahan panas
c. Efisiensi

4. Proses penguapan berlangsung pada kalandria shell and tube. Di dalam kalandria
tersebut terdapat tabung berjumlah tiga, umpan masuk didistribusi ke masing-masing tube
kemudian membentuk lapisan tipis pada selimut bagian dalam tube.
Sementara pemanas berada diluar tube, bahan umpan yang turun secara gravitasi
menyerap panas maka terjadi penguapan pelarut sehingga keluar dari kalandria terdiri dari
dua fasa ( fasa uap pelarut dan larutan pekat ) kemudia dipisahkan di separator. Metode FFE
sudah banyak digunakan pada industri :
a. Produksi pupuk organik
b. Proses desalinasi
c. Bubur kertas dan industri kertas
d. Bahan alami/larutan biologi
Pemekatan bahan-bahan yang sangat peka terhadap panas,mengharuskan waktu
kontak yang singkat sekali dengan permukaan panas. Hal ini dapat dicapai dengan
menggunakan evaporator film jatuhsekali lintas, dimana zat cair masuk dari atas, lalu
mengalir ke bawah didalam tabung panas itu dalam bentuk film, kemudian keluar dari
bawah. Tabung-tabungnya biasanya agak besar, diameternya antara 2 sampai 10in. Uap yang
keluar dari zat cair itu biasanya terbawa turun bersama zatcair, dan keluar dari bawah unit itu.
Evaporator ini bentuknya menyerupaisuatu penukar kalor jenis tabung, yang panjang,
vertikal, dan dilengkapidengan separator zat cair-uap di bawah, dan distributor (penyebar) zat
cairdi atas.Masalah utama dengan evaporator film-jatuh ini ialah dalammendistribusikan zat
cair itu secara seragam menjadi film di bagian dalamtabung. Hal ini dilakukan dengan
menggunakan seperangkat plat logamberlubang-lubang yang ditempatkan lebih tinggi di atas
plat tabung yangdipasang dengan teliti agar benar-benar horisontal.
Tabung-tabung itudiberi sisip pada ujungnya yang memungkinkan zat cair mengalir
denganteratur ke setiap tabung itu.Evaporator film-jatuh, tanpa sirkulasi dan dengan waktu
menetap yang sangat singkat dapat menangani produk-produk yang peka yangtidak
dapat
ditangani dengan cara lain. Alat ini juga cocok sekali untukmemekatkan zat cair viskos.
Dengan adanya panas yang dimiliki oleh steam maka kalor yang tersedia di
lingkungan akan diterima oleh komponen zat dalam umpan yang salah satu diantaranya
adalah air dengan kandungan paling besar.
Kalor yang diterima oleh air akan berdampak pada meningkatnya energi kinetik yang

5. dimiliki molekul-molekul air. Pergerakan molekul air yang kian cepat mengakibatkan
molekul air saling menolak satu sama lain akibatnya fasa air akan berubah menjadi uap dan
akhirnya melepasan diri dari ikatan air lainnya dalam campuran.
Pada proses penguapan cairan yang berupa lapisan tipis maka peningkatan energi
kinetik akan jauh lebih cepat lagi karena pada lapisan tipis, panas yang diterima akan lebih
cepat menyebar dan akan mempercepat proses penguapan.

6. BAB III
METODELOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
a. Peralatan skala pilot plant Falling Film Evaporator yang terdiri atas tangki umpan,
pompa untuk mengalirkan fluida, evaporator, tangki kondensat, kondesor, sensor suhu
dan tekanan serta unit kontrol proses.
b. Air umpan berisi air keran diisikan hingga tangki umpan penuh ditambah pewarna
c. Ember plastik sebanyak 3 buah
d. Gelas plastic sebanyak 2 buah
e. Sarung tangan
f. Timbangan
g. Stopwatch
3.2 Langkah Kerja
Isi tangki umpan dengan air dan ditambahkan pewarna
Membuka aliran steam, aliran pendingin, dan udara tekan
Set tekanan dan variasikan laju alir
Mengukur suhu steam dan suhu umpan pada setiap laju alir
Menimbang massa destilat
Menimbang massa steam keluar

7. a. Kalibrasi Laju Alir
Menimbang berat Ember Kosong dan atur
bukaan pompa pada laju alir 100 L/jam
Menampung air yang keluar pada ember
selama 1 menit
Menimbang kembali ember yang berisi
air tersebut
Mengulangi langkah tersebut pada laju
alir 150 L/jam, 200 L/jam, dan 250 L/jam
b. Prosedur Oprasi
Alirkan Umpan dan
kemudian alirkan
steam
Ulangi langkah
tersebut pada
tekanan 0,75, 1,
1,25 dan 1,5
Ulangi langkah
tersebut pada laju
alir 150, 200, dan
250
Atur tekanan pada
0,5 bar dan laju alir
pada 100 L/jam
Timbang berat
tampungan aliran
output dan
kondensat
Catat suhu pada T7 (feed
masuk) dan T11 (suhu
larutan pekat)
Tampung aliran
output dan
kondensat

8. BAB IV
PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel 1. Data Pengamatan
Tekanan (Bar)
Q (dm3/jam)
100
150
0,5
200
250
100
150
0,75
200
250
100
150
1
200
250
100
150
1,25
200
250
m1 (kj/kg)
177,6
231,6
285,6
343,8
177,6
231,6
285,6
343,8
177,6
231,6
285,6
343,8
177,6
231,6
285,6
343,8
m2 (kj/kg)
145,2
198
256,8
313,8
151,2
202,8
254,4
311,4
140,4
205,2
260,4
313,8
147,6
210
248,4
311,4
m3 (kj/kg)
3,6
4,46
5,4
6,26
3,52
4,38
5,18
6,42
3,38
4,48
5,46
6,14
6,3
4,4
5,2
6,14
T7 (oC)
29,4
30,8
35,9
40,9
42,6
47
48,9
49,7
53,9
53,6
52,7
49,9
48,7
48,4
44,9
42,4
T11 (oC)
98
95
94
88
96
98
96
94
96
94
92
89
98
93
92
96
A (m2)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

9. 4.2 Perhitungan
Tabel 2. Hasil Perhitungan Effisiensi, U dan SE
Tekanan
Q (dm3/jam)
Th1
Th2
(Bar)
100
111,349
111,349
150
111,349
111,349
0,5
200
111,349
111,349
250
111,349
111,349
100
116,04
116,04
150
116,04
116,04
0,75
200
116,04
116,04
250
116,04
116,04
100
120,21
120,21
150
120,21
120,21
1
200
120,21
120,21
250
120,21
120,21
100
123,974
123,974
150
123,974
123,974
1,25
200
123,974
123,974
250
123,974
123,974
∆T1
∆T2
∆Tm
η
U
SE
81,949
80,549
75,449
70,449
73,44
69,04
67,14
66,34
66,31
66,61
67,51
70,31
75,274
75,574
79,074
81,574
13,349
16,349
17,349
23,349
20,04
18,04
20,04
22,04
24,21
26,21
28,21
31,21
25,974
30,974
31,974
27,974
37,80332
40,25838
39,52591
42,65011
41,11682
38,0003
38,95621
40,20204
41,78349
43,31447
45,03786
48,14231
46,3329
50,00201
52,0177
50,08245
81,88713
96,61489
127,3103
122,7851
81,49525
92,98963
98,42025
109,1118
47,51158
84,79537
106,9661
106,3116
77,35281
112,3697
83,50686
128,098
1907,818
1857,825
1621,931
1565,752
1420,983
1677,296
1772,484
1783,616
1960,027
1341,821
1231,818
1371,887
1418,602
946,4446
1566,826
1417,387
0,111
0,133
0,188
0,209
0,133
0,152
0,166
0,198
0,091
0,170
0,217
0,205
0,210
0,204
0,140
0,190

10. 4.3 Kurva
Tabel 3. Laju Alir (debit), Effisiensi, Koefisien Pindah Panas (U), dan Steam Ekonomis
Tekanan
Q (dm3/jam)
η
U
SE
(Bar)
100
81,88713
1907,818
0,111111
150
96,61489
1857,825
0,132738
0,5
200
127,3103
1621,931
0,1875
250
122,7851
1565,752
0,208667
100
81,49525
1420,983
0,133333
150
92,98963
1677,296
0,152083
0,75
200
98,42025
1772,484
0,166026
250
109,1118
1783,616
0,198148
100
47,51158
1960,027
0,09086
150
84,79537
1341,821
0,169697
1
200
106,9661
1231,818
0,216667
250
106,3116
1371,887
0,204667
100
77,35281
1418,602
0,21
150
112,3697
946,4446
0,203704
1,25
200
83,50686
1566,826
0,139785
250
128,098
1417,387
0,189506
a. Kurva Kalibrasi Laju Alir
Tabel 4. Data Pengamatan Kurva Kalibrasi
Q (dm3/Jam)
Run 1 (kg/min) Run 2 (kg/min)
100
2,96
2,96
150
3,86
3,86
200
4,76
4,76
250
5,66
5,8
Rata –Rata
2,96
3,86
4,76
5,73
Laju Alir Massa (Kg/jam)
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
Laju Alir (dm3/Jam)
Gambar 4. Kurva Kalibrasi Laju Alir
300
Q (kg/jam)
177,6
231,6
285,6
343,8

11. b. Hubungan Kurva Effisiensi terhadap Laju alir (Debit)
140
120
Effisiensi (%)
100
80
0,5 Bar
60
0,75 Bar
40
1 Bar
1,25 Bar
20
0
0
50
100
150
200
250
300
Laju Alir (dm3/jam)
Gambar 1. Hubungan Kurva Effisiensi terhadap Laju alir (Debit)
c. Hubungan Kurva Koefisien Pindah panas (U) terhadap Laju alir (Debit)
Koefisien Pindah Panas (U)
140
120
100
80
0,5 Bar
60
0,75 Bar
40
1 Bar
1,25 Bar
20
0
0
50
100
150
200
250
300
Laju Alir (dm3/jam)
Gambar 2. Hubungan Kurva Koefisien Pindah panas (U)
terhadap Laju alir (Debit)

12. d. Hubungan Kurva Steam Ekonomis terhadap Laju alir (Debit)
0,250
Steam Ekonomis
0,200
0,150
0,5 Bar
0,75 Bar
0,100
1 Bar
1,25 Bar
0,050
0,000
0
50
100
150
200
250
300
Laju Alir (dm3/Jam)
Gambar 3. Hubungan Kurva Steam Ekonomis
terhadap Laju alir (Debit)
4.4 Pembahasan
Pada praktikum kali ini praktikan melakukan praktikun Falling Film Evaporator
(FFE). Evaporasi merupakan suatu proses yang sering digunakan oleh industri yang
berutujuan untuk menaikan konsentrasi atau kadar kepekatan suatu larutan yang terdiri dari
zat terlarut yang tak mudah menguap dari zat pelarutnya yang relatif lebih mudah menguap.
Perbedaan evaporasi dengan distilasi adalah rentang suhu titik dari campuran pada proses
distilasi lebih pendek dibandingkan dengan pada proses evaporasi. Selain itu, uap yang
dihasilkan biasanya adalah komponen tunggal dan dwalaupun uap tersebut masih berupa
campuran, biasanya dalam proses evaporasi ini tidak ada usaha untuk memisahkannya
menjadi fraksi-fraksi. Dalam destilasi, uap yang dihasilkan masih memiliki komponen yang
lebih dari satu.
Pada praktikum Falling Film Evaporator yang digunakan kolom jenis kalandria dan
shell and tub. Di dalam menara kolom FFE teradat tiga buah tube, yang berfungsi agar umpan
dapat turun secara gravitasi dan memperbesar luas permukaan kontak antara umpan dengan
steam. Pada kolom ini, dimana umpan akan membasahi tube dan membuat lapisan tipis
(film), dan steam akan dimasukan melalui bagian atas menara. Sehingga kontak terjadi antara
umpan dengan steam adalah co-current. Karena menara FFE di desain secara vertikal profil
alirannya yang dipilih adalah Co-Current, dikarenakan uap yang telah kontak dengan umpan
akan berubah fasa menjadi cair, sehingga destilat dari uap tersebut akan turun secara

13. gravitasi.
Apabila steam di alirakan secara Counter Current terhadap umpannya, ini akan
menyebabkan kondesat yang terbentuk dari steam yang telah berubah fasanya akan menahan
laju steam dari bawah yang mengakibatkan kontak steam dengan umpan tidak optimal.
Dalam percobaan Falling Film Evaporator ini dilakukan proses pemanasan langsung,
dengan menggunakan steam yang langsung kontak dengan umpannya. menurut praktikan,
kondisi optimum dari proses Falling Evaporator ini adalah ketika tekanan 0,75 bar dan laju
alir 150
dm3/jam, karena pada kondisi effisiensi proses ini mencapai 92%. Secara
keseluruhan proses falling film evaporator ini dapat dikatakan efektif karena effisiensi
prosesnya mencapai di atas 75%. Hal tersebut juga dapat dilihat pada gambar 1. mengenai
hubungan effisiensi terhadap laju alirnya
Steam ekonomis merupakan perbandingan antara destilat yang terbentuk dengan
steam yang digunakan untuk proses. Dari gambar 3 dijelaskan bahwa semakin laju alir dan
tekanan yang digunakan maka kemampuan uap untuk menguapkan sejumlah massa
pelarutnya akan semakin besar. Dari data pengamatan di atas pula praktikan dapat
mengetahui kondisi optimum dari proses ini adalah pada tekanan 1 bar dan laju alirnya ketika
200 lt/jam dimana kebutuhan steam ekonomisnya adalah 0,217.
Koefisien perpindahan panas (U) dapat menunjukan bahwa besarnya panas yang
digunakan untuk menguapkan pelarutnya. Dari data pengamatan dan gambar 2 dapat dilihat
bahwa cenderung fluktuatif pada setiap laju alir dan tekanan yang berbeda. Hal tersebut
dikarenakan temperature steam yang digunakan cenderung fluktuatif.

14. BAB V
SIMPULAN
5.1
Simpulan
1. Kondisi optimum:
Efisiensi terbesar = 128,098 pada P=1,25 bar dan q=250 dm3/jam
Koefisien perpindahan panas terbesar (U) = 1960 W/m2.K pada P= 1 bar dan
q=100 L/jam
SE terbesar = 0,217 pada tekanan = 1 bar dan 1 = 200 dm3/jam
2. Beberapa faktor yang mempengaruhi kedua variable diatas adalah:
 Temperatur steam yang disesuaikan dengan karakteristik bahan yang akan
dievaporasi dalam hal untuk mencegah terbentuknya kerak pada kolom
evaporasi yang dapat menurunkan kualitas perpindahan panas dari steam ke
bahan.
 Tekanan operasi yang mempengaruhi proses penguapan pelarut
 Laju alir umpan dengan sifat fisik dan kimianya yang akan mempengaruhi
keefisienan dan keoptimalan proses
 Luas permukaan kontak antara umpan dan media pemanas dengan waktu
kontaknya
 Laju alir steam dan laju alir air pendingin
3.
Koefisien perpindahan panas (U) cenderung fluktuatif pada setiap laju alir dan
tekanan yang berbeda. Hal tersebut dikarenakan temperature steam yang
digunakan cenderung fluktuatif.

15. DAFTAR PUSATAKA
Tim Pengajar Jurusan Teknik Kimia.1996. Panduan Praktikum Operasi Teknik Kimia
II.Bandung:Pusat pengembangan Pendidikan Politeknik
Geankoplis, Christi J. Transport Processes and Unit Operations : third edition. 1993, 1983,
1978. Prentice-Hall,Inc.
Reklaitis."Introduction to Material and Energy Balances"