Laboratorium Satuan Operasi 1

Tahun Ajaran 2014/2015

F L U I D I S A S I

Pembimbing : Wahyu

Tanggal Praktikum : April 2015

Kelompok : 1 (Satu)

Syahrianti Muh Ilham Basri

Sri Astuti Nur Ahmad Ali

Riskawati

TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG

2015

F L U I D I S A S I

I. TUJUAN :

Tujuan dari praktikum ini adalah :

Agar dapat membuktikan persamaan Carman-Kozeny

Agar dapat mengamati sampel saat terfluidisasi

II. ALAT YANG DIGUNAKAN :

Alat yang digunakan dalam praktikum ini yaitu :

1. Satu set alat fixed and fluidised bed 1 buah

2. Spatula 1 buah

3. Ayakan 1 buah

4. Ayakan sieving 3 buah

5. Neraca analitik 1 buah

6. Gelas kimia 100 ml 5 huah

7. Gelas kimia 250 ml 2 buah

8. Piknometer 1 buah

III. BAHAN YANG DIGUNAKAN :

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini yaitu :

Aquadest

Pasir kuarsa

Pasir Pantai

IV. DASAR TEORI

Fluidisasi merupakan salah satu cara untuk mengontakkan butiran padat dengan

fluida. Apabila kecepatan fluida relative rendah, unggun tetap diam karena fluida hanya

mengalir melalui ruang antar partikel tanpa menyebabkan terjadinya perubahan

susunan partikel tersebut. Apabila kecepatan fluida dinaikkan sedikit demi sedikit, pada

saat tertentu penurunan tekanan akan sama dengan gaya berat yang bekerja terhadap

butiran-butiran padat sehingga unggun mulai bergerak.. Unggun mengembang,

pororsitas bertambah, tetapi butiran-butiran masih saling kontak satu sama lain.

Dengan metoda ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat seperti

fluida dengan  viskositas tinggi. Sebagai ilustrasi, tinjau suatu kolom berisi sejumlah

partikel padat  berbentuk bola. Melalui unggun padatan ini kemudian dialirkan gas dari

bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap diam, karena

gas hanya mengalir dari bawah ke atas. 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.

Dalam system padat-cair, kenaikan kecepatan air sampai diatas fluidisasi

minimum akan menyebabkan pengembangan unggun yang halus dan progresif (terus

menerus). Dalam hal ini ketidak stabilan aliran keseluruhan relative kecil dan tidak

terjadi pembentukkan gelembung yang cukup besar. Unggun yang berkelakuan seperti

ini sering disebut unggun fluidisasi cair (liquidfluidized bed) atau unggun fluidisasi

homogeny.

System padat-gas berkelakuan sangat berbeda. Pada kenaikan laju alir gas

dibawah fluidisasi minimum sudah terjadi pembentukan gelembung dan saluran

(chanelling) gas, dan gerakkan padatan menjadi lebih tidak beraturan. System seperti

ini disebut unggun fluidisasi agregatif atau unggun fluidisasi gas.

Kedua macam fluidisasi tersebut dapat digolongkan kedalam fluidisasi fase padat

(ketinggian unggun masih berada pada batas tertentu).

Pada laju alir fluida yang sanga tinggi (melebihi P), kecepatan akhir (ut) menjadi

sangat besar, sehingga batas atas unggun akan hilang (totalentrainment/butiran

padatan terbawa aliran fluida), porositas mendekati 1. Keadaan ini disebut fluidisasi

berkesinambungan

Proses Fluidisasi

Bila suatau zat cair dilewatkan melalui hamparan lapisan partikel padat pada

kecepatan rendah, partikel-partikel itu tidak bergerak. Jika kecepatan fluida berangsur-

angsur dinaikan, partikel-partikel itu akhirnya akan mulai bergerak dan melayang di

dalam fluida. Istilah “fluidisasi” (fluidization) dan “hamparan fluidisasi” (fluidized bed)

biasanya digunakan untuk keadaan partikel yang seluruhnya dianggap melayang,

karena suspense ini berperilaku seakan-akan fluida rapat. Jika hamparan itu

dimiringkan, permukaan atasnya akan tetap horizontal, dan benda-benda besar akan

mengapung atau tenggelam di dalam hamparan itu bergantung pada perbandingan

densitasnya terhadap suspense. Zata padat yang terfluidisasi dapat dikosongkan dari

hamparannya melalui pipa dan katub sebagaimana halnya suatu zat cair, dan sifat

fluiditas ini merupakan keuntungan utama dari penggunaan fluidisasi untuk menangani

zat padat.

Kondisi Fluidisasi

Perhatikan suatu tabung vertical yang sebagian berisi bahan butiran,

sebagaimana terlihat dalam gambar. Tabung itu turbulen pada keadaan atas, dan

mempunyai plat berpori pada bagian bawah untuk menopang pasir diatasnya untuk

menyebarkan aliran secara seragam pada keseluruhan penampang. Udara dimasukkan

dibawah plat distribusi dengan laju lambat dan naik keatas dengan hamparan tanpa

menyebabkan terjadinya gerakan dalam partikel. Jika partikel itu cukup kecil, aliran

didalam saluran-saluran  diantara partikel-partikel dalam hamparan itu akan

bersifat laminar. Jika kecepatan itu dinaikkan , penurunan tekanan akan meningkat,

tetapi partikel-partikel itu tetap masih tidak bergerak dan tinggi hamparan pun tidak

berubah. Pada kecepatan tertentu, penurunan tekanan melintas hamparan itu akan

mengimbangi gaya gravitasi yang dialaminya dengan kata lain mengimbangi bobot

hamparan., dan jika kecepatan masih dinaikkan lagi partikel itu akan mulai bergerak.

Titik ini digambarkan oleh titik A pada grafik. Jika kecepatan it uterus ditingkatkan lagi,

partikel-partikel itu akan memisahkan dan menjadi cukup berjauhan satu sama lain

sehingga dapat berpindah-pindah dalam hamparan itu, dan fluidisasi yang sebenarnya

pun mulailah terjadi. Jika hamparan itu sudfah terfluidisasi , penurunan tekanan

melintas hamparan akan tetap konstan, akan tetapi tinggi hamparan akan bertambah

terus jika aliran ditinngkatkan lagi.

Jika laju aliran hamparan ke fluidisasi  (fluized bed) itu perlahan-lahan

diturunkan, penurunan tekanan tetap sama, tetapi tinggi hamparan berkurang. Akan

tetapi, tinggi akhir hamparan itu mungkin lebih besar dari nilainya pada hamparan

diam semula, karena zat padat yangdicurahkan dalam tabung itumenetal lebih rapat

dari zat padat yang mengendap perlahan-lahan dari keadaan fluidisasi. Penurunan pada

kecepatan rendah lebih kecil dari hamparan diam semula. Jika fluidisasi dimulai

kembali, penurunan tekanan akan mengimbangi bobot hamparan pada titik B, titik

inilah yang harus kita anggap sebagai kecepatan fluidisasi minimum Umf dan bukan titik

A. Untuk mengukur Umf hamparan itu harus difluidisasikan dengan kuat terlebih dahulu,

dibiarkan mengendap dengan mematikan aliran udara, dan laju aliran dinaikan lagi

perlahan-lahan sampai hamparan itu mengembang.

Jenis-jenis Fluidisasi

1. Fluidisasi partikulat

Dalam fluidisasi air dan pasir, partikel-partikel itu bergerak menjauh satu sama

lain dan gerakannya bertambah hebat dengan bertambahnya kecepatan, tetapi densitas

hamparan rata-rata pada suatu kecepatan tertentu sama disegala arah hamparan.

Proses ini disebut “ Fluidisasi partikulat” yang bercirikan ekspansi hamparan yang

cukup besar tetapi seragam pada kecepatan yang tinggi.

Kertika fluida cairan seperti air dan padatannya berupa kaca, gerakan partikel

pada saat terfluidisasi terjadi dalam ruanng sempit dalam hamparanSeiring dengan

bertambahnya kecepatan fluida dan penurunan tekanan, maka hamparan akan

terekspansi dan gerakan dan pergerakan partikel semakin cepat. Jalan bebas rata-rata

suatu partikel diantara tubrukan-tubrukan dengan partikel akan bertambah besar

dengan meningkatnya kecepatan fluida, dan akibatnya porositas hamparan akan

meningkat pula. Ekspansi dari hamparan ini akan di ikuti dengan meningkatnya

kecepatan fluida samapi setiap partikel bertindak sebagai suatu individu.

2. Fluidisasi Gelembung

Hamparan zat padat yang terfluidisasi di dalam udara biasanya menunjukan

fluidisai yang dikenal sebagia fluidisasi agregativ. Fluidisasi ini terjadi jika kecepatan

superficial gas diatas kecepatan fluidisasi minimum. Bila kecepatan superficial gas

diatas kecepatan jauh lebih besar dari Umf kebanyakan gas itu mengalir melalui

hamparan dalam bentuk gelembung, dan hannya sebagian kecil gas itu mengalir dalm

saluran-saluran yang terbentuk diantara partikel. Partikel itu bergerak tanpa aturan

dan didukung oleh fluida tetapi diruang-ruang antara gelembung fraksi kosong kira-kira

sama dengan kondisi awal fluidisasi . Gelembung yang terbentuk berperilaku hamper

seperti gelembung udara dalam air, atau gelembung uap dalam zat cair yang mendidih 

(hamparan didih).

Ukuran rata-rata gelembung itu bergantung pada jenis dan ukuran partikel, jenis

plat distributor, kecepatan superficial, dan tebalnya hamparan. Gelembung-gelembung

cenderung bersatu, dan menjadi besar pada waktu naik melalui hamparan fluidisasi itu

dan ukuran maksimum gelembung stabil berkisar antara beberapa inci sampai

beberapa kaki diameternya. Gelembung-gelembung yang beriringan lalu bergerak ke

puncak terpisah oleh zat padat yang seakan-akan sumbat. Peristiwa tersebut di kenal

peristiwa “penyumbatan” (slugging) dan biasanya hal ini tidak dikehendaki karena

mengakibatkan karena adanya fluktuasi tekanan dalam hamparan, meningkatkan zat

padat yang terbawa ikut dan menimbulkan kesulitan jika kita ingin memperbesar

skalanya di unit-unit yang lebih besar.

Parameter-parameter didalam Peristiwa Fluidisasi

1). Densitas partikel

Penentuan densitas partikel untuk zat padat yang masih dan tidak menyerap air

atau zat cair lain, bisa dilakukan dengan memakai piknometer. Sedang untuk partikel

berpori, cara diatas akan menimbulkan kesalahan yang cukup besar karena air atau

cairan akan memasuki pori-pori didalam partikel, sehingga yang diukur bukan lagi

densitas partikel (berikut pori-porinya) seperti yang diperlukan dalam persamaan di

muka, tetapi densitas bahan padatnya (tidak termasuk pori-pori didalamnya). Untuk

partikel-artikel yang demikian ada cara lain yang biasa digunakan, yaitu dengan metode

yang diturunkan Ergun.

2). Bentuk partikel

Dalam persamaan yang telah diturunkan, partikel padatnya dianggap sebagai

butiran yang berbentuk bola dengan diameter rata-rata dp. Untuk partikel bentuk lain,

harus ada koreksi yang menyatakan bentuk partikel sebenarnya.

Faktor koreksi tersebut dinyatakan dengan :

Diameter partikel

Diameter partikel biasanya diukur berdasarkan analisa ayakan (ukuran mesh).

Porositas unggun

Porositas unggun menyatakan fraksi kosong di dalam unggun yang secara

matematika bila ditulis sebagai berikut:

granulasi unggun yang terfluidisasikan adalah pembesaran ukuran umum di

industri farmasi, di mana bubuk halus  adalah diaglomerasi menggunakan

pengikat cair untuk memberikan butiran yang lebih besar. Distribusi ukuran

butiran selama granulasi adalah salah satu karakteristik utama dari evaluasi

proses. Dengan demikian, ada kebutuhan untuk desain proses pengendalian

metode yang bertujuan untuk mengevaluasi distribusi ukuran pada real-time.

Beberapa dari gambar analisis dan NIR instrumentasi memiliki ditangani ini

masalah di barutahun 1-3. Namun, yang isu dengan yang handal data

penanganan dan probe kontaminasi masih perlu untuk diatasi.

Fenomena-Fenomena yang dapat terjadi pada proses fluidisasi

Adapun fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada proses fluidisasi, antara lain:

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

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

Kondisi ini ditunjukkan pada gambar.

Gambar II.1.3. Fenomena fixed bed

2. Fenomena minimum or incipient fluidization, terjadi ketika laju alir fluida mencapai

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

partikelpartikel padat mulai terekspansi. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar.

Gambar II.1.4. Fenomena minimum or incipient fluidization

3. Fenomena smooth or homogenously fluidization, terjadi saat kecepatan dan distribusi

aliran fluida merata, densitas dan distribusi partikel dalam unggun sama atau homogeny

sehingga ekspansi pada setiap partikel padatan seragam. Kondisi ini ditunjukkan pada

gambar.

Gambar II.1.5. Fenomena smooth or homogenously fluidization

4. Fenomena bubbling fluidization yang terjadi ketika gelembung–gelembung pada

unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen. Kondisi ini

ditunjukkan pada gambar.

Gambar II.1.6. Fenomena bubbling fluidization

5. Fenomena slugging fluidization, 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.

Gambar II.1.7. Fenomena slugging fluidization

6. Fenomena chanelling fluidization, terjadi ketika dalam unggun partikel padatan

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

Gambar II.1.8. Fenomena chanelling fluidization

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

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

dan berekspansi mencapai nilai maksimum. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar.

Gambar II.1.9. Fenomena disperse fluidization

Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:

1. Laju alir fluida dan jenis fluida

2. Ukuran partikel dan bentuk partikel

3. Jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel

4. Porositas unggun

5. Distribusi aliran

6. Distribusi bentuk ukuran fluida

7. Diameter kolom

8. Tinggi unggun.

Kelebihan dan Kekurangan Teknik Fluidisasi

Kelebihan dari teknik fluidisasi adalah:

1. Properti transfer panas yang baik dalam gas-fluidized bed. Gelembung yang terbentuk

menjaga unggun bersifat isotermal dan laju transfer panas yang tinggi diperoleh antara

unggun dan permukaan yang dicelupkan.

2. Sifat unggun yang menyerupai fluida memungkinkan adanya aliran zat padat secara

kontinu dan memudahkan pengontrolan.

3. Perpindahan panas antara unggun terfluidakan dengan media pemindah panas yang baik

memungkinkan pemakaian alat penukar panas yang memiliki luas permukaan kecil.

4. Perpindahan panas dan kecepatan perpindahan mass antara partikel cukup tinggi.

5. Sirkulasi butiran-butiran padat antara dua unggun fluidisasi memungkinkan pemindahan

jumlah panas yang besar dalam reaktor.

Kekurangan dari teknik fluidisasi adalah:

1. Kecepatan fluida yang digunakan terbatas pada jangkauan dimana unggun terfluidisasi.

Jika kecepatan jauh lebih besar dari Umf, dapat terjadi kehilangan material yang cukup

besar akibat terbawa keluar dari unggun serta ada kemungkinan terjadi kerusakan

partikel karena kecepatan operasi yang terlalu besar.

2. Tenaga untuk memompa fluida sehingga terjadi fluidisasi harus besar untuk unggun yang

besar dan dalam.

3. Ukuran dan tipe partikel yang dapat digunakan dalam teknik ini terbatas.

4. Karena sifat unggun terfluidisasi yang kompleks, seringkali terjadi kesulitan dalam

mengubah skala kecil menjadi skala industri.

5. Adanya erosi terhadap bejana dan sistem pendingin.

6. Butiran halus akan terbawa aliran sehingga mengakibatkan hilangnya sejumlah tertentu

padatan.

4.7 Rumus-rumus yang digunakan untuk mengolah data :

1. Untuk menghitung Volume piknometer :

Vol Pikno =

( Pikno+aquades )−(Pikno kosong)ρair (28 °C )

2. Untuk menghitung densitas padatan :

ρ P =

Mpasir

V pasir

3. Untuk menghitung luas permukaan tabung :

A = 1/4 π D^2

4. Untuk menghitung porositas padatan terfluidisasi :

ε = 1-

Mpρ p∗¿ A pipa∗¿ L

¿¿

5. Untuk menghitung Vs (Superficial Velocity)

Vs =

Qfluida

Apipa

6. Untuk menghitung bilangan Reynolds

Re= .V . D❑

7. Untuk menghitung x dan y menggunakan persamaan Carman – Kozeny

K1= 150

K2= 1.75

ΔP x Dp x ε3

L x . f x v2(1−ε ) = 150(1−ε )

ℜ + 1,75

Y=mX+c

Jadi,

Y = ΔP x Dp x ε3

L x . f x v2(1−ε )

X= (1−ε )ℜ

V. PROSEDUR KERJA

Menganalisa sampel menggunakan Fixed Fluidized Bed

1. Sampel disiapkan, lalu dimasukkan ke dalam tabung Fixed Fluidized Bed. Pada

praktikum kali ini kami menggunakan dua fluida yakni, fluida yang digunakan adalah

udara dan Air.

2. Permukaan sampel diratakan dan tinggi diam dan tekanan diam sampel dalam tabung.

Dicatat data yang diperoleh.

3. Sampel dimasukkan kedalam alat fluidisasi dengan data , yaitu 75 gram, 100 gram,

125 gram, dan 150 gram.(khusus fluida udara) serta 300 gram (khusus fluida Air).

4. Laju alir udara (Q) diatur dengan :

Q ( lt/menit)02468

1012141618202224

saat laju alir telah tercapai, tinggi sampel dan tekanan fluidisasi sampel dicatat.

Menentukan Densitas sampel

1. Untuk menentukan densitas sampel, pertama-tama harus diketahui volume dari

piknometer;

- Air dimasukkan kedalam piknometer lalu ditimbang.

- Diketahui nilai 𝞺 air adalah 1 g/ml.

- Selanjutnya dari data berat pikno + air yang diperoleh, dapat ditentukan nilai

volume pikno (vol pikno=vol air).

- Bobot air=Bobot pikno danair−Bobot pikno kosong

- Vol air= bobot airdensitasair

2. Setelah penentuan volume pikno, berikutnya menentukan densitas sampel, ( a ).

3. Ditimbang bobot pikno kosong, lalu pikno diisi dengan sampel sampai setengahnya,

lalu ditimbang kembali. ( b )

4. Pikno didisi lagi dengan air hingga penuh, lalu ditimbang lagi ( c )

5. Dari data tersebut dapat ditentukan bobot air dan bobot sampel

bobot sampel=b−a

bobot air= c – b

Kemudian vol air dan vol sampel dihitung menggunakan rumus :

vol. air=bobot airρ ai r

vol sampel=vol. pikno−vol air

Berikutnya nilai densitas sampel dihitung menggunakan rumus :

ρ sampel=bobot sampelvol . sampel

VI. DATA PENGAMATAN

1. Berat pada piknometer

Untuk Pasir Kuarsa

No Ukuran Berat (g)

1 Piknometer kosong 23.06

2 Pikno kosong + air 48.13

3 Pikno + kuarsa 41.35

4 Pikno + air + pasir 59.40

Untuk Pasir Pantai

No Ukuran Berat (g)

1 Piknometer kosong 23.06

2 Pikno kosong + air 48.13

3 Pikno + pasir 43.01

4 Pikno + air + pasir 61.04

2. Berat pada ayakan (Sieving) pasir kuarsa

N0lebar ayakan

dp (mm)

DPΔ

(mm)

Berat pan

kosong(gram

)

berat pan +berat

sampel(gram)

1 0,630 0 256,72 356,72

2 0,355 0,275 230,56 230,90

3 0,2 0,155 211,81 211,91

4 0,112 0,088 201,29 201,34

Pan 0 0,112 282,14 282,45

Berat pada ayakan (Sieving) pasir pantai

N0lebar ayakan

dp (mm)

DPΔ

(mm)

Berat pan

kosong(gram)

berat pan +berat

sampel(gram)

1 0,355 0 230,59 454,08

2 0,248 0,107 244,98 423,05

3 0,211 0,037 246,21 305,64

4 0,178 0,033 240,60 262,31

Pan 0 0,178 282,09 304,28

3. Data Fluidisasi

Mp= 75 gram ( Pasir Kuarsa )

NO

L (mm) ∆H (cm H2O) Q ( lt/menit)

1 26 0 02 26 0 23 26 0,1 44 26 0,2 65 26 0,4 86 26 0,5 107 26 0,6 128 26 0,7 149 26 0,8 16

10 26 0,9 1811 26 1 2012 26 1,1 2213 26 1,2 24

Mp= 100 gram

NO

L (mm) ∆H (cm H2O) Q ( lt/menit)

1 37 0 02 37 0 23 37 0,3 44 37 0,4 65 37 0,5 86 37 0,6 107 37 0,7 128 37 0,8 149 37 1 16

10 37 1,1 1811 37 1,2 2012 37 1,3 2213 37 2 24

Mp = 125 gram

NO

L (mm) ∆H (cm H2O) Q ( lt/menit)

1 47 0 02 47 0 23 47 0,2 44 47 0,4 65 47 0,6 86 47 0,8 107 47 1 128 47 1,1 149 47 1,2 16

10 47 1,3 1811 47 1,5 2012 47 1,6 2213 47 1,8 24

Mp = 150 gram

NO L (mm) ∆H (cm H2O) Q ( lt/menit)1 56 0 02 56 0,3 23 56 0,5 44 56 0,8 65 56 1,1 86 56 1,4 107 56 1,6 128 56 1,9 149 56 2 16

10 56 2,1 1811 56 2,2 2012 56 2,4 2213 56 2,5 24

Mp = 300 gram ( Pasir Pantai )

NO

L (mm) ∆H (cm H2O) Q ( lt/menit)

1 103 0,1 02 120 0,1 0,43 130 0,1 0,54 145 0,1 0,65 160 0,1 0,76 175 0,1 0,87 190 0,1 0,98 210 0,1 19 230 0,1 1,1

10 250 0,1 1,211 270 0,1 1,3

VII. PERHITUNGAN

Diketahui :

Diameter kolom = 0.0522 m

Luas kolom = 0.002139 m2

Berat jenis air = 996.26 kg/m3

Viskositas udara =0.000018 kg/m.s

Viskositas Air =0.001 kg/m.s

Berat jenis udara =1.2928 kg/m3

Kalibrasi Piknometer

1. Volume Piknometer :

Vol Pikno =

( Pikno+aquades )−(Pikno kosong)ρair (28 °C )

=

( 0,04813−0,02306 )kg

996 . 26 kg /m 3̂

= 2.516 x 10-5 m3

2. Densitas Padatan (pasir kuarsa)

Vol air =

( Pikno+aquades+ pasir )−(Pikno+pasir )ρ air (28 ° C )

=

(0 . 05940−0 . 04135 )kg

996 . 26 kg /m 3̂

= 1.811 x 10-5 m3

Vol pasir = volume pikno – volume air

= 2.516 x 10-5m3- 1.811 x 10-5 m3

= 7.05 x 10-6 m3

Berat pasir = (Pikno + pasir) - Pikno kosong

= 0.04135-0.02306

= 0.01829 kg

ρ P =

Mpasir

V pasir

=

0 . 01829 kg7 .05 x 10-6 m3

= 2594.32 kg/m3

3. Densitas Padatan (pasir pantai)

Vol air =

( Pikno+aquades+ pasir )−(Pikno+pasir )ρ air (28 ° C )

=

(0 . 06104−0 .04301 )kg

996 . 26 kg /m 3̂

= 1.809 x 10-5 m3

Vol pasir = volume pikno – volume air

= 2.516 x 10-5m3- 1.809 x 10-5 m3

= 7.07 x 10-6 m3

Berat pasir = (Pikno + pasir) - Pikno kosong

= 0.04301-0.02306

= 0.01995 kg

ρ P =

Mpasir

V pasir

=

0 . 01995 kg7 .07 x 10-6 m3

= 2821 kg/m3

4. Luas permukaan tabung (A)

A = 1/4 π D^2

= ¼ x 3.141592654 x (0.0522 m)2

= 0.002139 m2

Perhitungan untuk data pertama yaitu 75 gram

1. Porositas Padatan Terfluidisasi

ε = 1-

Mpρ p∗¿ A pipa∗¿ L

¿¿

= 1-

0 . 075kg

2594 kg/m3 x 0 . 002139 m2 x 0 .026 m

= 0,480115007

2. Menghitung Vs (Superficial Velocity)

Diketahui :

Untuk Tabel kedua 75 gr 0.075 kg

Vs =

Qfluida

Apipa

=3,33333E-05 m 3/s0 . 002139 m2

=0,01558361 m / s

3. Menghitung bilangan Reynold sampel 0.075 pada table 2

Rumus umum:

Re = .V . D❑

= 1.2928

kgm 3

x 0.01558361m / s x0.0522 m

0.000018 kg /m. s

= 58,42482549

Menghitung X dan Y menggunakan persamaan persamaan Carman – Kozeny

Diketahui K1= 150

K2= 1.75

ΔP x Dp x ε3

L x . f x v2(1−ε ) = 150(1−ε )

ℜ + 1,75

Y=mX+c

Jadi,

Y = ΔP x Dp x ε3

L x . f x v2(1−ε )

X= (1−ε )ℜ

4. Menghitung nilai Y pada percobaan 1 0.075 berada pada table 3

Y = ΔP x Dp x ε3

L x . f x v2(1−ε )

Y = 0.97733106 .mH 2O x0.00063 m x−0.4801150073

0.026 m x 1.2928kgm 3

x 0.0311672212(1−0.480115007)¿¿

Y = 4,014301298

5. Menghitung nilai X pada percobaan 1 0.075 (table ke 2)

X= (1−ε )ℜ

X =(1−0.480115007)

58.42482549

X = 0,008898358

Berdasarkan perhitungan di atas semua data dapat dilihat pada table berikut :

(1). Untuk massa partikel 0.075 kg (PASIR KUARSA)

NO

L (mm) ∆H (cm H2O) Q ( lt/menit) Q(m3/min) Q(m3/s) V (m/s)

1 26 0 0 0 0 02 26 0 2 0,002 3,33333E-05 0,015583613 26 0,1 4 0,004 6,66667E-05 0,03116722

14 26 0,2 6 0,006 0,0001 0,04675083

15 26 0,4 8 0,008 0,000133333 0,06233444

26 26 0,5 10 0,01 0,000166667 0,07791805

27 26 0,6 12 0,012 0,0002 0,09350166

38 26 0,7 14 0,014 0,000233333 0,10908527

39 26 0,8 16 0,016 0,000266667 0,12466888

310 26 0,9 18 0,018 0,0003 0,14025249

411 26 1 20 0,02 0,000333333 0,15583610

412 26 1,1 22 0,022 0,000366667 0,17141971

513 26 1,2 24 0,024 0,0004 0,18700332

5

∆h(mH2O)

∆P(N/m2) L (m) ϵ Re Y X

0 0 0,026 0,480115007

0 0 0

0 0 0,026 0,480115007

58,42482549

0 0,008898358

0,0001 0,97733106 0,026 0,480115007

116,849651 4,014301298

0,004449179

0,0002 1,95466212 0,026 0,480115007

175,2744765

3,56826782 0,002966119

0,0004 3,90932424 0,026 0,480115007

233,699302 4,014301298

0,002224589

0,0005 4,8866553 0,026 0,480115007

292,1241274

3,211441038

0,001779672

0,0006 5,86398636 0,026 0,480115007

350,5489529

2,676200865

0,00148306

0,0007 6,84131742 0,026 0,480115007

408,9737784

2,293886456

0,001271194

0,0008 7,81864848 0,026 0,480115007

467,3986039

2,007150649

0,001112295

0,0009 8,79597954 0,026 0,480115007

525,8234294

1,78413391 0,000988706

0,001 9,7733106 0,026 0,480115007

584,2482549

1,605720519

0,000889836

0,0011 10,75064166

0,026 0,480115007

642,6730804

1,459745926

0,000808942

0,0012 11,72797272

0,026 0,480115007

701,0979059

1,338100433

0,00074153

(2). Untuk massa partikel 0.1 kg

NO

L (mm) ∆H (cm H2O)

Q ( lt/menit)

Q(m3/min)

Q(m3/s) V (m/s)

1 37 0 0 0 0 02 37 0 2 0,002 3,33333E-

050,01558361

3 37 0,3 4 0,004 6,66667E-05

0,031167221

4 37 0,4 6 0,006 0,0001 0,046750831

5 37 0,5 8 0,008 0,000133333

0,062334442

6 37 0,6 10 0,01 0,000166667

0,077918052

7 37 0,7 12 0,012 0,0002 0,093501663

8 37 0,8 14 0,014 0,000233333

0,109085273

9 37 1 16 0,016 0,000266667

0,124668883

10 37 1,1 18 0,018 0,0003 0,140252494

11 37 1,2 20 0,02 0,000333333

0,155836104

12 37 1,3 22 0,022 0,000366667

0,171419715

13 37 2 24 0,024 0,0004 0,187003325

∆h(mH2O) ∆P(N/m2) L (m) ϵ Re Y X0 0 0,037 0,51290054 0 0 0

7

0 0 0,037 0,512900547

58,42482549 0 0,0083372

0,0003 2,93199318 0,037 0,512900547

116,849651 11,01174454 0,0041686

0,0004 3,90932424 0,037 0,512900547

175,2744765 6,525478248 0,002779067

0,0005 4,8866553 0,037 0,512900547

233,699302 4,588226893 0,0020843

0,0006 5,86398636 0,037 0,512900547

292,1241274 3,523758254 0,00166744

0,0007 6,84131742 0,037 0,512900547

350,5489529 2,854896734 0,001389533

0,0008 7,81864848 0,037 0,512900547

408,9737784 2,397114459 0,001191029

0,001 9,7733106 0,037 0,512900547

467,3986039 2,294113447 0,00104215

0,0011 10,75064166 0,037 0,512900547

525,8234294 1,993896131 0,000926356

0,0012 11,72797272 0,037 0,512900547

584,2482549 1,761879127 0,00083372

0,0013 12,70530378 0,037 0,512900547

642,6730804 1,57743999 0,000757927

0,002 19,5466212 0,037 0,512900547

701,0979059 2,039211953 0,000694767

(3). Untuk massa partikel 0.125 kg

L (mm)

∆H (cm H2O)

Q(lt/

menit)

Q(m3/min) Q(m3/s) V (m/s) ∆h(mH2O)

47 0 0 0 0 0 047 0 2 0,002 3,33333E-05 0,01558361 0

47 0,2 4 0,004 6,66667E-05 0,031167221

0,0002

47 0,4 6 0,006 0,0001 0,04675083 0,0004

1

47 0,6 8 0,008 0,000133333

0,062334442

0,0006

47 0,8 10 0,01 0,000166667

0,077918052

0,0008

47 1 12 0,012 0,0002 0,093501663

0,001

47 1,1 14 0,014 0,000233333

0,109085273

0,0011

47 1,2 16 0,016 0,000266667

0,124668883

0,0012

47 1,3 18 0,018 0,0003 0,140252494

0,0013

47 1,5 20 0,02 0,000333333

0,155836104

0,0015

47 1,6 22 0,022 0,000366667

0,171419715

0,0016

47 1,8 24 0,024 0,0004 0,187003325

0,0018

∆P(N/m2) L (m) ϵ Re Y X0 0,047 0,52067341

10 0 0

0 0,047 0,520673411

58,42482549

0 0,00820416

1,95466212 0,047 0,520673411

116,849651 6,144005121

0,00410208

3,90932424 0,047 0,520673411

175,2744765

5,461337886

0,00273472

5,86398636 0,047 0,520673411

233,699302 4,608003841

0,00205104

7,81864848 0,047 0,520673411

292,1241274

3,932163278

0,001640832

9,7733106 0,047 0,520673411

350,5489529

3,413336178

0,00136736

10,75064166

0,047 0,520673411

408,9737784

2,758532912

0,001172023

11,72797272

0,047 0,520673411

467,3986039

2,30400192 0,00102552

12,70530378

0,047 0,520673411

525,8234294

1,972149792

0,000911573

14,6599659 0,047 0,520673411

584,2482549

1,843201536

0,000820416

15,63729696

0,047 0,520673411

642,6730804

1,624860859

0,000745833

17,59195908

0,047 0,520673411

701,0979059

1,53600128 0,00068368

(4). Untuk massa partikel 0.150 kg

L (mm)

∆H (cm H2O)

Q(lt/

menit)Q(m3/min) Q(m3/s) V (m/s) ∆h(mH2O)

56 0 0 0 0 0 056 0,3 2 0,002 3,33333E-05 0,01558361 0,000356 0,5 4 0,004 6,66667E-05 0,031167221 0,000556 0,8 6 0,006 0,0001 0,046750831 0,000856 1,1 8 0,008 0,000133333 0,062334442 0,001156 1,4 10 0,01 0,000166667 0,077918052 0,001456 1,6 12 0,012 0,0002 0,093501663 0,001656 1,9 14 0,014 0,000233333 0,109085273 0,001956 2 16 0,016 0,000266667 0,124668883 0,00256 2,1 18 0,018 0,0003 0,140252494 0,002156 2,2 20 0,02 0,000333333 0,155836104 0,002256 2,4 22 0,022 0,000366667 0,171419715 0,002456 2,5 24 0,024 0,0004 0,187003325 0,0025

∆P(N/m2) L (m) ϵ Re Y X0 0,056 0,51724965 0 0 0

2,93199318 0,056 0,51724965 58,42482549 30,11799022 0,0082627614,8866553 0,056 0,51724965 116,849651 12,54916259 0,00413138

7,81864848 0,056 0,51724965 175,2744765 8,923848954 0,00275425410,75064166 0,056 0,51724965 233,699302 6,902039426 0,0020656913,68263484 0,056 0,51724965 292,1241274 5,622024841 0,00165255215,63729696 0,056 0,51724965 350,5489529 4,461924477 0,00137712718,56929014 0,056 0,51724965 408,9737784 3,892801457 0,00118039419,5466212 0,056 0,51724965 467,3986039 3,137290648 0,001032845

20,52395226 0,056 0,51724965 525,8234294 2,602789278 0,00091808521,50128332 0,056 0,51724965 584,2482549 2,208652616 0,00082627623,45594544 0,056 0,51724965 642,6730804 1,991272081 0,0007511624,4332765 0,056 0,51724965 701,0979059 1,742939249 0,000688563

(5). Untuk massa partikel 0.300 kg (PASIR PANTAI)

L (mm) ∆H (cm H2O) Q ( lt/menit) Q(m3/min) Q(m3/s) V (m/s)103 0,1 0 0 0 0120 0,1 0,4 0,0004 6,66667E-06 0,003116722130 0,1 0,5 0,0005 8,33333E-06 0,003895903145 0,1 0,6 0,0006 0,00001 0,004675083160 0,1 0,7 0,0007 1,16667E-05 0,005454264175 0,1 0,8 0,0008 1,33333E-05 0,006233444190 0,1 0,9 0,0009 0,000015 0,007012625210 0,1 1 0,001 1,66667E-05 0,007791805230 0,1 1,1 0,0011 1,83333E-05 0,008570986250 0,1 1,2 0,0012 0,00002 0,009350166270 0,1 1,3 0,0013 2,16667E-05 0,010129347

∆h(mH2O)

∆P(N/m2) L (m) ϵ Re Y X

0,0001 0,97733106

0,103 0,5173078 0 0 0

0,0001 0,97733106

0,12 0,585689195

162,0844213

0,144875629

0,002556142

0,0001 0,97733106

0,13 0,617559257

202,6055267

0,108695003

0,001887613

0,0001 0,97733106

0,145 0,657122092

243,126632 0,090938835

0,001410285

0,0001 0,97733106

0,16 0,689266896

283,6477373

0,077104525

0,001095489

0,0001 0,97733106

0,175 0,715901162

324,1688427

0,066144374

0,000876392

0,0001 0,97733106

0,19 0,738330018

364,689948 0,057329775

0,000717514

0,0001 0,97733106

0,21 0,763250968

405,2110534

0,051299812

0,000584261

0,0001 0,97733106

0,23 0,783837841

445,7321587

0,04592054 0,00048496

0,0001 0,97733106

0,25 0,801130814

486,253264 0,041196612

0,000408983

0,0001 0,97733106

0,27 0,815861864

526,7743694

0,037074634

0,000349558

Dari perolehan nilai data x dan y, didapatkan grafik hubungan antara x dan y

A. Grafik hubungan antara x dan y (m=0.075 kg)

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.010

2

4

6

8

10

12f(x) = NaN x + NaN

X

Y

Dari grafik didapatkan ;

slope (K1) = 328,8

intercept(K2) = 1,739

B. Grafik hubungan antara x dan y (m=0.100 kg)

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.0090

2

4

6

8

10

12f(x) = NaN x + NaN

X

Y

Dari grafik didapatkan ;

slope (K1) = 1256

intercept(K2) = 0,813

C. Grafik hubungan antara x dan y (m=0.125 kg)

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.0090

2

4

6

8

10

12f(x) = NaN x + NaN

X

Y

Dari grafik didapatkan ;

slope (K1) = 643,0

intercept(K2) = 1,787

D. Grafik hubungan antara x dan y (m=0.150 kg)

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.0090

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = 3648.03068489276 x − 0.782228071713067

X

Y

Dari grafik didapatkan ;

slope (K1) = 3648

intercept(K2) = -0,782

E. Grafik hubungan antara x dan y (m=0.300 kg)

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.0030

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

f(x) = 47.4579744235241 x + 0.0228383789090524

X

Y

Dari grafik didapatkan ;

slope (K1) = 47,45

intercept(K2) = 0,022

PEMBAHASAN

Pada kesempatan ini kami akan membahas mengenai hasil praktikum FLUIDISASI,

pada praktikum ini kami menggunakan Fixed Fluidized Bed sebagai alat fluidisasi dan

udara sebagai fluidanya.

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

reaktor menjadi bersifat seperti fluida dikarenakan adanya aliranfluida 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 menimbulkan pressure drop sepanjang unggun. Pressure drop akan naik jika

kecepatan superficial 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 aliranudara 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

superfisialterendah yang dibutuhkan agar terjadi fluidisasi disebut minimum fluidization

velocity (Umf).

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

dari bawah ke atas, unggun tidak akan bergerak. Apabila laju aliran gas diperbesar terus

maka besarnya penurunan tekanan gas sepanjang unggun juga akan bertambah, hingga

pada suatu saat dimana butiran padatan mulai terangkat oleh aliran gas maka penurunan

tekanan menjadi tetap. Keadaan dimana padatan terangkat sehingga tidak lagi berupa

unggun diam disebut terfluidisasi, artinya padatan tersuspensi dalam gas dan pada

keadaan ini sifat dari padatan tidak lagi seperti semula tetapi berubah menyerupai fluida,

yaitu dapat dialirkan melalui pipa, mempunyai permukaan mendatar. Besarnya kecepatan

minimum yang diperlukan untuk membuat padatan unggun diam berubah menjadi

terfluidisasi tergantung beberapa faktor seperti besarnya diameter padatan, porositas

padatan, rapat massa padatan dan faktor kebolaan (sphericity) dari butiran padat. Pada

kecepatan lebih tinggi dari Kecepatan superfisial yang terjadi disebut fluidisasi

gelembung/bubbling dan apabila kecepatan ini bertambah terus fluidisasi yang terjadi

disebut fluidisasi bergolak/turbulen.

Berdasarkan data yang diperoleh kami melakukan perhitungan untuk

mengetahui nilai porositas ( ) dan Bilangan RE dan massa.ε

Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh data porositas sebagai berikut

L (m) ϵ0,103 0,5173078

0,12 0,5856891950,13 0,617559257

0,145 0,6571220920,16 0,689266896

0,175 0,7159011620,19 0,7383300180,21 0,7632509680,23 0,7838378410,25 0,8011308140,27 0,815861864

Dari data tersebut, maka dapat diketahui bahwa semakin basar nilai L, maka nilai

porositas semakin besar.

Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh data RE sebagai berikut

V (m/s) Re0 0

0,003116722 162,08442130,003895903 202,60552670,004675083 243,1266320,005454264 283,64773730,006233444 324,16884270,007012625 364,6899480,007791805 405,21105340,008570986 445,73215870,009350166 486,2532640,010129347 526,7743694

Dari data tersebut, maka dapat diketahui bahwa semakin basar nilai V, maka

nilai RE semakin besar.

Berdasarkan data porositas, blangan RE, ∆P, Vs,Bj,Dp,L tersebut, maka dapat

dihitung nilai X dan Y yang akan digunakan dalam grafik.

Untuk nilai K, nilai yang diperoleh dari grafik tidak sesuai dengan teori Carman-

Kozeny yang seharusnya adalah 150 untuk K1 dan 1.75 untuk K2. Nilai K yang diperoleh

dari praktikum terlalu jauh (melenceng). Hal ini mungkin disebabkan oleh ukuran partikel

sampel yang digunakan, pembacaan skala yang tidak akurat pada saat unggun diam atau

terfluidisasi, dan l

Dari pengolahan data, nilai K1 dan K2 yang diperoleh yaitu :

Massa Partikel (gram) K1 K2

75 328,8 1,739

100 1256 0,813

125 643,0 1,787

150 3648 -0,782

300 47,45 0,022

KESIMPULAN

Berdasarkan data hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa,

Semakin besar ukuran diameter partikel padatannya maka semakin besar pula harga

Superficial Velocity (Vs) yang dibutuhkannya. Umf berdasarkan kurva karakteristik

pada tinggi unggun 50 mm,

Diameter partikel (m)

Vs (m/s)

0,00063 0,01558361

0,000355 0,003116722

Dari data tersebut, maka dapat diketahui bahwa semakin basar nilai L, maka nilai

porositas semakin besar.

L (m) ϵ0,103 0,5173078

0,12 0,5856891950,13 0,617559257

0,145 0,6571220920,16 0,689266896

0,175 0,7159011620,19 0,7383300180,21 0,7632509680,23 0,7838378410,25 0,8011308140,27 0,815861864

Dari data tersebut, maka dapat diketahui bahwa semakin basar nilai V, maka

nilai RE semakin besar.

V (m/s) Re0 0

0,003116722 162,08442130,003895903 202,60552670,004675083 243,1266320,005454264 283,64773730,006233444 324,16884270,007012625 364,6899480,007791805 405,21105340,008570986 445,73215870,009350166 486,2532640,010129347 526,7743694

Nilai K yang di peroleh dari grafik

Massa Partikel (gram) K1 K2

75 328,8 1,739

100 1256 0,813

125 643,0 1,787

150 3648 -0,782

300 47,45 0,022

DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, C.J., 1993,”Transport Processes and Unit Operations” 3 rd, pp 127-132,

Prentice-Hall, Inc., Eanglewood Cliffs, New Jersey USA.

Buku Petunjuk Praktikum Satuan Operasi, 2004 “ Fluidisasi Padat Gas” Jurusan Teknik

Kimia, Politeknik negeri Bandung.

http://id.scribd.com/doc/91779131/laporan-FLUIDISASI diakses 5 Mei 2013.

http://id.scribd.com/doc/56710010/Fluidisasi-Laporan-Teknik-Kimia-IV-Zeffa-Aprilasani

diakses 5 Mei 2013.