Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

  • Upload
    snputri

  • View
    310

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    1/60

    DISUSUN OLEH :

    Kelompok 2R

    Nama Anggota :

    1. Ainu Safira Corni (1206263332)

    2. Denny Setyadarma (1206263351)

    3. Gifari Setyarso (1206263295)

    4. Jeriko Rama (1206201984)

    Asisten : Denis Yanuardi

    Dosen Pembimbing : Dr. Dianursanti, S.T., M.T.

    LABORATORIUM PROSES DAN OPERASI TEKNIK

    DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

    FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

    DEPOK 2014

    LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM

    UNIT DAN PROSES KIMIA I

    FLUIDIS SI D N TR NSFER P N S D L M UNGGUN

    TERFLUDIS SI

    uNI

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    2/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 2

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    KATA PENGANTAR

    Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-

    Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan praktikum UOP 1 untuk modul Fluidisasi dan

    Transfer Panas dalam Unggun Terfluidisasiini.

    Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang

    telah memberikan bantuan dalam melakukan praktikum dan juga menyelesaikan laporan

    praktikum UOP 1 untuk modul ini. Pihak-pihak yang turut membantu penulis antara lain:

    1. Ibu Dr. Dianursanti, S.T., M.T.. selaku dosen pembimbing praktikum modul fluidisasi dan

    transfer panas dalam unggun terfluidisasi.

    2. Denis Yanuardi selaku asisten laboratorium praktikum modul fluidisasi dan transfer panas

    dalam unggun terfluidisasi yang telah banyak mendampingi praktikan selama kegiatan

    praktikum.

    3. Pihak-pihak lain yang turut membantu penulis, baik secara langsung maupun tidak

    langsung selama penulisan proposal ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

    Ada pepatah yang mengatakan bahwa Tiada gading yang tak retak. Penulis-pun juga

    menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan praktikum ini. Oleh

    sebab itu, penulis memohon maaf apabila terjadi kesalahan teknis maupun non teknis di dalam

    laporan praktikum ini. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk

    perbaikan pada penulisan berikutnya.

    Akhir kata, penulis berharap agar laporan praktikum UOP 1 untuk modul fluidisasi dan

    transfer panas dalam unggun terfluidisasi ini dapat menjadi sumber referensi di bidang Teknik

    Kimia yang bermanfaat bagi banyak pihak.

    Terima kasih.

    Depok, 9 November 2014

    Penulis

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    3/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 3

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    DAFTAR ISI

    KATA PENGANTAR ................................................................Error! Bookmark not defined.

    DAFTAR ISI ............................................................................................................................ 3

    BAB I.PENDAHULUAN ....................................................................................................... 4

    A. Latar Belakang................................................................................Error! Bookmark not defined.

    B. Tujuan Percobaan........................................................................................................................... 5

    C. Perumusan Masalah ........................................................................................................................ 5

    BAB II.TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................ 6

    A. Fenomena Fluidisasi ....................................................................................................................... 6

    B. Fenomena pada Unggun Fluidisasi ................................................................................................. 7

    C. Jenis-jenis Fluidisasi .....................................................................................................................13

    D. Kelebihan dan Kekurangan Aplikasi Fluidisasi...........................................................................14

    E. Perhitungan Fenomena Fluidisasi.................................................................................................15

    F. Sifat dan Karakteristik Unggun Terfluidisasi................................................................................17

    G. Perilaku Gelembung pada Ketinggian Unggun............................................................................21

    H. Campuran Gas dan Padatan dalam Unggun Terfluidisasi............................................................22

    I. Fluidisasi dan Transfer Panas........................................................................................................22

    J. Penyimpangan dari Keadaan Ideal Fluidisasi................................................................................24

    BAB III. PERCOBAAN ........................................................................................................ 27

    BAB IV. PENGOLAHAN DATA ........................................................................................ 34

    BAB V. ANALISIS ................................................................................................................49

    BAB VI. KESIMPULAN ......................................................................................................58

    SARAN ...................................................................................................................................59

    DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................60

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    4/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 4

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1. Latar Belakang

    Fluidisasi adalah suatu fenomena berubahnya sifat suatu padatan ( bed) dalam

    suatu reaktor menjadi bersifat seperti fluida dikarenakan adanya aliran fluida ke

    dalamnya, baik berupa liquid maupun gas. Jika suatu aliran udara melewati partikel

    unggun yang ada dalam tabung, maka aliran tersebut akan memberikan gaya seret (drag

    force) pada partikel dan menimbulkanpressure drop sepanjang unggun.Pressure drop

    akan naik jika kecepatansuperficial naik.

    Kecepatan superfisial adalah laju alir udara pada kolom yang kosong,

    sedangkan kecepatan interstitial adalah kecepatan udara di antara partikel unggun. Pada

    kecepatan superfisial rendah, ungun mula-mula diam. Jika kecepatan superfisial

    dinaikkan maka pada suatu saat gaya seret fluida menyebabkan unggun mengembang

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

    tersebut cukup untuk mendukung gaya berat partikel unggun. Hal ini menyebabkan

    unggun terfluidisasi dan sistem solid-fluida menunjukkan sifat-sifat seperti fluida.Kecepatan superfisial terendah yang dibutuhkan agar terjadi fluidisasi disebut minimum

    fluidization velocity ( Umf ). Fluidisasi berhubungan dengan banyak proses industri

    kimia, misalnya dalam proses katalisasi maupun dalam proses pemurnian gas. Proses

    fluidisasi ini memiliki beberapa hal penting yang harus diperhatikan, seperti jenis dan

    tipe fluidisasi, aplikasi dalam industri serta spesifikasi dan cara kerja alatnya.

    Aplikasi fluidisasi dalam proses industri sangat banyak. Hal ini dimulai pada

    tahun 1926 untuk Gasifier Winklerberskala besar laluFluidized-bed Catalytic Cracking

    (FCC) crude oil menjadi bensin pada tahun 1942. Aplikasi tersebut semakin

    berkembang dan pada tahun 1990 dapat diklasifikasikan menjadi proses-proses kimia

    katalitik (seperti FCC dan sintesis Fischer-Tropsch), proses-proses kimia nonkatalitik

    (seperti thermal cracking dan gasifikasi batubara), dan proses-proses fisik (seperti

    pengeringan dan absorpsi). Selain itu, fluidisasi kontinu banyak dimanfaatkan dalam

    pabrik pengolahan untuk memindahkan padatan dari satu tempat ke tempat lain.

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    5/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 5

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    2. Tujuan Percobaan

    Percobaan Fluidisasi dan Transfer Panas dalam Unggun Terfluidisasi ini

    memiliki tujuan percobaan dalam pelaksanaannya, sebagai berikut :

    1.Mengetahui perilaku partikel unggun (bed)dengan udara yang mengalir ke atas

    2.Mengetahui hubungan antarapressure dropdan ketinggian unggun dengan laju alir

    atau kecepatansuperficial fluida baik menggunakan heater maupun tidak.

    3.Mengetahui dan memahami pengaruh transfer panas pada unggun terfluidisasi

    4.Mengetahui hubungan antara transfer panas pada unggun terfluidisasi dengan

    kecepatan superficial, pressure drop dan ketinggian unggun terhadap suatu

    permukaan panas terendam maupun tidak terendam

    5.Mengetahui karakteristik dan jenis-jenis fluidisasi

    6.Mengetahui posisi Heater guna memeroleh proses transfer panas yang optimal

    3. Perumusan Masalah

    Berikut adalah perumusan masalah dari percobaan ini

    1. Bagaimana hubungan antara ketinggian unggun dan pressure drop serta kaitannya

    dengan kecepatan superfisial baik dengan menggunakan atau tidak menggunakan

    heater.

    2. Bagaimana pengaruh kecepatan superfisial dan kedalaman kerendaman (depth

    immersion) suatu permukaan yang terendam dalam unggun terfluidisasi tarhadap

    transfer panas pada unggun.

    3. Bagaimana pengaruh laju alir fluida terhadap transfer panas dalam unggun

    terfluidisasi yang meliputi suhu heater, koefisien transfer panas, kedalaman heater

    dan kedalaman termokopelnya.

    4. Bagaimanakah posisi heater yang baik untuk mendapatkan hasil transfer panas yang

    optimal pada unggun terfluidisasi.

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    6/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 6

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    BAB II

    TINJAUAN PUSTAKA

    A.Fenomena Fluidisasi

    Fluidisasi adalah suatu fenomena berubahnya sifat suatu padatan (bed) dalam suatu

    reaktor menjadi bersifat seperti fluida dikarenakan adanya aliran fluida ke dalamnya, baik

    berupa liquid maupun gas. Hal ini dikarenakan adanya kontak antara butiran-butiran padatan

    dengan fluida baik cair maupun gas dengan cara mengalirkannya melalui padatan tersebut.

    Pada percobaan ini, padatan unggun (bed) memiliki perilaku menyerupai fluida setelah

    dialirkan fluida berupa gas dari bawah unggun.

    Gambar 1. Skema awal proses fluidisasi

    (Sumber :http://tekim.undip.ac.id)

    Ketika udara awal dengan kecepatan relatif rendah dilewatkan dari bawah unggun

    melewati padatan, maka akan terjadi penurunan tekanan (pressure drop) pada sistem, di mana

    P1>P2akibat adanya hambatan partikel padatan terhadap aliran udara. Apabila kecepatan fluida

    berangsur-angsur dinaikkan, maka nilai pressure drop (P) oleh tahanan partikel juga akan

    meningkat, namun partikel unggun tetap tidak bergerak dan tinggi unggun pun tidak berubah.

    P2

    P1

    Padatan unggun

    Fluida mengalir dari bawah unggun

    http://tekim.undip.ac.id/staf/widiasa/files/2012/03/Fluidisasi_01.ppthttp://tekim.undip.ac.id/staf/widiasa/files/2012/03/Fluidisasi_01.ppthttp://tekim.undip.ac.id/staf/widiasa/files/2012/03/Fluidisasi_01.ppt
  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    7/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 7

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Saat kecepatan fluida diperbesar hingga mencapai kecepatan minimum, yaitu kecepatan di

    mana gaya seret fluida terhadap partikel-partikel padatan lebih atau sama dengan gaya berat

    partikel-partikel padatan tersebut, partikel yang semula diam akan mulai terekspansi (partikel-

    partikel solid memiliki jarak bebas rata-rata antar partikel dan partikel-partikel didukung oleh

    gaya seret fluida) dan jika laju alir fluida semakin ditingkatkan maka partikel padat mulai

    tergerak dan terangkat sampai terjadi suspensi sempurna (fluidized bed) dan pada suatu saat

    pressure drop mulai mencapai nilai yang konstan walaupun kecepatan superfisial terus

    dinaikkan dan sama dengan berat efektif padatan per satuan luas.

    Gambar 2. Skema fluidisasi dimana unggun diam (kiri), unggun

    terfluidakan (kanan)

    (Sumber :http://tekim.undip.ac.id)

    B.Fenomena pada Unggun Fluidisasi

    Konsep dasar dari suatu partikel unggun yang terfluidisasi dapat diilustrasikan

    dengan fenomena yang terjadi saat adanya perubahan laju alir gas seperti pada gambar di

    bawah ini:

    http://tekim.undip.ac.id/staf/widiasa/files/2012/03/Fluidisasi_01.ppthttp://tekim.undip.ac.id/staf/widiasa/files/2012/03/Fluidisasi_01.ppthttp://tekim.undip.ac.id/staf/widiasa/files/2012/03/Fluidisasi_01.ppt
  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    8/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 8

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Gambar 3. Ilustrasi fluidisasi partikel unggun melalui perubahan laju alir gas

    (Sumber: McCabe, Warren L. dkk. 399:499)

    Berdasarkan gambar di atas, fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada proses

    fluidisasi partikel padatan unggun saat dilewatkan aliran fluida dengan kecepatan superfisial

    tertentu dapat dibagi dalam beberapa peristiwa berikut ini :

    a)

    FenomenaFixed Bed

    Fenomena ini merupakan fenomena yang terjadi ketika laju alir fluida kurang dari laju

    minimum yang dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada kondisi ini partikel padatan tetap

    diam dan tidak bergerak sehingga unggun berlaku sebagaifixed beddan kondisi ini ditunjukkan

    dengan gambar 4.

    Gambar 4. Fenomena F ixed Bed

    (Sumber: McCabe, Warren L.)

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    9/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 9

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    b) FenomenaMinimum or Incipient Fluidization

    Fenomena ini merupakan fenomena yang terjadi ketika laju alir fluida mencapai laju

    alir minimum yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. Pada kondisi ini partikel-partikel padat

    mulai terekspansi. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar 5.

    Gambar 5. Fenomena Minimum F luidization

    (Sumber: McCabe, Warren L.)

    c)Fenomena Smooth or Homogenously Fluidization

    Fenomena ini merupakan fenomena yang terjadi ketika kecepatan dan distribusi aliran

    fluida merata, densitas dan distribusi partikel dalam unggun sama atau homogen sehingga

    ekspansi pada setiap partikel padatan seragam. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar 6.

    Gambar 6. Fenomena Homogenously F lu idization

    (Sumber: McCabe, Warren L.)

    d) FenomenaBubbling Fluidization

    Fenomena ini merupakan fenomena dimana terjadi ketika gelembung-gelembung pada

    unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen. Terjadinya gelembung-

    gelembung gas pada unggun menyebabkan sirkulasi partikel padatan menjadi lebih turbulen.

    Kondisi ini ditunjukkan pada gambar 7.

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    10/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 10

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Gambar 7. Fenomena bubbling fluidization

    (Sumber: McCabe, Warren L.)

    e) Fenomena Slugging Fluidization

    Fenomena ini merupakan fenomena yang terjadi ketika gelembung-gelembung besar

    yang mencapai lebar dari diameter kolom terbentuk pada partikel-partikel padat. Pada kondisi

    ini terjadi penolakan sehingga partikel-partikel padat seperti terangkat. Kondisi ini dapat dilihat

    pada gambar 8.

    Gambar 8. Fenomena Slugging Fluidization

    (Sumber: McCabe, Warren L.)

    f) Fenomena Chanelling Fluidization

    Fenomena ini merupakan fenomena yang terjadi ketika dalam unggun partikel padatan

    terbentuk saluran-saluran seperti tabung vertikal. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar 9.

    Gambar 9. Fenomena Chanell ing F lu idization

    (Sumber: McCabe, Warren L.)

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    11/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 11

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    2

    2 3

    150 (1 )

    ( )

    s

    p

    V xF

    D

    g) FenomenaDisperse Fluidization

    Fenomena ini merupakan fenomena yang terjadi saat kecepatan alir fluida melampaui

    kecepatan maksimum aliran fluida. Pada fenomena ini sebagian partikel akan terbawa aliran

    fluida dan ekspansi mencapai nilai maksimum. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar 10.

    Gambar 10. Fenomena Disperse Fluidization(Sumber: McCabe, Warren L.)

    Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor

    berikut:

    a. Laju alir fluida dan jenis fluida

    b. Ukuran partikel dan bentuk partikel

    c. Jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel

    d. Porositas unggun

    e. Distribusi aliran,

    f. Distribusi bentuk ukuran fluida

    g. Diameter kolom

    h. Tinggi unggun.

    Fenomena sistem gas-padat dapat direpresentasikan dalam persamaan Bernoully

    dengan aliran laminer yaitu :

    ...(1)

    P gz F...(2)

    dengan gambar sebagai berikut :

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    12/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 12

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    2

    2 3

    150 (1 )

    ( )

    s

    p

    V xP

    D

    Gambar 11. Fenomena Fluidisasi Gas-Padat

    (Sumber: McCabe, Warren L.)

    Pada gambar terlihat bahwa besarnya penurunan tekanan sepanjang unggun berbanding

    lurus dengan laju alir volumetrik selama fluidisasi belum tercapai. Pada praktikum ini, butiran

    padatan yang digunakan dapat bervariasi seperti butiran pasir ataupun butiran lainnya. Ukuran

    partikel juga dapat divariasikan dengan mengatur ukuran partikel dengan proses pengayakan

    dengan mesh tertentu. Jika padatan berupa partikel seperti pasir, ketahanan partikel tersebut

    terhadap aliran flida akan menurun dengan meningkatknya porositas partikel tersebut.

    PengukuranPpada sepanjang unggun dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut

    Maka bila Vs meningkat, meningkat danP dijaga agar konstan. Dalam hal inixjuga akan

    meningkat, akan tetapi pengaruh dari kenaikanx ini lebih kecil dibandingkan pengaruh yang

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

    dilihat pada gambar dibawah ini.

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    13/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 13

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Gambar 12. Grafik Transisi dari Fenomena Packed Bedke F lu idized Bed

    (Sumber: McCabe, Warren L.)

    Untuk kecepatan yang kurang dari kecepatan fluidisasi minimum (Umf) maka unggun

    akan berperilaku sebagaipacked bed.Namun, jika kecepatan aliran fluida dinaikkan melebihi

    Umf, maka tidak hanya unggun yang terangkat, tetapi partikel akan bergerak dan akan saling

    berbenturan satu sama lain dan akhirnya keseluruhan massa partikel akan menjadi fluida.

    C.Jenis-jenis Fluidisasi

    1. Fluidisasi Partikulat

    Fluidisasi Partikulat merupakan suatu proses fluidisasi di mana partikel-partikel

    bergerak menjauh satu sama lain dan gerekannya bertambah hebat dengan bertambahnya

    kecepatan. Tetapi, densitas hamparan rata-rata pada suatu kecepatan tertentu adalah sama di

    segala arah hamparan. Ciri dari proses ini adalah adanya ekspansi hamparan yang cukup besar

    tetapi seragam pada kecepatan yang cukup tinggi. Seiring dengan bertambahnya kecepatan

    fluida dan penurunan tekanan, maka unggun akan terekspansi dan pergerakan partikel semakin

    cepat. Jalan bebas rata-rata suatu partikel di antara tumbukan-tumbukan dengan partikel lainnya

    akan bertambah besar dengan meningkatnya kecepatan fluida. Akibatnya porositas unggun

    akan meningkat.

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    14/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 14

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    2. Fluidisasi Agregat/ Fluidisasi Gelembung

    Hamparan zat padat yang terfluidisasi dalam udara biasanya menunjukkan peristiwa yang

    dikenal dengan fludisasi agregat atau gelembung. Fluidisasi ini terjadi jika kecepatan gas di

    atas kecepatan fluidisasi minimum. Pada kondisi ini unggunakan mengalami bubbling dan

    rongga-rongga seperti gelembunguap akan membangkitkan sirkulasi partikel unggun.

    Dalam fluidisasi gelembung pengembangan volume hamparan terutama disebabkan oleh

    volume yang dipakai oleh gelembung gas karena fasa rapat pada umumnya tidak berekspansi

    dengan peingkatan aliran. Akan tetapi jika kecepatan ditambah maka hamparan akan

    mengembang secara seragam sehingga akhirnya gelembung mulai terbentuk. Dan jika

    kecepatan ditingkatka lagi sampai melewati titik gelembung, hamparan itu akan berangsur-

    angsur mengempis kembali, tetapi akan mengembung lagi.

    Dalam fluidisasi agregat fluida akan membuat gelembung pada padatan unggun dalam

    tingkah laku yang khusus. Gelembung fluida akan meningkat melalui unggun dan pecah pada

    permukaan unggun dan akan terjadi splashingdi mana partikel unggun akan bergerak atas.

    Seiring dengan meningkatnya kecepatan fluida, prilaku gelembung akan bertambah besar.

    Kriteria untuk fluidisasi partikulat dan agregat dapat ditentukan dengan bilngan Froude

    : v2/(gDp) yang dipakai untuk menentukan apakah suatu sistem akan terfluidisasi partikulat atau

    terfluidisasi agregat.

    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

    pneumatic.

    D.Kelebihan dan Kekurangan aplikasi fluidisasi

    Pada proses fluidisasi, sifat-sifat partikel-partikel padatan menyerupai sifat fluida cair

    dengan viskositas tinggi, sehingga metoda pengontakan fluidisasi ini memiliki kekurangan dan

    kelebihan. Kelebihan dari aplikasi fluida adalah :

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    15/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 15

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Sifat unggun yang menyerupai fluida akan memungkinkan adanya aliran zat padat yang

    bergerak secara kontinu dan memudahkan dalam pengoperasiannya dengan sistem otomatis

    dan pengontrolannya.

    Laju pencampuran antar padatan yang tinggi akan membantu pencapaian kondisi isotermalyang lebih cepat dan membuat reaktor dapat selalu berada dalam kondisi isotermal sehingga

    memberi kemudahan dalam pengendalian kondisi operasi.

    Sirkulasi butiran-butiran padat antara dua unggun fluidisasi memungkinkan perpindahan

    sejumlah panas yang besar dalam reaktor.

    Laju perpindahan panas dan perpindahan massa antar partikel cukup tinggi.

    Fluidisasi dapat dilakukan untuk jenis operasi dengan skala yang besar.

    Perpindahan panas antara medium perpindahan panas (partikel fluida) dengan partikel-partikel padatan terfluidakan yang muncul di permukaan sangat cepat dan baik sehingga

    memungkinkan pemakaian alat penukar panas yang memiliki luas permukaan yang kecil.

    Kekurangan dari aplikasi fluida adalah :

    Selama operasi karakteristik fluidisasi dapat berubah dari waktu ke waktu akibat pengikisan

    yang dialami oleh partikel-partikel padatan (solid).

    Proses fluidisasi seringkali menyebabkan adanya erosi terhadap bejana dan sistem

    pendingin.

    Terjadinya gelombang dan penorakan di dalam unggun sering kali tidak dapat dihindari

    sehingga kontak antara fluida dan partikel tidak seragam. Jika hal ini terjadi pada reaktor,

    konversi reaksi akan kecil.

    Laju pencampuran yang cepat pada partikel padat juga dapat menimbulkan waktu tinggal

    yang tidak seragam di dalam reaktor.

    Kesulitan untuk menggambarkan aliran gas dan bagaimana gas dapat membentuk

    gelembung pada partikel unggun, dan kesulitan untuk menggambarkan kontak antara gas

    dan partikel secara efisien.

    E.Perhitungan Fenomena Fluidisasi

    Bila cairan atau gas dilewatkan pada unggun partikel padat pada kecepatan rendah dari

    bawah ke atas, unggun tidak bergerak. Pada keadaan tersebut, penurunan tekanan di sepanjang

    unggun dinyatakan dalam persamaan berikut :

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    16/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 16

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    .

    3 1 =

    150 1 /+ 1,75

    Keterangan :

    S = sphericity, perbandingan luas permukaan bola terhadap luas partikel

    sesungguhnya pada volume yang sama

    = bed porosity, perbandingan volume rongga/sela unggun terhadap

    volume unggun

    Vo = superficial velocity, Vo= V., V = laju alir rata-rata

    L = tinggi unggun

    = density fluida

    Dp = diameter partikel

    Persamaan (4) disebut persamaan ERGUN. Bila kecepatan fluida yang melewati

    unggun dinaikkan maka perbedaan tekanan di sepanjang unggun akan meningkat pula. Pada

    saat perbedaan tekanan sama dengan berat unggun dibagi luas penampang, maka unggun akan

    mulai bergerak dan melayang ke atas. Partikel padat ini kemudian akan bergerak-gerak dan

    mempunyai perilaku sebagai fluida. Keadaan unggun seperti ini dikenal sebagai unggun

    terfluidakan (fluidized bed).

    a. Penurunan Tekanan (Pressure Drop) atau P

    Penentuan besarnya penurunan tekanan dalam unggun terfluidakan dihitung

    berdasarkan rumus-rumus yang diturunkan untuk unggun diam (persamaan Ergun) dan

    diturunkan oleh Blake, Carman maupun peneliti-peneliti lainnya.

    Jika laju fluida (aliran gas) dinaikkan makapressure dropoleh tahanan partikel padat

    juga meningkat. Jika laju alir fluida terus ditingkatkan, partikel padat mulai tergerak dan

    terangkat sampai terjadi suspensi sempurna (fluidized bed). Pada kondisi inipressure dropakan

    konstan.

    b. Penurunan Tekanan dalam Unggun Diam

    Korelasi-korelasi matematik yang menggambarkan hubungan antara penurunan

    tekanan dengan laju alir fluida di dalam suatu sistem unggun diam diperoleh pertama kali pada

    tahun 1922 oleh Blake melalui metode yang bersifat semi empiris yaitu dengan menggunakan

    bilangan-bilangan tak berdimensi. Untuk aliran laminar di mana kehilangan energi utama

    disebabkan oleh viscous losses, Blake memberikan hubungan :

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    17/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 17

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    =

    3

    di mana :

    : penurunan tekanan per satuan panjang atau tinggi unggun

    : faktor konversi : viskositas fluida : porositas unggun yang didefinisikan sebagai perbandingan volume ruang kosong dan dalamunggun dengan volume unggun

    : kecepatan alir superfisial fluida : luas permukaan spesifik partikel

    c. Kecepatan Minimum Fluidisasi

    Kecepatan minimum fluidisasi dengan notasi Vomadalah kecepatan superfisial fluida

    minimum di mana fluidisasi mulai terjadi. Nilainya diturunkan dari persamaan berikut :

    150 1 3 +

    1,75 3

    = ( )

    d. Penurunan Tekanan dalam Unggun Terfluidakan

    Pressure droppada unggun terfluidakan:

    = 1 ( )

    F.Sifat dan Karakteristik Unggun terfluidisasi

    a. Ukuran partikel

    Padatan dalam unggun yang terfluidisasi tak pernah sama dalam ukuran dan mengacu

    pada distribusi ukuran partikel tersebut. Untuk menghitung ukuran partikel rata-rata dengan

    menggunakan diameter rata-rata permukaan (dsv).

    pi

    isv

    d

    xd

    1

    di mana:

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    18/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 18

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    dp = diameter partikel rata-rata yang secara umum digunakan untuk desain

    dsv = diameter dari suatu bidang

    b. Densitas padatan

    Padatan dapat dibedakan menjadi 3 bagian berdasarkan densitasnya yaitu bulk, skeletel,

    dan particle.Densitas bulk merupakan pengukuran berat dari keseluruhan partikel dibagi

    dengan volume partikel. Pengukuran ini menyertakan faktor kekosongan dalam pori-pori

    partikel. Skeletel adalah densitas suatu padatan jika porositasnya nol. Adapun densitas

    partikel adalah berat dari suatu partikel dibagi dengan volumenya dengan menyertakan pori-

    pori. Jika tidak ada nilai untuk densitas partikel, maka pendekatan untuk densitas partikel

    dapat diperoleh dengan membagi dua densitas bulk.

    c. Sphericity

    Sphericity merupakan faktor bentuk yang dinyatakan sebagai rasio dari area permukaan

    volume partikel bulat yang sama dengan partikel itu dibagi dengan area permukaan partikel.

    v

    sv

    d

    d

    Material yang melingkar seperti katalis dan pasir bulat memiliki nilaisphericitysebesar 0.9

    atau lebih.

    d. Kecepatan terminal

    Kecepatan terminal suatu partikel (Ut) merupakan kecepatan gas yang dibutuhkan untuk

    mengatur partikel tunggal yang tersuspensi dalam aliran gas. Kecepatan terminal suatu

    partikel dinyatakan dalam persamaan:

    2/1

    3

    )(4

    dg

    gpp

    tC

    gdU

    Dalam aliran laminer dan mengikuti Hukum Stokes:

    p

    dCRe

    24

    gp

    pUdRe

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    19/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 19

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Jadi, kecepatan terminal untuk partikel tunggal berbentuk bulat adalah

    18

    )( 2

    pgp

    t

    dg

    U

    untukRep < 0.4

    Dan untuk partikel besar dengan Cd= 0.43

    2/1

    )(1,3

    g

    pgp

    t

    gdU

    untukRep > 500

    Persamaan ini mengindikasikan bahwa untuk partikel yang berukuran kecil viskositas

    merupakan faktor dominan setiap gas dan untuk partikel berukuran besar densitas

    merupakan faktor yang terpenting. Kedua persamaan di atas mengabaikan gaya antar

    partikel. Secara umum kecepatan selip (Uselip) atau kecepatan efektif terminal untuk partikel

    dalam suspensi (U*t) adalah:

    Uselip= U*t= Ut. f(e)

    Kekosongan f(e) dari unggun yang terfluidisasi adalah fraksi mol yang terjadi oleh gas.

    Fungsi t dapat dinyatakan dengan pendekatan Kozeny-Charman berikut.

    f(e) = 0.1 e2/(1-e)

    Pendekatan lain yang digunakan untuk sistem banyak fasa yaitu korelasi Richardson-Zaki

    untuk partikel tunggal dalam suspensi, yaitu:

    U/Ut=en

    n merupakan fungsi dari dp/D dan bilangan Re yang divariasikan.

    e. Kecepatan Fluidisasi Minimum (Umf)

    Kecepatan fluidisasi minimum adalah kecepatan superficial terendah yang dibutuhkan untuk

    terjadinya fluidisasi. Umf dapat dicari dengan menggunakan persamaan

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    20/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 20

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Umf = m[(1135.7+0.0408Ar)0.5-33.71]/(rgdp)

    Di mana bilangan Archimides (Ar) adalah :

    Ar = rgdp3(rp-rg)g/m2

    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.

    Suku pertama persamaan Ergun dominan untuk aliran laminer sedangkan suku keduadominan pada aliran turbulen. Pengukuran Umf dapat diperoleh dari grafikP vs Umf, yaitu

    sesuai titik potong atau antara bagian kurva yang datar seperti yang digambarkan pada

    gambar II.10.

    f. Batas partikel

    Partikel diklasifikasikan berdasarkan bagaimana partikel tersebut terfluidisasi dalam

    udara pada kondisi tertentu. Partikel tersebut dapat diklasifikasikan menjadi:

    Partikel halus

    Partikel kasar

    Kohesif, partikel yang sangat halus

    Unggun yang bergerak

    g. Gaya antar partikel

    Gaya antar partikel sering kali diabaikan dalam fluidisasi meskipun dalam banyak kasus

    gaya ini lebih kuat dibandingkan hydrodinamicyang digunakan dalam banyak korelasi. Gaya

    antar partikel yang berhubungan atau berkaitan dengan unggun yang terfluidisasi, misalnya van

    der waals, elektrostatik, dan kapilaritas.

    h. Daerah batas fluidisasi (fluidization regimes)

    Pada kecepatan gas rendah, suatu padatan dalam tabung unggun akan berada pada

    kondisi konstan seiring dengan bertambahnya kecepatan gas, gaya seret, dan gaya buoyant

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    21/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 21

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    mengalahkan berat partikel serta gaya antar partikel tersebut. Pada fluidisasi minimum partikel

    memperlihatkan pergerakan yang minimal dan secara langsung unggun akan sedikit terangkat.

    i. Penurunan tekanan

    Penurunan tekanan yang terjadi pada campuran dua fasa dinyatakan dalam beragam

    bentuk, seperti 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. Formulanya dirumuskan sebagai berikut :

    DP/L=rp(1-e) (g/gc)

    G. Perilaku Gelembung pada Ketinggian unggun

    a. Perilaku Gelembung

    Gelembung yang lebih besar cenderung naik lebih cepat dibanding gelembung yang

    kecil sehingga antar gelembung akan terjadi tumbukan dan bergabung (coalescence) dan

    gelembung semakin bertambah besar. Dinding tabung juga mempengaruhi gerekan

    gelembung sehingga gelembung cenderung bergerak ke arah dalam unggun.

    Gelembung terjadi dalam kebanyakan unggun yang terfluidisasi dan peranannya sangat

    penting karena akibat laju dari perubahan massa atau energi di antara gas dan padatan dalam

    unggun. Gelembung terbentuk dalam unggun yang terfluidisasi dari ketidakstabilan sistem

    2 fasa. Pengontrolan ukuran gelembung dapat diperoleh dengan mengontrol distribusi

    ukuran partikel atau dengan meningkatkan kecepatan gas.

    Mengacu pada teori gelembung dua fasa dan fluidisasi, semua gas yang dibutuhkan

    untuk fluidisasi minimum melewati unggun dalam proses pembentukan gelembung.

    Gelembung meningkat melalui unggun dalam 2 kondisi yang berbeda. Gelembung yang

    meningkat secara padat dapat terjadi pada kecepatan gas kurang dari Umf dan hal ini

    memberikan kesempatan untuk gas melewati partikel unggun dan sirkuit pendek melalui

    gelembung menuju ke permukaan unggun.

    Kecepatan suatu gelembung yang bertambah besar melalui fluida unggun dinyatakan

    dalam rumus:

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    22/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 22

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Uhr= 0.71(gDb)0.5

    Jika terjadi slugging, berlaku persamaan

    Uhr= Uslug = 0.35(gD)0.5

    Jadi kecepatan aktual peningkatan gelembung dalam unggun yang terfluidisasi

    dinyatakan dengan rumus:

    Ub= (U-Umf)+Ubr

    b. Ketinggian unggun

    Tinggi unggun dapat diplot terhadap kecepatan superficial. Untuk kecepatan superficial

    tinggi permukaan berfluktuasi karena pecahnya gelembung di permukaan sehinggaketinggian unggun hanya dapat diukur dengan perkiraan.

    H. Campuran Gas dan Padatan dalam Unggun yang Terfluidisasi

    a. Pola aliran gas

    Keberadaan dan pergerakan dari gelembung gas unggun yang terfluidisasi menghasilkan

    pengaruh pada pola aliran gas. Penelitian telah dilakukan pada aliran gas ini. Namun

    hasilnya kurang memuaskan dan secara khusus tergantung dari alat yang digunakan.

    b. Pola aliran padatan

    Pergerakan dari partikel padatan dalam gas unggun yang terfluidisasi tekah dipelajari

    dengan menggunakan bermacam-macam teknik. Jadi secara umum ditemukan bahwa bila

    suhu pencampuran tinggi, maka padatan unggun akan tercampur secara menyeluruh.

    I.Fluidisasi dan Transfer Panas

    1.Pengaruh Fluidisasi terhadap Transfer Panas

    Campuran antara fluida dengan butiran padat serta pergerakan yang disebabkan oleh

    fluida menyebabkan panas yang diberikan dapat tersebar secara merata. Semakin cepat aliran

    fluida, maka transfer panas juga semakin bagus. Pada unggun, partikel yang terlibat bersifat

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    23/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 23

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    isotermal. Hal ini disebabkan meratanya seluruh campuran dan area kontak yang luas antara

    gas dan partikel.

    2. Sifat-Sifat Perpindahan Panas 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.

    Untuk partikel unggun dengan diameter lebih kecil dari 500 dan densitas lebih kecil dari

    4000 kg/m3(kecuali partikel halus yang sangat kohesif), mekanisme utama adalah adanya

    sirkulasi antara bulk unggun dan partikel yang berdekatan dengan 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 bulkunggun 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.

    Untuk partikel unggun dengan ukuran atau densitas yang lebih besar, 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).

    Untuk partikel unggun dengan temperatur yang lebih tinggi, partikel akan terdapat

    perbedaan temperatur yang sangat besar antara unggun dan permukaan panas sehingga

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    24/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 24

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    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).

    Salah satu persamaan empiris yang dapat digunakan untuk menghitung koefisien

    perpindahan panas dari heateri yang ditempatkan secara vertikal di dalam unggun adalah

    persamaan empiris dari Wender-Cooper.

    = = 0,01844 1

    ,3

    ,3 ,

    ,66

    ...(20)Keterangan :

    - Dp= diameter partikel unggun;

    - kg= konduktivitas termal gas;

    - CR= faktor korelasi, jika heater diletakkan vertikal, maka CR= 1;

    - = fraksi gas pada unggun terfluidisasi. Secara estimasi, nilai bisa dirumuskan:

    - Cg= kapasitas panas gas, dalam hal ini udara;

    - g = densitas udara;

    - Cs= kapasitas panas partikel unggun;

    - Re = bilangan tak berdimensi Reynold

    J.Penyimpangan dari keadaan ideal fluidisasi

    1.Interlock

    Karakteristik fluidisasi seperti digambarkan pada kurva fluidisasi ideal hanya terjadi pada

    kondisi yang betul-betul ideal dimana butiran zat padat dengan mudah saling melepaskan

    pada saat terjadi kesetimbangan antara gaya seret dengan berat partikel. Pada kenyataannya,

    keadaan di atas tidak selamanya bisa terjadi karena adanya kecenderungan partikel-partikel

    untuk saling mengunci satu dengan lainnya (interlock), sehingga akan terjadi kenaikan

    hilang tekan (P) sesaat sebelum fluidisasi terjadi. Fenomena interlock ini dapat dilihat pada

    dibawah, terjadi pada awal fluidisasi saat terjadi perubahan kondisi dari unggun tetap

    menjadi unggun terfluidakan.

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    25/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 25

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Umf

    Gambar 13. Kurva Karakteristik Fluidisasi saat terjadi interlock(Sumber: McCabe, Warren L.)

    2. Fluidisasi Heterogen (Aggregative Fluidization)

    Jenis penyimpangan yang lain adalah kalau pada saat fluidisasi partikel-partikel padat

    tidak terpisah-pisahkan secara sempurna tetapi berkelompok membentuk suatu agregat.

    Keadaan yang seperti ini disebut sebagai fluidisasi heterogen atau aggregative fluidization.

    Tiga jenis fluidisasi heterogen yang biasa terjadi adalah karena timbulnya :

    a) Penggelembungan (bubbling, gambar 14a)

    b) Penorakan (slugging, gambar 14b)

    c) Saluran-saluran fluida yang terpisah (channeling, gambar 14c)

    d) Spouting(gambar 14d)

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    26/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 26

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    (a) (b) (c) (d)

    Gambar 14. Kurva Karakteristik Fluidisasi Heterogen

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    27/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 27

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    BAB III

    PERCOBAAN

    A. Instrumentasi Percobaan (Alat dan Bahan)

    Berikut adalah penjelasan tiap komponen dari alat fluid bed heat transfer unit H692 yang

    digunakan pada percobaan ini :

    Gambar 15. Flu id Bed Heat TransferUnit H692

    1)

    Chamber

    Data spesifikasi chamber:

    o Diameter chamber: 105 mm

    o Luas chamber: 8,66 x 10-3m2

    o Panjang chamber: 220 mm

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    28/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 28

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Chambermerupakan tabung yang berisi partikel unggun (bed). Chamber terdiri dari

    sebuah tabung kaca dengan pelat logam di bagian atas dan di bagian bawah bed. Chamber

    memiliki saluran udara pada bagian bawah untuk jalur masuk udara ke dalam chamberdan

    pada bagian atas untuk jalur keluar udara tersebut dari chamber. Udara memasuki unggun

    melalui pelat bawah dan filter distribusi. Tujuan dari pelat distribusi adalah untuk

    mendistribusikan udara saat proses operasi unggun dan untuk memastikan bahwa materi

    unggun tidak akan jatuh saat unit dimatikan.

    Udara dari sistem bertekanan memasuki unit melalui katup reduksi sehingga pengaturan

    laju alir udara dapat dilakukan. Setelah itu, udara mengalir melalui dua rotameter yang

    dihubungkan secara seri. Udara kemudian keluar melalui unggun dan menuju ke pipa keluaran.

    Pada dinding chamber, terdapat semacam garis ukur untuk mengukur ketinggian

    unggun selama proses pengamatan. Selain itu, pada bagian atas chamberterdapat pula penahan

    sekaligus penyaring unggun yang menahan agar unggun tidak jatuh saat tidak ditiupkan udara.

    Di bagian dalam chamber, terdapat tiga batang besi yang menggantung yaitu batang

    termokopel, heater, dan manometer. Ketiganya digunakan untuk mengukur variabel suhu dan

    tekanan dalam chamber baik saat sebelum terjadi fluidisasi ataupun saat kondisi fluidisasi

    tercapai. Elemen pemanas listrik (heater) yang dipasang pada pelat atas unggun tersebut sangat

    mudah untuk dipindahkan ke atas ataupun ke dalam unggun. Kekuatan dari elemen dapat diatur

    dari agregat thyristor.

    2)Cyli nder Mounting

    Bagian ini terdiri dari elemen pemanas (heater), termokopel, dan pengukur tekanan.

    Ketiga alat tersebut dapat digerakkan secara vertikal untuk disesuaikan dengan ketinggian bed

    di dalam bed chamber. Tiga elemen ini sudah terhubung dengan masing-masing alat

    pengukurnya yaitu indikator suhu, indikator tekanan manometer, dan kontrol suhu pemanas.

    Spesifikasi elemen heater:

    o 12.7 mm diameter x 37 mm panjang

    o Surface area16 cm2

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    29/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 29

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    3) I ndikator suhu

    Pada permukaan heater, terdapat dua buah termokopel yang berfungsi untuk mengukur

    temperatur permukaan heaterdan yang lainnya berfungsi untuk melindungi dari nilai setting

    yang berlebih. Temperatur dari permukaan heater, bed, serta udara masuk yang mengalir akan

    ditampilkan pada panel display. Temperatur yang terbaca adalah temperatur heater (T1),

    temperatur di sekitarprobe temperatur (T2), dan temperatur udara yang keluar dari kompresor

    dan masuk ke dalam unggun (T3) seperti ditunjukkan pada gambar 21.

    4) Kontrol Suhu

    Variabel transformer merupakan alat untuk mengontrol laju perpindahan panas dari

    heater. Pada permukaan heater, terdapat dua buah termokopel yang berfungsi untuk mengukur

    temperatur permukaan heater dan yang satunya lagi berfungsi untuk melindungi dari nilai

    settingyang berlebih.

    Temperatur dari permukaan heater, bed, serta udara masuk yang mengalir akan

    ditampilkan pada panel displaylainnya. Pada bagian lain terdapat dua buah manometer yang

    berisi fluida untuk mengukur penurunan tekanan udara yang mengalir sebelum dan sesudah

    melewati bed chamber.

    5) Unggun

    Gambar 16. Unggun Terfluidisasi

    Spesifikasi elemen unggun :

    FusedAlumina (Al2O3putih)

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    30/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 30

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Densitas 3770 kg/m3

    Ukuran material 250m-320m

    Ukuran Buti r 54 80 100

    Ukuran Rata-Rata Partikel (mm) 320 177 125

    Ukuran Partikel Minimum (mm) 460 274 194

    Ukuran Partikel Maksimum (mm) 460 274 194

    Perkiraan Densitas (kg/m3) 1720 1620 1560

    Partikel unggun (bed) yang digunakan dalam percobaan ini adalah alumina. Pada

    dasarnya, jenis bed yang digunakan dapat diganti-ganti sesuai dengan kebutuhan. Namun,

    karena keterbatasan (misalnya harus melepas beberapa komponen alat), maka dalam percobaanini variasi bedtidak dilakukan.

    6) Manometer

    Pada bagian lain alat ini terdapat dua buah manometer yang berisi fluida air. Manometer

    pertama digunakan untuk mengukur penurunan tekanan unggun sedangkan manometer kedua

    digunakan untuk mengukur penurunan tekanan udara sebelum dan sesudah melewati orifice.

    7) Pengukur Laju Ali r

    Spesifikasi pengukur laju alir :

    Fluida yang digunakan : udara

    Densitas fluida : 1.2 kg/m3

    Pengukur laju alir ini sangatlah penting karena semua hasil pengukuran harus ada

    variasi kecepatan laju fluida untuk mendapatkan nilai kecepatan fluidisasi. Nilai yang tertera

    pada tabung ini berkisar antara 0,2-1,7 m3/s. Kita dapat menentukan besarnya laju alir dengan

    memutarvalveyang ada pada bagian bawah. Pada alat pengukur laju alir udara ini, terdapat

    penunjuk besanya kecepatan berupa beban yang akan terangkat saat udara diperbesar.

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    31/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 31

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    B. Prosedur Percobaan

    Percobaan 1

    a.

    Penurunan Laju Alir

    1. Mengatur laju alir udara dengan mengatur keran atau knop aliran udara sebesar Q = 1.7

    L/s.

    2. Mencatat ketinggian unggun awal (Ho).

    3. Mengurangi laju alir udara secara bertahap sehingga diperoleh variasi laju udara dari

    1.6 L/s ; 1.4 L/s ; 1.2 L/s ; 1 L/s ; 0.8 L/s ; 0.6 L/s ; dan 0.4 L/s.

    4. Mencatat ketinggian fluida dalam unggun dalam tiga posisi setiap penurunan laju alir

    udara, yaitu sisi kanan (H1), tengah (H2) dan kiri (H3).

    5. Mencatat nilai tekanan 1 dan 2 (P1dan P2) setiap penurunan laju alir udara.

    b. Kenaikan Laju Alir

    1. Mengatur laju alir udara dengan mengatur keran atau knop aliran udara sebesar Q = 0.4

    L/s.

    2. Mencatat ketinggian unggun awal (Ho).

    3. Menaikkan laju alir udara secara bertahap sehingga diperoleh variasi laju udara dari 0.4

    L/s ; 0.6 L/s ; 0.8 L/s ; 1 L/s; 1.2 L/ s; 1.4 L/s; 1.6 L/s ; dan 1.7 L/s.

    4. Mencatat ketinggian fluida dalam unggun dalam tiga posisi setiap penurunan laju alir

    udara, yaitu yaitu sisi kanan (H1), tengah (H2) dan kiri (H3).

    5. Mencatat nilai tekanan 1 dan 2 (P1dan P2) setiap penurunan laju alir udara.

    Percobaan 2

    1. Mengatur heater agar berada di dalam unggun Suhu heater diset pada nilai 80 oC.

    2. Dengan cara yang sama termokopel diset dalam kondisi tercelup.

    3. Mengatur laju alir udara (Q = 1.7 L/s) dengan mengatur knop aliran udara.

    4. Mencatat datadata berikut dengan cara mengubahubah knop temperature indicator:

    tempetatur termokopel dalam heater (T1), temperatur termokopel (T2) dan temperatur

    udara (T3).

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    32/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 32

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    5. Mencatat ketinggin bed tiga kali, yaitu sisi kanan (H1), tengah (H2) dan kiri (H3),

    6. Mencatat ketinggian fluida pada kedua manometer.

    7. Mengulangi langkah 1-6 dengan mengubah setingan suhu heater menjadi 120oC.

    8. Mengulangi langkah 1-7 dengan variasi laju alir udara masing-masing 1.6 L/s; 1.4 L/s; 1.2

    L/s; 1 L/s; 0.8 L/s; 0.6 L/s; dan 0,4 L/s.

    9. Mengulangi langkan 1-8 untuk kondisi termokopel tidak tercelup.

    C. Data Pengamatan

    Percobaan 1

    a.

    Penurunan Laju Alir

    Nilai Ho(pengukuran 3 kali) = 5.7, 5.7 dan 5.6

    Tabel 1. Data Percobaan Unggun Terfluidisasi Laju Alir Turun

    U (L/s) H1 (cm) H1 (cm) H2 (cm) P1 (cmH2O) P2 (cmH2O)

    1.7 9.6 9.7 9.9 5.1 5.8

    1.6 9.5 8.7 9.3 4.8 5.91.4 8.2 9.2 9.2 4.2 5.8

    1.2 7.5 8.2 8.1 3.6 5.7

    1 6.5 6.9 7.4 3.1 5.6

    0.8 5.7 5.5 6.9 2.5 5.5

    0.6 5.6 5.5 5.6 2.9 5.2

    b. Kenaikan Laju Alir

    Tabel 2. Data Percobaan Unggun Terfluidisasi Laju Alir Naik

    U (L/s) H1 (cm) H1 (cm) H2 (cm) P1 (cmH2O) P2 (cmH2O)

    0.6 5.6 6.2 5.6 2.9 5.2

    0.8 5.5 5.5 5.7 2.4 5.5

    1 6.7 6.9 7.1 3.1 5.6

    1.2 7.3 8.2 8.4 3.6 5.7

    1.4 7.8 8.2 8.4 4.2 5.9

    1.6 8.7 9.2 9.4 4.9 5.9

    1.7 8.9 9.7 9.9 5.1 5.9

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    33/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 33

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Percobaan 2

    Nilai Ho(pengukuran 3 kali) = 5.8, 4.8 dan 4.8

    Saat suhu heater adalah 80 oC

    Tabel 3. Data Percobaan Transfer Panas saat Suhu Heater 80OC

    T = 80 C U (L/s) H1

    (cm)

    H2

    (cm)

    H3

    (cm)

    P1

    (cmH2O)

    P2

    (cmH2O)

    T1 (oC) T2 (oC) T3 (oC)

    TE

    RMOKOPEL

    TERCELUP

    1 6.5 7.1 7.4 2.9 5.6 73 65 23

    1 7 6.9 7.2 2.8 5.7 68 64 25

    1 7.2 6.9 7.2 2.9 5.7 61 66 25

    1.4 8.1 7.9 7.4 4.1 5.9 44 44 24

    1.4 8.4 7.8 7.8 4.1 5.9 47 47 251.4 8.5 7.9 8.2 4.1 5.9 44 49 26

    TERMOKOPEL

    DIATAS

    1 7.5 7.7 9 3 5.8 51 58 30

    1 8 8.2 8.9 3 5.8 50 56 29

    1 7.5 7.7 9.9 3 5.8 52 54 29

    1.4 9 9.7 10.4 3.9 6 44 52 29

    1.4 9.5 10.2 10.2 4.1 6 46 51 29

    1.4 10 10.2 10.9 4.1 6 44 50 29

    Saat suhu heater adalah 120

    o

    C

    Tabel 4. Data Percobaan Transfer Panas saat Suhu Heater 120OC

    T = 120 C U (L/s) H1

    (cm)

    H2

    (cm)

    H3

    (cm)

    P1

    (cmH2O)

    P2

    (cmH2O)

    T1 (oC) T2 (oC) T3 (oC)

    TERMOKOPEL

    TERCELUP

    1 7.2 7.2 7.1 2.9 5.6 108 81 25

    1 7.3 7.2 7.7 2.8 5.7 93 81 26

    1 7.7 7.2 7.9 2.9 5.7 91 85 27

    1.4 8.7 7.8 8.4 4.1 5.9 78 65 27

    1.4 8.5 8 8.9 4.1 5.9 82 66 27

    1.4 8.6 8.1 8.9 4.1 5.9 82 68 28

    TERMOKOPEL

    DIATAS

    1 7 7.2 7.9 3 5.8 88 60 28

    1 7.5 7.2 7.4 3 5.8 88 57 28

    1 7.5 7.4 7.9 3 5.8 89 57 28

    1.4 9.5 8.7 9.1 3.9 6 89 56 28

    1.4 9 9.2 10.4 4.1 6 88 58 29

    1.4 9 10.2 9.9 4.1 6 87 60 29

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    34/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 34

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    BAB IV

    PENGOLAHAN DATA

    Percobaan 1

    Berikut ini adalah tabel dan hasil perhitungan untuk perilaku unggun terfluidisasi dengan laju

    alir naik dan laju alir turun.

    Ketinggian awal bed (Ho) adalah 5,667 cm.

    Tabel 5. Pengolahan data percobaan 1 laju alir naik

    Laju Alir Naik

    U(L/s) H1(cm) H2(cm) H3(cm) Hb(cm) H(cm) P1(cmH2O) P2(cmH2O) P(cmH2O)

    0.6 5.6 6.2 5.6 5.800 0.133 2.4 5.2 2.8

    0.8 5.9 6.3 6.4 6.200 0.533 2.9 5.5 2.6

    1.0 6.7 6.9 7.1 6.900 1.233 3.1 5.6 2.5

    1.2 7.3 8.2 8.4 7.967 2.300 3.6 5.7 2.1

    1.4 7.8 8.2 8.4 8.133 2.467 4.2 5.9 1.7

    1.6 8.7 9.2 9.4 9.100 3.433 4.9 5.9 1.0

    1.7 8.9 9.7 9.9 9.500 3.833 5.1 5.9 0.8

    Tabel 6. Pengolahan data percobaan 1 laju alir turun

    Laju Alir Turun

    U

    (L/s)

    H1

    (cm)

    H2

    (cm)

    H3

    (cm)

    Hb

    (cm)

    H

    (cm)

    P1

    (cmH2O)

    P2

    (cmH2O)

    P

    (cmH2O)

    1.7 9.6 9.7 9.9 9.733 4.067 5.1 5.8 0.7

    1.6 9.5 8.7 9.3 9.167 3.500 4.8 5.9 1.1

    1.4 8.2 9.2 9.2 8.867 3.200 4.2 5.8 1.6

    1.2 7.5 8.2 8.1 7.933 2.267 3.6 5.7 2.1

    1.0 6.5 6.9 7.4 6.933 1.267 3.1 5.6 2.50.8 5.7 5.5 6.9 6.033 0.367 2.9 5.5 2.6

    0.6 5.7 5.7 5.9 5.767 0.100 2.5 5.3 2.8

    Dimana :

    - U = laju alir superfisial udara yang masuk ke dalam unggun

    - P1= nilai tekanan pada manometer saat batang manometer di atas unggun (tekanan

    udara di luar unggun)

    - P2= nilai tekanan pada manometer saat batang manometer di dalam unggun (tekanan

    dalam unggun)

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    35/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 35

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    - P = penurunan tekanan pada unggun saat laju alir udara tertentu

    - Hb = tinggi unggun setelah dialiri udara dengan laju tertentu

    - H = perubahan ketinggian unggun sebelum dan setelah dialiri udara

    Grafik 1. Kurva Pengaruh Perubahan Laju Alir Superfisial Udara terhadap Perubahan

    Ketinggian Bed

    Grafik 2. Kurva Pengaruh Perubahan Laju Alir Superfisial Udara terhadap Penurunan

    Tekanan (Pressure Drop)

    0,0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    1,2

    1,4

    1,6

    1,8

    0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000

    U(L/s)

    H (cm)

    U vs H

    Increasing Flowrate

    Decreasing Flowrate

    0,0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    1,2

    1,4

    1,6

    1,8

    0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

    U(L/s)

    P (cmH2O)

    U vs P

    Increasing Flowrate

    Decreasing Flowrate

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    36/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 36

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Dari Grafik 1 dan 2, maka dapat ditentukan bahwa laju alir superfisial udara minimum yang

    dapat menyebabkan fluidisasi adalah 0,6 liter/sekon. Pada laju alir di atas 1 liter/ sekon, terjadi

    kondisi fluidisasi sempurna, sementara rentang laju alir 0,6 sampai 1 liter/sekon merupakan

    daerah transisi dari kondisifixedbed menuju kondisi fluidisasi. Pada laju alir kurang dari 0,6

    liter/sekon merupakan kondisi fixed bed. Meskipun kondisi fluidisasi dikatakan berada pada

    rentang laju alir superfisial udara di atas 1 liter/sekon, namun praktikan mengatakan bahwa laju

    alir minimum fluidisasi berada pada nilai 0,6 liter/sekon karena pada laju alir inilah bed

    (unggun) mulai mengalami kondisi tepat akan bergerak sesuai dengan definisi laju alir

    minimum fluidisasi. Selain itu, dari Grafik 2, terlihat bahwa nilai pressure drop maksimum

    yang terjadi pada sistem unggun terfluidisasi ini adalah 1,2 cm-H2O.

    Percobaan 2

    Tabel 7.Data Q, Hbed, T1, T2, T3dan P dengan variasi posisi termokopel saat T = 80oC

    T = 80 C Q

    (m3/s)

    Hb P1(mmH2O) P2(mmH2O) T1(OC) T2(OC) T3(OC)

    TERM

    OKOPEL

    TERCELUP

    0,0010 0,070 2,900 3,600 73,000 65,000 23,000

    0,0010 0,070 2,800 5,700 68,000 64,000 25,000

    0,0010 0,071 2,900 5,700 61,000 66,000 25,000

    0,0014 0,078 4,100 5,900 44,000 44,000 24,0000,0014 0,080 4,100 5,900 47,000 47,000 45,000

    0,0014 0,082 4,100 5,900 44,000 49,000 46,000

    TERMOKOPEL

    TERANGKAT

    0,0010 0,081 3,000 5,800 51,000 58,000 30,000

    0,0010 0,084 3,000 5,800 50,000 56,000 29,000

    0,0010 0,080 3,000 5,800 52,000 54,000 29,000

    0,0014 0,097 3,900 6,000 44,000 52,000 29,000

    0,0014 0,100 4,100 6,000 46,000 51,000 29,000

    0,0014 0,104 4,100 6,000 44,000 50,000 29,000

    Tabel 8. Data Q, Hbed, T1, T2, T3dan P dengan variasi posisi termokopel saat T = 120oC

    T = 120

    OC

    Q

    (m3/s)

    Hb

    (m)

    P1

    (mmH20)

    P2

    (mmH2O)

    T1

    (OC)

    T2

    (OC)

    T3

    (OC)

    T

    ERMOKOPEL

    TERCELUP

    0,00100 0,072 2,900 5,700 108,000 81,000 25,000

    0,00100 0,074 3,000 5,700 93,000 81,000 26,000

    0,00100 0,076 2,900 5,700 91,000 85,000 27,000

    0,00140 0,083 4,100 5,900 78,000 65,000 27,000

    0,00140 0,085 4,100 5,900 82,000 66,000 27,000

    0,00140 0,085 4,100 6,000 82,000 68,000 28,000

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    37/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 37

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    T

    ERMOKOPEL

    TERANGKAT

    0,00100 0,074 2,700 5,800 88,000 60,000 28,000

    0,00100 0,074 2,700 5,800 88,000 57,000 28,000

    0,00100 0,076 2,800 5,800 89,000 57,000 28,000

    0,00140 0,091 3,900 6,000 89,000 56,000 28,000

    0,00140 0,095 4,100 6,000 88,000 58,000 29,000

    0,00140 0,097 4,200 6,000 87,000 60,000 29,000

    Dari data percobaan diatas, dapat dibuat grafik sebagai berikut:

    Grafik 3. Hubungan antara Suhu Heater (T1) dengan Percobaan pada saat T= 80oC

    Grafik 4. Hubungan antara Suhu Heater (T1) dengan Percobaan pada saat T= 120oC

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

    suhu(C)

    percobaan

    Grafik percobaan vs suhu heater (T1) pada T 80oC

    Q=1 termokople tercelubT1

    Q=1,4 termokople

    tercelup T1

    Q=1 termokople tidak

    tercelup T1

    Q=1,4 termokopel tidak

    tercelup T1

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

    Suhu(C)

    Percobaan

    Grafik Percobaan vs Suhu Heater (T1) pada T 120oC

    Q=1, Termokopel Tercelup

    Q=1.4, Termokopel Tercelup

    Q = 1, Termokopel Tidak

    Tercelup

    Q = 1.4, Termokopel Tidak

    Tercelup

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    38/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 38

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Grafik 5. Hubungan antara Suhu Termokopel (T2) dengan Percobaan pada saat T= 80oC

    Grafik 6. Hubungan antara Suhu Termokopel (T2) dengan Percobaan pada saat T= 120oC

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    0 1 2 3 4

    suhu(C)

    percobaan

    Grafik percobaan vs suhu termokopel (T2) pada T 80oC

    Q=1 termokopel tercelup T2

    Q=1,4 termokopel tercelup

    T2

    Q=1 termokople tidak

    tercelup T2

    Q=1,6 termokopel tidak

    tercelup T2

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

    Suhu(C

    )

    Percobaan

    Grafik Percobaan vs Suhu Termokopel (T2) pada T 120oC

    Q=1, Termokopel Tercelup

    Q=1.4, Termokopel Tercelup

    Q = 1, Termokopel Tidak

    Tercelup

    Q = 1.4, Termokopel Tidak

    Tercelup

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    39/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 39

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Grafik 7. Hubungan antara Suhu Udara (T3) dengan Percobaan pada saat T= 80oC

    Grafik 8. Hubungan antara Suhu udara (T3) dengan Percobaan pada saat T= 120oC

    Pada percobaan kedua, digunakan heater sehingga peristiwa fluidisasi yang terjadi

    mempengaruhi perpindahan panas.

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    0 1 2 3 4

    suhu(C)

    percobaan

    Grafik percobaan vs suhu udara (T3) pada T 80oC

    Q=1 termokopel tercelup T3

    Q=1,4 termokopel tercelup

    T3

    Q=1 termokopel tidak

    tercelup T3

    Q=1,4 termokopel tidak

    tercelup T3

    24,5

    25

    25,5

    26

    26,5

    27

    27,5

    28

    28,5

    29

    29,5

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

    Suhu(C)

    Percobaan

    Grafik Percobaan vs Suhu udara (T3) pada T 120oC

    Q=1, Termokopel Tercelup

    Q=1.4, Termokopel Tercelup

    Q = 1, Termokopel Tidak

    Tercelup

    Q = 1.4, Termokopel Tidak

    Tercelup

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    40/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 40

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Gambar 16Pressure drop versus kecepatan fluida untuk packed dan fluidized beds

    Gambar 4.1 di atas analog dengan grafik 4.2. Garis lurus OA merupakan regionpacked bed. Di

    sini, partikel tidak berpindah relatif satu sama lain dan pemisahan nya konstan. Kehilangan

    tekanan versus kecepatan fluida pada zona ini digambarkan dalam persamaan Ergun berikut.

    sv

    f

    sv x

    U

    x

    U

    H

    p 2

    323

    21

    75.11

    150

    ..(1)

    Daerah BC merupakan daerah unggun terfluidisasi. Pada titik A, peningkatan pressure drop

    lebih tinggi daripada nilai yang diprediksi. Kenaikan ini terjadi ketika kecepatan fluidisasi

    minimum dicapai; disini diperlukan gya tarik interpartikel yang lebih besar karena pada kondisi

    yang demikian partikel unggun saling berasosiasi. Persamaan yang berlaku untuk daerah ini

    adalah:

    gHp

    fp 1

    ..(2)

    Untuk mengetahui besarnya kecepatan superficial di semua region, melalui kedua persamaan

    diatas dikombinasikan sehingga diperoleh persamaan berikut ini:

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    41/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 41

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    ..(3)

    Dari persamaan tersebut diperoleh bilangan tak berdimensi, Ar (Archimedes number) yang

    didefinisikan dengan

    233

    Re1

    75.1Re1

    150

    Ar

    ..(4)

    atau

    2

    3

    svfpf gxAr

    ..(5)

    dengan nilai Reynolds number sebagai berikut:

    fsvUxRe

    ..(6)

    Dengan menentukan Ar dari persamaan (5), kemudian mendapatkan nilai Re dari persamaan

    (4), maka dapat ditentukan nilai Udari persamaan (6). Untuk menggunakan persamaan (5) dan

    (4) diperlukan harga viskositas dan porositas. Karena yang sedang diujicoba adalah pengaruh

    fluidisasi terhadap perpindahan panas, maka nilai viskositas merupakan fungsi suhu; untuk

    menghitungnya digunakan persamaan Hagen-Poiseuille berikut:

    QL

    pR

    8

    4

    ..(7)

    Perhitungan porositas menggunakan persamaan,

    p

    f

    1

    ..(8)

    Nilai pressure drop dapat dihitung terlebih dahulu dari persaman hidrosatis, P = .g.H. Berikut

    adalah tabulasi perhitungan untuk mendapatkan harga kecepatan superfisial. Untuk

    menyelediki pengaruh fluidisasi terhadap transfer panas, hendak dicari nilai koefisien

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    42/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 42

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    perpindahan panas gas terhadap partikel (hc). Bed yang digunakan dalam percobaan berbentuk

    bola dan dari perhitungan menggunakan persamaan Ergun didapat bahwa aliran fluidanya

    laminar. Untuk memperoleh nilai hc, terlebih dahulu dihitung nilai bilangan Nusselt, karena

    bilangan Nusselt sebanding dengan hc,

    g

    pc

    k

    dhNu

    ..(9)

    Untuk partikel berbentuk bola, digunakan persamaan empiris yang dikemukakan oleh Morelus

    dan Schweinzer,

    33.04304.0 Pr)(0247.0 ArNu..(10)

    Dimana Ar merupakan Archimedes number yang telah dinyatakan dalam persamaan (5) dan Pr

    merupakan bilangan Prandtl,

    g

    p

    k

    C

    Pr

    ..(11)

    Nilai kapasitas panas pada tekanan konstan, Cpmerupakan fungsi suhu,yang nilainya disajikan

    pada tabel berikut:

    Tabel 9. Nilai Cppada suhu tertentu

    T(C) T(K) Cp(J/kg.K)

    -150 123 1.026

    -100 173 1.009

    -50 223 1.005

    0 273 1.005

    20 293 1.005

    40 313 1.005

    60 333 1.009

    80 353 1.009

    100 373 1.009

    120 393 1.013

    140 413 1.013

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    43/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 43

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    160 433 1.017

    180 453 1.022

    200 473 1.026

    250 523 1.034

    300573

    1.047

    350 623 1.055

    400 673 1.068

    Sumber :http://www.engineeringtoolbox.com/air-properties-d_156.html

    Grafik 9. Hubungan antara T dengan Cp

    Dengan mengeplot T terhadap Cp, akan diperoleh grafik seperti di atas, sehingga untuk udara,

    hubungan konduktivitas termal dan temperatur dinyatakan dalam persamaan,

    Cp = 9E-14x6- 2E-10x5+ 2E-07x40.0001x3+ 0.032x24.784x + 1290

    Selain itu, nilai konduktivitas termal, k, juga merupakan fungsi suhu berdasarkan persamaan,

    000 1 kTkTkk ..(12)

    Dibawah ini ditampilkan nilai konduktivitas termal udara pada berbagai macam suhu:

    Tabel 10. Nilai K pada Suhu Tertentu

    T k (W/m K)

    -150 0.0116

    y = 9E-14x6 - 2E-10x5 + 2E-07x4 - 0,0001x3 + 0,0328x2 - 4,7842x + 1290,5

    1.000

    1.010

    1.020

    1.030

    1.040

    1.050

    1.060

    1.070

    1.080

    0 100 200 300 400 500 600 700 800

    Cp(J/kg.K)

    T(K)

    Grafik T vs Cp

    T vs Cp Poly. (T vs Cp)

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    44/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 44

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    -100 0.016

    -50 0.0204

    0 0.0243

    20 0.0257

    40 0.0271

    60 0.0285

    80 0.0299

    100 0.0314

    120 0.0328

    140 0.0343

    160 0.0358

    180 0.0372

    200 0.0386

    250 0.0421

    300 0.0454

    350 0.0485

    400 0.0515

    sumber:engineeringtoolbox.com/air-properties-d_156.html

    Grafik 10. Hubungan antara T dengan K

    y = 7E-05x + 0,0068

    0

    0,01

    0,02

    0,03

    0,04

    0,05

    0,06

    0 100 200 300 400 500 600 700 800

    k(W/m.K

    )

    T(K)

    Hubungan T vs k

    Hubungan T vs k Linear (Hubungan T vs k)

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    45/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 45

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Dengan mengeplot k terhadap T, akan diperoleh grafik seperti di atas, sehingga untuk udara,

    hubungan konduktivitas termal dan temperatur dinyatakan dalam persamaan,

    0042.0057 TEk..(13)

    Selanjutnya dibawah ini adalah tabel data nilai viskositas untuk menghitung nilai Pr:

    Tabel 11. Nilai Untuk Menghitung PrT = 80 C Q

    (m3/s)

    T3 T3(K) .10^-5

    TERMOKOPEL

    TERCELUP

    0,0010 23,0000 296,0000 1,851

    0,0010 25,0000 298,0000 1,8608

    0,0010 25,0000 298,0000 1,8608

    0,0014 24,0000 297,0000 1,8559

    0,0014 45,0000 318,0000 1,9576

    0,0014 46,0000 319,0000 1,9624

    TER

    MOKOPEL

    TERANGKAT

    0,0010 30,0000 303,0000 1,8853

    0,0010 29,0000 302,0000 1,8804

    0,0010 29,0000 302,0000 1,8804

    0,0014 29,0000 302,0000 1,8804

    0,0014 29,0000 302,0000 1,8804

    0,0014 29,0000 302,0000 1,8804

    Tabel 12. Nilai Untuk Menghitung PrT =

    120 OC

    Q

    (m3/s)

    T3

    (OC)

    T3

    (K)10^5

    kg/m.s)

    TERMOKOPEL

    TERCE

    LUP

    0.00100 25.000 298.000 1.8608

    0.00100 26.000 299.000 1.8657

    0.00100 27.000 300.000 1.8706

    0.00140 27.000 300.000 1.8706

    0.00140 27.000 300.000 1.8706

    0.00140 28.000 301.000 1.8755

    TERMOKOPEL

    DIATAS

    0.00100 28.000 301.000 1.8755

    0.00100 28.000 301.000 1.8755

    0.00100 28.000 301.000 1.8755

    0.00140 28.000 301.000 1.8755

    0.00140 29.000 302.000 1.8804

    0.00140 29.000 302.000 1.8804

    Sumber : http://www.lmnoeng.com/Flow/GasViscosity.php

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    46/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 46

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Dengan menggunakan persamaan-persamaan dan data yang telah ada di atas, kita dapat

    menghitung nilai k dan hc untuk masing-masing variasi pada. Data tambahan yang digunakan

    berupa:

    * f = udara = 1,205 kg/m3 (pada 19 < T < 40 OC); 1,127 kg/m3(pada 39 < T < 60 OC)

    * partikel = white aluminium oxide = 3770 kg/m3

    *Ukuran partikel rerata = xsv= 125m = 1,25 . 10-4 m

    Lalu, dengan menggunakan software microsoft excel didapatkan hasil kalkulasi sebagai

    berikut:

    Tabel 13. Perhitungan Pr, Nu, hc untuk T 80oC

    T = 80

    C

    Q

    (m3/s)

    T3 T3(K) Visc k Cp Ar Pr Nu hc

    TERMOKOPEL

    TERCELUP

    0,0010 23,0000 296,0000 1,851 0,02672 1226,1076 253,7072 0,84937 0,25359 54,20643

    0,0010 25,0000 298,0000 1,8608 0,02686 1230,4813 251,0419 0,85245 0,25274 54,30808

    0,0010 25,0000 298,0000 1,8608 0,02686 1230,4813 251,0419 0,85245 0,25274 54,30808

    0,0014 24,0000 297,0000 1,8559 0,02679 1228,2876 252,3693 0,85091 0,25316 54,25718

    0,0014 45,0000 318,0000 1,9576 0,02826 1277,3169 212,1503 0,88481 0,23798 53,80308

    0,0014 46,0000 319,0000 1,9624 0,02833 1279,811 211,1137 0,88652 0,23763 53,85699

    TERM

    OKOPEL

    TERA

    NGKAT

    0,0010 30,0000 303,0000 1,8853 0,02721 1241,6572 244,5596 0,86031 0,25066 54,56473

    0,0010 29,0000 302,0000 1,8804 0,02714 1239,3942 245,8358 0,85872 0,25107 54,51311

    0,0010 29,0000 302,0000 1,8804 0,02714 1239,3942 245,8358 0,85872 0,25107 54,51311

    0,0014 29,0000 302,0000 1,8804 0,02714 1239,3942 245,8358 0,85872 0,25107 54,513110,0014 29,0000 302,0000 1,8804 0,02714 1239,3942 245,8358 0,85872 0,25107 54,51311

    0,0014 29,0000 302,0000 1,8804 0,02714 1239,3942 245,8358 0,85872 0,25107 54,51311

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    47/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 47

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Tabel 14. Perhitungan Pr, Nu, hc untuk T 120oC

    Dari tabel diatas, dibuat grafik pada masing-masing suhu, yaitu:

    Grafik 11. Hubungan antara percobaan dengan hc pada saat TTermokopel= 80oC

    53,7

    53,8

    53,9

    54

    54,1

    54,2

    54,3

    54,4

    54,5

    54,6

    54,7

    0 1 2 3 4

    hc(W/m2.K

    )

    Percobaan

    Grafik Percobaan VS hc pada T 80oC

    koefisien Q=1 tercelup

    koefisien Q=1,4 tercelup

    koefisien Q=1 tidak tercelup

    koefisien Q=1,4 tidak tercelup

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    48/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 48

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Grafik 12. Hubungan antara percobaan dengan hc pada saat TTermokopel= 120oC

    54,25

    54,3

    54,35

    54,4

    54,45

    54,5

    54,55

    0 1 2 3 4

    hc(W/m2.K

    )

    Percobaan

    Grafik Percobaan vs hc pada T 120oC

    Termokopel Tercelup;

    Q=0,001 m3/s

    Termokopel Tercelup;

    Q=0,0014 m3/s

    Termokopel Terangkat;

    Q=0,001 m3/s

    Termokopel Terangkat;

    Q=0,0014 m3/s

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    49/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 49

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    BAB V

    ANALISIS

    Percobaan 1

    A. Analisis Percobaan

    Percobaan pertama (perilaku unggun terfluidisasi) dilakukan untuk memenuhi tujuan

    percobaan dalam menentukan pengaruh perubahan laju alir superfisial udara yang diberikan

    dari bawah unggun (U) terhadap perubahan ketinggian unggun (H), menentukan pengaruh

    laju alir superfisial udara yang diberikan dari bawah unggun (U) terhadap penurunan tekanan

    unggun (P), menentukan pengaruh perbedaan kondisi pemberian laju alir udara (penambahan

    atau penurunan laju alir) terhadap perubahan ketinggian unggun (H), menentukan pengaruh

    perbedaan kondisi pemberian laju alir udara (penambahan atau penurunan laju alir) terhadap

    penurunan tekanan unggun (P), menentukanlaju alir superfisial udara minimum yang dapat

    menyebabkan fluidisasi (Um), dan menentukan penurunan tekanan (pressure drop) unggun

    maksimal yang terjadi pada saat fluidisasi (Pmax).

    Unggun yang digunakan pada percobaan ini ialah merupakan padatan alumina (Al2O3)

    sementara fluida yang dialirkan ke dalam chamberberisi unggun tersebut adalah udara. Pada

    percobaan pertama ini, variabel yang diukur adalah perubahan ketinggian beddan pressure

    drop(P1dan P2) yang terjadi saat unggun (bed) dialiri dengan laju alir udara yang berbeda-

    beda besarnya. Pengukuran ketinggian bed dilakukan dengan melihat ketinggian bed rata-rata

    dalam bed chamber dengan cara mengambil nilai tengah dari ketinggian maksimum dan

    ketinggian minimum bedyang terjadi. Hal ini dilakukan karena ketinggian bedpada setiap titik

    (ketika unggun sudah terfluidisasi) pada bed chamber tidak sama. Di satu titik, terdapat bed

    (unggun) yang terhempas naik ke atas namun di titik yang lain bed tidak bergerak ke atas.Pergerakan bedyang tidak beraturan membuat praktikan mengalami kesulitan dalam membaca

    ketinggian bedyang terjadi pada saat dialiri udara dengan laju alir tertentu. Oleh karena itu,

    maka ketinggian bedyang diukur dan dicatat ialah ketinggian bed rata-rata dalam bed chamber.

    Pada saat melakukan percobaan pertama ini tidak diperlukan heaterkarena praktikan hanya

    ingin mengetahui fenomena fluidisasi yang terjadi saat udara dialirkan ke dalam unggun. Oleh

    karena itu, batang heaterdan batang termokopel dalam chamberdinaikkan ke atas unggun agar

    tidak mempengaruhi ketinggian bed.

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    50/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 50

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    Hal pertama yang praktikan lakukan sebelum memulai percobaan ini adalah

    menyalakan kompresor dinyalakan dan mendiamkannya beberapa saat. Kompresorberfungsi

    sebagai alat yang mengalirkan udara ke peralatan Fluid Bed Heat Transfer Unit yang

    digunakan. Setelah kompresor dinyalakan, alat tidak boleh langsung digunakan melainkan

    harus didiamkan beberapa saat karena diperlukan waktu yang cukup agar compressormencapai

    keadaan yang cukup stabil dalam memompakan udara (laju alirnya stabil). Waktu tersebut

    dapat dikatakan sebagai waktu pemanasan kompresor. Setelah didiamkan beberapa saat di

    mana bunyi yang dikeluarkan kompresor menjadi lebih halus dibandingkan dengan saat

    pertama kali dinyalakan, percobaan dapat dimulai. Pada kenyataannya, laju alir udara yang

    dikeluarkan dari kompresor tidak akan berada dalam kondisi yang terus stabil karena cara kerja

    kompresor yang berfluktuasi. Yang dimaksudkan dengan cara kerja kompresor yang

    berfluktuasi adalah kompresor akan mengisi (meng-compress) udara dari lingkungan sekitar

    hingga kapasitasnya terpenuhi, setelah itu proses peng-compress-an akan berhenti. Saat udara

    di dalam kompresor habis, barulah proses peng-compress-an dimulai kembali. Kondisi kerja

    kompresor ini akan menyebabkan laju alir udara akan sedikit terganggu kestabilannya dan akan

    mempengaruhi kualitas data yang diperoleh praktikan baik pada percobaan pertama maupun

    percobaan kedua.

    Tujuan dari percobaan pertama ini adalah menentukan pengaruh perubahan laju alir

    udara terhadap ketinggian beddanpressure drop yang terjadi, maka besar laju alir superfisial

    udara yang dialirkan ke unggun (bed) harus divariasikan sehingga terlihat perubahan ketinggian

    unggun dan perubahan nilai penurunan tekanan (pressure drop) yang terjadi. Laju alir

    superfisial udara mempunyai definisi sebagai kecepatan udara yang mengalir pada saat tabung

    kosong. Laju alir udara yang dicatat dapat dikatakan sebagai laju alir superfisial udara karena

    laju alir udara tersebut diukur pada saat sebelum udara mengalir pada tabung yang berisi

    unggun, yaitu pada tabung kosong pengukur laju alir (lihat gambar 2). Satuan ukur untuk

    kecepatan udara yang terdapat pada alat pengukur tersebut adalah liter/sekon.

    Pada percobaan ini, pertama-tama dialirkan udara hingga kecepatan maksimum (1,7

    L/s) terlebih dahulu dengan tujuan agar kita dapat memperoleh nilai ketinggian bedawal (Ho)

    yang sesuai stabil. Pengamatan diawali dengan mengalirkan beddengan udara berkecepatan

    superfisial maksimum kemudian diturunkan dengan tujuan agar partikel yang tadinya rapat dan

    memiliki gaya kohesi partikel yang besar dapat saling berpisah karena laju alir yang besar akan

    memberikan gaya seret yang besar sehingga gaya kohesi partikel tersebut dapat dihilangkan

    serta untuk menghilangkan tetesan air dalam tabung aliran udara. Selain itu, kecepatan

    maksimum dialirkan terlebih dahulu untuk memastikan bahwa bed terfluidisasi. Dengan

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    51/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 51

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    demikian, ketika sudah tidak terjadi fluidisasi lagi (kecepatan udara yang diberikan lebih kecil

    daripada kecepatan minimum fluidisasi, Umf), ketinggian bedsaat itu merupakan ketinggian

    awal bed pada saat terdapat udara yang terperangkap di antara bedatau ketinggian awal setelah

    beberapa kali fluidisasi.

    Setelah itu, praktikan mulai melakukan pengukuran ketinggian bed(Hb) danpressure

    drop (Padan Pb) pada saat laju alir udara 0,2 liter/sekon. Setelah itu pengukuran dilakukan

    dengan kecepatan udara yang semakin meningkat (0,4 liter/sekon; 0,6 liter/sekon; 0,8

    liter/sekon; 1 liter/sekon; 1,2 liter/sekon; 1,4 liter/sekon; 1,7 liter/sekon). Setelah dilakukan

    pengukuran laju alir naik, percobaan langsung dilanjutkan dengan pengukuran saat kondisi laju

    alir turun dimulai dari 1,7 liter/sekon; 1,4 liter/sekon; 1,2 liter/sekon; 1 liter/sekon; 0,8

    liter/sekon; 0,6 liter/sekon; 0,4 liter/sekon; hingga 0,2 liter/sekon.

    Pada saat laju alir superfisial udara besar maka partikel unggun terfluidisasi yang

    kemudian diukur pressure dropdan ketinggian bed-nya. Namun, pada kecepatan superfisial

    rendah, unggun hanya diam (tidak terfluidisasi). Hal ini disebabkan karena gaya dorong udara

    jauh lebih kecil daripada gaya berat partikel unggun. Jika kecepatan superfisial dinaikkan, maka

    pada suatu saat gaya seret fluida menyebabkan unggun mengembang dan menyebabkan

    tahanan terhadap aliran udara mengecil, sampai akhirnya gaya seret tersebut cukup untuk

    mendukung gaya berat partikel unggun. Pada saat ini terjadi keseimbangan antara gaya dorong

    udara dengan berat efektif partikel partikel unggun. Pada keadaan ini partikelpartikel

    unggun tepat akan bergerak dan kecepatan aliran udaranya disebut kecepatan minimum

    fluidisasi (Umf). Jika kecepatan gas di atas Umf, unggun akan mulai membentuk gelembung gas

    (bubbling). Kondisi ini disebut aggregative fluidizationdan ronggarongga seperti gelembung

    uap akan membangkitkan sirkulasi unggun. Hal ini disebabkan oleh adanya pergerakan

    partikelpartikel unggun karena gaya dorong udara pada kondisi tersebut dapat melampaui

    besarnya gaya berat partikel unggun. Dengan diketahuinya perilaku unggun untuk setiap

    kecepatan udara yang diberikan, maka dari percobaan ini, dapat diketahui berapa kecepatan

    minimum supaya terjadi fluidisasi dan pressure drop maksimum yang terjadi pada sistem

    tersebut. Kecepatan minimum fluidisasi terjadi pada saat ketinggian bed mulai mengalami

    pergerakan naik (kondisi bedtepat akan bergerak). Sementara itu,pressure drop maksimum

    merupakan nilaipressure dropyang terjadi pada saat kondisi fluidisasi sempurna di mana nilai

    pressure dropsudah konstan walaupun laju alir superfisial udara diperbesar.

    B.Analisis Hasil, Perhitungan, dan Grafik

  • 7/23/2019 Laporan Praktikum Kelompok 2R Fix

    52/60

    D E P A R T E M E N T E K N I K K I M I A U N I V E R S I T A S I N D O N E S I A Page 52

    LAPORAN PRAKTIKUM UOP 1 FLUIDISASI DAN TRANSFER PANAS

    3

    2

    3

    10

    b

    Q TU

    S T

    Perilaku unggun terfluidisasi secara kuantitatif dapat dilihat dan dipelajari dengan

    mengamati, menentukan, dan menghitung besarnya ketinggian unggun danpressure dropyang

    didapatkan berdasarkan variasi dari laju alir superfisial fluida udara yang melewati hamparan

    unggun dalam proses fluidisasi. Data-data tersebut ditinjau dan diukur dalam dua kondisi yaitu

    ketika laju alir udara perlahan dinaikkan dan ketika laju alir udara kembali diturunkan secara

    perlahan. Laju alir udara akan berbanding lurus dengan kecepatan superfisial sesuai dengan

    hubungan :

    di mana :

    Q = laju alir udara (m3/s)

    T2 = suhu bed (oC)

    Sb = 8,66 . 10-3m2

    T3 = suhu udara (oC)

    U = kecepatan superfisial udara

    sehingga untuk menjelaskan hubungan dari kecepatan superfisial udara (laju alir udara pada

    kolom kosong) dengan ketinggian unggun dan pressure drop telah dapat dijelaskan dengan

    variasi laju alir udara yang ditentukan dalam percobaan ini.

    Hubungan Antara Laju A li r Udara dan Perubahan Ketinggian Unggun

    Pada grafik 1, garis berwarna biru merupakan garis pada grafik yang menunjukkan

    perubahan ketinggian bed(unggun) ketika laju alir udara dinaikkan, sedangkan garis berwarna

    jingga menunjukkan perubahan ketinggian bed ketika laju alir udara diturunkan. Dapat dilihat

    pada grafik bahwa perubahan atau variasi kondisi laju alir udara baik dengan dilakukan

    penurunan dan kenaikan laju alir menunjukkan pengaruh yang relatif sama terhadap perubahan

    ketinggian bed. Pengaruh akibat penurunan maupun kenaikan laju alir penurunannya cukup

    stabil dan sama baiknya. Penyimpangan yang terjadi pada kondisi laju alir yang tinggi

    disebabkan oleh perkiraan dan pengelihatan tinggi unggun yang bersifat fluktuatif dan tidak

    menentu sehingga terdapat perbedaan sedikit dalam pengamatan tinggi unggun pada dua

    kondisi tersebut. Hal ini sesuai dengan tinjauan teoritis, di mana ketinggian unggun hanya

    dipengaruhi besarnya laju alir udara yang dialirkan ke dalam unggun (bed) dan tidak

    dipengaruhi oleh bagaimana udara dialirkan baik itu diturunkan dari kondisi laju alir yang

    tinggi maupun dinaikkan dari kondisi laju alir yang rendah.

    Pada laju alir udara sebesar 0,2 liter/sekon hing