Laporan Akhir Fluidisasi

Page

[ ] December 15, 2010

BAB I

Tujuan dan Tinjauan Teori

I.1 Tujuan

- Mengamati perilaku partikel unggun (bed) dengan udara mengalir ke atas.

- Menyelidiki hubungan antara ketinggian unggun dan penurunan tekanan (pressure drop).

- Menyelidiki pengaruh :

Kecepatan superfisial.

Kedalaman kerendaman (depth ofimersion).

Ukuran partikel.

Pada koefisien transfer panas suatu permukaan panas yang terendam dalam unggun

terfluidisasi.

I.2 Tinjauan Teori

Apabila suatu aliran udara melewati partikel unggun yang ada dalam tabung, maka aliran

tersebut memberikan gaya seret (drag force) pada partikel dan menimbulkan pressure drop

sepanjang unggun. Pressure drop akan naik jika kecapatan superfisial naik. Kecepatan superfisial

adalah kecepatan aliran jika tabung kosong.

Pada kecepatan superfisial rendah, unggun mula-mula diam. Jika kemudian kecepatan

superfisial dinaikkan, maka pada suatu saat gaya seret fluida akan menyebabkan unggun

mengambang dan menyebabkan tahanan terhadap aliran udara mengecil, sampai akhirnya gaya

seret tersebut cukup untuk mendukung gaya berat partikel unggun. Kemudian unggun

terfluidisasi dan ssistem padat/fluida menunjukkan sifat-sifat seperti fluida.

Sementara itu pressure drop sepanjang unggunakan tetap walaupun kecepatan superfisial

terus dinaikkan dan sama dengan berat efektif unggun persatuan luas.

Ap= Mρp . Sb

( ρp−ρf ) g

Page

[ ] December 15, 2010

Kecepatan superfisial terendah yang dibutuhkan untuk terjadinya fluidisasi disebut MINIMUM

FLUIDIZATION VELOCITY (Umf).

Jika kecepatan gas di atas Umf, unggun akan mulai “bubbling”, kondisi ini disebut

AGGREGATIVE FLUIDATION dan rongga-rongga seperti gelembung uap akan

membangkitkan sirkulasi partikel unggun.

Sementara itu kecepatan gas antar partikel (interstitial velocity) praktis sehingga

kenaikkan kecepatan superfisial yang ekstrim akan menyebabkan timbulnya gelembung yang

sangat besar, memenuhi seluruh tabung dan mendurung slugs partikel (terjadi slugging bed).

Pada saat ini pressure drop mungkin melampaui berat persatuan luas karena adanya

interaksi partikel dengan dinding tabung. Jika densitas fluidanya lebih besar atau partikel unggun

lebih ringan (1400 kgm) dan lebih kecil (20-100 kgm), kemungkinan unggun dapat tertahan

dalam keadaan mengambang lebih stabil (PARTICULATE FLUIDIZATION), sampai kecepatan

superfisial dua atau tiga kali Umf. Kondisi terfluidisasi non bubbling disebut QUIESCENT BED.

Partikel unggun yang lebih ringan, lebih halus dan bersifat kohesif sangat sukar

terfluidisasi karena gaya tarik antar partikel lebih besar daripada gaya seretnya. Sehingga partikel

cenderung melekat satu sama lain dan gas menembus unggun dengan membentuk CHANNEL.

I.2.1 Penentuan Kecepatan Fluidisasi Minimum.

Untuk memprediksi kecepatan fluidisasi minimum, Ergun menurunkan suatu korelasi

dengan cara menyamakan Pressure Drop pada saat kecepatan fluidisasi minimum dengan berat

unggun persatuan luas dan diperoleh dengan persamaan sebagai berikut :

Ar=1501−Emf

φ2 . Emf3

Remf +1 .75φ. Emf

3Remf

2

Remf =μmf .dp

μ

Suku pertama persamaan Ergun dominan pada aliran laminer, sedangkan suku kesua

dominan pada aliran turbulen.

Pressure dropacross bed

Minimum Fluidization Velocity

Superficial Velocity

Page

[ ] December 15, 2010

I.2.2 Estimasi Voidage (kekosongan antar partikel)

Untuk material yang tidak mempunyai proses internal, voidage dapat diestimasi dari

densiti partikel (ρp) dan densiti unggun (ρb).

ε=1−ρb

ρ p

ε mf=1−ρbmf

ρp

ρbmf =Masa partikel dalam unggunVolume unggun pada Umf

Faktor bentuk adalah:

φ= Luas permukaan bola pada volume tertentuLuas permukaan partikel pada volume yang sama

Faktor bentuk untuk partikel yang berbentuk tidak teratur susah ditentukan. Untuk bahan yang

dipakai dalam percobaan, kira-kira mempunyai harga Φ = 0.73

I.2.3 Pengukuran Kecepatan Fluida Minimum

Pengukuran kecepatan fluidisasi minimum dapat diperoleh dari grafik pressure drop vs

superficial velocity, yaitu sesuai titik potong antara bagian kurva yang naik dan bagian kurva

yang datar.

Page

[ ] December 15, 2010

I.2.4 Ketinggian Unggun

Tinggi unggun dapat diplot terhadap kecepatan superficial. Untuk kecepatan superficial

tinggi, permukaan menggunakan berfluktuasi karena pecahnya gelembung di permukaan,

sehingga ketinggian unggun hanya dapat diukur dengan perkiraan

I.2.5 Perilaku Gelembung

Gelembung yang lebih besar cenderung naik lebih cepat daripada yang kecil. Sehingga

antara gelembung dapat terjadi tumbukan dan bergabung (Coalescence) dan gelembung semakin

tumbuh besar.

Dinding tabung juga mempengaruhi gerakan gelembung, sehingga gelembung cenderung

bergerak ke arah dalam unggun.

I.2.6 Sifat-Sifat Perpindahan Panas Unggun Terfluidisasi

Unggun yang terfluidisasi oleh gelembung – gelembung tercampur dengan sangat baik

karena partikel – partikel unggun tersirkulasi oleh gelembung – gelembung yang naik. Akibatnya

temperatur unggun sangat seragam, walaupun terdapat reaksi yang sangat eksotermis. Juga luas

permukaan transfer panas antara gas dan unggun cukup tinggi sehingga gas dan partikel cepat

mencapai temperatur yang sama. Laju transfer panas yang tinggi juga dapat diperoleh antara

permukaan panas yang dicelup di dalam unggun yang terfluidisasi. Tiga mekanisme yang

menyumbangkan transfer panas antara unggun terfluidisasi dan permukaan adalah :

1. Untuk partikel unggun dengan diameter lebih kecil 500 dan densiti lebih kecil 4000 kg m

( kecuali partikel halus yang sangat kohesive ), mekanisme utama adalah adanya sirkulasi

antara bulk unggun dan partikel yang berdekatan dengan permukaan panas ( PARTICLE

CONVECTIVE MECHANISME ). Partikel mampu mentransfer banyak panas karena

mempunyai kapasitas panas pada saat awal partikel berdekatan dengan permukaan panas,

terdapat gradien temperatur lokal yang besar, terdapat perbedaan temperatur yang besar

antara bulk unggun dan permukaan sehingga laju perpindahan panas sangat besar. Tapi

Page

[ ] December 15, 2010

makin lama temperatur unggun makin mendekati temperatur permukaan sehingga laju

transfer panas turun. Jadi untuk suatu selang waktu tertentu laju transfer panas semakin

tinggi jika partikel bersinggungan dengan permukaan panas dalam residen time yang

singkat, yang dapat diperoleh dengan mengatur kondisi operasi. Tetapi harus diingat

bahwa residen time yang ekstrim kecil untuk memperoleh koefisien perpindahan panas

yang paling tinggi dibatasi oleh konduktivitas panas gas dan jarak jalur transfer panas

terpendek dimana panas mengalir secara konduksi antara partikel unggun dan permukaan

panas. Ini berarti bahwa semakin kecil ukuran partikel diharapkan diperoleh koefisien

(dengan unggun dari material jenis ini, transfer panas secara konveksi melalui gas

diabaikan karena aliran intersial laminer). Jelas bahwa perilaku unggun sangatlah

kompleks, sehingga tidak mungkin memperkirakan harga koefisien transfer panas hanya

dengan meninjau satu prinsip saja. Satu test dengan menggunakan bola kalorimeter

dicelupkan dalam unggun panas dan koefisien transfer panas diturunkan dari laju

perubahan temperatur bola, diperoleh :

hpcmax=35 .8 ρp0 . 2 k

g0 . 6 dp−0 .96

2. Untuk unggun dengan ukuran/densiti lebih besar, kecepatan interstitial adalah turbulen,

yang berarti bahwa transfer panas konveksi melalui gas menjadi penting. Jika transfer

panas mode ini menjadi dominan, maka transfer panas akan naik dengan naiknya

diameter partikel. (karena makin besar partikel, makin besar turbulensi kecepatan

interstitial).

3. Untuk temperatur yang lebih tinggi akan terdapat perbedaan temperatur yang

sangat besar antara unggun dan permukaan panas sehingga transfer panas secara radiasi

menjadi penting.

Page

[ ] December 15, 2010

BAB II

Pengolahan Data

II.1 Data Mentah

Percobaan 1

Laju alir besar → kecil

Q P1 P2 Hb ∆P1.70 4 3.8 16 0.21.40 4.1 3.4 14.5 0.71.00 3.1 1.4 9.5 1.70.60 2.3 0.5 5.5 1.80.40 1.3 0.4 5.5 0.90.00 0.1 0.1 5.5 0

Laju alir kecil → besar

Q P1 P2 Hb ∆P0.00 0.1 0.1 5.5 00.40 1.2 0.3 5.5 0.90.60 2 0.4 5.5 1.61.00 3 1.1 8.7 1.91.40 3.5 2.1 14.2 1.41.70 3.6 3 15.5 0.6

Percobaan 2

Heater Tidak Tercelup T=100oC

Termokopel Q (m3/s) h1 h2 Δh (m) Hb (m) T2 (C) T3 (C)tercelup 0.0017 0.037 0.03 0.007 0.15 40 33

0.0014 0.034 0.022 0.012 0.13 40 32 0.001 0.032 0.015 0.017 0.087 38 32 0.0006 0.018 0.005 0.013 0.055 38 31 0.0004 0.012 0.003 0.009 0.055 38 31 0 0 0.001 0.001 0.055 40 30

tidak tercelup 0.0017 0.035 0.03 0.005 0.098 40 35 0.0014 0.035 0.024 0.011 0.088 40 35 0.001 0.028 0.011 0.017 0.075 38 34 0.0006 0.017 0.007 0.01 0.055 38 33 0.0004 0.013 0.002 0.011 0.055 38 33 0 0 0.001 0.001 0.055 40 33


Page

[ ] December 15, 2010


0.0014 0.036 0.024 0.012 0.083 38 31 0.001 0.033 0.011 0.022 0.068 38 30 0.0006 0.02 0.005 0.015 0.055 37 30 0.0004 0.015 0.004 0.011 0.055 37 30 0 0 0.001 0.001 0.055 37 30

tidak tercelup 0.0017 0.035 0.029 0.006 0.1 38 33 0.0014 0.034 0.022 0.012 0.087 38 33 0.001 0.03 0.012 0.018 0.073 37 33 0.0006 0.02 0.007 0.013 0.055 37 32 0.0004 0.014 0.003 0.011 0.055 36 31 0 0.001 0.002 0.001 0.055 36 31



0.0014 0.035 0.022 0.013 0.09 37 33 0.001 0.03 0.012 0.018 0.068 35 33 0.0006 0.02 0.005 0.015 0.055 35 33 0.0004 0.012 0.005 0.007 0.055 35 33 0 0 0 0 0.055 37 33

tidak tercelup 0.0017 0.035 0.027 0.008 0.093 41 35

0.0014 0.032 0.021 0.011 0.086 40 35 0.001 0.029 0.011 0.018 0.077 39 34 0.0006 0.022 0.006 0.016 0.055 38 33 0.0004 0.014 0.004 0.01 0.055 37 33 0 0.001 0.001 0 0.055 37 32

Heater Tercelup T= 100oC


0.0014 0.036 0.021 0.015 0.087 39 32 0.001 0.033 0.012 0.021 0.075 38 32 0.0006 0.021 0.004 0.017 0.055 38 32 0.0004 0.013 0.003 0.01 0.055 37 32 0 0 0.001 0.001 0.055 37 32

tidak tercelup 0.0017 0.036 0.032 0.004 0.1 39 34 0.0014 0.033 0.021 0.012 0.09 39 34

Page

[ ] December 15, 2010

0.001 0.032 0.011 0.021 0.075 38 33 0.0006 0.02 0.003 0.017 0.055 37 33 0.0004 0.015 0.002 0.013 0.055 36 32 0 0 0.001 0.001 0.055 36 32

Heater Tercelup T=120oC


0.0014 0.036 0.024 0.012 0.088 40 32 0.001 0.033 0.014 0.019 0.08 50 31 0.0006 0.02 0.003 0.017 0.055 62 30 0.0004 0.016 0.002 0.014 0.055 64 30 0 0 0.001 0.001 0.055 67 30

tidak tercelup 0.0017 0.037 0.029 0.008 0.1 40 35 0.0014 0.039 0.024 0.015 0.093 41 35 0.001 0.032 0.011 0.021 0.074 41 35 0.0006 0.023 0.005 0.018 0.055 41 34 0.0004 0.013 0.002 0.011 0.055 40 34 0 0.001 0.001 0 0.055 39 33

Heater Tercelup T=140oC


0.0014 0.035 0.024 0.011 0.11 40 33 0.001 0.03 0.012 0.018 0.08 38 33 0.0006 0.025 0.005 0.02 0.055 38 32 0.0004 0.015 0.003 0.012 0.055 36 32 0 0.002 0.001 0.001 0.055 36 31

tidak tercelup 0.0017 0.04 0.033 0.007 0.095 42 34 0.0014 0.038 0.024 0.014 0.09 43 34 0.001 0.024 0.019 0.02 0.075 43 33 0.0006 0.024 0.006 0.018 0.055 42 33 0.0004 0.017 0.003 0.014 0.055 42 32 0 0.003 0.002 0.001 0.055 41 32

Page

[ ] December 15, 2010

II.2 Pengolahan Data

Dengan menggunakan persamaan berikut pengolahan data untuk percobaan 2 dapat dilakukan:

Page

[ ] December 15, 2010

rmokopel Q (m3/s) h1 h2 Δh (m) Hb (m) T2 (C)

T3 (C)

U (m/s) ∆P (N/m2) μ (Ns/m2) Re Nu Cs Cp ε h

tercelup 0.0017 0.037 0.03 0.007 0.15 40 33 0.200795 0.08232 1.3048E-05 2.29E-02 8.13E-02 19.5546 3.534975 0.999985 2.07E-02

0.0014 0.034 0.022 0.012 0.13 40 32 0.165903 0.14112 1.3048E-05 1.89E-02 8.28E-02 19.5546 3.534975 0.999971 2.10E-02

0.001 0.032 0.015 0.017 0.087 38 32 0.117745 0.19992 1.2983E-05 1.35E-02 7.61E-02 19.46784 3.533825 0.999938 1.94E-02

0.0006 0.018 0.005 0.013 0.055 38 31 0.070879 0.15288 1.2983E-05 8.12E-03 5.32E-02 19.46784 3.533825 0.999925 1.35E-02

0.0004 0.012 0.003 0.009 0.055 38 31 0.047253 0.10584 1.2983E-05 5.42E-03 3.51E-02 19.46784 3.533825 0.999948 8.92E-03

0 0 0.001 0.001 0.055 40 30 0 0.01176 1.3048E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.5546 3.534975 0.999994 0.00E+00

tidak tercelup 0.0017 0.035 0.03 0.005 0.098 40 35 0.199492 0.0588 1.3048E-05 2.28E-02 8.27E-02 19.5546 3.534975 0.999984 2.10E-02

0.0014 0.035 0.024 0.011 0.088 40 35 0.164287 0.12936 1.3048E-05 1.87E-02 8.86E-02 19.5546 3.534975 0.99996 2.25E-02

0.001 0.028 0.011 0.017 0.075 38 34 0.116978 0.19992 1.2983E-05 1.34E-02 7.86E-02 19.46784 3.533825 0.999928 2.00E-02

0.0006 0.017 0.007 0.01 0.055 38 33 0.070416 0.1176 1.2983E-05 8.07E-03 4.95E-02 19.46784 3.533825 0.999942 1.26E-02

0.0004 0.013 0.002 0.011 0.055 38 33 0.046944 0.12936 1.2983E-05 5.38E-03 3.67E-02 19.46784 3.533825 0.999936 9.33E-03

0 0 0.001 0.001 0.055 40 33 0 0.01176 1.3048E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.5546 3.534975 0.999994 0.00E+00

termokopel Q (m3/s) h1 h2 Δh (m) Hb (m)T2 (C)

T3 (C) U (m/s) ∆P (N/m2) μ (Ns/m2) Re Nu Cs Cp ε h

tercelup 0.0017 0.036 0.032 0.004 0.0123 39 31 0.201471 0.04704 1.3015E-05 2.30E-02 1.33E-01 19.51139 3.5344 0.999896 3.37E-02

0.0014 0.036 0.024 0.012 0.083 38 31 0.165385 0.14112 1.2983E-05 1.90E-02 9.26E-02 19.46784 3.533825 0.999954 2.36E-02

0.001 0.033 0.011 0.022 0.068 38 30 0.118522 0.25872 1.2983E-05 1.36E-02 8.68E-02 19.46784 3.533825 0.999897 2.21E-02

0.0006 0.02 0.005 0.015 0.055 37 30 0.070885 0.1764 1.295E-05 8.14E-03 5.52E-02 19.42397 3.53325 0.999913 1.40E-02

0.0004 0.015 0.004 0.011 0.055 37 30 0.047256 0.12936 1.295E-05 5.43E-03 3.69E-02 19.42397 3.53325 0.999936 9.39E-03

0 0 0.001 0.001 0.055 37 30 0 0.01176 1.295E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.42397 3.53325 0.999994 0.00E+00


0.0014 0.034 0.022 0.012 0.087 38 33 0.164304 0.14112 1.2983E-05 1.88E-02 9.11E-02 19.46784 3.533825 0.999956 2.32E-02

0.001 0.03 0.012 0.018 0.073 37 33 0.116983 0.21168 1.295E-05 1.34E-02 8.04E-02 19.42397 3.53325 0.999921 2.04E-02

Page

[ ] December 15, 2010

0.0006 0.02 0.007 0.013 0.055 37 32 0.07042 0.15288 1.295E-05 8.09E-03 5.30E-02 19.42397 3.53325 0.999925 1.35E-02

0.0004 0.014 0.003 0.011 0.055 36 31 0.046949 0.12936 1.2918E-05 5.41E-03 3.68E-02 19.37975 3.532675 0.999936 9.36E-03

0 0.001 0.002 0.001 0.055 36 31 0 0.01176 1.2918E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.37975 3.532675 0.999994 0.00E+00



tercelup 0.0017 0.04 0.034 0.006 0.13 37 33 0.198871 0.07056 1.295E-05 2.29E-02 8.08E-02 19.42397 3.53325 0.999985 2.06E-02

0.0014 0.035 0.022 0.013 0.09 37 33 0.163776 0.15288 1.295E-05 1.88E-02 9.20E-02 19.42397 3.53325 0.999954 2.34E-02

0.001 0.03 0.012 0.018 0.068 35 33 0.116228 0.21168 1.2885E-05 1.34E-02 8.16E-02 19.33518 3.5321 0.999916 2.08E-02

0.0006 0.02 0.005 0.015 0.055 35 33 0.069737 0.1764 1.2885E-05 8.05E-03 5.47E-02 19.33518 3.5321 0.999913 1.39E-02

0.0004 0.012 0.005 0.007 0.055 35 33 0.046491 0.08232 1.2885E-05 5.37E-03 3.27E-02 19.33518 3.5321 0.999959 8.30E-03

0 0 0 0 0.055 37 33 0 0 1.295E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.42397 3.53325 1 0.00E+00


0.0014 0.032 0.021 0.011 0.086 40 35 0.164287 0.12936 1.3048E-05 1.87E-02 8.91E-02 19.5546 3.534975 0.999959 2.27E-02

0.001 0.029 0.011 0.018 0.077 39 34 0.117354 0.21168 1.3015E-05 1.34E-02 7.93E-02 19.51139 3.5344 0.999926 2.02E-02

0.0006 0.022 0.006 0.016 0.055 38 33 0.070416 0.18816 1.2983E-05 8.07E-03 5.57E-02 19.46784 3.533825 0.999907 1.42E-02

0.0004 0.014 0.004 0.01 0.055 37 33 0.046793 0.1176 1.295E-05 5.38E-03 3.58E-02 19.42397 3.53325 0.999942 9.10E-03

0 0.001 0.001 0 0.055 37 32 0 0 1.295E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.42397 3.53325 1 0.00E+00



tercelup 0.0017 0.04 0.03 0.01 0.095 39 32 0.20081 0.1176 1.3015E-05 2.30E-02 9.98E-02 19.51139 3.5344 0.999966 2.54E-02

0.0014 0.036 0.021 0.015 0.087 39 32 0.165373 0.1764 1.3015E-05 1.89E-02 9.67E-02 19.51139 3.5344 0.999945 2.46E-02

0.001 0.033 0.012 0.021 0.075 38 32 0.117745 0.24696 1.2983E-05 1.35E-02 8.33E-02 19.46784 3.533825 0.999911 2.12E-02

0.0006 0.021 0.004 0.017 0.055 38 32 0.070647 0.19992 1.2983E-05 8.10E-03 5.67E-02 19.46784 3.533825 0.999902 1.44E-02

0.0004 0.013 0.003 0.01 0.055 37 32 0.046947 0.1176 1.295E-05 5.39E-03 3.59E-02 19.42397 3.53325 0.999942 9.12E-03

0 0 0.001 0.001 0.055 37 32 0 0.01176 1.295E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.42397 3.53325 0.999994 0.00E+00


0.0014 0.033 0.021 0.012 0.09 39 34 0.164296 0.14112 1.3015E-05 1.88E-02 9.02E-02 19.51139 3.5344 0.999958 2.29E-02

0.001 0.032 0.011 0.021 0.075 38 33 0.11736 0.24696 1.2983E-05 1.35E-02 8.31E-02 19.46784 3.533825 0.999911 2.11E-02

Page

[ ] December 15, 2010

0.0006 0.02 0.003 0.017 0.055 37 33 0.07019 0.19992 1.295E-05 8.06E-03 5.65E-02 19.42397 3.53325 0.999902 1.44E-02

0.0004 0.015 0.002 0.013 0.055 36 32 0.046795 0.15288 1.2918E-05 5.39E-03 3.83E-02 19.37975 3.532675 0.999925 9.73E-03

0 0 0.001 0.001 0.055 36 32 0 0.01176 1.2918E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.37975 3.532675 0.999994 0.00E+00



tercelup 0.0017 0.04 0.033 0.007 0.117 39 32 0.20081 0.08232 1.3015E-05 2.30E-02 8.67E-02 19.51139 3.5344 0.999981 2.20E-02

0.0014 0.036 0.024 0.012 0.088 40 32 0.165903 0.14112 1.3048E-05 1.89E-02 9.13E-02 19.5546 3.534975 0.999957 2.32E-02

0.001 0.033 0.014 0.019 0.08 50 31 0.122691 0.22344 1.3369E-05 1.37E-02 8.12E-02 19.96944 3.540725 0.999924 2.06E-02

0.0006 0.02 0.003 0.017 0.055 62 30 0.076601 0.19992 1.3749E-05 8.29E-03 5.85E-02 20.42946 3.547625 0.999902 1.49E-02

0.0004 0.016 0.002 0.014 0.055 64 30 0.051372 0.16464 1.3811E-05 5.53E-03 4.03E-02 20.5025 3.548775 0.999919 1.03E-02

0 0 0.001 0.001 0.055 67 30 0 0.01176 1.3905E-05 0.00E+00 0.00E+00 20.61024 3.5505 0.999994 0.00E+00


0.0014 0.039 0.024 0.015 0.093 41 35 0.164812 0.1764 1.308E-05 1.87E-02 9.45E-02 19.59749 3.53555 0.999949 2.40E-02

0.001 0.032 0.011 0.021 0.074 41 35 0.117723 0.24696 1.308E-05 1.34E-02 8.32E-02 19.59749 3.53555 0.99991 2.12E-02

0.0006 0.023 0.005 0.018 0.055 41 34 0.070864 0.21168 1.308E-05 8.06E-03 5.74E-02 19.59749 3.53555 0.999896 1.46E-02

0.0004 0.013 0.002 0.011 0.055 40 34 0.047092 0.12936 1.3048E-05 5.37E-03 3.67E-02 19.5546 3.534975 0.999936 9.32E-03

0 0.001 0.001 0 0.055 39 33 0 0 1.3015E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.51139 3.5344 1 0.00E+00



tercelup 0.0017 0.04 0.034 0.006 0.12 40 33 0.200795 0.07056 1.3048E-05 2.29E-02 8.27E-02 19.5546 3.534975 0.999984 2.10E-02

0.0014 0.035 0.024 0.011 0.11 40 33 0.165361 0.12936 1.3048E-05 1.89E-02 8.42E-02 19.5546 3.534975 0.999968 2.14E-02

0.001 0.03 0.012 0.018 0.08 38 33 0.11736 0.21168 1.2983E-05 1.35E-02 7.86E-02 19.46784 3.533825 0.999928 2.00E-02

0.0006 0.025 0.005 0.02 0.055 38 32 0.070647 0.2352 1.2983E-05 8.10E-03 5.91E-02 19.46784 3.533825 0.999884 1.50E-02

0.0004 0.015 0.003 0.012 0.055 36 32 0.046795 0.14112 1.2918E-05 5.39E-03 3.75E-02 19.37975 3.532675 0.999931 9.54E-03

0 0.002 0.001 0.001 0.055 36 31 0 0.01176 1.2918E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.37975 3.532675 0.999994 0.00E+00


0.0014 0.038 0.024 0.014 0.09 43 34 0.166402 0.16464 1.3145E-05 1.88E-02 9.41E-02 19.6823 3.5367 0.99995 2.39E-02

0.001 0.024 0.019 0.02 0.075 43 33 0.119247 0.2352 1.3145E-05 1.35E-02 8.25E-02 19.6823 3.5367 0.999915 2.10E-02

Page

[ ] December 15, 2010

0.0006 0.024 0.006 0.018 0.055 42 33 0.071322 0.21168 1.3112E-05 8.09E-03 5.76E-02 19.64005 3.536125 0.999896 1.47E-02

0.0004 0.017 0.003 0.014 0.055 42 32 0.047704 0.16464 1.3112E-05 5.41E-03 3.92E-02 19.64005 3.536125 0.999919 9.98E-03

0 0.003 0.002 0.001 0.055 41 32 0 0.01176 1.308E-05 0.00E+00 0.00E+00 19.59749 3.53555 0.999994 0.00E+00

Page

[ ] December 15, 2010

III. Perolehan Grafik

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80024681012141618

Hb vs Q

Q besar ke kecilQ kecil ke besar

Q

Hb

Keterangan : Hubungan antara tinggi bed dengan laju alir udara

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.800

0.20.40.60.81

1.21.41.61.82

∆P vs Q

Series2Series4

Q

∆P

Keterangan : Hubungan antara pressure drop dengan laju alir udara

Page

[ ] December 15, 2010

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

∆P vs U (heater tdk tercelup| termokopel tercelup)

100C120C140

∆P

U

Keterangan : Hubungan antara pressure drop dengan kecepatan superficial

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

∆P vs U (heater tdk tercelup| termokopel tdk tercelup)

100C120C140C

U

∆P


Page

[ ] December 15, 2010

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

∆P vs U (heater tercelup| termokopel tercelup)

100C120C140C

U

∆P


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

∆P vs U (heater tercelup| termokopel tdk tercelup)

100C120C140C

U

∆P


Page

[ ] December 15, 2010

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

∆P vs U (heater tercelup| heater tdk tercelup)

H tdk tercelup T tercelup (100C)H tercelup T tercelup (100C)

U

∆P


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

Hb vs U pada Heater (tercelup dan tidak tercelup)


U

Hb

Keterangan : Hubungan antara tinggi bed dengan kecepatan superficial

Page

[ ] December 15, 2010

0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.160

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

∆P vs Hb pada Heater (tercelup dan tidak tercelup)


Hb

∆P

Keterangan : Hubungan antara pressure drop dengan tinggi bed

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250.00E+00

5.00E-03

1.00E-02

1.50E-02

2.00E-02

2.50E-02

3.00E-02

h vs U pada Heater (tercelup dan tidak tercelup)

H tercelup T tercelup (100C)H tercelup T tercelup (100C)

h

U

Keterangan : Hubungan antara tinggi bed dengan kecepatan superficial

Page

[ ] December 15, 2010

BAB III

Analisa

III.1 Analisa Percobaan

Fluida yang dialirkan pada partikel unggun sampai dapat memberikat gaya yang

membuat partikel unggun bergerak dan menunjukan sifat-sifat seperti fluida maka fenomena ini

disebut fluidisasi. Fluidisasi terjadi ketika gaya seret udara (drag force) telah mengimbangi gaya

berat partikel, pada keadaan ini kecepatan udara telah mencapai kecepatan superfisial minimum

fluidisasi.

III.1.1 Analisa Percobaan Mengamati perilaku unggun dengan udara mengalir keatas.

● Pengaruh kecepatan superfisial terhadap P

Kecepatan superfisial merupakan kecepatan aliran udara jika tabung kosong. Kecepatan superfisial

dihitung oleh flowmeter sebelum udara melewati partikel unggun Dengan maksud jika kecepatan udara

yang diukur adalah udara yang berada didalam tabung, maka laju alir udara itu akan dipengaruhi oleh

partikel unggun.

Dari percobaan didapat hubungan antara kecepatan superfisial dengan P, yaitu semakin tingginya

kecepatan superfisial maka pressure dropnya juga meningkat. Hal ini terjadi karena, apabila

kecepatan superfisial dinaikan maka semakin banyak partikel unggun yang bergerak ke atas

(mengalami gaya drag force: gaya seret).

Dengan semakin banyaknya partikel unggun yang bergerak keatas maka laju alir udara

didalam tabung akan banyak dipengaruhi oleh partikel unggun yang memiliki ukuran yang

berbeda (ruang udara didalam tabung semakin sempit dan kontak udara dengan partikel unggun

juga meningkat.). Hal ini lah yang menyebabkan meningkatnya pressure drop seiring naiknya

kecepatan superfisial.

Lihat pada grafik:

Page

[ ] December 15, 2010

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.050.10.150.20.250.3

∆P vs U (heater tercelup| heater tdk tercelup)


U

∆P

Keterangan : Penurunan pressure drop pada kecepatan tertentu, hal ini mungkin karena hanya sebagian unggun yang terfluidisasi dan kecepatan udara didalam tabung sudah mencapai batas

maksimal untuk mencapai fluidisasi total.

● Laju alir udara terhadap P

Pressure drop juga akan meningkat seiring dengan kecepatan aliran udara (karena Q ~ U),

Pressure drop dengan kecepatan superfisial (U vs. ∆P) sebanding dengan profil pressure drop

dengan laju alir udara (Q vs. ∆P). Dengan demikian dapat dikatakan bahwa perubahan kecepatan

superfisial sebanding dengan perubahan laju alir udara. Tetapi pada saat mencapai kecepatan

tertentu, pressure drop akan cenderung konstan dan turun. Lihat pada grafik:

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.800

0.20.40.60.81

1.21.41.61.82

∆P vs Q

Series2Series4

Q

∆P

Keterangan : Pada grafik diatas juga ditemukan adanya penurunan pressure drop pada

kecepatan tertentu, hal ini mungkin karena hanya sebagian unggun yang terfluidisasi dan

kecepatan udara didalam tabung sudah mencapai batas maksimal untuk mencapai fluidisasi total.

Page

[ ] December 15, 2010

Hubungan tersebut dapat terlihat pada persamaan berikut :

U =Q T 2 10−3

Sb T3

dimana : Q = laju alir udara (m3/s)

T2 = suhu bed (oC)

Sb = 8,66 . 10-3 m2

T3 = suhu udara (oC)

U = kecepatan superfisial

Pressure drop dipengaruhi oleh laju alir udara. Seperti telah dijatakan sebelumnya bahwa

apabila kecepatan superfisial dinaikan maka pressure drop dalam unggun juga akan semakin

meningkat secara terus hingga unggun mengembang. Apabila kecepatan superfisial semakin

meningkat maka unggun akan semakin mengembang. Dari grafik dapat dilihat bahwa pada laju

aliran udara tertentu, tinggi unggun akan semakin meningkat. Dimana peningkatan tinggi unggun

berbanding lurus dengan laju alir udara. Dengan demikian laju alir udara berbanding lurus

dengan kecepatan superfisial sehingga dapat disimpulkan tinggi unggun berbanding lurus dengan

kecepatan superfisial pada saat telah terjadi fluidisasi.

Disaat unggun mencapai tinggi maksimum terfluidisasi maka pressure drop perlahan

menjadi konstan akibat peristiwa fluidisasi tersebut dimana pressure drop tersebut akan

cenderung konstan setelah mencapai laju alir tertentu dengan terbentuknya rongga. Selain itu hal

ini dipengaruhi oleh adanya gaya seret udara yang telah dapat menampung seluruh gaya berat

partikel.

● Menyelidiki hubungan antara ketinggian unggun dan pressure drop

Ketinggian unggun berbanding lurus dengan meninggkatnya pressure drop . Hal ini

dikarenakan ∆P (pressure drop) berbanding lurus dengan kecepatan superfisial dan berbanding

lurus juga dengan kecepatan fluida. Semakin meningkatnya kecepatan fluida maka ketinggian

unggun juga semakin tinggi.

Page

[ ] December 15, 2010

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250.00E+00

5.00E-03

1.00E-02

1.50E-02

2.00E-02

2.50E-02

3.00E-02

h vs U pada Heater (tercelup dan tidak tercelup)

H tercelup T tercelup (100C)H tercelup T tercelup (100C)

h

U

Keterangan: Grafik tersebut sekaligus menggambarkan hubungan antara tinggi unggun dengan

pressure drop karena pressure drop akan berbanding lurus dengan kecepatan superficial.

III.1.2 Menyelidiki pengaruh fluidisasi terhadap proses transfer panas

● Laju alir udara terhadap temperatur unggun

Dari percobaan didapat bahwa semakin besar laju alir fluida (udara) maka koefisien

transfer panas makin besar pula. Hal ini karena seiring naiknya laju alir fluida dalam bed

maka terjadi persitiwa fluidisasi. Dengan peristiwa fluidisasi ini, sirkulasi partikel-partikel

dalam bed akan makin merata dimana partikel akan bercampur baur secara acak dan merata

dalam seluruh tabung tersebut. Transfer aliran panas dalam bed yang telah tersikulasi akan

semakin besar, karena konveksi dalam bed tersikulasi berjalan dengan baik. Dan dapat

ditemukan juga bahwa ketinggian bed dan penurunan tekanan tidak dipengaruhi oleh

perubahan temperatur dan kedalaman heater

Page

[ ] December 15, 2010

BAB IV

Penutup

Kesimpulan setelah menyusun makalah ini adalah sebagai berikut,

1. Partikel bed di dalam chamber akan mulai mengunggun ketika gaya seret udara sudah

mampu mengimbangi gaya berat partikel bed.

2. Jika kecepatan superficial dinaikan, maka nilai pressure drop akan semakin besar sampai

mencapai nilai maksimumnya dan akhirnya menjadi konstan. Dalam percobaan ini, nilai

pressure drop belum mencapai konstan tetapi sedang menuju konstan.

3. Semakin besar kecepatan superfisial, maka ketinggian bed akan menjadi konstan sampai

pada nilai kecepatan superfisial tertentu (kecepatan superfisial sama dengan Umf) maka

ketinggian bed akan naik.

4. Fluidisasi yang terjadi di dalam percobaan ini adalah Bubbling Fluidization yang terjadi tidak

sempurna. Hal tersebut dikarenakan setelah mencapai Vs, nilai pressure drop tidak menjadi

konstan melainkan menjadi turun.

5. Adanya heater tidak begitu mempengaruhi nilai pressure drop ketinggian bed yang

terfluidisasi.

6. Semakin besar laju alir udara maka turbulensi di dalam chamber akan bertambah

sehingga tranfer panas semakin merata.

7. Peristiwa fluidisasi akan mempengaruhi transfer panas. Semakin partikel bed mengunggun,

maka peristiwa transfer panas yang terjadi akan semakin merata.

Page

[ ] December 15, 2010

DAFTAR PUSTAKA

Petunjuk Praktikum Proses & Operasi Teknik I, Teknik Gas dan Petrokimia Universitas

Indonesia.

C. J. Geankopis, Transport Processes and Unit Operation 2 ed.

McCabe, Warren L. dkk. Unit Operations of Chemical Engineering 4th Edition. 1985. New

York : McGraw-Hill Inc.

De Nevers, Noel. Fluid Mechanics Chemical Engineering. 1951. New York : McGraw-Hill

Inc.

Laporan Akhir Fluidisasi

Documents

Transcript of Laporan Akhir Fluidisasi