EVAPORASI

EVAPORASI

A. PENDAHULUAN

Penguapan dapat didefinisikan sebagai suatu operasi dimana suatu fluida berubah dari keadaan cairan menjadi keadaan uap. Penguapan dapat dipakai untuk tujuan pemisahan pelarut (solven) dari larutan yang lebih pekat. Selanjutnya larutan yang pekat ini biasanya dikerjakan untuk kristalisasi. Contoh dari proses penguapan adalah pemekatan larutan-larutan natrium hidroksida, natrium chlorida, gliserol dan perekat (lem). Perpindahan panas dan perpindahan massa adalah dua proses dasar yang terjadi dalam penguapan atau evaporasi. Selama penguapan pada campuran (larutan) harus diberikan panas untuk menyediakan tenaga yang diperlukan. Cairan volatile berubah menjadi uap dan uap ini harus dipisahkan.
Panas dapat diberikan secara terbuka yaitu cairan dikenakan dengan langsung pada sumber panas misalnya evaporasi dengan menggunakan cahaya matahari. Panas dapat juga diberikan secara tidak langsung dengan menghantarkannya melewati suatu media penahan yang sesuai. Suatu contoh ialah evaporasi dengan kukus sebagai sumber panas, dimana kukus (steam) dialirkan melewati sisi dalam pipa-pipa yang tercelup dalam campuran atau larutan yang diuapkan.
Keadaan yang dijumpai selama penguapan dapat bermacam-macam. Mungkin larutan yang diuapkan lebih kental daripada air, sehingga sukar untuk mengalir; mungkin juga terjadi pengendapan yang membentuk kerak pada bidang pemanas; mungkin terjadi pembentukkan buih, kenaikkan titik didih yang tinggi, atau mungkin juga pesawat dapat termakan sebagai akibat suhu yang tinggi. Dalam perancangan pesawat proses factor-faktor ini perlu diperhatikan.

B. MACAM-MACAM ALAT PENGUAP
Banyak jenis pesawat penguap yang digunakan dalam operasi penguapan. Pesawat penguap dapat digolongkan sebagai berikut :
1. Pesawat yang langsung dipanaskan dengan api.
2. Pesawat dengan media pemanas dalam suatu jaket.
3. Pesawat yang dipanaskan dengan kukus melalui bidang pemanas pipa-pipa
a. Pipa horisontal dan kukus pemanas dalam pipa (Gambar 4-14).
b. Pipa vertikal
1) Bentuk standar (Gambar 4-15)
2) Bentuk keranjang (basket) (Gambar 4-16).
3) Bentuk sirkulasi terpaksa ( Gambar 4-17 dan Gambar 4-18).

C. PERPINDAHAN MASSA DALAM EVAPORATOR

Proses evaporasi terjadi perpindahan massa, di mana massa zat yang masuk ke dalam evaporator sama dengan massa zat yang keluar dari vaporator. Neraca bahannya dapat digambarkan dengan diagram alir sebagai berikut:
Uap, Vapour (V)

Umpan, Feed (F) Larutan pekat, Saturated Solution (L)


Neraca Bahan Total: F = V + L .........(1)
Neraca Bahan Penyusun:
Neraca terlarut: xF.F = xL.L .................................(2)
Neraca pelarut: (1-xF).F = V + (1-xL).L ......(3)

Contoh soal:
Suatu larutan NaCl 10% massa, akan diuapkan menjadi larutan 30% massa NaCl. Umpan masuk evaporator berkapasitas 500 liter per jam dengan massa jenis 1,06 gram/cm3. Berapa kg/jam larutan pekat yang dihasilkan.

Diketahui: F = m = ρ.v
= 1,06 kg/L.500L/jam
= 530 kg/jam
xF = 0,10
xL = 0,30
Neraca terlarut, Pers (2)
xF.F = xL.L
0,10.530 = 0,30.L

L = = 176,7 kg
Dari pers (1) diperoleh:

V = F - L
= 530 - 176,7
= 353,3 kg
Tabel 1. Neraca Bahan Penguapan Larutan NaCl

Penyusun
Masuk
Umpan (F)
Keluar
Jumlah
Uap air (V)
Lar pekat (L)
NaCl
H2O
53
477
-
353,3
53
123,7
53
477
Jumlah
530
353,3
176,7


Soal latihan:
1. Suatu larutan NaCl 7% massa, akan diuapkan untuk menghasilkan larutan NaCl 25% massa. Umpan masuk evaporator berkapasitas 500 liter per jam dengan massa jenis umpan 1,04 g/cm3. Berapa kg/jam massa larutan pekat dan massa uap yang dihasilkan.

D. PERPINDAHAN PANAS DALAM EVAPORATOR

Konsep koefisien perpindahan panas keseluruhan dipakai dalam perlakuan perpindahan panas dalam pesawat penguap. Persamaan umum seperti dinyatakan dalam bab perperindahan panas dapat digunakan yaitu :

q = U . A . ∆t .............................(7)

Dalam persamaan tersebut, q menyatakan kecepatan perpindahan panas melewati bidang pemanas dalam satuan kalori per jam, U adalah koefisien perpindahan panas keseluruhan dalam satuan kalori/jam.m2.oC, dan A ialah luas perpindahan panas dalam satuan m2. Sedangkan ∆t adalah beda suhu standar dalam oC.

E. BEDA SUHU STANDAR

Beda suhu standar dalam persamaan perpindahan kalor menyatakan selisih antara suhu kukus yang mengembun dalam kamar sorong kukus (steam chest) dan suhu cairan mendidih dalam badan pesawat penguap. Tekanan kukus yang mengembun dalam kamar sorong kukus dapat ditentukan dengan mudah, dengan menggunakan daftar kukus (steam table).

Tugas 1
2. Dengan menggunakan daftar kukus, tentukan titik didih air jika tekanan uap di atas permukaan air adalah:
a. 1 atm b. 2 . 105 N/m2 c. 20 psi d. 380 mmHg
3. Dengan cara yang sama, tentukan tekanan uap di atas permukaan air yang mendidih pada suhu:
a. 200oF b. 72oC c. 300K d. 40oReamur e. 32oC
4. Tentukan pula volume jenis, massa jenis, entalpi penguapan, entalpi uap jenuh (steam), dan entalpi cairan jenuh(kondensat). Nyatakan dalam Sistem British maupun Sistem Internasional.
Karena pengaruh julang cairan, suhu dari cairan yang mendidih tidak konstan di seluruh badan zat cair. Sebagai contoh, suhu didih 60 cm di bawah permukaan luar zat cair, haruslah lebih tinggi daripada suhu didih pada permukaan luar karena kenaikan tekanan yang disebabkan karena julang zat cair setinggi 60 cm. Maka, perlu memilih dasar standar untuk menentukan suhu cairan mendidih dalam badan evaporator.
Ketentuan yang lazim untuk cairan mendidih dalam pesawat evaporator adalah suhu larutan mendidih pada tekanan ruang uap, atau dengan kata lain, suhu larutan mendidih pada permukaan zat cair. Dengan definisi ini, beda suhu standar ∆t menjadi beda suhu antara suhu kukus yang mengembun dalam kamar sorong kukus dan suhu larutan mendidih pada perbatasan zat cair-uap dalam pesawat evaporator

1. Beda Suhu Semu

Tekanan uap di atas zat cair dalam pesawat evaporator dapat ditentukan secara tepat dan teliti. Dengan menggunakan daftar kukus dapatlah diperoleh suhu uap. Suhu ini di definisikan sebagai suhu semu uap jenuh yang meninggalkan campuran.
Beda suhu antara suhu kukus dengan suhu semu uap jenuh yang meninggalkan campuran yang diuapkan dinamakan beda suhu semu, ∆t.
Beda suhu semu dapat digunakan untuk menghitung “koefisien keseluruhan semu”. Sebenarnya harga semu ini hanya suatu pendekatan, karena didasarkan pada anggapan bahwa cairan adalah air murni. Karena zat cair dalam pesawat penguap bukan air murni, maka suhu zat cair tidak tepat sama dengan suhu pada daftar kukus jenuh yang yang didasarkan pada tekanan dalam ruang uap. Pengaruh ini akan dibicarakan lebih lanjut dalam bagian berikut.

Kenaikan Titik Didih Karena Adanya Solut dalam Larutan

Zat cair murni atau pelarut murni mempunyai tekanan uap tertentu pada suatu suhu tertentu. Bila sesuatu zat dilarutkan dalam suatu zat cair murni, maka tekanan uap pelarut di atas larutan akan lebih rendah dari pada tekanan uap pelarut murni pada suhu yang sama. Ini dapat dibayangkan dengan menganggap bahwa molekul-molekul materi yang terlarut disebarkan secara rata ke seluruh pelarut. Maka tidak semua luas permukaan larutan dapat dipakai untuk perpindahan molekul-molekul pelarut dari keadaan cairan ke keadaan uap. Kemudian, dalam bentuk yang paling sederhana hal ini berarti tekanan uap pelarut lebih rendah dari pada bila pelarut berada dalam keadaan murni.
Suatu larutan mendidih bila tekanan uapnya sama dengan tekanan luar. Maka, suatu larutan yang mengandung materi non volatil haruslah dipanaskan sampai di atas titik didih pelarut murni sebelum pendidihan dapat terjadi. Kenaikan titik didih karena materi dalam larutan didefinisikan sebagai suhu permukaan larutan yang sebenarnya minus suhu pelarut murni bila pelarut mempunyai tekanan uap yang sama seperti tekanan uap larutan.
Sebagai contoh kenaikan titik didih karena solut (materi yang terlarut) dalam larutan, ditinjau larutan natrium hidroksida dalam air tiga puluh persen berat pada suhu permukaan 800C, dimana tekanan uap air di atas larutan sama dengan 347 mmHg. Suhu pada daftar kukus dari air yang sesuai dengan tekanan 347 mmHg (3,718 psi) adalah 66oC (1500F) . Maka bila suhu pelarut murni 66oC , akan mempunyai uap yang secara eksak sama seperti larutan 30 persen berat pada 80oC. Dari definisi kenaikan titik didih (K.T.D.) maka kenaikan titik didih karena absolut dalam larutan, untuk hal ini adalah 80oC-66oC atau 140C.
Sekarang coba anda tentuka kenaikan titik didih larutan karena pengaruh solut berupa larutan NaOH 40%massa yang mendidih pada suhu 100oC di mana tekanan uap di atas larutan adalah 490 mmHg.

3. Kaidah Duhring

Suatu hukum empiris yang penting adalah kaidah Duhring. Kaidah ini yang sangat berguna untuk menentukan kenaikkan titik didih karena adanya solut dalam larutan, mengatakan bahwa grafik titik didih larutan yang berkonsentrasi konstan melawan titik didih pelarut murni, dimana pelarut murni dan larutan tadi mempunyai tekanan uap yang sama besar, merupakan garis lurus. Air sering digunakan sebagai pelarut. Gambar 4-19 menyatakan suatu Kaidah Duhring untuk larutan natrium hidroksida dalam air.
Contoh:
Tentukan titik didih larutan NaOH 40% massa, bila pada tekanan uap yang sama air mendidih pad suhu 180oF.
Penyelesaian:
Gunakan garis Duhring pada larutan NaOH 40% massa, hubungkan dengan titik didih air 180oF. Titik potong kedua garis kemudian ditarik garis horisontal ke kiri, dan didapatkan suhu 232oF


Latihan soal:
5. Tentuka titik didih larutan NaOH 40%massa, bila titik didih air pada tekanan yang sama, sebesar:
a. 200oF b. 150oF c. 70oC d. 90oC
6. Tentukan titik didih larutan NaOH 50%massa, bila tekanan uap di atas larutan adalah:
a. 2 atm b. 10 psi c. 2.105 N/m2 d. 0,5 kg/cm2
7. Tentukan beda suhu semu dan beda suhu standar bila larutan di bawah ini dipanaskan menggunakan kukus (steam) yang bertekanan 49 psi. Nyatakan dalam oC maupun dalam oF.
a. Larutan NaOH 40%massa, dengan tekanan uap di atas larutan 190 mmHg
b. Larutan NaOH 30%massa dengan tekanan uap di atas larutan adalah 1 atm.

C. Hukum Raoult

Untuk jenis-jenis larutan zat cair tertentu , Hukum Rault dapat digunakan untuk menentukan kenaikan titik didih karena adanya solut dalam larutan. Hukum Raoult mengatakan bahwa tekanan uap parsil suatu komponen dalam larutan sama dengan raksi mol komponen tersebut dikalikan dengan tekanan uapnya dalam keadaan murni pada suhu yang sama. Sehingga :

pa = xa . Pao (8)

pb = xb . Pbo (9)

pa + pb = P (10)

dimana
pa, pa = tekanan uap parsil yang dimiliki komponen a atau b
pada keadaan setimbang dalam larutan.
Pao, Pbo = tekanan uap yang dimiliki komponen a atau b dalam
keadaan murni pada keadaan setimbang pada suhu
yang sama seperti suhu larutan
xa, xb = fraksi mol komponen a atau b dalam larutan.
P = tekanan uap larutan

Catatan: untuk larutan zat padat (non volatil) dalam zat cair, maka pa dapat diabaikan (pa ≈ 0), sehingga tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap parsial pelarutnya:

P = pb
pb ‹ Pbo

Penurunan tekanan uapnya dapat dinyatakan sebagai berikut:

∆P = Pbo - pb
= Pbo – xb.Pbo
= (1 – xb).Pbo
= xa.Pbo
Hukum Raoult hanya berlaku untuk larutan ideal di mana penyusun-penyusunnya mempunyai sifat-sifat kimia yang serupa dan di mana molekul-molekul penyusunnya tidak saling mempengaruhi (tarik menarik) satu terhadap yang lain. Suatu larutan natrium hidroksida dalam air tidak akan mengikuti hukum Raoult, karena natrium hidroksida teruai menjadi ion-ion natrium (Na+) dan ion-ion hidoksil (OH-) segera setelah ia terlarut dalam air. Sebaliknya larutan gliserol dalam air akan mengikuti hukum Raoult secara wajar; disebabkan karena gliserol di dalam air tidak mengalami ionisasi, serta pengaruh timbal balik yang kecil dan karena kedua materi tersebut mempunai sifat-sifat kimia yang tidak jauh berbeda.
Kenaikkan titik didih karena solut dalam larutan dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Raoult bila hukum ini dapat dipakai untuk komponen-komponen larutan.

Contoh soal:

1. Berapa kenaikan titik didih larutan gliserol 30%massa yang mendidih pada suhu 93oC?

Jawab:
Misalnya, dipandang suatu larutan dalam air mengandung 30 persen berat gliserol mendidih pada suhu 93o C. Tekanan uap gliserol dapat diabaikan, dan larutan dapat dipandang mengikuti hukum Raoult.

Fraksi mol air dalam campuran ini adalah :
= 0,923
Tekanan uap murni pada 93o C adalah 597 mmHg. Dari hukum Raoult, maka tekanan uap air pada keadaan keseimbangan di atas larutan 30 persen haruslah (0,923) (597) = 551 mmHg. Bila larutan mendidih pada suhu 93 0 C tekanan dalam ruang uap karena uap air haruslah 551 mmHg. Suhu pada daftar kukus yang sesuai dengan uap air jenuh pada 551 mmHg adalah 910 C. Maka kenaikan titik didih karena solut dalam larutan untuk larutan 30 persen berat gliserol dalam air mendidih pada 930 C adalah 930C – 910C = 20 C.

2. Air murni pada suhu tertentu mempunyai tekanan uap 380 mmHg. Berapa tekanan uap larutan gliserol 30%massa pada suhu yang sama? Berapa pula kenaikan titik didih larutannya?

Jawab:
P = xb.Pao
P = 0,923. 380 = 350,74 mmHg
T air pada tekanan 380 mmHg adalah 179oF = 81,67oC
Agar larutan dapat mendidih, maka harus memiliki tekanan uap jenuh sama dengan air tersebut.

P larutan = xb.Pao
380 = 0,923 . Pao

Pao = = 411,7 mmHg

T air pada tekanan 411,7 mmHg adalah 182oF = 83,3oC,
ini adalah suhu didih larutan.
Maka kenaikan titik didihnya adalah 83,30 – 81,67oC = 1,63oC

Soal latihan:
8. Tentukan tekanan uap larutan senyawa berikut ini, bila tekanan uap air murni pada suhu yang sama adalah 450 mmHg
a. Asam oksalat b. Kafein c. Dextrometorfan
9. Tentukan kenaikan titik didih larutan X 30%massa yang mendidih pada suhu 95oC, bila X adalah:
a. urea b. Glukosa c. Sukrosa d. Aspirin d. Paracetamol
10. Tentukan kenaikan titik didih larutan senyawa di atas bila tekanan uap air murni adalah 700 mmHg, untuk larutan berkadar 40%massa.

D. Kenaikan Titik Didih Karena Julang Hidrostatis

Dalam kebanyakan jenis evaporator, sumber panas (yaitu kukus dalam pipa) tercelup di bawah permukaan zat cair yan diuapkan. Larutan pada sisi luar pipa–pipa kukus berada pada tekanan yang lebih tinggi daripada larutan pada permukaan zat cair disebabkan oleh karena adanya julang zat air. Bila pendidihan terjadi pada pipa-pipa kukus sisi luar, suhu zat cair pada tempat yang bertekanan lebih tinggi, haruslah lebih tinggi daripada suhu zat cair pada permukaan.
Kenaikan titik didih karena julang hidrostatik dapat didefinisikan sebagai beda suhu zat cair pada sumber panas dan suhu zat cair pada permukaan. Bila kerapatan rata-rata dan konsentrasi larutan zat cair diketahui, dapatlah ditentukan kenaikan titik didih karena julang hidrostatik untuk sesuatu julang zat cair dan tekanan ruang uap yang diketahui.
Untuk kebanyakan jenis-jenis evaporator, tidaklah mungkin untuk menetukan julang rata-rata yang teliti. Misalnya dengan evaporator pipa tegak sirkulasi terpaksa, julang total berubah-ubah sepanjang evaporator. Selain itu juga, zat cair yang masuk evaporator lewat dasar tidak pada titik didihnya. Oleh karenanya peristiwa pendidihan tidak terjadi pada seluruh bagian evaporator.
Adanya kenaikkan titik didih karena julang hidrostatik biasanya mempunyai pengaruh yang kecil pada perhitungan perpindahan panas keseluruhan. Tetapi adanya julang ini haruslah dikenal. Oleh karena dalam penentuan julang dan kenaikan titik didih yang besangkutan dijumpai kesukaran-kesukaran, maka dalam perhitungan evaporator telah dijadikan standar praktis untuk mengabaikan pengaruh julang hidrostatik. Koefisien keseluruhan dan kecepatan perpindahan panas dihitung dengan menganggap bahwa suhu cairan mendidih pada suhu perbatasan antara zat cair dan fase uap.
Koefisien tersebut seringkali dinamakan koefisien keseluruhan sebenarnya. Koefisien ini didapat dengan menganggap bahwa suhu cairan mendidih adalah suhu cairan pada pertengahan antara puncak dan dasar. Pemakaian “koefisien keseluruhan sebenarnya” dan ”koefisien keseluruhan semu” mengakibatkan kekacauan. Yang pertama memerlukan kerja perhitungan tambahan tanpa memperoleh ketelitian yang berarti, sedangkan yang terakhir biasanya hanya satu pendekatan yang kasar. Sekarang umumnya telah diterima, pemakaian koefisien keseluruhan standar, didasarkan pada beda suhu antara suhu kukus dalam kamar sorong kukus dan suhu cairan mendidih pada bidang permukaan batas cairan–uap dalam badan evaporator.

F. KOEFISIEN KESELURUHAN STANDAR.

Persamaan kecepatan perpindahan panas, seperti yang ditunjukan oleh pesamaan (4-1) dapat digunakan untuk menghitung koefisien keseluruhan standar. Dalam hal ini, êt disebut “ beda suhu standar” dan sama dengan beda suhu semu minus kenaikan titih didih karena solut dalam larutan. Sebagai suatu contoh dipandang suatu evaporator yang menghasilkan larutan tiga puluh persen berat natrium hidroksida dalam air, bila tekanan dalam ruang uap evaporator adalah 192 mmHg dan tekanan dalam kamar sorong kukus 1290 mmHg. Suhu pada daftar kukus untuk uap air jenuh yang mempunyai ekanan 192 mmHg adalah 66oC (150oF) dan suhu kukus jenuh pada 1290 mmHg (25 psia) adalah 116oC (240o F). Dalam contoh ini, beda suhu semu adalah 116oC – 66o C = 50o C. Harga delta t ini digunakan untuk menghitung koefisien keseluruhan semu. Tetapi seperti diperlihatkan dalam bagian pada kenaikkan titik didih karena solut daam larutan, kenaikan titik didih sebenanya karena solut dalam larutan adalah 14o C untuk hal ini. Maka, suhu zat cair pada bidang permukaan batas zat cair - uap adalah 66 plus 14 sama dengan 80o C, dan beda suhu standar ialah 116 minus 66 minus 14 atau 116-80 = 360. Harga delta t ini digunakan untuk menghitung koefisien keseluruhan standar.

G. PENENTUAN LUAS MUKA PERINDAHAN PANAS

Dalam perhitungan evaporator seringkali perlu memerkirakan luas muka perpindahan panas yang dibutuhkan untuk penyelenggaraan operasi penguapan. Dalam perhitungan ini koefisien keseluruhan standar biasanya diketahui atau dapat diperkirakan dari pengalaman. Beda suhu standar dapat dihitung dari tekanan kukus, tekanan operasi ruan uap, dan konsentrasi campuran yang sedang diuapkan. Kemudian persamaan q = U A ê t dapat digunakan untuk menghitung luas muka perpindahan panas bila harga q diketahui.
Kecepatan perpindahan panas dala evaporator kontiny yang beroperasi pada keadaan tetap terutama sangat ditentukan oleh dua faktor, yaitu: (1) jumlah panas sensibel yang diperlukan untuk memanaskan umpan dari suhu masuk sampai suhu didih, dan (2) jumlah panas laten yang dierkukan untuk menguapkan air. Jmlah panas sensibel dapat dihitung dari kapasitas panas larutan masuk dan beda antara suhu didih dalam evaporator dan suhu umpan masuk. Untuk umpan yan berupa larutan garam anorganik dalam air dengan konsentrasi sampai kira-kira 25 pesen berat apasitas panas dapat dianggap sama dengan yan dimiliki oleh air murni. Kapasitas panas air ialah 1 kal/goC, maka kapasitas panas larutan natrium hidroksida dalam air yang mengandung 10 persen natrim hidroksida haruslah sama dengan 0,9 kalori/(g) (Co).
Panas laten penguapan dapat dipandang sebagai panas yang diperlukan untuk menguapkan satu gram air pada suhu permukaan larutan. Untuk larutan natrium hidroksida 30 % berat dengan tekanan uap 192 mmHg suhu permukaan zat cair adalah 79o C. Maka, panas penguapannya yang dapat digunakan adalah panas penguapan air pada suhu 79oC (/75o F), atau 551,8 kalori/gram (993,3 Btu/ib). Panas penguapan air pada berbagai suhu dapat diperole pada daftar kukus.
Perlu dijelaskan bahwa cara perhitungan seperti ditunjukkan dalam bagian di muka telah diabaikan panas hilang dari sisi luar evaporator karena radiasi. Panas pelarutan dan panas pengenceran juga diabaikan.


H. ANGGAPAN-ANGGAPAN DALAM PERHITUNGAN EVAPORATOR.

Dalam perhitungan-perhitungan evaporator, umumnya diadakan anggapan-anggapan tertentu supaya pekerjaan menjadi lebih sderhana. Beberapa pengandaian yang penting dapat diikhtisarkan sebagai berikut :
a. Beda suhu standar t didasarkan suhu cairan mendidih pada bidang batas permukaan cairan-uap dalam evaporator.
b. Panas yang diperlukan untuk menguapkan satu gram pelarut diambil sebagai panas laten penguapan pada suhu permukaan larutan.
c. Untuk umpan garam anorganik dalam air, kapasitas panas dapat dianggap sama seperti pada air yang murni.
d. Pengaruh kenaikan titik didih yang disebabkan karena julang hidrostatik umumnya dapat diabaikan.
e. Perhitungan kenaikan titik didih untuk evaporator yang bekerja secara kontinyu didasarkan pada konsentrasi cairan yang keluar meninggalkan evaporator.
f. Panas sensible yang diperlukan untuk memanaskan umpan sampai titik didihnya dapat diperkirakan dengan menganggap bahwa kapasitas panas umpan mencapai suhu didih larutan.

I. NERACA BAHAN DAN NERACA PANAS.

Gambar 4-20 memperlihatkan diagram evaporator yang disederhanakan, dimana bidang pemanas dinyatakan dengan lambang kumparan saja. Misalkan bahwa umpan masuk evaporator dengan kapasitas (kecepatan) F kg per jam, dan mengandung zat padat dengan fraksi massa xF. Entalpi umpan adalah hF kilokalori per kilogram. Zat hasil yang meninggalkan evaporator berupa cairan pekat sebanyak L kg per jam dan mengandung solut dengan fraksi massa xL dan mempunyai entalpi sebesar hL kilokalori per kilogram. Disamping itu dihasilkan pula V kg per jam uap yang mempunyai konsentrasi solut y dan entalpi H kilokalori per kilogram. Umumnya di dalam uap tidak terdapat solut, sehingga y sama dengan nol. Persamaan neraca bahan total dan neraca bahan solut disekeliling evaporator telah disampaikan di muka, yaitu:
F = L + V
dan
F. xF = L .xL + V . y

Pada evaporator yang beroperasi, berlaku pula prinsip kekekalan energi, di mana jumlah energi (kalor) yang masuk ke dalam evaporator sama dengan jumlah energi (kalor) yang keluar dari evaporator
Kalor Uap, qV

Kalor Umpan, qF Kalor larutan pekat, qL

Kalor kukus pemanas, Kalor embun kukus,
Steam (qS) Kondensat (qC)

Berdasarkan diagram alirnya, maka dapat dibuat persamaan neraca energinya yaitu: (panas dalam umpan) + (panas dalam kukus) = (panas dalam cairan pekat) + (panas dalam uap) + (panas dalam kondensat) + (panas hilang karena radiasi).Dengan mengabaikan panas hilang karena radiasi, persamaan neraca panas , dapat ditulis

qF + qS = qV + qL + qC ..............(4)

Karena kalor yang diperlukan berasal dari selisih antara kalor kukus dengan kalor kondensat, maka persamaan tersebut dapat diubah menjadi:
qS - qC = qV + qL - qF ...............(5)

Jadi rumus perpindahan panasnya adalah:
q = qS - qC = qV + qL - qF ...(6)

Untuk penguapan diperlukan panas, yang diberikan oleh kukus sebanyak S kilogram per jam pada bidang pemanas dengan entalpi Hs kilokalori per kilogram, dan yang keluar dari bidang pemanas berupa kondensat sebanyak S kilogram per jam dengan entalpi sama dengan hc kilokalori per kilogram. Biasanya dianggap bahwa kondensat keluar pada suhu pengembunan kukus, karena hanya mengalami penurunan suhu yang sangat kecil.

F. hF + S . Hs = V . H + L . hL + S . hc (4-5)

q = S(HS – hC) = V.H + L.hL – F.hF ……..(7)

Contoh 4-1
Suatu evaporator berbadan tunggal (single stage evaporator) yang bekerja kontinu dipakai untuk memekatkan 11000 kg per jam larutan natrium hidroksida 5%massa menjadi larutan akhir dengan kepakatan 20%massa. Ruangan uap evaporator bertekanan satu atmosfer (760 mmHg) dan tekanan kukus dipertahankan tetap pada 1810 mmHg di atas tekanan atmosfer. Koefisien perpindahan panas keseluruhan standar diambil sama dengan 732 kilokalori/(jam) (m2) (Co). Umpan masuk evaporator pada suhuh 21o C. Tentukan luas permukaan perpindahan panas yang diperlukan untuk penyelenggaraan penguapan.

Penyelesaian
1. Menghitung Δt standar
Tekanan 1810 mmHg di atas tekanan atmosfer = 1810 + 760 = 2570 mmHg mutlak atau 49,7 psi. Dari daftar kukus (steam table) suhu kukus jenuh pada 49,7 psi adalah 280,6 0F atau 1380C.
Takanan dalam ruang uap adalah 760 mmHg atau 14,9 psi. Suhu air murni yang mempunyai tekanan uap demikian adalah 100oC = 212oF. Dari garis Duhring untuk larutan natrium hidroksida, suhu permukaan larutan natrium hidroksida 20 persen berat sama dengan 107oC (224oF) untuk memberi uap dengan tekanan yang sama seperti tekanan uap air jenuh pada 100oC.
Beda suhu standar = Δt standar = 138oC – 107oC = 31Co
2. Menghitung q total
Karena umpan mempunyai konsentrasi 95 persen berat air dan merupakan larutan encer, kapasitas panasnya dapat diambil 0,95 kalori/(gram) ( C0). Dalam hal ini dianggap bahwa umpan pertama kali dipanaskan sampai suhu campuran mendidih, sehingga panas yang diperlukan untuk ini dapat diturunkan dari rumus Black’s ialah :
qsensibel = mumpan .cumpan. Δt
= (11 000 kg/jam) (0,95 kkal/kg.Co ) (107oC – 21oC)
= 898 700 kilokalori per jam.
Berat total air yang diuapkan (V) per jam dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan neraca bahan, ialah :
11.000 = V + L
xF.F = xL.L
0,05 . 11.000= 0,20.L
L = = 2750 kg/jam
V = 11.000 - 2750
= 8250 kg/jam
Panas laten penguapan air pada suhu 107oC atau 224oF dapat diperoleh dari daftar kukus yaitu 962,6 Btu/lb atau 535 kalori per jam. Jadi panas yang diperlukan untuk menguapkan air adalah:
qlaten = V. hfg
= (8250 kg/jam) (55 kalori/jam)
= 4414000 kilokalori per jam.
qtotal = 898 700 + 4 414 000 = 5 312 700 kkal/jam.
U = 732 kilokalori/jam m2 Co
∆t = 31 Co
Luas permukaan perpindahan panas yang diperlukan,
A = 235 m2.

Latihan:
11. Suatu evaporator berbadan tunggal bekerja secara kontinu untuk memekatkan X kg/jam larutan NaOH Y%massa menjadi larutan NaOH Z% massa. Sebagai pemanas menggunakan kukus yang bertekanan 2500 mmHg mutlak, sedangkan ruang uap mempunyai tekanan 400 mmHg. Umpan masuk bersuhu 30oC sedangkan koefisien keseluruhan standar 800 kkal/jam.m2.Co. Tentukan luas permukaan perpindahan panas yang diperlukan bila:
a. X = 12.000 Y = 6 Z = 21
b. X = 15.000 Y = 7 Z = 22

J. BEBERAPA FAKTOR YANG PERLU DIPERHATIKAN DALAM OPERASI EVAPORATOR

Operasi tepat guna suatu evaporator memerlukan tingkat ketrampilan yang tinggi dan pengetahuan yang lebih baik tentang pesawat. Operator yang berpengalaman dengan segera dapat menentukan sebab-sebab adanya gangguan dalam operasi evaporator, bila ia faham akan dasar-dasar penguapan. Faktor-faktor penting dalam operasi evaporator antara lain adalah :
1. Faktor pembentukan kerak (deposit) selama pemekatan larutan dalam evaporator.
Selama proses itu berlangsung, sering kali zat padat mengendap di sekitar bidang pemanas dan membentuk kerak. Adanya kerak menyebabkan terjadinya kenaikan tahanan terhadap perpindahan panas dan akibatnya ialah bahwa kapasitas evaporator turun, bila beda suhu gaya dorong tetap. Supaya kapasitas evaporator tetap, diperlukan inpput panas yan lebih tnggi. Pembentukan kerak semacam ini tidak dapat dicegah, dan terjadi dalam semua jenis evaporator ; tetapi kecepatan pembentukannya dapat diperlambat. Pembentukan kerak berlangsung bila larutan yang diuapkan mengandung solut (zat terlarut) yang mempunyai daya larut terbalik. Dengan ”Daya larut terbalik” dimaksud penurunan kelarutan bila suhu larutan dinaikkan. Untuk solut yang demikian, daya larutnya paling kecil di sekitar bidang pemanas dimana suhunya paling tinggi. Maka suatu zat padat akan mengkristal dan keluar dari larutan di sekitar bidnag pemanas dan membentuk kerak pada permukaan tersebut.
Zat-zat pembentuk kerak yang paling terkenal adalah kalsium sulfat, kalsium hidroksida, natrium karbonat, natrium sulfat dan garam-garam kalsium dari asam –asam organik tertentu. Walaupun tidak mungkin untuk mencegah pembentukan kerak bila terdapat bahan-bahan pembentuk kerak, kecepatan pembentukan dapat diperlambat dengan menggunakan kecepatan yang tinggi lewatbidang pemanas.
Hubungan antara koefisien keseluruhan dengan waktu dimana evaporator telah beroperasi dapat diperlihatkan oleh persamaan garis lurus sebagai berikut :
+ b (4-6)
dimana a dan b adalah tetapan-tetapan untuk sesuatu operasi tertentu dan U adalah koefisien perpindahan panas keseluruhan pada sesuatu waktu sejak permulaan operasi. Suatu jenis grafik pembentukan kerak 1/U2 melawan dinyatakan pada gambar 4- 21. Persamaan 4-6 dapat dipakai untuk menentukan lama waktu yang optimum suatu operasi harus beroperasi antara pencucian-pencucian agar supaya memberi kapsitas keseluruhan yang maksimum.

Kerak dapat dibersihkan dengan alat semacam korok atau dengan pemberian bahan kimia misalnya HCl encer 0,5 persen plus pemanasan.

2. Percikan dan pembentukan buih.
Karena kecepatan penguapan di dalam evaporator itu cukup tinggi maka kemungkinan adanya butiran-butiran cairan yang terbawa oleh uap sehingga dalam uap terdapat butiran-butiran cairan. Peristiwa demikian disebut percikan atau entrainment. Untuk mengatasinya maka di dalam evaporator bagian atas sering dipasang penangkap butiran cairan (baffle). Butiran cairan yang mengenai baffle akan dipisahkan dan jatuh sebagai kondensat kembali dalam cairan. Gambar 4-22.
Untuk mencegah terjadinya luapan, maka ditanggulangi dengan memperluas ruangan uap di atas cairan.
Peristiwa lain yang sering dikacaukan dengan peristiwa entrainment di atas adalah pembentukan buih yaitu pembentukan gelembung-gelembung pada permukaan cairan. Sebab-sebab terjadinya buih ini sampai kini belum diketahui dengan pasti. Tetapi yang jelas pembentukan buih tergantung antara lain adanya zat-zat padat yang lembut atau adanya bahan-bahan koloid yang akan menambah kestabilan lapisan di permukaan.
Banyak macam cara telah dipakai untuk mengatasi timbulnya buih, antara lain adalah :
1. Pembentukan larutan diusahakan sedemikian sehingga sedikit berada di bawah bidang pemanas, maksudnya agar gelembung-gelembung uap yang terlepas dari cairan itu akan pecah jika kena bidang pemanas.
2. Buih kadang-kadang dapat dipecahkan dengan menggunakan pencaran kukus (steam jet) langsung pada permukaan buih sehingga buihnya hilang.
3. Suatu baffle pelat dipasang di atas permukaan zat cair yang akan memecah gelembung-gelembung dan mengurangi buih.
4. Dengan penambahan bahan-bahan kimia misalnya minyak jarak, minyak biji kapok, atau minyak nabati lain. Tetapi pada pengguanaan bahan-bahan kimia harus diperhatikan adanya pengaruh-pengaruh samping misalnya tidak boleh bereaksi dengan bahan yang diuapkan.

K. PENGARUH CARA-CARA OPERASI PADA
KOEFISIEN KESELURUHAN.

Suatu keuntungan pada evaporator sirkulasi terpaksa ialah bahwa koefisien keseluruhan dapat ditingkatkan dengan mempertinggi kecepatan cairan melewati pipa-pipa pada evaporator. Tetapi keuntungan mendapat kecepatan perpindahan panas harus diimbangi oleh ongkos ekstra yan melawan, yaitu kebutuhan tenaga untuk mendorong cairan yang melewati pipa-pipa pada kecepatan yang lebih tinggi, untuk itu diperlukan pompa.
Kecepatan perpindahan panas dalam evaporator jenis keranjang dipengaruhi oleh tinggi permukaan larutan atau kedalaman cairan dalam pesawat. Jika permukaan cairan ini jauh dibawah bidang pemanas, maka sebagian besar luas muka bidan pemanas berada dalam fase uap. Dengan demikian kecepatan perpindahan panas berkurang, karena uap memberikan tahanan perpindahan panas yang tinggi. Sebaliknya bila permukaan zat cair terlalu tinggi , kecepatan perpindahan panas akan berkurang. Maka perlu dicari tinggi permukaan yan optimum sehingga kecepatan perpindahan panasnya maksimal.

L. PENGGUNAAN DIAGRAM ENTALPI - KONSENTRASI

Telah diketahui bahwa kenaikan titik didih merupakan suatu indeks termodinamika yang dapat digunakan untuk mengetahui perubahan sifat-sifat termodinamika misalnya harga panas jenis dan panas laten penguapan sesuatu larutan. Semakin tinggi kenaikan titik didih maka semakin jauh penyimpangannya, yaitu semakin jauh sifat-sifatnya dari sifat-sifat air, dan masalahnya menjadi lebih kompleks. Untuk mengatasi hal ini dapat digunakan diagram entalpi larutan melawan komposisi yang memperlihatkan entalpi suatu larutan tertentu pada berbagai konsentrasi dan berbagai suhu. Diagram semacam ini terlihat dalam Gambar 4-23.
Harga numerik entalpi yang terdapat pada diagram entalpi–konsentrasi untuk sistem dua komponen tergantung pada keadaan dasar yang dipilih untuk kedua komponen, meskipun beda entalpi antara dua keadaan tidak tergantung keadaan dasar yang dipilih. Dalam hal dimana air merupakan salah satu komponen, baik sekali memilih keadaan dasar untuk air sebagai air cair pada 00 C sehinggga daftar kukus dapat digunakan besama-sama dengan diagram entalpi –konsentrasi. Untuk larutan natrium hidroksida beberapa keadaan dasar dapat dipilih. Salah satu yang tepat yang telah digunakan untuk Gambar 4-23 adalah larutan dengan keenceran tidak terhingga pada suhu 20oC.

Contoh:
1. Tentukan entalpi larutan NaOH 40%massa pada suhu larutan 240oF, 300oF, 400oF
2. Tentukan entalpi larutan NaOH 30%massa bila ruang uap bertekanan 14,89 psi.
3. Larutan natrium hidroksida 20 persen yang bersuhu 38o C dengan kecepatan 4540 kilogram per jam diumpankan dalam suatu evaporator untuk dipekatkan menjadi larutan 50 persen berat. Sebagai sumber panas dipakai kukus jenuh pada 1 018 mmHg mutlak yang beroperasi dengan ruang uap pada kehampaan 660 mmHg terhadap 760 mmHg barometer. Dianggap tidak terjadi entrainment dan kondensat keluar pada suhu kukus. Panas hilang karena radiasi diabaikan. Berapa pemanassan kukus ? Bila koefisien perpindahan panas keseluruhan sebesar 2 000 kilokalori /(jam) (m2) (Co) berapa luas bidang pemanas yang diperlukan?
Evaporator diperlengkapi dengan kondensor barometik kontak arus berlawanan dan air pendingin masuk kondensor pada 16o C dan keluar kondensor pada 49o C. berapakah kebutuhan air pendingin?

Jawab:
1. Pada sumbu X tentukan titik 40, tarik garis ke atas memotong kurva bersuhu 240, dari titik potong ditarik garis ke kiri. Maka diperoleh angka 210 Btu/lb. Jadi entalpi larutannya 210 Btu/lb.
2. Pada tekanan 14,89 psi (1 atm) suhu dalam daftar kukus adalah 100oC. Menurut kaidah Duhring untuk larutan 30%massa yang suhu airnya 100oC, mendidih pada suhu 248oF atau 120oC


3. Neraca komponen NaOH diperoleh dari persamaan 4-4 :
F. xF = V . y + L . xL
(4 540 kg) (0,20) = V . O + L . (0,50)
L = 1 816 kg
V = 2 724 kg
Tekanan mutlak = tekanan barometer – tekanan vakum
= 760 – 660 = 100 mmHg
Pada tekanan ini air mendidih pada suhu 125o F atau 52o C. Entalpi kukus jenuh pada 52o C adalah 1 116 Btu/ib atau 620 kilokalori/ kg. Titik didih larutan pekat 50 persen berat dapat dibaca pada diagram Duhring gambar 4-19 yang sesuai dengan titik didih air murni 125o F terbaca 1980 F atau 92o C.
Jadi uap yang keluar dari larutan, pada keadaan panas lewat dan panas jenisnya dapat diambil 0,46 kilokalori per kg per Co
Entalpi uap panas lewat
Hpns.lwt = Hjenuh + m .c . t = 620 +1 (0,46) (92-52)
= 638,4 kkal/kg
Entalpi larutan pekat hL = 222 Btu / Ib atau 123,3 kkal/kg.
Entalpi kukus jenuh 1 018 mmHg atau 19,7 psi yang mempunyai suhu 227oF atau 108oC adalah 642,2 kkal/kilogram (daftar kukus).Sedangkan kondensat jenuh pada suhu 108oC mempunyai entalpi sebesar 108,9 kkal per kilogram. Dari persamaan 4-5 maka jumlah pemakaian kukus dapat ditentukan
F . hF + S . Hs = V . H + L . hL + S . hc
(4 540) (31,1) . S =
(2724) (638,4) + (108,9) . S + (1 816) (123,3)
S = 3411 kg per jam.
Luas bidang pemanas yang diperlukan dapat ditentukan dari persamaan (4-1).
q = U A T
q = panas yang dipindahkan lewat bidang pemanas
= S .
= S (Hs – hc) = 3 411 (642,2 – 108,9)
= 1 819 082 kkal per jam
U = koefisien perpindahan panas keseluruhan
= 2 000
A = luas bidang pemanas
t = suhu pengembunan kukus minus suhn didih cairan.
= 108oC – 92oC = 16oC
Substitusi memberi hasil
1 819 086 = (2 000) (A) (16)
A = 56,8 m2
Entalpi air pada suhu 16 dan 49oC dapat ditentukan juga dari daftar kukus dan masing-masing terbaca 28 dan 88 Btu per pound atau 15,56 dan 48,89 kkal per kilogram. Selanjutnya kebtuhan air pendingin dicari dengan mengenakan neraca panas sekitar kondensor, gambar 4-24.
V . HV + W . hw = (W + V) . h
(2724) (638,4) + W (15,56) = (W + 2724) . 48,49
W = 48 189 kg per jam.

Latihan soal
12. Larutan natrium hidroksida X% massa yang bersuhu 40oC dengan kecepatan 5000 kilogram per jam diumpankan dalam suatu evaporator untuk dipekatkan menjadi larutan Y% massa. Sebagai sumber panas dipakai kukus jenuh pada 1900 mmHg mutlak yang beroperasi dengan ruang uap pada kehampaan 660 mmHg terhadap 760 mmHg barometer. Dianggap tidak terjadi entrainment dan kondensat keluar pada suhu kukus. Panas hilang karena radiasi diabaikan. Berapa pemanassan kukus? Bila koefisien perpindahan panas keseluruhan sebesar 2.200 kilokalori /(jam) (m2) (Co) berapa luas bidang pemanas yang diperlukan?
Evaporator diperlengkapi dengan kondensor barometik kontak arus berlawanan dan air pendingin masuk kondensor pada 15oC dan keluar kondensor pada 45oC. berapakah kebutuhan air pendingin?
Diketahui:
a. X = 30 Y = 60
b. X = 40 Y = 70

Latihan Pendalaman I:

1. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut:
a. Apa tujuan dari penguapan?
b. Sebutkan beberapa jenis alat penguap dengan pemanas kukus!
c. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi koefisien perpindahan
panas!
d. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kaidah Duhring!
e. Apa pengaruh kenaikan titik didih pada alat penguap tunggal?
f. Gambar salah satu jenis alat penguap!

2. Dari daftar kukus dalam apendiks, tentukan yang berikut ini :
a. Suhu kukus jenuh yang mempunyai tekanan 268 mmHg.
b. Suhu kukus lewat jenuh bila tekanannya 620 mmHg dan kukus mempunyai 18oC panas lewat.
c. Suhu uap yang dihasilkan dalam suatun alat penguap bila tekanan uapnya 372 mmHg dan kenaikan titik didih karena solut yang terlarut dalam alrutan adalah 12oC.
d. Panas laten penguapan dari air pada 75oC.

3. Gunakan air cair pada 0oC sebagai dasar panas (atau nol), tentukan isi panas total dalam kilokalori per kilogram dari : (a) kukus jenuh pada 440 mmHg ; (b) air cair pada 66oC.

Latihan Pendalaman II
4. Titik didih suatu zat cair pada bidang permukaan batas uap – cairan dalam suatu alat penguap adalah 77oC . Hitunglah koefisien perpindahan keseluruhan standar dalam evaporator bila 2 520 000 kkal per jam dipindahkan ke zat cair lewat luas muka bidang pemanas 0,093 m persegi. Sebagai sumber panas dipakai kukus jenuh pada tekanan 1 800mmHg mutlak.
5. Suatu alat penguap sirlukasi terpaksa dipakai untuk memekatkan 9 000 kilogram per jam ,arutan natrium hidroksida 50 persen berat menjadi larutan NaOH 70 persen. Operasi dilaksanakan pada tekanan hampa 685 mmHg dibanding dengan 760 mmHg tekanan barometer. Kukus jenuh pada 4 000 mmHg mutlak dipakai sebagai media pemanas.
Koefisien perpindahan panas keseluruhan diperkirakan 3 400 kilokalori /(jam) (m2) ( Co). Tentukan luas muka bidang pemanas yang diperlukan dan kilogram air yang diuapka per kilogram kukus, bila umpan masuk alat penguap pada 93o C. Titik didih larutan natrium hidroksida 70 persen pada tekanan 75 mmHg mutlak = 118o C. Entalpi dari larutan 70 persen pada 118oC adalah 211 kkal/kg.
6. Suatu larutan air mengandung 25 persen netrium hidroksida mendidih pada 93o C bila tekanan uap air di atas larutan adalah 460 mmHg. Larutan yang sama, mendidih pada 60o c bila tekanan uap air di atas larutan adalah 15 mmHg . Lukiskan garis Duhring untuk larutan natrium hidroksida 25 persen berat yang menghubungkan titik didih air ke titik didih larutan.

Latihan Pendalaman III
7. Suatu campuran mengandung tiga puluh persen berat netrium chlorida dan 70 persen berat air dalam keseimbangan dengan uap air bertekanan 388 mmHg. Tentukan suhu didih zat cair pada bdang permukaan batas uap-zat air.
8. Berapa titik didih dalam derajat Celsius pada bidang permukaan batas uap- cairan dan kenaikan titik didih disebabkan karena solut dalam larutan campuran yang mengandung 35 persen berat gliserol dalam air bila tekanan dalam ruang uap diatas larutan adalah 620 mmHg? Dapat dianggap bahwa hukum Raoult diikuti oleh air dan bahwa tekanan uap dari gliserol dapat diabaikan.
9. Berat jenis larutan zat cair 1,75. bila tekanan di atas permukaan zat cair 760 mmHg, hitunglah tekanan pada daerah dimana julang hidrostatik 0,9 m.

Ujian Blok
1. Suatu larutan natrium hidroksida dalam dengan konsentrasi 10 persen berat NaOH dan bersuhu 38oC diumpankan dalam suatu alat penguap. Larutan dipekatkan menjadi natrium hidroksida 15 persen berat. Bila tekanan dalam ruang uap 210 mmHg, perkiraan total kilokalori yang diperlukan untuk menguapkan satu kilogram air dari larutan yang diumpankan.
2. Suatu alat penguap berbadan tunggal digunakan untuk memekatkan larutan natrium hidroksida – air secara kontinu. Campuran masuk alat penguap dengan kecepatan 4 500 kilogram per jam dan pada suhu 21o C. Konsentrasi umpan delapan persen berat natrium hidroksida, dan konsentrasi larutan pekat delapan belas persen netrium hidroksida. Bila luas muka bidang pemanas 37 meter persegi, hitunglah koefisien perpindahan panas keseluruhan standar dan kilogram uap yang dibutuhkan per jam. Sebagai mumber panas dipakai kukus jenuh pada 110o C, dan ruang uap dalam alat penguap dibuat tetap pada tekanan 410 mmHg.


































TAMBAHAN
TABEL I Faktor pengubah
TABEL II daya hantar panas logam.
TABEL III Daya hantar panas zat padat bukan logam.
TABEL IV Daya hantar panas zat cair.
TABEL V D aya hantar panas gas.
TABEL VI Kukus jenuh kering, Daftar suhu.
TABEL VII Kukus jenuh kering, Daftar tekanan.
TABEL VIII Sifat-sifat kukus lewat panas.
TABEL IX Dimensi pipa baja.

TABEL I . Faktor pengubah
Panjang
1 inchi .................................................................................. 2,54 sentimeter
1 foot .................................................................................. 30,48 sentimeter
1 meter ................................................................................. 100,00 sentimeter
1 mikron............................................................................... 10-6 meter
1 mil...................................................................................... 5280 feet
1 kilometer............................................................................ 0,6214 mil


Massa
1 pound................................................................................ 453,6 gram
1 kilogram............................................................................. 1000 gram
1 kilogram............................................................................. 2,205 pound
1 inch kubik.......................................................................... 16,39 sentimeter
kubik
1 liter ................................................................................... 16,39 inch kubik
1 liter.................................................................................... 1,057 kuart
1 foot kubik.......................................................................... 28,32 liter
1 foot kubik.......................................................................... 1728 inch kubik
1 gallon................................................................................. 3,785 liter
1 gallon................................................................................. 4,0 kuart

Kerapatan
1 gram per sentimeter kubik................................................. 62,43Ib/ft3
1 gram per sentimeter kubik................................................. 8,345 Ib per gallon.
1 gram mol suatu gas ideal pada 00 C dan 760 mmHg setara dengan 22,414
liter
1 pound mol suatu gas ideal pada 00 C dan 760 mmHg setara dengan 359 feet
kubik
Kerapatan udara kering pada 00 C dan 760 mmHg ............ 1,293 gram per liter
= 0,0807 Ib/ft3
Kerapatan air raksa............................................................... 13,6 gram per
sentimeter kubik (pada –20C)

Tekanan
1 atmosfer ............................................................................ 760 milimeter air
raksa
1 atmosfer............................................................................. 29,92 inch air raksa
1 atmosfer............................................................................. 33,93 feet air
1 atmosfer............................................................................. 14,7 pound per inch
kuadrat
1 atmosfer............................................................................. 2116,2 pound per
foot kuadrat
1 pound per inch kuadrat..................................................... 51,71 milimeter air
raksa
1 pound per inch kuadrat..................................................... 2,04 inch air raksa
1 pound per inch kuadrat..................................................... 2,31 feet air

Daya
1 kilowatt............................................................................. 737,56 ft/Ib gaya per
detik
1 kilowatt............................................................................. 56,87 Btu per menit
1 kilowatt............................................................................. 1,341 daya kuda
1 daya kuda.......................................................................... 550 ft Ib gaya per
detik
1 daya kuda.......................................................................... 0,707 Btu per detik
1 daya kuda ......................................................................... 745,7 watt.

Tenaga dan usaha


Kalori
Btu
Ft - Ib
Kw jam
Kalori
Btu
Ft – Ib
Kw jam
Hp jam
Joule
Liter atm
1
252
0,3241
860 565
641 615
0,239
24,218
3,.97 x 10-3
1
1,285 x 10-3
3412,8
2545,0
9,478 x 10-4
9,604 x 10-2
3,086
778,16
1
2,655 x 106
1,980 x 106
0,7376
74,73
1,162 x 10-6
2,930 x 10-4
3,766 x 10-7
1
0,7455
2,773 x 10-7
2,815 x 10-5



Hp jam
Joule
Liter atm
Kalori
Btu
Ft – Ib
Kw jam
Hp jam
Joule
Liter atm
1,558 x 10-6
3,930 x 10-7
5,0505 x 10-7
1,341
1
3,725 x 10-7
3,774 x 10-5
4,1840
1055
1,356
3,60 x 106
2,685 x 106
1
101,33
4,129 x 10-2
10,41
1,338 x 10-2
35 534,3
26 494
9,869 x 10-3
1

Viscositas
1 sentipoise........................................................................... 0,01 g/(det) (cm)
1 sentipoise........................................................................... 0,000672 Ib/(det)
(ft)
1 sentipoise........................................................................... 2,42 Ib/(jam) (ft)

Analisa udara
Dasar berat : oksigen 23,2 % ; nitrogen 76,8 %
Dasar volum : oksigen 21,0 %; nitrogen 79,0%
Berat molekul rata-rata udara 28,84.

Tetapan
e............................................................................................ 2,7183
.......................................................................................... 3,1416


Tetapan Hukum Gas
R........................................................................................... 1,987 kal/9mol) (0K)
R........................................................................................... 82,06 (cm kubik)
(atm) / (mol) (0K)
R........................................................................................... 10,73 (Ib/in2)(ft3)/(Ib
mol) (0R)
R........................................................................................... 0,730 (atm)(ft3)/(Ib
mol) (0R)
R........................................................................................... 1545 (Ib/ft2) (ft3)/
(Ib mol) (0R)


Tetapan gravitasi Standar, gc
32,17 (ft) (Ib massa)/(det2) (Ib – gaya)
9,80665 (m) (g-massa) /(det2) (g-gaya)