Post on 27-Oct-2015
description
Fluidisasi Zat PadatI. Tujuan
Adapun tujuan dari praktikum ini adalah agar mahasiswa dapat :
1. Menentukan besarnya kehilangan tekanan terhadap perubahan laju alir gas
2. Membuat kurva karakteristik fluidisasi
3. Menentukan Umf dari percobaan (kurva)
II. Dasar Teori
Fluidisasi adalah pengontakan antara padatan dengan gas, sehingga sifat unggun
menjadi seperti sifat-sifat fluida, yaitu :
Mengapungkan benda
Permukaannya horizontal
Dapat mengalir seperti fluida
Mempunyai beda tekanan hidrostatis maupun hidrodinamis.
Fluidisasi padat oleh gas
Suatu kolom diisi oleh butiran padat yang mempunyai ukuran tertentu, mula-
mula mempunyai tinggi L1. Dari bawah dialirkan fluida (gas) ke atas yang penyebaran
gasnya dibantu oleh distributor. Pada laju alir rendah unggun akan tetap diam, karena
gas akan mengalir melalui celah-celah padatan tanpa menyebabkan terjadinya
perubahan susunan butiran. Keadaan itu yang kita sebut dengan unggun diam (fixed
bed). Kalau laju alir fluida (gas) dinaikkan sedikit demi sedikit, maka pada laju alir
tertentu unggun akan terangkat dan butiran akan tersuspensi dalam aliran gas yang
melaluinya. Pada keadaan ini butiran terpisah antara satu dengan lainnya sehingga
mudah bergerak.
L1
fluida
Unggun Diam Unggun ter fluidisasi
Pada operasi fluidisasi :
Dp Umf ρ f
μ=[ (33 ,7 )2+0 ,0408
Dp3 ρf (ρp−ρ f )
μ2 ]−33 , 7……………(1.1)
Untuk keadaan khusus :
Nre < 20 ; (Nre= ρ Dv
μ )
Umf =
Dp
2( ρp−ρ f )1650 μ ……………..………..….(1.2)
Nre > 1000 ; (Nre= ρ Dv
μ )
Umf =
Dp ( ρp−ρf )24 ,5 ρ f ……………..………..(1.3)
Dp = Diameter padatan (mm)
rp = Rapat massa padatan (kg/m3)
rf = Rapat massa gas (kg/m3)
Umf = Kecepatan gas minimum (m/dt)
G = grafitasi (m/dt2)
h = Viskositas gas (Ndt/m2)
Karakteristik Unggun Terfluidakan
Log DP A
D B
0 log Umf log U0
Gambar 2 : Grafik antara log (DP) terhadap log (U0) pada peristiwa fluidisasi.
U0 = Kecepatan superfisial rata-rata fluida
DP = Kehilangan tekanan pada unggun
= Perbedaan antara tekanan fluida yang akan masuk unggun
dan tekanan fluida yang akan keluar unggun.
Ditinjau sebuah kolom yang berisi unggun butiran padat yang disangga oleh
pelat berpori. Dari bawah melalui pelat berpori dialirkan fluida ( gas atau cairan )
melalui unggun. Fluida dialirkan ke dalam kolom dengan kecepatan atas dasar kolom
kosong. Uo artinya kecepatan rata-rata fluida dalam kolom kosong dengan luas
penampang sama dengan penampang unggun pada laju alir volume yang sama dengan
laju alir fluida dalam unggun.
Sehingga : Uo = Q/A
Dengan : Q = laju alir volume (m3/s)
A = luas penampang kolom kosong (m2)
Apabila Uo dinaikkan maka Δp mula-mula akan naik secara linear hingga titik
A (lihat gambar 2) dengan menaikkan Uo lebih lanjut Δp mendadak turun dan
akhirnya konstan. Timbulnya puncak di A pada grafik disebabkan karena gaya dorong
fluida tidak saja digunakan untuk mengangkat unggun tetapi juga untuk mengatasi
gaya penyusutan butiran yang diakibatkan oleh himpitan butiran kasar satu dengan
yang lainnya. Jika unggun tercerai satu sama lain Δp akan turun di titik B. Dengan
peningkatan kecepatan fluida, tinggi unggun juga meningkat, tetapi kehilangan
tekanan akan konstan. Dari kenyataan ini menunjukkan bahwa geomeri intern unggun
berubah tetutama mengenai porositas unggun (ε), yaitu fraksi ruang kosong dalam
unggun.
Apabila kecepatan Uo diturunkan maka tinggi unggun akan menurun juga
secara linear mulai titik D menuju O. Peristiwa ini disebabkan karena saat unggun
menurun partikel-partikel akan meletakkan dirinya secara perlahan-lahan satu di atas
lainnya tanpa pemadatan. Sehingga bila dari keadaan ini dimulai kembali suatu
fluidisasi, maka grafik O-A-B-C akan melalui titik-titik O-D-B-C. Hal ini disebabkan
karena tidak diperlukan lagi gaya dorong untuk mengatasi himpitan antar butiran yang
terjadi karena pemadatan.
Kondisi fluidisasi seperti di atas adalah kondisi fluidisasi ideal. Fluidisasi
demikian disebut fluidisasi homogen yang mensyaratkan :
Butiran partikel terdistribusi secara merata dalam unggun sehingga porositas
unggun merata di setiap tempat
Kerapatan partikel dan kerapatan fluida hampir sama
Bentuk partikel berupa bola.
Bentuk dan ukuran partikel sama dan kecil.
Pada kondisi yang sebenarnya, kondisi fluidisasi homogen sukar diperoleh,
khususnya bila fluida yang digunakan adalah gas, sehingga terjadi fluidisasi
heterogen. Tiga jenis fluidisasi heterogen, yaitu:
Penggelembungan (bubbling)
Kanal-kanal (channeling)
Penorakan (slugging)
Bubbling Channelling Slugging
Gambar 3 : Fluidisasi Heterogen
Pada kecepatan gas yang besar, akan tampak gelembung-gelembung gas
dalam unggun. Dalam keadaan demikian, unggun akan mengalami pengadukan oleh
gelembung naik. Bila kecepatan gas diperbesar maka beberapa gelembung akan
bergabung dan dapat terjadi gelembung besar yang memenuhi penampang kolom,
sehingga unggun akan mengalami pengadukan oleh gelembung naik. Bila kecepatan
gas diperbesar maka beberapa gelembung akan bergabung dan dapat terjadi
gelembung besar yang memenuhi penampang kolom, sehingga unggun akan terangkat
ke atas kemudian jatuh dengan tiba-tiba menyebabkan beberapa partikel halus
terbawa aliran gas keluar (fluidisasi berpiston, slugging). Peristiwa ini dapat terjadi
bila distributor gas di bagian bawah unggun mempunyai lubang sedikit, sehingga
aliran gas akan terlokalisasi dan terbentuk saluran-saluran (kanal) dalam unggun.
Akibat adanya fluidisasi heterogen menyebabkan kontak antara fluida dan padatan
tidak sempurna sehingga efisiensi operasi menjadi rendah.
III. Metodologi
a. Alat dan Bahan
Alat
Seperangkat peralatan fluidisasi Piknometer
Bahan
Batubata Bentonit (0,2775mm) Bentonit (0,4925mm) Bentonit(0,815mm)
b. Langkah Kerja
1. Menentukan rapat massa partikel
2. Fluidisasi
Menimbang piknometer kosong, catat massanya
Menimbang piknometer yang sudah diisi dengan air, catat massanya
Menimbang piknometer yang sudah diisi sekitar setengah volume piknometer dengan partikel, catat massanya
Menimbang piknometer yang sudah diisi sekitar setengah volume piknometer dengan partikel dan setengah air , catat massanya
Menghidupkan pompa udara
Mengatur kecepatan udara yang kecil
Mematikan pompa udara
Mengisi tabung dengan partikel ukuran 0,355-0,630 mm setinggi ±3cm
Nyalakan pompa, catat delta P dan laju Alir (Q
Membesarkan laju alir, dengan membuka kran secara bertahap
Catan delta P setiap kenaikan laju alir (Q)
Ulangi prosedur untuk ketinggian 4cm dan 5 cm
IV. Data Percobaan
Pengukuran rapat massa partikel
Berat partikel (gram)
Diameter 0,355-0,63 mm Diameter 0,63-1,0 mm
Piknometer kosong, Wa 32,82 32,82
Piknometer isi air penuh, Wb 58,30 58,30
Piknometer isi padatan setengah, Wc 47,06 50,03
Piknometer isi padatan + air, Wd 64,92 65,15
Fluidisasi Partikel Berdiameter 0,355-0,630 mm
Diameter tabung = 5,5 cm
Laju alir Q
(L/min)
∆ P(CmH 2O)
Unggun 2,0 cm Unggun 3,0 cm Unggun 4,0 cm
Naik Turun Naik Turun Naik Turun
6 0,3 0,3 0,4 0,6 0,5 0,7
7 0,3 0,3 0,4 0,7 0,7 0,9
8 0,4 0,3 0,5 0,8 0,9 1,1
9 0,5 0,4 0,6 1 1 1,2
10 0,5 0,4 0,6 1,1 1,2 1,4
11 0,6 0,5 0,7 1,3 1,4 1,6
12 0,6 0,5 0,9 1,3 1,5 1,7
13 0,6 0,6 1 1,4 1,7 1,8
14 0,6 0,6 1,3 1,5 1,9 1,9
15 0,7 0,7 1,5 1,5 2 2
16 0,7 0,7 1,6 1,6 2 2,1
17 0,7 0,7 1,6 1,6 2,1 2,1
Fluidisasi Partikel Berdiameter 0,630-1,00 mm
Diameter tabung = 5,5 cm
Laju alir Q
(L/min)
∆ P(CmH 2O)
Unggun 2,0 cm Unggun 3,0 cm Unggun 4,0 cm
Naik Turun Naik Turun Naik Turun
7 0,2 0,1 0,3 0,3 0,4 0,4
8 0,2 0,2 0,3 0,3 0,5 0,5
9 0,3 0,2 0,4 0,4 0,6 0,5
10 0,3 0,3 0,4 0,4 0,7 0,6
11 0,3 0,3 0,5 0,5 0,8 0,7
12 0,4 0,3 0,6 0,5 0,9 0,8
13 0,4 0,4 0,6 0,6 0,9 0,9
14 0,4 0,4 0,7 0,6 1 1
15 0,5 0,5 0,8 0,7 1,1 1,1
16 0,5 0,5 0,8 0,8 1,2 1,1
17 0,6 0,6 0,9 0,9 1,2 1,1
18 0,6 0,6 0,9 0,9 - -
V. Pengolahan Data
Perhitungan
Menghitung Luas Permukaan Tabung
Diameter tabung dalam = 5,5 cm
A = 14
πD2
A = 14(3,14 )¿)2
= 23,746 cm2
A = 2,3746 x 10-3 m2
Menghitung Rapat Massa Butiran
1. Ukuran partikel 0,355-0,630 mm
a. Menghitung volume piknometer Volume piknometer = volume air penuh
Volumeair penuh= Massaair penuhRapatmassaair
Rapat massa air ρair (1 atm,25oC) = 0,9971 gr/mL= 997,1 kg/m3
massa air=W b−W a
Volumeair penu h=0,05830 kg−0,03282 kg
997,1 Kg /m3
Volume piknometer=¿ 2,55 x 10 -5 m3
b. Menghitung volume air pada pikno berisi padatan dan air sampai penuh
Volumeair penuh=massa air dalam piknometerrapat massa air
massa air dalam piknometer=W d−W c
Volume air penuh=0,06492 kg−0,04706 kg
997,1 Kg /m3
Volumeair penuh=¿ 1,79 x 10 -5m3
c. Menghitung rapat massa butiran
Rapat massa butiran ρp=massa butiranvolumebutiran
massa butiran=W c−W a
volumebutiran=volume piknometer−volume air
Rapat massa butiran ρp=0,04706−0,03282
2,55 x10−5−1,79 x10−5
Rapat massa butiran ρp=1873,68 Kg /m3
2. Ukuran partikel 0,355-0,630 mm
d. Menghitung volume piknometer Volume piknometer = volume air penuh
Volumeair penuh= Massaair penuhRapatmassaair
Rapat massa air ρair (1 atm,25oC) = 0,9971 gr/mL= 997,1 kg/m3
massa air=W b−W a
Volumeair penu h=0,05830 kg−0,03282 kg
997,1 Kg /m3
Volume piknometer=2,55 x10−5 m3
e. Menghitung volume air pada pikno berisi padatan dan air sampai penuh
Volu me air penuh=massa air dalam piknometerrapat massa air
massa air dalam piknometer=W d−W c
Volumeair penuh=0,06515 kg−0,05003 kg
997,1 Kg /m3
Volumeair penuh=¿ 1,52 x 10 -5 m3
f. Menghitung rapat massa butiran
Rapat massa butiran ρp=massa butiranvolumebutiran
massa butiran=W c−W a
volumebutiran=volume piknometer−volume air
Rapat massa butiran ρp=0,05003−0,03282
2,55 x10−5−1,52 x10−5
Rapat massa butiran ρp=1670,87 Kg /m3
Menentukkan kurva karakteristik fluidisasi dan harga Umf dari kurva
a. Menghitung laju alir linier Udara (U)
U=laju alir volume (Q)luas permukaan(A )
b. Menghitung Luas Permukaan
A=14
π D2
Partikel berdiameter 0,355-0,680 mm pada Unggun 2 cm
Q Q ∆PA(m2) U log U
log ΔP
(L/min) (m3/s) Naik Turun Naik Turun
6 0,0001 0,3 0,3 0,00237 0,04211 -1,3756 -0,523 -0,5237 0,00012 0,3 0,3 0,00237 0,04913 -1,3086 -0,523 -0,5238 0,00013 0,4 0,3 0,00237 0,05615 -1,2507 -0,398 -0,5239 0,00015 0,5 0,4 0,00237 0,06317 -1,1995 -0,301 -0,39810 0,00017 0,5 0,4 0,00237 0,07019 -1,1537 -0,301 -0,39811 0,00018 0,6 0,5 0,00237 0,07721 -1,1124 -0,222 -0,30112 0,0002 0,6 0,5 0,00237 0,08423 -1,0746 -0,222 -0,30113 0,00022 0,6 0,6 0,00237 0,09124 -1,0398 -0,222 -0,22214 0,00023 0,6 0,6 0,00237 0,09826 -1,0076 -0,222 -0,22215 0,00025 0,7 0,7 0,00237 0,10528 -0,9777 -0,155 -0,15516 0,00027 0,7 0,7 0,00237 0,1123 -0,9496 -0,155 -0,15517 0,00028 0,7 0,7 0,00237 0,11932 -0,9233 -0,155 -0,155
Partikel berdiameter 0,355-0,680 mm pada Unggun 3 cm
Q(L/min)
Q(m3/s)
∆PA(m2) U log U
log ΔP
Naik Turun Naik Turun
6 0,0001 0,4 0,6 0,0023746
0,042112 -1,37559 -0,398 -0,222
7 0,000117 0,4 0,7 0,0023746
0,049131 -1,30864 -0,398 -0,155
8 0,000133 0,5 0,8 0,0023746
0,05615 -1,25065 -0,301 -0,097
9 0,00015 0,6 1 0,0023746
0,063169 -1,1995 -0,222 0
10 0,000167 0,6 1,1 0,0023746
0,070187 -1,15374 -0,222 0,041
11 0,000183 0,7 1,3 0,0023746
0,077206 -1,11235 -0,155 0,114
12 0,0002 0,9 1,3 0,0023746
0,084225 -1,07456 -0,046 0,114
13 0,000217 1 1,4 0,0023746
0,091243 -1,0398 0 0,146
14 0,000233 1,3 1,5 0,0023746
0,098262 -1,00761 0,114 0,176
15 0,00025 1,5 1,5 0,0023746
0,105281 -0,97765 0,176 0,176
16 0,000267 1,6 1,6 0,0023746
0,1123 -0,94962 0,204 0,204
17 0,000283 1,6 1,6 0,0023746
0,119318 -0,92329 0,204 0,204
Partikel berdiameter 0,355-0,680 mm pada Unggun 4 cm
Q(L/min)
Q(m3/s)∆P
A(m2) U log Ulog ΔP
Naik Turun Naik Turun
6 0,0001 0,5 0,7 0,0023746 0,042112 -1,37559 -0,301 -0,155
7 0,000117 0,7 0,9 0,0023746 0,049131 -1,30864 -0,155 -0,046
8 0,000133 0,9 1,1 0,0023746 0,05615 -1,25065 -0,046 0,041
9 0,00015 1 1,2 0,0023746 0,063169 -1,1995 0 0,114
10 0,000167 1,2 1,4 0,0023746 0,070187 -1,15374 0,079 0,146
11 0,000183 1,4 1,6 0,0023746 0,077206 -1,11235 0,146 0,204
12 0,0002 1,5 1,7 0,0023746 0,084225 -1,07456 0,176 0,230
13 0,000217 1,7 1,8 0,0023746 0,091243 -1,0398 0,230 0,255
14 0,000233 1,9 1,9 0,0023746 0,098262 -1,00761 0,279 0,279
15 0,00025 2 2 0,0023746 0,105281 -0,97765 0,301 0,301
16 0,000267 2 2,1 0,0023746 0,1123 -0,94962 0,301 0,322
17 0,000283 2,1 2,1 0,0023746 0,119318 -0,92329 0,322 0,322 Partikel berdiameter 0,630-1,000 mm pada Unggun 2 cm
Q(L/min)
Q(m3/s)∆P
A(m2) U log Ulog ΔP
Naik Turun Naik Turun
7 0,000117 0,2 0,1 0,0023746 0,049131 -1,30864 -0,699 -1,00
8 0,000133 0,2 0,2 0,0023746 0,05615 -1,25065 -0,699 -0,699
9 0,00015 0,3 0,2 0,0023746 0,063169 -1,1995 -0,523 -0,699
10 0,000167 0,3 0,3 0,0023746 0,070187 -1,15374 -0,523 -0,523
11 0,000183 0,3 0,3 0,0023746 0,077206 -1,11235 -0,523 -0,523
12 0,0002 0,4 0,3 0,0023746 0,084225 -1,07456 -0,398 -0,523
13 0,000217 0,4 0,4 0,0023746 0,091243 -1,0398 -0,398 -0,398
14 0,000233 0,4 0,4 0,0023746 0,098262 -1,00761 -0,398 -0,398
15 0,00025 0,5 0,5 0,0023746 0,105281 -0,97765 -0,301 -0,301
16 0,000267 0,5 0,5 0,0023746 0,1123 -0,94962 -0,301 -0,301
17 0,000283 0,6 0,6 0,0023746 0,119318 -0,92329 -0,222 -0,222
18 0,0003 0,6 0,6 0,0023746 0,1263 -0,8986 -0,222 -0,222 Partikel berdiameter 0,630-1,000 mm pada Unggun 3 cm
Q(L/min)
Q(m3/s)∆P
A(m2) U log Ulog ΔP
Naik Turun Naik Turun
7 0,000117 0,3 0,3 0,0023746 0,049131 -1,30864 -0,523 -0,523
8 0,000133 0,3 0,3 0,0023746 0,05615 -1,25065 -0,523 -0,523
9 0,00015 0,4 0,4 0,0023746 0,063169 -1,1995 -0,398 -0,398
10 0,000167 0,4 0,4 0,0023746 0,070187 -1,15374 -0,398 -0,398
11 0,000183 0,5 0,5 0,0023746 0,077206 -1,11235 -0,301 -0,301
12 0,0002 0,6 0,5 0,0023746 0,084225 -1,07456 -0,222 -0,301
13 0,000217 0,6 0,6 0,0023746 0,091243 -1,0398 -0,222 -0,222
14 0,000233 0,7 0,6 0,0023746 0,098262 -1,00761 -0,155 -0,222
15 0,00025 0,8 0,7 0,0023746 0,105281 -0,97765 -0,097 -0,155
16 0,000267 0,8 0,8 0,0023746 0,1123 -0,94962 -0,097 -0,097
17 0,000283 0,9 0,9 0,0023746 0,119318 -0,92329 -0,046 -0,046
18 0,0003 0,9 0,9 0,0023746 0,1263 -0,8986 -0,046 -0,046
Partikel berdiameter 0,630-1,000 mm pada Unggun 4 cm
QQ(m3/
s)
∆PA(m2) U log U
log ΔP(L/
min)Naik Turun Naik Turun
70,0001
20,4 0,4
0,00237
0,04913
-1,3086
-0,398 -0,398
80,0001
30,5 0,5
0,00237
0,05615
-1,2507
-0,301 -0,301
90,0001
50,6 0,5
0,00237
0,06317
-1,1995
-0,222 -0,301
100,0001
70,7 0,6
0,00237
0,07019
-1,1537
-0,155 -0,222
110,0001
80,8 0,7
0,00237
0,07721
-1,1124
-0,097 -0,155
12 0,0002 0,9 0,80,0023
70,0842
3-
1,0746-0,046 -0,097
130,0002
20,9 0,9
0,00237
0,09124
-1,0398
-0,046 -0,046
140,0002
31 1
0,00237
0,09826
-1,0076
0 0
150,0002
51,1 1,1
0,00237
0,10528
-0,9777
0,041 0,041
160,0002
71,2 1,1
0,00237
0,1123-
0,94960,079 0,041
170,0002
81,2 1,1
0,00237
0,11932
-0,9233
0,079 0,041
VI. Hasil Percobaan Rapat massa butiran ukuran 0,355-0,630 mm adalah 1873,68 Kg /m3
Kurva karakteristik fluidisasi butiran ukuran mm dengan unggun tinggi 2cm
-1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8 -0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
Kurva log U vs log ∆P
NaikTurun
Log U
Log
P𝛥
log Umf = -0,98
Umf = 10-0,98
Umf = 0,1047 m/detik
Kurva karakteristik fluidisasi butiran ukuran 0,355-0,630 mm dengan unggun tinggi 3 cm
-1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8 -0.7
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
Kurva log U vs log ∆P
TurunNaik
Log U
Log
P𝛥
log Umf = -0,95
Umf = 10-0,95
Umf = 0,1122 m/detik
Kurva karakteristik fluidisasi butiran ukuran 0,355-0,630 mm dengan unggun tinggi 4 cm
-1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
Kurva log U vs log ∆P
NaikTurun
Log U
Log
P𝛥
log Umf = -0,96
Umf = 10-0,96
Umf = 0,1096 m/detik
Rapat massa butiran ukuran 0,680-1 mm adalah1670,87 Kg
m3
Kurva karakteristik fluidisasi butiran ukuran 0,680-1 mm dengan unggun tinggi 2 cm
log Umf = -0,93
Umf = 10-0,93
Umf = 0,1175 m/detik
-1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
Kurva log U vs log ∆P
NaikTurun
Log U
Log
P𝛥
Kurva karakteristik fluidisasi butiran ukuran 0,680-1 mm dengan unggun tinggi 3 cm
log Umf = -0,92
Umf = 10-0,92
Umf = 0,1202 m/detik
Kurva karakteristik fluidisasi butiran ukuran 0,680-1 mm dengan unggun tinggi 4 cm
log Umf = -0,96
-1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8 -0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
Kurva log U vs log ∆P
NaikTurun
Log U
Log
P𝛥
-1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
Kurva log U vs log ∆P
NaikTurun
Log U
Log
P𝛥
Umf = 10-0,96
Umf = 0,1096 m/detik
Menghitung Umf dari perhitungan
a. Menghitung rapat masssa udara
ρ f=28,97 ( 122,414 )( 273,2
298 )ρ f=1,185
b. Menentukan nilai Bilangan Reynold (Nre)
N ℜ=ρ x D xU
µ
Partikel berdiameter 0,355-0,630 mm
µ udara pada suhu ruang = 1,84 x 10-5 kg/ms
D (diameter padatan) rata-rata = (0,355+0,630)/2 = 0,4925mm = 0,0004925 m
Q(L/min)
∆P U=Q/A µ D ρ padatan Nre
6 0,4 0,042112
0,0000184 0,0004925 1873,682111,97951
7 0,4 0,049131
0,0000184 0,0004925 1873,682463,992812
8 0,5 0,05615 0,0000184 0,0004925 1873,68 2816,0061159 0,6 0,06316
90,0000184 0,0004925 1873,68
3168,019417
10 0,6 0,070187
0,0000184 0,0004925 1873,683519,982568
11 0,7 0,077206
0,0000184 0,0004925 1873,683871,99587
12 0,9 0,084225
0,0000184 0,0004925 1873,684224,009172
13 1 0,091243
0,0000184 0,0004925 1873,684575,972323
14 1,3 0,098262
0,0000184 0,0004925 1873,684927,985625
15 1,5 0,105281
0,0000184 0,0004925 1873,685279,998927
16 1,6 0,1123 0,0000184 0,0004925 1873,68 5632,01222917 1,6 0,11931
80,0000184 0,0004925 1873,68
5983,97538
Nre menunjukkan >1000
ρ f udara pada suhuruang=1 ,172kg /m3
Umf =D partikel(ρp−ρf )
24,5 x ρf
Umf =0,0004925(1873,68−1,172)
24,5 x1,172
Umf =0 , 03212 m /detik
Partikel berdiameter 0,630-1,000 mm
µ udara pada suhu ruang = 1,84 x 10-5 kg/ms
D (diameter padatan) rata-rata = (0,630+1,000)/2 = 0,815 mm = 0,000815 m
Q(L/min)
∆P U=Q/A µ D ρ padatan Nre
7 0,3 0,049131
0,0000184 0,000815 1670,873636,118689
8 0,3 0,05615 0,0000184 0,000815 1670,87 4155,5853629 0,4 0,06316
90,0000184 0,000815 1670,87
4675,052034
10 0,4 0,070187
0,0000184 0,000815 1670,875194,444698
11 0,5 0,077206
0,0000184 0,000815 1670,875713,91137
12 0,6 0,084225
0,0000184 0,000815 1670,876233,378043
13 0,6 0,091243
0,0000184 0,000815 1670,876752,770706
14 0,7 0,098262
0,0000184 0,000815 1670,877272,237379
15 0,8 0,105281
0,0000184 0,000815 1670,877791,704051
16 0,8 0,1123 0,0000184 0,000815 1670,87 8311,17072417 0,9 0,11931
80,0000184 0,000815 1670,87
8830,563387
18 0,9 0,1263 0,0000184 0,000815 1670,87 9347,29174
Nre menunjukkan >1000
ρ f udara pada suhuruang=1 ,172kg /m3
Umf =D partikel(ρp−ρf )
24,5 x ρf
Umf =0,000815(1670,87−1,172)
24,5 x1,172
Umf =0 , 0474 m /detik
Ukuran diameter partikel
Nilai Umf Berdasarkan Perhitungan
Nilai Umf Berdasarkan Kurva Karakteristik Fluidisasi (m/detik)
Unggun 2,5 cm
Unggun 3,5 cm
Unggun 4,5 cm
0,355-0,630 mm 0,03212 0,1047 0,1122 0,1096
0,630-1,00 mm 0,0474 0,1175 0,1202 0,1096
V. Pembahasan oleh ( Anik Munawaroh dan Yayan Maulana)
Tujuan dari praktikum kali ini adalah untuk mengetahui nilai minimum Umf dan
faktor-faktor yang mempengaruhi fluidisasi. Prinsip dari praktikum ini adalah
pengontakkan fluida baik gas maupun cairan dengan suatu butiran padat, sehingga
sifat dari butiran itu berubah seperti fluida.
Pada praktikum ini, fluidisasi dilakukan dengan cara mengalirkan gas ke
dalam tabung/kolom berisi. Apabila kecepatan fluida relatif rendah, butiran padatan
tetap diam karena fluida hanya mengalir melalui ruang antar partikel tanpa
menyebabkan terjadinya perubahan susunan partikel tersebut dan dalam keadaan
diam unggun bertekanan besar. Namun berbeda halnya apabila laju alir dinaikkan
sedikit demi sedikit akan ada saat dimana perbedaan penurunan tekanan akan sama
dengan gaya berat yang bekerja terhadap butiran-butiran padatan, penurunan tekanan
pada permukaan unggun inilah yang menyebabkan unggun terangkat. Dalam
praktikum kali ini praktikan menggunakan butiran padatan yang berdiameter 0,355-
0,680 mm dan 0,680-1 mm dengan tinggi unggun 2 cm, 3 cm, dan 4 cm , dan laju
alir gas bervariasi dengan laju gas minimum 6 L/menit.
Dari hasil praktikum yang telah dilakukan praktikan akan memperoleh data
berupa besarnya nilai penurunan tekanan (∆ P ¿ pada laju tertentu (Q) pada setiap
tinggi unggunnya, dicatat pula penurunan tekanan pada saat laju alir gas diturunkan.
Dari data tersebut dapat dibuat kurva karakteristik fluidisasi (log ∆ P terhadap log
U).
Berdasarkan data yang diperoleh praktikan menujukan bahwa kurva
karakteristik fluidisasi setiap tinggi unggun butiran padatan berbeda-beda. Hal ini
disebabkan karena bahan yang digunakan praktikan mempunyai perbedaan diameter
dan massa jenis, sehingga mempengaruhi terfluidisasinya butiran padatan meskipun
laju alir udara tekan yang diberikan sama. Semakin besar diameter suatu butiran
padatan, maka butiran padatan tersebut yang terfluidisasi hanya sedikit bahkan ada
juga yang tidak terfluidisasi. Begitupun sebaliknya, semakin kecil diameter suatu
padatan, maka butiran padatan yang terfluidisasi akan semakin banyak.
Untuk kecepatan alir minimum (Umf) dapat dilihat dari kurva karakteristik
fluidisasi atau pun bisa dilakukan dengan perhitungan rumus. Umf yg didapatkan
praktikan secara grafis adalah dengan cara menarik garis ke sumbu x dari hasil kurva
yang terbentuk di nilai konstan. Umf yang praktikan dapatkan secara grafis
menghasilkan nilai yang berbeda-beda tiap diameter, karena perbedaan diameter
butiran padatan yang menyusun unggun sehingga menyebabkan perbedaan tekanan
yang besar. Dimana semakin besar diameter butiran padatan maka akan semakin
besar tekanan yang diperlukan supaya butiran padatan tersebut dapat terfluidisasi.
Berikut nilai Umf yang diperoleh
Ukuran diameter partikel
Nilai Umf Berdasarkan Perhitungan
Nilai Umf Berdasarkan Kurva Karakteristik Fluidisasi (m/detik)
Unggun 2,5 cm
Unggun 3,5 cm
Unggun 4,5 cm
0,355-0,630 mm 0,03212 0,1047 0,1122 0,1096
0,630-1,00 mm 0,0474 0,1175 0,1202 0,1096
Umf yang dihasilkan dari perhitungan menunjukan perbedaan dari Umf yang
didapatkan dari pompa. Perbedaan nilai ini disebabkan karenakan rumus yang
digunakan tidak menghitung tinggi dari unggun, sehingga kita tidak dapat
menghitung Umf pada perbedaan ketinggian dengan rumus tersebut. Nre untuk
tinggi unggun yang berbeda apabila dihitung secara teoritis nilainya akan sama
karena jumlah padatan tidak berpengaruh. Dimana pada perhitungan Nre secara
teoritis ini faktor-faktor yang berpengaruh adalah diameter padatan, masa jenis
padatan dan juga laju alir fluida.
VI. KESIMPULAN
Dari hasil praktikum yang telah dilakukan, praktikan dapat menyimpulkan bahwa :
Apabila kecepatan fluida relatif rendah, unggun tetap diam karena fluida hanya
mengalir melalui ruang antar partikel tanpa menyebabkan terjadinya perubahan
susunan partikel tersebut
Semakin besar putaran kran, maka kecepatan laju alir linier / laju alir
volumetriknya semakin besar pula.
Semakin besar laju alir volumetriknya ( Q ) maka akan mempercepat
proses terfluidisasinya unggun butiran partikel tersebut.
Fluidisasi di pengaruhi oleh beberapa hal :
Laju alir fluida dan jenis fluida. Ukuran partikel atau diameter partikel. Jenis dan densitas partikel Diameter kolom Tinggi unggun
Daftar Pustaka
Geankoplis, C.L. 1993, “Transport Processes and Unit operations” 3rd, pp 127-132,
Prentice-Hall, Inc., Eanglewood Cliffs, new jersey USA.
Djauhari, Agus. 2011. Jobsheet Praktikum Satuan Operasi “Fluidisasi Padat Gas”.
Bandung: Politeknik Negeri Bandung.
Robert L. Perry, “Chemical Engineers Handbook“. 3rd edition.