Analisa Teknik Kimia dengan Excel

Belajar tentang analisa persoalan dan perhitungan dasar teknik kimia dengan mengelompokkannya berdasarkan teknik numerik dan metode pemecahannya, dan menyelesaikannya menggunakan Excel.

TENTANG KULIAH INI

Mengeksplorasi berbagai contoh penyelesaian persoalan teknik kimia dimana penyelesaian dikembangkan memakai prinsip dasar teknik kimia untuk membuat model matematika. Pendekatan berorientasi persamaan inilah yang memungkinkan digunakannya penyelesaian persoalan berbasis komputer. Penyelesaian persoalan yang efisien dan efektif diperkenalkan dengan memakai metode numerik dengan Excel untuk persamaan linier, persamaan nonlinier, persamaan diferensial biasa, regresi linier dan nonlinier dan pengepasan kurva polinomial.

Ikuti kuliah ini jika anda ingin meningkatkan kemampuan anda dalam menyelesaikan persoalan teknik kimia menggunakan pendekatan terpadu memakai perangkat lunak Excel.

Setelah mengikuti kuliah ini anda akan mampu untuk:

  1. Mengelompokkan persoalan teknik kimia secara umum menurut teknik numerik dan mengetahui metoda pemecahannya.
  2. Menggunakan perangkat lunak Excel untuk menyelesaikan persoalan dan perhitungan dasar teknik kimia.

RINGKASAN

Jumlah video: 16 (akan bertambah)

Durasi per video: antara 15-40 menit

Harga: gratis

Institusi:
Departemen Teknik Kimia
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS Sukolilo
Surabaya

Bahasa: Indonesia


APA YANG AKAN ANDA PELAJARI

Dalam kuliah ini anda akan:

  1. Penyelesaian persoalan teknik kimia dengan perangkat lunak Excel
  2. Prinsip dan perhitungan azas teknik kimia
  3. Penyelesaian persoalan kesetimbangan fasa uap-cair
  4. Penyelesaian persoalan proses transien
  5. Penyelesaian persoalan aliran fluida
  6. Penyelesaian persoalan perpindahan panas

PRASYARAT:

Anda harus terbiasa dengan Excel dan mempunyai latar belakang dalam azas teknik kimia, teknik reaksi kimia, thermodinamika, dan proses perpindahan.


SILABUS

1. Penyelesaian persoalan teknik kimia dengan perangkat lunak

  • Video 1-1: Pengantar umum dan sejarah penyelesaian persoalan teknik kimia
  • Video 1-2: Kategori persoalan menurut teknik penyelesaiannya
  • Video 1-3: Pengenalan makro dalam Excel
  • Video 1-4: Pengenalan fungsi dalam Excel
  • Video 1-5: Contoh kasus: Perhitungan volume molar dan faktor kompresibilitas

2. Prinsip dan perhitungan azas teknik kimia

  • Video 2-1: Perhitungan stoichiometri untuk sistem reaksi biologi
  • Video 2-2: Neraca massa keadaan tunak untuk alat pemisah
  • Video 2-3: Pengepasan polinomial dan persamaan korelasi untuk data tekanan uap
  • Video 2-4: Perhitungan kapasitas panas rata-rata dari data kapasitas panas lawan suhu
  • Video 2-5: Perhitungan suhu lapisan karena panas radiasi

3. Penyelesaian persoalan kesetimbangan fasa uap-cair

  • Video 3-1: Perhitungan titik gelembung (bubble point) untuk campuran biner ideal
  • Video 3-2: Perhitungan titik embun (dew point) untuk campuran biner ideal
  • Video 3-3: Perhitungan komposisi kesetimbangan uap-cair campuran mutikomponen
  • Video 3-4: Perhitungan kurva kesetimbangan campuran (dew & bubble point)

4. Prinsip dan perhitungan azas teknik kimia

  • Video 4-1: Pencampuran tidak tunak dalam tangki berpengaduk
  • Video 4-2: Pencampuran tidak tunak dalam tangki seri
  • Video 4-3: Pertukaran panas dalam tangki seri

6. Penyelesaian persoalan perpindahan panas

  • Video 6-1: Perhitungan distribusi suhu pada batang silinder

VIDEO KULIAH

Dalam kolom di samping anda bisa memilih materi yang ingin anda pelajari dengan melihat video. Topik singkat yang diuraikan dalam setiap video ditulis di samping nomor video, sedangkan penjelasan lebih rinci bisa anda baca di sebelah tautan video di bagian bawah halaman ini.


BERTEMU DENGAN INSTRUKTUR

Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng.

Profesor di Departemen Teknik Kimia ITS. Saat ini menjabat sebagai Kepala Lab. Elektrokimia dan Korosi di Departemen Teknik Kimia. Kuliah yang diberikan di sini bisa dipakai sebagai bahan tambahan untuk membantu menyelesaikan berbagai persoalan terkait dengan bidang teknik kimia. Klik Heru Setyawan untuk informasi lebih lebih lengkap mengenai instruktur.

Video 1-1

Video ini berisi pengantar umum dan sejarah penyelesaian persoalan teknik kimia, mulai dari penyelesaian manual sampai pemakaian perangkat lunak matematika.

Video 1-2

Dalam video ini anda akan belajar tentang analisa dan perhitungan dasar teknik kimia dengan mengelompokkannya berdasarkan teknik numerik dan metode pemecahannya.

Video 1-3

Video ini memberikan wawasan tentang Macro dalam Excel. Macro dalam Excel merupakan himpunan instruksi yang digunakan untuk mengotomasi tugas, yang bisa dibuat dengan Macro Recorder atau Visual Basic Editor (untuk membuat Macro kompleks menggunakan Visual Basic for Applications (VBA)).

Video 1-4

Dalam video ini, fungsi bawaan yang ada dalam Excel diperkenalkan, terutama yang nantinya banyak terkait dengan pemakaiannya dalam teknik kimia. Contoh pemakaian beberapa fungsi juga diperkenalkan.

Video 1-5

Video ini mendemonstrasikan konsep menggunakan persamaan keadaan van der Waals untuk menghitung volume molar dan faktor kompresibilitas gas menggunakan Excel. Metode numerik yang dipakai adalah penyelesaian persamaan aljabar nonlinier tunggal.

Video 2-1

Video ini mendemonstrasikan konsep memakai neraca unsur untuk menghitung koefisien stoichiometri menggunakan respiratory quotient, QR, pada reaksi biologi umum. Metode numerik yang dipakai adalah penyelesaian sistem persamaan linier.

Video 2-2

Video ini mendemonstrasikan konsep neraca massa proses keadaan tunak tanpa recycle. Metode numerik yang dipakai adalah penyelesaian persamaan linier serempak.

Video 2-3

Konsep yang didemonstrasikan dalam video ini adalah memakai polinomial, persamaan Clapeyron, dan persamaan Riedel untuk mengkorelasikan data tekanan uap lawan suhu. Metode numerik yang dipakai adalah regresi polinomial bermacam-macam derajat dan regresi linier persamaan korelasi dengan transformasi.

Video 2-4

Konsep yang didemonstrasikan dalam video ini adalah perhitungan kapasitas panas rata-rata dari data kapasitas panas lawan suhu. Metode numerik yang dipakai adalah regresi polynomial bermacam-macam derajat untuk data dan integral polinomial yang dipaskan antara batas tertentu.

Video 2-5

Dalam video ini dijelaskan secara singkat mengenai metodologi analisis hukum kekekalan dengan contoh studi kasus perpindahan panas. Studi kasus yang dijadikan contoh adalah menganalisis perpindahan panas pemulihan lapisan dengan sinar inframerah. Persamaan yang didapatkan, yang berupa persamaan aljabar non-linier, kemudian diselesaikan dengan menggunakan Excel (Goal Seek).

Video 3-1

Konsep yang didemonstrasikan dalam video ini adalah perhitungan titik gelembung (bubble point) untuk campuran biner ideal. Metode numerik yang dipakai adalah penyelesaian persamaan aljabar nonlinier tunggal, yang dalam dalam Excel menggunakan Macro Solver. Sebagai contoh kasus adalah campuran biner n-pentana dan n-heksana. Tekanan uap komponen murni didekati dengan persamaan Antoine dan campuran ideal mengikuti hukum Raoult.

Video 3-2

Video ini merupakan bagian dari topik penyelesaian persoalan kesetimbangan fasa uap-cair. Konsep yang didemonstrasikan adalah perhitungan titik embun untuk campuran biner ideal, yang dalam contoh ini adalah campuran n-pentana dan n-heksana. Metode numerik yang dipakai adalah penyelesaian persamaan aljabar nonlinier tunggal, yang dalam Excel diimplementasikan menggunakan Solver.

Video 3-3

Konsep yang didemonstrasikan dalam video ini adalah perhitungan komposisi kesetimbangan uap-cair campuran multikomponen. Metode numerik yang dipakai adalah penyelesaian persamaan aljabar nonlinier tunggal. Persoalan dijelaskan dengan menggunakan kasus menghitung fraksi campuran dalam fasa uap ketika campuran etilena, etana, propane, n-butana diflash pada 60°C pada rentang tekanan 18, 19, …, 40 atm. Kemudian, hasil perhitungan dinyatakan dalam bentuk visual plot antara fraksi yang diuapkan lawan tekanan.

Video 3-4

Konsep yang didemonstrasikan dalam video ini adalah perhitungan dew point dan bubble point campuran multikomponen dan membuat kurva kesetimbangannya. Metode numerik yang dipakai adalah penyelesaian persamaan aljabar nonlinier tunggal. Persoalan dijelaskan dengan menggunakan kasus menghitung fraksi campuran dalam fasa uap ketika campuran etilena, etana, propane, n-butana diflash pada 60°C pada rentang tekanan 15, 19, …, 25 atm. Kemudian, hasil perhitungan dinyatakan dalam bentuk visual plot antara tekanan lawan dew point dan bubble point.

Video 4-1

Video ini membahas penyelesaian persoalan unsteady pada pencampuran dalam tangki. Disini dijelaskan cara menurunkan persamaannya berdasarkan pada neraca massa (total dan komponen). Persamaan yang diadapat adalah persamaan diferensial (PD) biasa yang terdiri atas 2 persamaan dan 2 bilangan tak diketahui sebagai fungsi waktu. Persamaan diselesaikan dengan metode numerik Euler menggunakan spreadsheet Excel.

Video 4-2

Video ini menjabarkan konsep neraca massa tidak tunak pada tangki bercampur sempurna seri. Penurunan persamaan berdasarkan neraca massa (total dan komponen) dijelaskan, yang menghasilkan 6 persamaan diferensial (PD) biasa dengan 6 bilangan tak diketahui. PD diselesaikan secara serempak menggunakan metode numerik Euler menggunakan spreadsheet Excel.

Video 4-3

Video ini menjelaskan penurunan persamaan berdasarkan neraca energi untuk menggambarkan secara matematika proses dinamik yang terjadi dalam tiga tangki pemanas seri. Persamaan yang dihasilkan adalah 3 persamaan diferensial biasa orde satu dengan 3 bilangan tak diketahui. Persamaan ini diselesaikan menggunakan Excel dengan metode Euler untuk melihat perubahan suhu cairan di dalam ketiga tangi tersebut ketika ada satu kondisi operasi yang diubah.

Video 6-1

Materi yang dijelaskan dalam video ini adalah penyelesaian persoalan konduksi panas 1 dimensi pada batang silinder menggunakan metode volume hingga. Persamaan yang mengatur peristiwa perpindahan panas pertama dijelaskan beserta dengan kondisi batasnya. Kemudian dijelaskan langkah-langkah penyelesaian dengan metode volume hingga, mulai dari penyusunan titik grid (volume kendali/sel), diskretisasi, sampai didapatkan persamaan diskret untuk masing-masing titik yang berupa persamaan aljabar linier serempak. Persamaan aljabar tersebut kemudian diselesaikan menggunakan Excel.