BAB 2 : Prinsip dan Aplikasi Perpindahan Momentum

Mekanika Fluida Teknologi BioprosesDr. Ir. Nelson Saksono, M.T.BAB 2 : Prinsip dan Aplikasi Perpindahan MomentumBentuk Drag (form drag) merupakan friction loss yg terjadi pada aliran fluida melalui suatu benda sebagai berikut :

Aliran Melalui Immersed Object, Packed dan Fluidized Bed : Drag coefficient

Gaya drag yang dialami fluida ketika melalui suatu benda dapat dirumuskan sebagai berikut :

Dimana : CD : Drag coefficient/Koefisien dragVo : Kecepatan aliran fluida : Densitas Fluida Ap : Luas selimut benda (wetted perimeter)Dp : Diameter Partikel Hukum Stoke untuk benda bulat/sphere : FD = 3 Dp Vo Sehingga CD=24/NRe

Drag coefficient

Drag coefficient

Example 3.1-1

Example 3.1-1 : SOlutionExample 3.1-2

Beberapa parameter dalam reaktor Packed :Fraksi kekosongan= volum kosong pada bed Total vol bed Permukaan spesifik partikel av = Sp/Vp (m-1)Untuk partikel bola Av = 6 / DpFraksi volume = (1 - ) a = total luas permukaan / total vol bed = av(1-)

Aliran Laminar pada packed bed

Example 3.1-3Example 3.1-3 : SOlution

Kecepatan Interstisial (V) = V/ dimana V= kecepatan superfisialRadius Hidrolik :Untuk packed bed , Ergun mendifinisikan bilangan Reynold :

Persamaan Hagen poiseuille untuk pressure drop:

Pers Blake Khozeny untuk aliran Laminar :

Aliran Laminar pada packed bed

< 0,5Dp , Nre,p < 10 Pers Burke Plummer untuk Nre,p > 1000

Ergun memberikan persamaan umum untuk semua bilangan Reynold :

Aliran Turbulen pada Packed Bed

Udara pada suhu 311 K dialirkan melalui packed bed dengan partikel berbentuk bola dan diameter 12,7 mm. Fraksi kekosongan dalam bed adalah 0,38 dan bed memiliki diameter 0,61 m dan tinggi 2,44 m. Udara masuk bed pada tekanan 1,1 atm dengan laju 0,358 kg/s, Hitung pressure drop udara dalam packed bed, jika diketahui BM udara 28,97.

Contoh soal (Example 3.1-4)

solutionFenomena fluidisasi kondisi dimana terjadi kesetimbangan antara gaya gravitasi partikel dalam bed dengan gaya drag partikel oleh fluida yang mengalir. Kondisi minimum agar terjadi proses fluidisasi disebut kecepatan minimum fluidisasi (Vmf), tinggi bed minimum fluidisasi (Lmf), dan porositas minimum fluidisasi (mf). Kondisi terfluidisasi merupakan kondisi yang optimal untuk terjadinya perpindahan massa dan energi dalam suatu reaktor.

Aliran pada bed terfluidisasi

Hubungan antara dua kondisi bed yang berbeda dapat dituliskan sebagai berikut :L1A(1 - 1) = L2A(1 - 2)

M1 M2

Pressure drop yg terjadi pada kondisi terfluidisasi :p = Lmf A(1 - mf)(p - )g

Aliran pada bed terfluidisasi

Aliran pada bed terfluidisasi

Example 3.1-6

Example 3.1-6 : solution

Alat ukur aliran fluida

Pitot TUbePersamaan Neraca Energi-Mekanik :

Dimana V2 = 0 maka V1 = V = Cp (2 (p2 p1)/)0,5

Dimana :Cp = Koefisien tak berdimensi bernilai antara (0,98 1,00) = densitas fluida yang mengalirA = Densitas cairan pada manometer

Pitot tube

Example 3.2-1Example 3.2-1 : Solution

Example 3.2-1 : Solution

Venturimeter

Neraca Mekanik-EnergiPersamaan konstanta p

Laju alir volumetrik

DimanaVenturimeter

ORificemeter

Orificemeter

OrificemeterSekian