A. TUJUAN PERCOBAANUntuk Menentukan kurva karakteristik fluidisasi (logP vs v),menentukan kecepatan fluidisasi minimumserta mempelajari fenomena-fenomena fluidisasi

B. TEORI PERCOBAANFluidisasi merupakan suatu sistem operasi dalam teknik kimia yaitu partikel solid diubah kebentuk fluida dengan cara mengontakkannya dengan gas atau liquid. Pengontakkan mempunyai beberapa sifat yang berlainan dengan sifat asal dari patikel solid itu sendiri. Pada laju alir fluida yang cukup rendah, maka fluida ini akan naik ke atas dengan cara menerobos rongga-rongga diantara partikel solid. Namun partikel-partikel ini tidak bergerak oleh gerakan naik dari fluida, peristiwa ini disebut fixed bed. Pada laju alir fluida yang sangat sedikit lebih besar, maka sebagian dari partikel akan bergerak dan begetar pada daerah yang terbatas. Peristiwa ini disebut expended bed. Pada laju alir fluida yang diperbesar lagi, maka pada suatu saat akan terlihat bahwa seluruh partikel tersuspensi kedalam aliran fluida dan bergetar pada daerah yang terbatas, peristiwa ini disebut inerpently.Dalam suatu bed, kualitas dari fluidisasi tidak hanya ditentukan oleh sifat-sifat solid dan fluidisasinya saja, tetapi juga dipengaruhi oleh faktor-faktor lain, misalnya bentuk geometris dari bejana, type distributor dari fluida aliran gas, adanya perlengkapan lain dalam bejana misalnya saringan buffle, atau heat exchanger dan sebagai contoh misalnya terjadi slugging dalam fluidisasi, maka hal ini disebabkan oleh bentuk geometris dari bejana slugging semacam ini biasanya akan menambah problem dan juga akan menurunkan potensi sifat-sifat fisik dan kimia dari fluidized bed. Faktor-faktor yang mempengaruhi fluidisasi yang tidak dapat dikendalikan, seperti slugging yaitu timbulnya gelembung-gelembung udara yang melalui timbunan zat padat. Dan channeling yaitu peristiwa dimana fluida hanya melalui bagian tertentu dari timbunan zat. Untuk menghindari gangguan tersebut maka perlu diperhatikan beberapa faktor yang mempengaruhi fluidisasi antara lain :Kecepatan aliran fluida, Faktor perbandingan ketinggian timbunan dengan diameter kolom, Faktor sifat fisika dan butiran zat padat, Faktor distribusi butiran, Tipe distributorSifat Umum Fluidized BedFluidized bed mempunyai sifat dan ciri khusus dan sangat berlainan dengan sifat-sifat solid maupun sifat-sifat fluidanya. Sifat-sifat umumnya antara lain : 1. Pressure dropSebelum membahas pressure drop untuk fluidized bed akan ditinjau terlebih dahulu pressure drop pada satu fixed bed. Hal ini dilakukan karena adanya penurunan pressure drop pada fluidized bed.a. Pressure drop pada fixed bed dengan ukuran partikel seragam.Untuk fixed bed yang terdiri dari partikel solid dengan ukuran yang seragam menggunakan persamaan sebagai berikut :

Pressure drop yang terumuskan diatas, terdiri dari dua faktor yaitu: kehilangan karena viskositas dan kehilangan karena energi kinetik. Pada fluida dengan bilangan reynoldnya rendah, maka kehilangan karena viskositas jauh lebih besar, sehingga persamaan diatas dapat disederhanaakan sebagai berikut :

Dimana Rep = Sedangkan untuk fluida dengan bilangan reynold cukup tinggi, maka kehilangan karena energi kinetis jauh lebih besar, sehingga persamaan diatas dapat disederhanakan sebagai berikut :

Dimana Rep > 1000b. Pressure drop pada fixed dengan ukuran partikel tidak sama.Untuk pressure drop dalam fixed bed yang ukuran partikelnya tidak seragam, distribusinya dapat dihitung diameter rata-rata atau dp maka pressure dropnya dapat dimodifikasi sebagai berikut :

Void age pada persamaan diatas tidak dapat ditaksir dengan tepat, faktor-faktor yang mempengaruhi, antara lain ialah dengan cara bagaimana solid dimasukkan kedalam bejana, ukurannya, dan bagaimana bentuk distribusi ukuran partikelnya.c. Pressure drop pada fluidized bed

Gaya drag olehgerakan naik dari gasSeperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa fluidisasi terjadi bila :

berat partikel dalam bed=

atau

Pressure drop sepanjang bedLuas penampang tube = (volume bed) (fraksi solid) (berat spesifk solid)

atau

(Musfil, As, Fluidisasi Diktat Kuliah Teknik Kimia ITS, hal 7-4)Bila persamaan diatas disusun maka diperoleh :

Pada bed yang baru terfluidisasi, void age-nya lebih besar dari pada fixed bed, dan kenyataannya berhubung dengan keadaan merenggangnya jarak antara partikel. Jadi untuk menaksir harga voidage dapat diambil dari random packing data, atau lebih baik lagi bila dilakukan karena caranya sangat sederhana.2. Kecepatan fluidisasi minimumKecepatan fluidisasi minimum dapat diperoleh dengan persamaan :

tetapi untuk partikel kecil dengan spesifik berat kecil pula, maka persamaan ini disederhanakan :

Re1000, Disamping persamaan-persamaan diatas dapat juga menggunakan persamaan berikut :

dimana satuan rumus ini adalah SI unit dengan basis per jam yaitu :Gmf = Kg/m2.jam = Kg/m3 = Kg/m.detdp = m

Rumus tersebut untuk system British unit menjadi :

dimana viskositas bersatuan cp dan diameter dalam inch.Kedua rumus tersebut diatas berlaku untuk Re dibawah 5, sedangkan Re diatas 5, maka digunakan factor koreksi FG.3. Kecepatan terminal partikelKecepatan gas pada fluidized bed dibatasi oleh harga vmf dan juga oleh terjadinya entrainment (terikat) solid pada gas. Bila entrainment terjadi maka partikel solid yang terikat harus direcycle (dengan pemasangan cyclone), atau harus diganti dengan feed yang baru, agar operasi yang mantap (stedy state) dapat dipertahankan. Batas teratas untuk kecepatan gas adalah mendekati kecepatan terminal atau jatuh bebas dari partikel solid, yang dapat diperkirakan dengan rumus :

Dimana : Cd adalah koefisien geser (drag coeffisien) yang dapat ditentukan dengan percobaan.4. Tipe-tipe fluidisasi fluidisasiPerbedaan antara smooth atau particulate fluidization pada system liquid-solid dengan bubling atau agregetive fluidization pada system solid-gas adalah disebabkan oleh perbedaan density fluida pada kedua system. Dalam sisstem gas solid dengan tekanan tinggi keadaan tidak begitu tampak jelas, sehingga diperlukan suatu perkiraan transisi dari bubbling fluidization ke smooth fluidization.5. Void age atau fraksi rongga dalam fluida bed

Fraksi rongga yang tidak terisi solid dalam fluidized bed (void age) banyak diteliti secara mikroskopis, dan selalu dihubungkan antara voidage dengan kecepatan gas. partikel dan solid sama halnya dengan yang ada pada pengendapan solid.

C. ALAT DAN BAHAN PERCOBAAN ALAT PERCOBAAN-Kolom- Screen (kasa)-Pressure drop tap- Distributor-Manometer raksa- Pompa-Tangki penampung- Bak penampung overflow-Kran pembuangan air- Stopwatch-Gelas Ukur

BAHAN PERCOBAAN Pasir kuarsa Air bersih

GAMBAR ALAT

gambar C.1 pada modul praktikum OTK gambar C.2 pada modul praktikum OTK

Keterangan :1. 1

1. Kolom2. Screen3. Pressure tap4. Distributor5. Manometer raksa6. Pompa7. Tangki penampung8. Bak penampung overflow9. Kran buangan air (valve)

D. SKEMA PERCOBAAN

Mengisi tangki penampung dengan air secukupnya

Mengisi Kolom dengan pasir yang sudah diayak dengan ukuran mesh pasir adalah 1,5 mm

Mengalirkan air kedalam kolom dengan laju alir tertentu.

Ulangi langkah 3 dengan laju alir yang berbeda

Mencatat tekanan di sepanjang kolom dengan melihat manometer

Mencatat juga tinggi unggun setelah dan sebelum air dialirkan.

E. DATA HASIL PERCOBAAN

Berat Pasir 1 Kg Percobaan 1

RunHVt (s)P

12345678910

119500,48,63144110,595919494999796,595

216300,57,2214611095,591,593,59499979796

313,4250,86,32144108969192939797,59796,5

485005,521441099791949498,596,595,595,5

51989920,83144110979194949996,596,597

69,3500,114,31391059391939398969696

Berat pasir 1,5 Kg Percobaan 2

RunHVt (s)P

12345678910

1560536,561361191019795,593,59896,596,595

2470538,72134117103969593,5999796,595,5

3370340,331361151049895939896,596,595,5

41080544,6513211810197959398,59696,596

5480951,771311161029795,593,598,596,596,595,5

61190754,7712312694,597,594,593,5999696,595

Berat pasir 2 kg Percobaan 3

RunHVt (s)P

12345678910

13480021,9514813110810410398101969695

24170830,91401201041021041001029896,595

35750021,47148136108103104,51021019796,596

45950013,621451391121081061041039796,596

56740414,38149136110105106,51011009796,595,5

66870022,62144132104106105103102,5979796

F. HASIL PERHITUNGAN, PEMBAHASAN DAN DISKUSI

Hasil Perhitungan

Log (cm H2O)v (cm/s)

3,0880,502

3,0621,276

3,0751,684

Pembahasan dan diskusiKaresteristik dari penjumlahan semua tekanan ( Log P) dapat mempengaruhi fluidisasi awalnya,dimana suatu kondisi pada saat partikel padat mulai terangkat dari keadaan unggun diam,disebut kecepatan fluidisasi maksimum.Jika ditinjau dari hubungan Log P terhadap kecepatan (v) secara ideal dinyatakan bahwa semakin besar nilai tekanannya maka semakin besar pula kecepatan fluidaisasi minimumnya.Penjumlahan dari semua tekanan (LogP) pada aliran fluida melalui unggun dipengaruhi oleh tinggi unggun,ukuran partikel,bentuk partikel,kecepatan fluida dan sifat fluidanya. G. KESIMPULAN

1.Semakin besar nilai dari LogP maka semakin besar pula kecepatannya (v)2.kecepatan fluidisasi minimum adalah 0,1796 cm/s3.fenomena-fenomena fluidisasi yaitu pada laju alir yang lebih rendah,maka fluida ini akan naik ke atas dengan cara menerobos rongga-rongga diantara partikel solid,namun partikel-partikel ini tidak bergerak oleh gerakan naik dari fluida.

H. DAFTAR PUSTAKA

Transport Processes and Unit Operations, Christie J. Geankoplis, 3rd edition, 1993,Prentice-Hall Inc., New Jersey, U.S.A. Perrys Chemichal Engineering Handbook, 6th edition, Mc Graw Hill Book Co., Singapore. Unit Operation Of Chemical Engineering, Warren L McCabe and Sons, 4th ed, McGraw Hill Book Co., New York, 1985. Introduvtion to Chemichal Engineering Thermodynamics, Smith, J.M. & H.C. Van Ness & M.M. Abbott, 5th edition, 1996, Mc Graw-Hill Co. Inc. musfil.As,Fluidisasi Diktat kuliah teknik kimia, ITS

I. APPENDIKS

Data dari alat Diameter Kolom = 5 cm Tinggi Kolom =120 cm Bed Pasir = Diameter pasir = 1,5 mm Tinggi pasir didalam kolom = 10 in x Berat Pasir = 1 Kg Volume solid pasir(Vs)

Vs =

Menghitung Luas Area Kolom (A)

Menghitung Kecepatan(v)

Menghitung Log Percobaan I --- ) cmLog Menghitung Porositas ( Dimana )

Menghitung = 2227.17

( g

Menghitung NRe,mf

2.047(Nre,mf)2 + 0.408 Nre,mf 922506.305 = 0

X1,2

----------- Sebagai NRe

Menghitung kecepatan fluidisasi minimum (V mf) Nre, mf =