Lap Fluidisasi

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


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


Q(L/min)

Q(m3/s)∆P

A(m2) U log Ulog ΔP


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



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



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


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


TurunNaik

Log U

Log

P𝛥

log Umf = -0,95

Umf = 10-0,95


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


NaikTurun

Log U

Log

P𝛥

log Umf = -0,96

Umf = 10-0,96


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


-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


NaikTurun

Log U

Log

P𝛥


log Umf = -0,92

Umf = 10-0,92



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


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


NaikTurun

Log U

Log

P𝛥

Umf = 10-0,96


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.

Lap Fluidisasi

Documents

Transcript of Lap Fluidisasi