Docstoc

ChE 1048_ Product Development

Document Sample
ChE 1048_ Product Development Powered By Docstoc
					      ITK 224
Pemodelan Teknik Kimia

                Oleh
       Dr. Budi H. Bisowarno
        Jurusan Teknik Kimia
   Universitas Katolik Parahyangan
                          Silabus - 1
• Pendahuluan
   – Analisis dan Sistem
   – Sistem Teknik Kimia
   – Cakupan Bidang Teknik Kimia

• Persoalan Sistem Teknik Kimia
   – Persoalan Sistem Teknik Kimia
   – Konsep Dasar Analisis Sistem Teknik Kimia

• Pemodelan Sistem Teknik Kimia
   –   Model Sistem
   –   Persamaan Pembentuk Model
   –   Pemodelan Matematika
   –   Analisis Dimensional
                          Silabus - 2
• Pemodelan Sistem Isotermal
   – Sistem Isotermal tanpa Reaksi Kimia
   – Sistem Isotermal dengan Reaksi Kimia

• Pemodelan Sistem Non-Isotermal
   – Persoalan Analisis Sistem Teknik Kimia
   – Konsep Dasar Analisis Sistem Teknik Kimia

• Pemodelan Sistem (dengan tujuan)
   – Model Proses untuk Perancangan
   – Model Proses untuk Pengendalian
   – Model Empiris (catatan penting)

• Lampiran
   – Metode Linearisasi Model Non-Linear
   – Transformasi Laplace
  Modul 01


PENDAHULUAN
                       Analisis Sistem
• Fenomena  peristiwa  gejala
   – dikehendaki
   – Tidak dikehendaki  persoalan / problem

• Upaya penyelesaian persoalan
   – Mengetahui semua unsur pembentuk persoalan
   – Mengetahui keterkaitan / struktur semua unsurnya

     pendifinisian ulang struktur fenomena sesuai yg dikehendaki

• Sistem  fenomena yang diketahui strukturnya
   – Fungsi sistem dlm lingkungan bergantung pada strukturnya
   – Operasi sistem dlm lingkungan ditunjukkan dengan kelakuan / pola
     dinamika sistem

• Analisa Sistem
   – Mengetahui struktur, kelakuan / pola dinamika dan fungsi sistem
                   Sistem Teknik Kimia
• Teknik Kimia
   – Ilmu teknik (engineering), berfokus ke proses-proses konversi dan
     memfungsikannya dalam suatu sistem produksi
   – Proses konversi: pencampuran, reaksi kimia, dan pemisahan
   – Proses Konversi: mekanis-termal, elektrokimia, biologis
   – Proses penunjang: pemanasan-pendinginan, kompresi-pengurangan
     tekanan, pengubahan bentuk-ukuran, pemindahan bahan, dst
   – Sarana pemroses: reaktor, kolom distilasi, tangki, kompresor, pipa, dst.

• Sistem Produksi
   – integrasi proses dan sarana pemroses utk mencapai tujuan tertentu
   – Organisasi kerja dan manajemen organisasi
   – Analisa dampak lingkungan – fisika, kimia, sosial, …

• Bidang Kajian:
   – Analisis – memahami fenomena
   – Pengendalian – mempengaruhi fenomena
   – Sistesis / Perancangan – menciptakan fenomena
             Cakupan Bidang Teknik Kimia
                                tujuan

   Masukan                      Proses                   Produk
   -bahan baku                       mengakomodasi       -utama
   -energi                Sistem Pemroses                -samping
                                     mengoperasika
                                             n
                       Sistem Organisasi Kerja

                                     mengendalikan
                         Sistem Manajemen

                              SISTEM
Modal                        PRODUKSI
        Analisis                                     Analisis Dampak
                   Keuntungan
        Ekonomi                                        Lingkungan

    EVALUASI EKONOMI                     EVALUASI DAMPAK LINGKUNGAN
          Modul 02


Persoalan Sistem Teknik Kimia
                        Pendahuluan
• Pokok Persoalan
   – Proses konversi / proses penunjang
   – Sarana pemroses
   – Sistem produksi

• Fenomena yang ada  Analisis dan Pengendalian
  Fenomena yang belum ada  Sintesis dan Pengendalian

• Analisis Sistem Teknik Kimia mencakup:
   – Menggambarkan peristiwa proses dalam suatu model matematika
   – Menggunakan model matematika untuk memahami kelakuan / pola
     dinamika proses (simulasi)
   – Membandingkan kelakuan yang teramati dari model matematika dengan
     kelakuan dalam proses nyata
   – Menentukan batas keberlakuan dan keterbatasan model matematika
     dalam mewakili / menginterprestasi proses nyata

• Contoh persoalan sistem Teknik Kimia
                   Konsep Dasar
           Analisis Sistem Teknik Kimia
• Tujuan  memahami struktur sistem
   – Unsur-unsur pembentuk sistem
   – Keterkaitan antara unsur-unsur tersebut

            mengenali susunan proses: tahap proses, pola aliran bahan,
             dan pola aliran energi
            mengenali bahan: jumlah dan komposisi bahan dalam tiap aliran
            mengenali perubahan yang terjadi: jenis perubahan (fisika dan
             kimia), laju perubahannya, dan lama/batas perubahan
            mengenali energi yang terlibat: jumlah dan jenis energi serta
             perubahan energi

• Penggambaran struktur proses (sistem)  Model Proses
• Upaya untuk menggambarkan struktur proses  Pemodelan
  Proses (Teknik Kimia)
          Modul 03


Pemodelan Sistem Teknik Kimia
                       Siklus Pemodelan
• Model Proses
    – Penggambaran struktur proses --- lebih sederhana dari sistem nyata
    – Jenis model: ikonik, grafik, experimental, matematika

• Siklus Pemodelan
                                Formulation
                Real System                   Model
                                                      Deduction
                  Real                        Model
                  Conclusion
                               Interpretation Conclusion
                           PLAN – system analysis
                           and model formulation
REFLECT – Interpretation
of model and Conclusions                         ACT – model Implementation
                      OBSERVE – Model
                      Behaviour and Conclusions
                     Prinsip Pemodelan
• Prinsip: Model Proses
   – terlalu sederhana – aspek penting dari sistem nyata tidak masuk
   – terlalu detail – tidak praktis untuk diimplementasikan
   – KISS – keep it simple, stupid!

• Pertimbangan dalam pemodelan
   –   Tujuan model proses
   –   Basis
   –   Teoritis atau Empiris?
   –   Data – untuk validasi / verifikasi
   –   Sistem disederhanakan dalam sub-sistem?
   –   Tunak atau Dinamik?
   –   Kondisi-kondisi batas

• Persamaan Pembentuk Model (Matematika)
   –   Persamaan konservasi: massa, energi, momentum
   –   Persamaan keadaan
   –   Fungsi-fungsi termodinamika
   –   Hukum-hukum termokimia
                 Pemodelan Matematika
• Mengenali aspek-aspek penting dari sistem nyata
• Memilih satu himpunan fundamental dependent variables
   – Sistem Teknik Kimia: massa, energi, momentum
   – Tidak mudah diukur/ditentukan
• Memilih kelompok himpunan variabel / characterizing dependent
  variables
   – Contoh: fdv = laju massa, cdv = densitas x laju alir volumetrik
   – cdv  mendifinisikan keadaan pada posisi dan waktu tertentu
         state variables
• Merumuskan hubungan dependent variables dan independent
  variables
   – Penggunaan hukum konservasi massa, energi, dan momentum
   – Independent variables = waktu dan posisi (x, y, z)
• Penggunaan persamaan konstitutif?
   – Jika rumusan hubungan dv dan iv terlalu rumit atau tak mencukupi
             Pemodelan Matematika
                           Fenomena


                           Pemilihan FDV


                         Pemilihan CDV


               Penerapan hukum-hukum konservasi


                      Persamaan dasar model

  Apakah
                   Apakah jumlah persamaan          Model
semua FDV
                         mencukupi ?              matematika !
 dipakai ?

         Persamaan konstitutif
         Contoh Pemodelan Matematika
• Pengisian Tangki
   – Bagaimana perubahan massa air (M) di dalam tangki setiap waktu (t)
     jika pada awalnya massa air di dalam tangki (Mo) dan tinggi permukaan
     air di dalam tangki (ho)?
   – Bagaimana ketinggian permukaan air (h) di dalam tangki berubah
     terhadap waktu (t)?

• Pengosongan Tangki
   – Bagaimana ketinggian permukaan air (h) di dalam tangki berubah
     terhadap waktu (t)?
   – Bagaimana laju alir volumetrik (q) berubah terhadap ketinggian
     permukaan air (h)?
   – Berapa waktu yang dibutuhkan untuk mengosongkan tangki?

• Catatan untuk diskusi:
   – Bagaimana menerapkan langkah-langkah pemodelan matematika?
   – Bagaimana membangun persamaan konstitutif?
                       Control Volume
• Pengertian dan arti pentingnya:
   – Batas-batas yang ditinjau (sistem), diluarnya disebut lingkungan
   – Semua variabel dalam control volume = f(waktu)  pendekatan neraca
     makroskopik  lumped parameter model
     representasi model = persamaan differensial biasa
   – Variabel dalam control volume = f(waktu, posisi)  pendekatan neraca
     massa mikroskopik  distributed parameter model
      representasi model = persamaan differensial parsial

• Contoh distributed parameter model
   – Pengosongan tangki dengan densitas = f(waktu, posisi)

• Pemodelan matematika direvisi dengan memasukkan pemilihan
  Control Volume
                Pemodelan Matematika
                              Fenomena

                               Pemilihan FDV

                             Pemilihan CDV

                               Pemilihan CV

                     Apakah pemilihan CV memadai?

                   Penerapan hukum-hukum konservasi

                         Persamaan dasar model
  Apakah
semua FDV                                               Model
                        Apakah jumlah persamaan
 dipakai ?                                            matematika !
                             mencukupi ?

             Persamaan konstitutif

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:10
posted:1/10/2013
language:Unknown
pages:18