Teori Dasar

20
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Fluidisasi merupakan suatu proses untuk mengubah sifat fisis material granular (padatan) yang bersifat statis menjadi fluida yang bersifat dinamis. Proses fluidisasi ini dapat terjadi jika fluida (liquid atau gas) dilewatkan melalui padatan. (Wikipedia, 2010). Pada saat suatu aliran gas dilewatkan melalui bagian bawah partikel padat yang diam, aliran gas akan bergerak ke atas dan mengisi bagian partikel yang kosong. Partikel padat disebut juga sebagai partikel unggun. (Wikipedia, 2010). Laju alir udara pada kolom yang kosong disebut kecepatan superfisial, sementara kecepatan udara di antara partikel unggun disebut kecepatan interstitial. (Laboratorium Proses dan Operasi Teknik I, 1989). Jika kecepatan gas (fluida) rendah, gaya seret aerodinamis dalam partikel juga rendah, dan dengan demikian partikel bed berada dalam keadaan tetap (fixed bed). Keadaan ini berada dalam keadaan kecepatan interstisial yang rendah. Peningkatan kecepatan superfisial akan membuat gaya seret melawan gaya gravitasi. Hal ini akan menyebabkan munculnya rongga antar partikel akibat partikel yang bergerak. Fenomena ini menyebabkan tahanan terhadap udara mengecil. Peningkatan kecepatan superfisial lebih lanjut

description

teori dasar

Transcript of Teori Dasar

Page 1: Teori Dasar

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Fluidisasi merupakan suatu proses untuk mengubah sifat fisis material granular

(padatan) yang bersifat statis menjadi fluida yang bersifat dinamis. Proses fluidisasi

ini dapat terjadi jika fluida (liquid atau gas) dilewatkan melalui padatan. (Wikipedia,

2010).

Pada saat suatu aliran gas dilewatkan melalui bagian bawah partikel padat yang

diam, aliran gas akan bergerak ke atas dan mengisi bagian partikel yang kosong.

Partikel padat disebut juga sebagai partikel unggun. (Wikipedia, 2010). Laju alir

udara pada kolom yang kosong disebut kecepatan superfisial, sementara kecepatan

udara di antara partikel unggun disebut kecepatan interstitial. (Laboratorium Proses

dan Operasi Teknik I, 1989).

Jika kecepatan gas (fluida) rendah, gaya seret aerodinamis dalam partikel juga

rendah, dan dengan demikian partikel bed berada dalam keadaan tetap (fixed bed).

Keadaan ini berada dalam keadaan kecepatan interstisial yang rendah.

Peningkatan kecepatan superfisial akan membuat gaya seret melawan gaya

gravitasi. Hal ini akan menyebabkan munculnya rongga antar partikel akibat partikel

yang bergerak. Fenomena ini menyebabkan tahanan terhadap udara mengecil.

Peningkatan kecepatan superfisial lebih lanjut akan menyebabkan gaya seret menjadi

kritis atau sama dengan gaya gravitasi ke arah bawah, menyebabkan partikel bersifat

menjadi fluida (atau telah mengalami fluidisasi). (Wikipedia, 2010). Kecepatan

superfisial terendah yang dibutuhkan agar terjadi fluidisasi disebut minimum

fluidization velocity (Umf). (Laboratorium Proses dan Operasi Teknik I, 1989).

Kemudian, kecepatan kembali ditingkatkan, densitas bulk dari partikel bed akan

terus menerus menurun dan fluidisasi menjadi lebih bergejolak (tidak diam lagi) dan

bersama-sama mengikuti aliran gas yang mengalir. (Wikipedia, 2010). Sedangkan,

menurut McCabe (1985: 148), peningkatan kecepatan superfisial akan menyebabkan

penurunan tekanan akan meningkat tetapi partikel-partikel unggun masih tetap tidak

bergerak dan tinggi unggun pun tidak berubah. Pada saat kecepatan superfisial

Page 2: Teori Dasar

mencapai Umf, penurunan tekanan yang terjadi akan tetap konstan sementara tinggi

unggun akan bertambah jika aliran ditingkatkan lagi.

Fenomena fluidisasi yang terjadi jika fluida yang digunakan adalah gas akan

berbeda dengan fenomena yang terjadi jika fluida yang digunakan adalah liquid,

terutama pada kecepatan superfisial yang lebih besar dari Umf. Jika fluida yang

digunakan adalah gas, fluidisasi yang terjadi kemungkinan besar adalah fluidisasi

agregat atau gelembung (aggregative atau bubbling fluidization). Sementara jika

fluida yang digunakan adalah liquid, fluidisasi yang terjadi biasanya adalah fluidisasi

partikulat (particulate fluidization). Sementara jika kecepatan fluida yang melewati

unggun solid menjadi sangat besar, semua partikel terbawa oleh fluida dan

menghasilkan fluidisasi kontinyu (continuous fluidization). Penyamarataan bahwa

fluida gas akan menghasilkan fluidisasi gelembung sementara fluida liquid

menghasilkan fluidisasi partikulat tidak sepenuhnya tepat. Perbedaan densitas antara

fluida dengan partikel unggun merupakan parameter yang penting (McCabe,

1985:151-152).

Partikel unggun yang terfluidisasi memiliki karakteristik transfer panas yang

sangat baik. Jika ada partikel padat atau gas yang ikut memasuki partikel unggun ini,

partikel tersebut dapat mencapai temperatur unggun dengan cepat (terjadi peristiwa

perpindahan panas). Pada unggun, partikel yang terlibat bersifat isotermal. Hal ini

disebabkan meratanya seluruh campuran dan area kontak yang luas antara gas dan

partikel. (Othmer, 1994:155).

Fludisasi memiliki beberapa kelebihan dan juga kekurangan. Berikut kelebihan

dari fluidisasi.

Keuntungan proses fluidisasi, antara lain:

1. Partikel yang bersifat seperti fluida akan bergerak secara kontinu dan

memudahkan dalam pengoperasian dengan sistem automatis;

2. Laju pencampuran antara padat yang cepat akan membantu pencapaian

kondisi isotermal yang lebih cepat sehingga kondisi operasi dapat lebih

mudah terkontrol;

3. Sirkulasi padatan di antara fluida bed memungkinkan untuk terjadinya

transfer panas;

4. Fluidisasi dapat dilakukan untuk jenis operasi berskala besar;

5. Laju perpindahan panas maupun massa antara gas dan partikel sangat

cepat;

Page 3: Teori Dasar

6. Laju transfer panas di antara partikel fluida dengan partikel yang muncul

di permukaan sangat cepat sehingga hanya memerlukan luas permukaan

yang kecil pada saat melakukan transfer panas menggunakan heat

exchanger.

Di samping itu, berikut kelemahan proses fluidisasi.

1. Kesulitan untuk menggambarkan aliran gas, bagaimana gas dapat

membentuk gelembung pada partikel unggun, sulit juga menggambarkan

kontak antara gas dan partikel secara efisien;

2. Laju pencampuran yang cepat pada partikel padat juga dapat menimbulkan

waktu tinggal yang tidak seragam di dalam reaktor;

3. Karakteristik fluidisasi dapat berubah dari waktu ke waktu akibat

pengikisan dari partikel pada saat operasi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fenomena Fluidisasi

Fluidisasi dapat terjadi ketika suatu aliran udara melewati suatu partikel unggun.

Aliran udara tersebut akan memberikan gaya seret (drag force) pada partikel serta

pressure drop sepanjang unggun. Pressure drop yang diberikan akan meningkat jika

kecepatan superfisial1 dinaikkan.

Kecepatan superfisial merupakan salah satu faktor penting dalam fenomena

fluidisasi. Partikel unggun2 akan diam jika kecepatan superfisial yang rendah.

Fluidisasi sendiri dapat terjadi jika gaya seret fluida dapat mendukung gaya berat dari

partikel unggun yang arahnya berlawanan dengan gaya seret. Gaya seret ini juga

menyebabkan unggun mengembang dan tahanan aliran udara mengecil.

1 Kecepatan Superfisial adalah kecepatan udara pada saat tabung kosong.2 Partikel unggun merupakan partikel yang dilewati oleh udara (fluida). Partikel unggun merupakan partikel padat (materi granular) yang akan difluidisasi oleh fluida (dalam hal ini udara).

Page 4: Teori Dasar

Suatu partikel unggun yang terfluidisasi dapat diilustrasikan melalui perubahan

laju alir gas. Berikut gambar mengenai fenomena fluidisasi.

Gambar 1. Partikel Unggun Terfluidisasi melalui Perubahan Laju Alir Gas

Beberapa faktor yang memengaruhi fluidisasi, antara lain laju alir fluida dan jenis

fluida, ukuran dan bentuk partikel, jenis dan densitas partikel, porositas unggun,

distribusi aliran, distribusi bentuk ukuran fluida, diameter kolom fluidisasi, dan tinggi

unggun.

Berikut fenomena fluidisasi pada partikel unggun berdasarkan kecepatan

superfisial udara yang melewati partikel.

a. Fenomena fixed bed fluidization

Fenomena ini terjadi jika laju alir fluida kurang dari laju minimum yang

dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi sehingga partikel berada dalam

keadaan diam.

b. Fenomena minimum fluidization

Fenomena ini terjadi jika laju alir fluida mencapai laju alir minimum (Umf)

yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. Partikel-partikel padat mulai

terekspansi pada keadaan ini. Jika kecepatan aliran fluida kurang dari

kecepatan Umf maka unggun akan diam (packed bed). Namun, jika kecepatan

aliran fluida dinaikkan melebihi Umf, unggun tidak hanya terangkat, tetapi

dapat saling berbenturan satu sama lain dan akhirnya partikel akan mengalami

perpindahan massa dan bertindak seperti fluida.

Page 5: Teori Dasar

Gambar 2. Transisi dari packed bed menjadi fluidized bed

c. Fenomena smooth fluidization

Fenomena ini terjadi jika distribusi aliran dan kecepatan fluida merata serta

densitas dan distribusi partikel dalam unggun homogen. Akibatnya, ekspansi

pada setiap partikel padatan seragam.

d. Fenomena bubbling fluidization

Fenomena ini terjadi jika gelembung-gelembung yang terdapat di dalam

unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel yang tidak homogen.

e. Fenomena slugging fluidization

Fenomena ini terjadi jika lebar gelembung yang terjadi dapat mencapai

diameter kolom yang terbentuk pada partikel padat. Hal yang dapat diamati

dari keadaan ini adalah adanya penorakan pada partikel padat sehingga

partikel padat terlihat seperti terangkat.

f. Fenomena channeling fluidization

Fenomena ini terjadi jika terbentuk saluran seperti tabung vertikal (channel) di

dalam partikel unggun tadi.

g. Fenomena disperse fluidization

Fenomena ini terjadi jika kecepatan alir fluida telah melebihi kecepatan

maksimum aliran fluida. Hal ini ditandai dengan adanya sebagian partikel

akan terbawa aliran fluida dan ekspansi mencapai nilai maksimum.

2.2 Jenis-jenis Fluidisasi

2.2.1 Fluidisasi Partikulat

Fluidisasi partikulat merupakan fluidisasi yang memiliki ekspansi hamparan

yang cukup besar tetapi seragam pada kecepatan tinggi. Fluidisasi ini biasa

terjadi pada media pasir dengan air, dimana partikel pasir dapat bergerak

Page 6: Teori Dasar

menjauh satu sama lain namun densitas tetap merata di seluruh bagian unggun.

Persamaan empiris yang dapat digunakan untuk partikel unggun diam dan

agak mengembang adalah persamaan Ergun. Namun, jika partikel telah

bergerak secara laminar, persamaan yang dapat digunakan adalah persamaan

berikut.3

ε3

1−ε=

150V s μ

g (ρp−ρ )φs2

Dp2 (1)

2.2.2 Fluidisasi Agregat atau Fluidisasi Gelembung

Fluidisasi agregat (aggregative fluidization) atau fluidisasi gelembung

(bubbling fluidization) terjadi jika fluida berupa udara dilewatkan pada partikel

unggun. Gelembung atau rongga kosong dalam partikel padat dapat terjadi jika

kecepatan superficial yang terjadi jauh melampaui kecepatan fluidisasi minimum

(umf). Gelembung ini berperilaku menyerupai gelembung uap di dalam zat cair

yang mendidih. Oleh karena itu, fluidisasi jenis ini juga sering disebut fluidisasi

didih (boiling bed).4

Gelembung-gelembung yang terbentuk cenderung bersatu dan menjadi besar

pada waktu naik melalui hamparan fluidisasi itu. Jika kolom yang digunakan

berdiameter kecil dengan hamparan zat padat yang tebal, gelembung itu mungkin

berkembang hingga memenuhi seluruh penampang. Gelembung-gelembung yang

beriringan lalu bergerak ke puncak kolom terpisah dari zat padat yang seakan-akan

tersumbat. Peristiwa ini disebut penyumbatan (slugging). 5 Partikel unggun yang

lebih ringan, lebih halus, dan bersifat kohesif sangat sukar terfluidisasi karena gaya

tarik antarpartikel lebih besar daripada gaya seretnya. Partikel cenderung melekat

satu sama lain dan gas menembus unggun dengan membentuk channel.6

Pengembangan volume unggun dalam fluidisasi gelembung terutama

disebabkan oleh volume yang dipakai oleh gelembung uap, karena fase rapat pada

umumnya tidak berekspansi dengan peningkatan aliran. Dalam penurunan berikut

ini, aliran gas melalui fase rapat diandaikan sama dengan Umf dikalikan dengan

3 McCabe, WL., 1985, Unit Operation of Chemical Engineering , 4th edition, McGraw Hill, hlm. 151-1524 McCabe, ibid.5 Ibid.6 Laboratorium Proses dan Operasi Teknik I, 1989, “Fluidisasi dan Transfer Panas dalam Unggun Terfluidisasi”, hlm. 1-2.

Page 7: Teori Dasar

fraksi unggun yang diisi oleh fase rapat, ditambah sisa aliran gas yang dibawa oleh

gelembung.7

V s=f b ub+(1−f b )U mf (2)

Dimana:

fb : fraksi unggun yang diisi gelembung

ub : kecepatan rata-rata gelembung

Dalam fluidisasi agregat, fluida akan membuat gelembung pada padatan

unggun dalam tingkah laku yang khusus. Gelembung fluida meningkat melalui

unggun dan pecah pada permukaan unggun dan akan tejadi “splashing” dimana

partikel unggun akan bergerak ke atas. Seiring dengan meningkatnya kecepatan

fluida, perilaku gelembung akan bertambah besar.8

2.2.3 Fluidisasi Kontinu

Bila kecepatan fluida melalui hamparan zat padat cukup besar, maka semua

partikel dalam hamparan itu akan terbawa ikut oleh fluida hingga memberikan suatu

fluidisasi kontinu. Prinsip fluidisasi ini terutama diterapkan dalam pengangkutan zat

padat dari suatu titik ke titik lain dalam suatu pabrik pengolahan di samping ada

beberapa reaktor gas zat padat lama yang bekerja dengan prinsip ini. Contohnya

adalah dalam tranportasi lumpur dan tranportasi pneumatika.9

2.3 Pressure Drop

Fenomena di atas dapat dijelaskan melalui persamaan Bernoully dengan aliran

laminer sebagai berikut, yaitu:

F=150 V s μ(1−ε )2 Δx

( D p )2ε3 ρ (3)

Pada Gambar 2 di atas terlihat bahwa perbedaan tekanan sepanjang unggun secara

linear berbanding lurus dengan laju alir volumetrik selama fluidisasi belum tercapai.

Jika padatan berupa partikel seperti pasir, ketahanan partikel tersebut terhadap aliran

fluida akan menurun dengan meningkatnya porositas partikel tersebut.10

7 McCabe, op cit.8

Brown, dkk., 1955, Unit Operation, New York: John Willey & Sons, hlm. 269.9 McCabe, op.cit, hlm. 169.

Page 8: Teori Dasar

Berdasarkan rumus (3), peningkatan nilai Vs akan menyebabkan ε meningkat,

tetapi ∆P harus dijaga tetap konstan. Kemudian, terjadi peningkatan nilai ∆x, tetapi

pengaruh dari kenaikan ∆x ini lebih kecil dibandingkan pengaruh yang ditimbulkan

oleh perubahan ∆ε. Adapun hubungan ∆x, ∆P dan kecepatan aliran fluida dapat

dilihat pada Gambar 2.11

Selama fluidisasi, penurunan tekanan sepanjang unggun akan tetap walaupun

kecepatan superfisial terus dinaikkan dan sama dengan berat efektif unggun persatuan

luas:

Δp= mρp Sb

( ρp−ρf ) g(4)

Jika laju alir ke unggun terfluidisasi diturunkan bertahap, penurunan tekanan akan

tetap konstan dan tinggi unggun akan berkurang.Walaupun demikian, tinggi unggun

terakhir akan lebih besar daripada tinggi mula-mula untuk fixed bed. Hal ini

dikarenakan solid di dalam tabung cenderung berkumpul lebih rapat daripada jika

solid diam secara bertahap dari keadaan terfluidisasi. Penurunan tekanan pada laju alir

rendah lebih kecil daripada nilai awal di fixed bed.12

2.4 Sifat dan Karakterisasi Partikel Unggun

A. Kecepatan Fluidisasi Minimum (Umf)

Kecepatan fluidisasi minimum merupakan kecepatan superficial terendah yang

dibutuhkan untuk terjadinya fluidisasi. Umf dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan berikut.

(5)

Dengan bilangan Archimides (Ar):

(6)

Untuk memprediksi Umf, Ergun menurunkan suatu korelasi dengan cara

menyamakan pressure drop pada saat Umf dengan berat unggun persatuan luas

dan diperoleh persamaan sebagai berikut.

10 Nevers, Noel de, 1991, Fluid Mechanics Chemical Engineering, New York: McGraw-Hill

Inc., hlm. 43011 Nevers, ibid, 431.12 McCabe, op cit.

Page 9: Teori Dasar

(7)

Suku pertama persamaan Ergun dominan untuk aliran laminer sedangkan suku

kedua dominan pada aliran turbulen.

B. Kecepatan Terminal

Kecepatan terminal suatu partikel (Ut) merupakan kecepatan suatu partikel

yang konstan pada saat partikel melewati fluida. Dalam hal ini, kecepatan terminal

dapat diperoleh melalui persamaan berikut.

U t=[ 4 gd p( ρp−ρg )3 ρg Cd

]1/2

(8)

Untuk aliran fluida yang bersifat laminar, persamaan akan mengikuti Hukum

Stokes sehingga:

Cd=24Re p (9)

Re p=d p Uρg

μ (10)

Kecepatan terminal untuk partikel tunggal berbentuk bulat (seperti pasir)

dinyatakan dengan

U t=g( ρ p− ρg )d

p2

18 μ untuk Rep < 0.4 (11)

Dan untuk partikel besar dengan Cd = 0.43

U t=[ 3,1( ρ p−ρg ) gd p

ρg]1/2

untuk Rep > 500 (12)

Persamaan (12) menyatakan secara tidak langsung bahwa faktor dominan

untuk ukuran partikel kecil merupakan viskositas. Sedangkan, untuk partikel yang

berukuran besar faktor densitas merupakan faktor yang dominan.

C. Ukuran partikel

Ukuran partikel padatan pada unggun terfluidisasi yang digunakan merupakan

rataan ukuran partikel rata-rata atau dengan menggunakan diameter rata-rata. Hal

Page 10: Teori Dasar

ini disebabkan ukuran partikel selalu berbeda-beda dan mengacu pada distribusi

ukuran partikel..

d sv=1

∑x i

d pi (13)

Keterangan: dp = diameter partikel rata-rata yang secara umum digunakan untuk

desain;

dsv = diameter dari suatu bidang

D. Sphericity

Sphericity merupakan salah satu faktor bentuk yang didefinisikan sebagai

rasio dari area permukaan volume partikel bulat yang sama dengan partikel itu

dibagi dengan area permukaan partikel. Untuk material yang melingkar seperti

katalis dan pasir bulat, nilai sphericity sebesar 0.9 atau lebih.

ψ=d sv

d v (14)

E. Densitas Padatan

Densitas suatu partikel padatan dapat dibagi menjadi tiga katagori, yaitu

densitas bulk, skeletel, dan partikel. Densitas bulk diperoleh dengan membagi

berat keseluruhan partikel dengan volume partikel. Berat partikel yang digunakan

juga harus menyertakan faktor kekosongan pori-pori partikel.

Sedangkan, densitas skeletel merupakan densitas suatu partikel padatan jika

porositasnya bernilai nol. Densitas partikel merupakan berat suatu partikel dibagi

dengan volumenya dengan menyertakan pori-pori. Apabila nilai densitas partikel

tidak diberikan, pendekatan untuk densitas partikel dapat diperoleh dengan

membagi dua densitas bulk.

F. Gaya Antar Partikel

Gaya antar partikel ada beberapa macam, seperti gaya van der Waals, gaya

elektrostatis, gaya kapilaritas, dsb. Namunm untuk fluidisasi, gaya antar partikel

ini sering kali diabaikan karena pergerakan partikel unggun yang cepat dan tak

beraturan.

G. Daerah Batas Fluidisasi

Page 11: Teori Dasar

Daerah batas fluidisasi ditandai dengan adanya partikel unggun yang sedikit

terangkat. Daerah batas ini mudah terlihat pada kecepatan gas yang rendah, pada

saat gaya berat telah berhasil diimbangi oleh gaya seret fluida.

H. Batas Partikel

Partikel diklasifikasikan berdasarkan bagaimana partikel tersebut terfluidisasi

dalam udara pada kondisi tertentu. Partikel tersebut dapat diklasifikasikan menjadi

partikel halus, partikel kasar, partikel yang sangat halus (bersifat kohesif), dan

partikel unggun yang bergerak. Dalam percobaan ini, partikel yang digunakan

termasuk ke dalam unggun yang bergerak.

I. Pressure Drop (Penurunan Tekanan)

Seperti yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, penurunan tekanan

akibat adanya udara yang bergerak menembus partikel unggun. Selain itu,

penurunan tekanan dapat terjadi disebabkan adanya static head, akselerasi dan

kehilangan friksi untuk gas dan padatan. Untuk aplikasi fluidisasi unggun di luar

kondisi ketika akselerasi penurunan tekanan dapat diterima, penurunan tekanan

akan dihasilkan dari static head padatan. Untuk itu, berat suatu partikel unggun

jika dibagi dengan tinggi padatan akan menghasilkan densitas sesungguhnya dari

unggun yang terfluidisasi. Berikut persamaan yang menyatakan hubungan ini.

PLpggc (14)

2.5 Sifat-sifat Perpindahan Panas dalam Unggun Terfluidisasi

Unggun yang terfluidisasi oleh gelembung-gelembung tercampur dengan sangat

baik karena pertikel-partikel unggun tersirkulasi oleh gelembung udara yang naik.

Akibatnya suhu unggun sangat seragam, walaupun terdapat reaksi yang sangat

eksoterm. Jika luas permukaan tranfer panas antara gas dan unggun cukup tinggi

sehingga gas dan pertikel cepat mencapai suhu yang sama. Laju transfer panas yang

tinggi juga dapat diperoleh antara permukaan panas yang tercelup di dalam unggun

dengan unggun itu sendiri. Tiga mekanisme yang menyumbangkan transfer panas

antara unggun terfluidisasi dan permukaan adalah sebagai berikut.13

13 Laboratorium Proses dan Operasi Teknik I, op cit, hlm. 4-7.

Page 12: Teori Dasar

A. Partikel Unggun dengan Diameter < 500 dan Densitas < 4000 kg/m3 (kecuali

partikel halus yang sangat kohesif)

Mekanisme utama adalah adanya sirkulasi antara bulk unggun dan partikel

yang berdekatan denghan permukaan panas (Particle Convective Mechanism).

Partikel mampu mentransfer banyak panas karena mempunyai kapasitas panas.

Pada saat awal partikel berdekatan dengan permukaan panas, terdapat gradien

suhu lokal yang besar yaitu adanya perbedaan suhu yang besar antara bulk unggun

dengan permukaan sehingga laju perpindahan panas sangat besar. Tapi, semakin

lama suhu unggun semakin mendekati suhu permukaan. Jadi untuk selang waktu

tertentu laju transfer panas semakin tinggi jika pertikel bersinggungan dengan

permuikaan panas dalam resident time yang singkat yang dapat diperoleh dengan

mengatur kondisi operasi. Tetapi harus diingat bahwa resident time yang kecil

untuk memperoleh koefisien perpindahan panas yang paling tinggi dibatasi oleh

konduktivitas panas gas dan jarak jalur transfer panas terpendek di mana panas

mengalir secara konduksi antara partikel unggun dan permukaan panas.

B. Partikel Unggun dengan Ukuran/Densitas lebih besar dari bagian A

Kecepatan interstitial yang terjadi 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).

C. Partikel Unggun dengan Temperatur yang Lebih Tinggi

Partikel akan terdapat perbedaan temperatur yang sangat besar antara unggun

dan permukaan panas sehingga transfer panas secara radiasi menjadi penting.

Perpindahan kalor ke permukaan dalam sistem padat-gas koefisien

perpindahan panas ke permukaannya sangat tergantung pada kualitas fluidisasi

yang terjadi (Coulson, 1968:215).

2.6 Aplikasi Fluidisasi

Aplikasi fluidisasi yang dekat dengan kehidupan sehari-hari adalah saat kita

membuat popcorn. Butiran popcorn, yang ukuran dan bentuknya hampir sama,

tercampur dalam aliran udara panas yang mengalir dari bagian bawah tungku.

Beberapa proses yang menerapkan fluidisasi: (1) Proses Kimia Katalitik: Fischer-

Page 13: Teori Dasar

Tropsch systhesis; oksidasi SO2 menjadi SO3; klorinasi atau brominasi methanen

ethylene. (2) Proses Kimia Nonkatalitik: pemanggangan sulfide dan bijih sulfat (ZnS,

pyrite, CN2S), pembakaran waste liquids dan solid refuse; pembakaran batubara dan

bahan baker lain. (3) Proses Fisis: pengeringan (fosfat, batubara, polipropilen,

makanan), granulasi (pupuk, obat-obatan); pengadukan; pelapisan polimer pada

logam, dan lain sebagainya.