aliran melalui unggun diam dan terfluidisasi

8/10/2019 Aliran Melalui Unggun Diam Dan Terfluidisasi

1/9

ALIRAN MELALUI UNGGUN DIAM DAN TERFLUIDISASI

MENGGUNAKAN UDARA SEBAGAI FLUIDA

A. TUJUAN

Menentukan penurunan tekanan (h) pada unggun diam dan terfluidisasi

Menbuktikan persamaan CARMAN-KONZENY

Mengamati kelakuan fluidisasi

B. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

Alat yang digunakan:

1 set peralatan fluidisasi

Gelas kimia 500 ml

Jangka sorong

Piknometer

Neraca Analitik

Corong Plastik

Bahan yang digunakan:

Pasir

C. GAMBAR ALAT (TERLAMPIR)

D. DASAR TEORI

Fluidisasi adalah metode pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida baik cairmaupun gas. Dengan metode ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat seperti fluida

dengan viskositas tinggi. Sebagai ilustrasi tinjau suatu kolom berisi sejumlah partikel padat

berbentuk bola. Pada laju alir yang cukup rendah butiran padat akan tetap diam karena gas

hanya mengalir melalui ruang antar partikel tanpa menyebabkan perubahan susunan partikel

tersebut. Keadaan yang demikian disebut unggun diam atau fixed bed.

Kalau laju alir kemudian dinaikkan akan sampai pada satu keadaan dimana unggun

padatan akan tersuspensi didalam aliran gas yang melaluinya. Pada keadaan ini masing-

masing butiran akan terpisahkan satu sama lain sehingga dapat bergerak dengan lebih mudah.


2/9

Pada kondisi butiran yang dapat bergerak ini. Sifat unggun akan menyerupai suatu cairan

dengan viskositas tinggi, misalnya adanya kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat

hidrostatik dan sebagainya.

Dalam dunia industri dapat diaplikasikan dalam banyak hal seperti transportasi

padatan (conveyer solid) pencampuran Padatan halus, perpindahan permukaan logam, proses

drying dan sizing pada pembukaan, proses pertumbuhan partikel, dan kondensasi bahan yang

dapat mengalami sublimasi,adsorbsi (untuk pengering udara dan adsorben) dan masih banyak

aplikasi lain.

Pressure Drop

Aspek utama yang akan ditinjau dalam percobaan ni adalah mengetahui besarnya pressure

drop di dalam unggun padatan yang terfluidakan. Hal ini mempunyai arti yang cukup penting

karena selain erat sekali hubungannya dengan besarnya energi yang diperlukan juga bisa

memberikan indikasi tentang kelakuanunggung selama operasi berlangsung. Penentuan

besarnya hilang tekan di dalamunggun terfluidakan:

Pressure Drop damal Unggun Diam

Korelasi matematik yang menggambarkan hubungan antara hilamg tekandan dengan laju alir

fluida dalam suatu sistem unggun diam diperoleh pertamakali pada tahun 1922 yaitu dengan

menggunakan bilangan-bilangan tak berdimensi. Untuk aliran laminar dengan kehilangan

energi terutama disebabkan oleh gaya viscous

......................................................................................... (1)

Dimana:

= Pressure drop persatuan panjang / tinggi unggun

= gravitasi buni

= Viskositas fluida

Luas permukaan spesifik partikel (luas permukaan persatuan volume unggun) dihitung dari

korelasi berikut:

......................................................... (2)

Sehingga persamaan tersebut menjadi:


3/9

.............................................................................. (3)

Atau

................................................................................. (4)

Persamaan ini kemudian diturunkan lagi oleh kozeny (1927) dennganmengasumsikan

bahwa unggun zat padat tersebut adalah ekivalen dengankumpulan saluran-saluran lurus yang

paralel mempunyai luas permukaan . Untuk aliran turbulen pressure drop digambarkan

sebagai gabungan dari viscous lossesdan kinetic energy loss

..................................................... (5)

Pada keadan ekstrim yaitu bila:

a.Aliran laminer (Re < 20) kinetic energy losses dapat diabaikan sehingga

...............................................................(6)

b.Aliran turbulen (Re > 1000), viscous losses dapat diabaikan sehingga

...................................................... (7)

Pressure Drop pada Unggun Terfluidakan

Pada unggun terfluidakan persamaan yang menggambarkan hubungan P/L dan U biasanya

digunakan peersamaan Ergun yaitu:2

= 150 .................................. (8)

adalah prositas unggun pada keadaan terfluidakan, pada keadaan ini dimana partilel-

partikel zat padat seolah-olah terapung di dalam fluida sehingga terjadikesetimbangan antara

berat partikel dengan gaya apung dari fluida disekelilinggaya seret oleh fluida yang naik =

berat partikel gaya apung atau pressure drop pada unggun x luas penampang = volumeunggun x fraksi zat padatx densitas zat paratdensitas fluida

= (A.L) (. ) ....................................................... (9)

= (. ) ................................................................... (10)


4/9

Kecepatan Minimum Fluidisasi

Yang dimaksud dengan kecepatan minimum fluidisasi (dengan notasi Vnf) adalahkecepatan

superficial fluida minimum dimana fluidisasi mulai terjadi. Harganyadidapat dengan

mengkombinasikan persamaan ergun dengan neraca massa terfluidisasikan menjadi:

............ (11)

Untuk keadaan ekstrim yaitu:

Aliran Laminer (Re1000) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah:

................................................................. (13)

Karakteristik unggun terfluidisasi

Evaluasi parameter-parameter dalam peristiwa fluidisasiDensitas partikel dan bentuk partikel

.............................................................. (14)

........ (15)

Porositas Unggun

Porositas unggun menyatakan fraksi kosong didalam ruang unggun yang secara matematik

ditulis

Fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada proses fluidisasi antara lain:

1. Fenomena fixed bed yang terjadi ketika laju aliran fluida kurang dari laju minimum yang

dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada kondisi ini partikel diam atau tidak bergerak.

2. Fenomena minumum atau incipient fluidization yang terjadi ketika laju alir fluida mencapai

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

partikel padat mulai terekspansi.

3. Fenomena snooth or homogenously fludization terjadi ketika kecepatan distribusi aliran

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

ekspansi pada setiap partikel padatan beragam.

4. Fenomena bubling fluidization yang terjadi ketika gelembung-gelembung pada unggunterbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen.


5/9

5. Fenomena sluging fluidization yang terjadi ketika yang terjadi ketika gelembung-gelembung

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

kondisi ini terjadi penorakan sehingga partikel-partikel padat seperti terangkat.

6. Fenomena chanelling fluidization yang terjadi ketika dalam unggun partikel padat terbentuk

saluran-saluran seperti tebing vertikal.

7. Fenomena disperse fluidization yang terjadi saat kecepatan alir fluida melampaui

kecepatan maksimal aliran fliuida. Pada fenomena ini sebagian partikel akan terbawa aliran

fluida dan ekspansi mencapai nilai maksimum

Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor:

Laju alir fluida dan jenis fluida

Ukuran partikel

Jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel

Porositas unggun

Distribusi aliran

Distribusi bentuk aliran fluida

Diameter kolom

Tinggi

E. LANGKAH KERJA

a. Mengisi kolom pengatur ukuran udara. Menutup kran pengatur ukuran udara.

b. Memeriksa apakah pembacaan manometer udara pada posisi nol ()), bila tidak atur hingga

posisi tersebut.

c. Menjalankan pokpa udara dan mengatur aliran udara pada kenaikkan 1 L/min.

d. Mencatat unggun,pembacaan manometer dan jenis unggun.

e. Mentabulasikan pada tabel.

f. Mengulangi percobaan memakai balotini halus.

g. Menentukan density partikel dengan menimbang sejumlah volume balotini.


6/9

F. DATA PENGAMATAN

No Laju Alir

(L/mm)

Tinggi

Unggun

(mm)

Penurunan

Tekanan (mm

H2O

Fenomena Fluidisasi Jenis Fluida

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

105

105

106

107

109

110

115

120

130

140

150

170

1,1

2

4

6,9

9,6

10,8

11

11,2

11,3

11,4

11,5

11,5

Diam (Fixed Bed)

Diam (Fixed Bed)

Diam (Fixed Bed)

Diam (Fixed Bed)

Bergerak Dipermukaan



Bergelombang Tetap

(Bubbling)

Bergelombang Berpindah

Tak Beraturan (Slugging)







Unggun Diam

Unggun Diam

Unggun Diam

Unggun Diam

Unggun

Terfluidisasi

Unggun

Terfluidisasi

Unggun

Terfluidisasi

Unggun

Terfluidisasi

Unggun

Terfluidisasi

Unggun

Terfluidisasi

Unggun

Terfluidisasi

Unggun

Terfluidisasi


7/9

G. PERHITUNGAN


8/9

H. ANALISA PERCOBAAN

Pada percobaan ini kami menggunakan pasir sebagai bahan utama dan setelah

percobaan yang telah dilakukan, dapat dianalisa bahwa Fluidisasi adalah metode pengontakan

butiran-butiran padat dengan fluida baik cair maupun gas. Pertama kami mengisi kolom dan

mengatur udara dengan cara menutup kran dan pompa udara dinyalakan serta memeriksa

pembacaan manometer dan apabila tidak di posisi nol maka, kami harus mengaturnya terlebih

agar di posisi nol, dan juga laju aliran udara telah disetting maka butiran-butiran padatan akan

mulai bergerak karena dialiri fluida (udara). Semakin tinggi laju aliran udara yang diberikan

terhadap butiran-butiran padatan di dalam bed, maka pergerakan butiran-butiran padatan

tersebut semakin cepat. Kita dapat melihat kenaikan tinggi butiran padatan yang terangkat

keatas akibat laju aliran udara yang diberikan terhadap butiran-butiran padat semakin

meningkat, sehingga penurunan tekanan menjadi lebih besar.

Aspek utama yang akan ditinjau dalam percobaan ini adalah mengetahui besarnya

pressure drop (beda tekan) di dalam unggun padatan yang terfluidakan. Hal ini mempunyai

arti yang cukup penting karena selain erat sekali hubungannya dengan besarnya energi yang

diperlukan juga bisa memberikan indikasi tentang kelakuan unggun selama

operasi berlangsung. Penentuan besarnya hilang tekan di dalam unggun terfluidakan. Jenis

unggun terbagi menjadi 2, yaitu unggun diam dan unggun terfluidisasi. Pada laju alir yang

cukup rendah butiran padat akan tetap diam karena gas hanya mengalir melalui ruang

antar partikel tanpa menyebabkan perubahan susunan partikel tersebut. Keadaan yang

demikian disebut unggun diam atau fixed bed sedangkan yang terfluidisai adalah Pada laju

alir yang cukup tinggi butiran padat akan bergerak karena gas mengalir melalui ruang

antar partikel dan menyebabkan perubahan susunan partikel tersebut.

Pada percobaan ini kami mengambil interval pembacaan yang yaitu sebesar 2 L/min.

Dimana unggun diam dapat kita lihat saat laju udara diberikan pada kenaikan 0 L/min -6

L/min, dan unggun terfluidisasi dapat kita lihat saat laju udara diberikan pada kenaikan

8 L/min - 22L/min. Butiran padat terlihat tidak terlalu banyak bergerak pada saat unggun

diam. Sedangkan jenis unggun terfluidisasi dapat terlihat ketika butiran-butiran padatan

terangkat keatas karena laju aliran udara yang besar. Dimana di unggun terfluidisasi ini

dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti Laju alir fluida dan jenis fluida, Ukuran partikel,

Jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel, Porositas unggun, Distribusi

aliran, Distribusi bentuk aliran fluida, Diameter kolom dan Tinggi.


9/9

I. KESIMPULAN

Fluidisasi adalah peristiwa dimana unggun berisi butiran padat berkelakuan seperti fluida

karena di aliri udara.

Semakin besar laju alir udara yang diberikan, maka akan semakin besar pula penurunan

tekanannya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi fluidisasi:

1. Laju alir fluida dan jenis fluida

2. Ukuran partikel

3. Jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel

4. Porositas unggun

5. Distribusi aliran

6. Distribusi bentuk aliran fluida

7. Diameter kolom

8. Tinggi

Unggun diam 0-6 L/min

Unggun terfluidisasi 8-22 L/min

J. DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet. 2013. Penuntun Praktikum Satuan Operasi 1.Politeknik Negeri Sriwijaya :

Palembang.

www.google.co.id

aliran melalui unggun diam dan terfluidisasi

Documents