Fluidized Bed Dryer

1. Tujuan PercobaanSetelah melakukan percobaan ini diharapkan dapat: Menjalankan peralatan unit pengering fluidisasi dengan aman dan benar. Menghitung efisiensi panas/ kalor dari peralatan unit pengering fluidisasi di lab. Pilot Plant. Memperkirakan kebutuhan steam sebagai satu kalor seoptimum mungkin Mengetahui titik fluidisasi, laju fluida dan perkiraan waktu yang dibutuhkna dengan optimum.

2. Alat dan Bahan yang DigunakanAlat yang digunakan: Unit alat Fluidized Bed Dryer Anemometer Termometer bola basah dan kering PenggarisBahan yang digunakan: Silika500 gr

3. Dasar TeoriSeparasi atau pemisahan komponen yang memiliki perbedaan sifat fisik ataupun kimiawi merupakan salah satu proses yang sering dijumpai pada proses teknik kimia selain pencampuran, reformasi, dan lain-lain. Pengering sistem fluidisasi unggun sebagai proses pemisahan bertujuan meningkatkan konsentrasi atau kemurnian suatu komponen yang berbentuk padatan dengan menghilangkan cairan terkandung yang bertitik didih lebih rendah. Padatan yang mempunyai titik didih lebih tinggi akan didapatkan sebagai produk akhir yang diharapkan kering, ringan tetapi mempunyai karakteristik awal. Penggunaan pemanasan biasanya adalah steam, sangat besar pengaruhnya selain rancang bangun dari peralatan sendiri. Proses ini banyak digunakan pada produk farmasi yang mementingkan sterilitas, tetapi untuk produk produk bangunan semen, bijih plastik, dan lain-lain kapasitas merupakan prioritas.Perhitungan perpindahan kalor, massa memerlukan pengetahuan tentang luasarea kontak fluida (udara) dengan partikel unggun, laju massa, dan kekuatan penyebab (driving force) yang biasanya berupa temperatur atau konsentrasi.Masalah yang sering dijumpai adalah penentuan titik fluidisasi yang dikategorikan optimum yaitu laju fluida dan ketingian unggun terfluidisasi tidak terlalu tinggi yang menyebabkan timbulnya dua fasa yang sangat berbeda (tidak homogen), satu fasa sinambung (kontinyu) dan tidak sinambung.Neraca massa dalam perhitunganSatu persamaan dari percobaan adsorpsi iso-oktana dari arus campuran uap tersebut dengan udara oleh bijih-bijih alumina. Percobaan oleh A. G. Bakhtiar dapat diterapkan pada pengeringan fluidisasi unggun dengan persaan sebagai berikut:Gm( y - yo) = WF d/dtGm= laju molar dari gasW= massa dari padatan dalam unggun kering sebelum direndam air.F= banyaknya air terserap dalam padatan (kg)Y(yo)= kandungan uap air dalam aliran udara masuk (keluar,yo)t= waktu operasiuntuk percobaan dengan peralatan kita. Persamaan yang diterapkan sbb:Gu( y - yo) = WF d/dt AtauGu( y - yo) = WF Dimana : Gu= laju dari udara masuk (kg/dt)= laju anemometer (m/dt) x area (lubang masuk) x (vol.jenis udara (Psichometrik)W= massa dari padatan dalam unggun kering sebelum direndam air.F= banyaknya air terserap dalam padatan (kg)Y(yo)= kandungan uap air dalam aliran udara masuk/keluart= waktu operasi

Perkembangan Unggun Karena Aliran FluidaKarena adanya aliran fluida partikel-partikel dalam unggun akan bergerak dan menyebabkan timbulnya volume unggun yang baru yang berarti berubahnya kerenggangan/porositas atau lebih dikenal voidage dari partikel. Penurunan tekanan juga akan timbul karena pergerakkan partikel tersebut bersamaan dengan perpindahan massa kalor antara fluida dan partikel.Kerenggangan e dapat dihitung dengan:en = (1-C) nen = Uc/Uidimana : C= konsentrasi fraksional dari partikel padatan (volume pada fluida-volume awal/diam) Uc= laju alir fluida/udara keluar unit Ui= laju alir tak terbatas, Log Ui = Log Vo-dp/dtDimana: Uo: laju fluida udara masuk Dp/dt: perbandingan diameter partikel/diameter dasar tabung unit fluidisasi n= indeks angka ditentukan bilangan Reynold, ReoReo = Uod /Dimana:Uo: laju fluida udara masuk Dp: diameter rata-rata partikel : massa jenis udara pada temperatur tersebut (grafik phsycometrik/tabel uap) : viskositas udara pada temperatur uapPenurunan Tekanan, -P oleh Van Heerden-P: (1-e)( p- )IgDimana: p: massa jenis padatan : massa jenis udara I: ketinggian unggun pada titik fluidisasi g: gravitasi

Neraca KalorDow dan Jacop memberikanpersamaan atas koefisien atas perpindahan panas sistem Gas-Solid = 0,55 (dt/I)(D)0,65(dt/d)0,17 0,25 (9Uedt o/ )0,80Dimana: K= konduktivitas termal dari udara (w/mk) h= koefisien perpindahan kalor D= diameter partikel padatan (m) Dt= diameter dasar dari tabung L= ketinggian unggun pada titik fluidisasi E= kerenggangan 1= massa jenis padatan o= massa jenis udara C1= kalor spesifik partikel padatan Co= kalor spesifikasi dari grafik dengan Tbasah dan Tkering = viskositas udara Uc= laju lair udara keluar

Perhitungan KalorKalor yang dilepas oleh steam. Di sini banyaknya kalor yang dilepas oleh kukus persatuan waktu tidak dapat ditentukan /dihitung dengan tepat dikarenakan tekanan steam yang dipakai tidak konstan sehingga katup pneumatik mengalami perubahan pembukaan sepanjang waktu tergantung keadaan udara masuk. Begitu juga temperatur steam masuk tidak tidak dapat ditentukan dengan tepat.Kalor dilepas kukus = Kalor ( kukus awal + kondensasi kondensat sisa kukus sisa ).Q1= m1hg+ m2hfg m2hf m3hgDengan :hg=energi dalam kukus pada temperatur kukus sisa keluarhf=energi dalam kondensat pada temperatur kondensat keluarhfg=kalor laten kondensasi kukus pada temperatur kondensasim1=laju massa kukus terpakai dalam kg/jamm2=laju massa kondensat saja dalam kg/jamm3=laju massa kukus tidak terpakai dalam kg/jam [m1-m2]Perubahan kalor (enthalpi) udara/gas dalam posesGas masuk keperalatan dengan U1 (laju udara masuk), dan RH tertentu , yang akan didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v (volume jenis), S (kalor spesifik, Cp) dan kalor laten tertentu. Setelah mengalami pemanasan pada penukar panas maka nilai nilai parameter tersebut akan berubah sesuai dengan grafik phsycometric chart dengan mengubah salah satu sumbu titik potong yaitu temperatur kering /temperatur diset.Sedangkan udara yang keluar peralatan juga kita dapatkan U2 (laju udara masuk), dan RH tertentu , yang akan didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v (volume jenis), S (kalor spesifik, Cp) dan kalor laten tertentu.Panas yang dilepas udara unggun secara sederhana dan diasumsikan tidak ada yang hilang adalah sebagai berikut :Kalor dilepas,Q2= kalor udara awal kalor udara akhir + kalor untuk penguapan air(dari unggun)Q2= ( U1 x H1 ) ( U2 x H2 ) + ( U1 xk1 )dan laju perpindahan massa:M1= ( U2 x Y2 ) (U1 x Y1 )U1, U2 = Laju alir udara kering masuk,keluar.Persamaan perpindahan massa dari Carman-Kozeni: X2 X1 = (Tkering1-Tbasah2)Dimana: h = koefisien perpindahan massa unggun basah dan udara 1= massa jenis udara sebelum masuk kolom unggun

4. Langkah kerja1. Menimbang silika sebanyak 500 gram.2. Direndam dalam air selama 2 3 menit dan ditiriskan.3. Ditimbang lagi dan dicatat temperatur awal unggun4. Silika dimasukkan ke wadah, diratakandan dicatat ketinggian awal (untuk mengetahui volume awal )5. Wadah beserta isinya diletakkan pada penopang pada peralatan dan kabel ditancapkanke panel.Pada panel pengendali6. Membuka katup udara tekan dan tekanan diatur pada 4 5 bar.7. Kabel utama dan kabel daya dihubungkan. Saklar utama diputar ke kanan (paling bawah berwarna merah)8. Memutar saklar HS diputar ke 1 (on) disusul switch BS untuk merapatkan wadah unggun9. Memutar pembersih filter ke 1 (on) dan interval 6 8.10. Panel waktu proses diatur pada 61 menit dengan cara memutar potensiometer disebelah kanan.11. Pada pengendali temperatur diset pada temperatur udara masuk 50oC dengan menggunkan tombol-tombol set temp. pada display terlihat tampilan SV (merah) dan tampilan PV (hijau) adalah temperatur proses sebenarnya.12. Membuka katup steam pada tekanan 2 bar (dengan memakai kaos tangan).13. Memutar Saklar S94 putih ke posisi heating.14. Pada panel waktu K63, tombol start ditekan (on) dan laju alir udara diatur dengan memutar tombol R7 biru sampai titik fluidisasi.15. Dengan menggunkan anemometer,termometer bola basah dan kering dan dapat menggunakan humidity meter untuk mengisi tabel16. Mencatat laju steam dan temperatur kondensat dicatat (asumsi temperatur steam masuk = temperatur kondensat keluar).Penghentian proses Katup-katup manual ditutup (menggunakan sarung tangan). Katup steam dan udara tekan ditutup. Pada panel panel pengendali, tombol R1 (putih) diputar ke cooling dan tombol waktu dihentikan. Tombol waktu K62 diputar ke 0 (hilang) dan tombol R7 (biru) diputar ke 0. Tombol pembersih filter diputar ke ke off disusul tombol HS dan BS ke off, kabel dari panel dilepas dan wadah diambil , temperatur berat unggun dan ketinggian akhir diukur. Pada panel pengendali saklar utama dimatikan

5. Data Pengamatan

Berat unggun awal (M0)592 gramTemp. Kondensat80 oC

Berat ungun akhir (M1)473,2 gramLaju massa kondensat (M2)1281 kg/jam

Tinggi unggun awal2,5 cmLajun udara masuk (Uc)1307 m/dt

Tinggi unggun pada titik fluidisasi(12+5) = 8,5 cm 2Temp. Unggun awal (t0)32,2 oC

Temp. Udara diset: temp. Kering40 oC

Waktu (menit)Temp. Bola basahTemp. Bola keringLaju udara (m/s)H (lbair/lb udara)RH (%)

oCoFoCoFUdara masukUdara keluar

01530452728282880,682828248353536118,4959596,84,586,406,536,8010110010410335656562708080,150

Ket. Nilai H dan RH didapat dari grafik

6. Perhitungan a. Menghitung volume jenisV = Ket :v = volume jenist = temp. Bola keringP = tekananH = humidifikasi

Waktu 0 menitV = = 3,691 x 2,7105x10-4 m3/kg = 1,00x103 m3/kg

Waktu 15 menitV = = 3,541 x 2,797x10-4 m3/kg = 9,904x10-4 m3/kg

Waktu 30 menitV = = 3,541 x 2,797x10-4 m3/kg = 9,904x10-4 m3/kg

Waktu 45 menitV = = 3,553 x 2,608x10-4 m3/kg = 9,266x10-4 m3/kg

b. Menghitung GuLuas area= d2= 3,14.(0,1 m) 2= 7,85x10-3 m2 Waktu 0 menitGu= = = = 9,984 kg/menit Waktu 15 menitGu= = = = 13,955 kg/menit

Waktu 30 menitGu= = = = 14,244 kg/menit

Waktu 45 menitGu= = = = 14,826 kg/menit

c. Menghitung M (laju perpindahan massa)M= Gu.y Waktu 0 menitM= 9,984 kg/menit x 101 kj/kg udara= 1008,384 kj/menit Waktu 15 menitM= 13,955 kg/menit x 100 kj/kg udara= 1395,5 kj/menit Waktu 30 menitM= 14,244 kg/menit x 104 kj/kg udara= 1481,376 kj/menit

Waktu 45 menitM= 14,826 kg/menit x 103 kj/kg udara= 1527,078 kj/menit

d. Menghitung Q Waktu 0 menitQ= M1.(hg+hfg-hf)= 1008,384 kj/menit (2588,4 + 2386 200,94) kJ/kg= 4813480,689 kJ/menit

Dengan cara yang sama untuk waktu selanjutnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.t (menit)T (oF)hg (kJ/kg)hf (kJ/kg)hfg (kJ/kg)Q (kg/menit)

15952565146,72418679056,65

309525651146,724187164378,749

4596,82567150,82416,017379161,582

7. Analisa Pengamatan

Pada percobaan yang berjudul Pengeringan Unggun (Fluidized Bed Dryer) yang bertujuan untuk menghitung efesiensi panas/kalor, memperkirakan kebutuhan steam sebagai suatu kalor seoptimum mungkin dan mengetahui titik fluidisasi laju fluida dan perkiraan waktu yang dibutuhkan.Pada pengeringan sistem fluidisasi unggun juga dikenal dengan penguap unggun fluidisasi sebagai proses pemisahan bertujuan meningkatkan konsentrasi dan kemurnian suatu komponen yang berbentuk npadatan dengan menghilangkan cairan terkandung (biasanya pelarut air) yang bertitik didih lebih rendah. Sedangkan padatan yang lebih tinggi titik didihnya akan didapatkan sebagai produk akhir yang diharapkan kering ringan tetapi mempunyai karakteristik awal.Pada praktikum ini, pertama-tama bijih silika sebanyak 500 gram dispray atau disemprotkan air sedikit demi sedikit dengan tujuan membsahkan permukaan bijih silika. Selanjutnya bijih silika yang telah basah ditimbang kembali dan didapat sebesar 651 gram sehingga didapatkan berat air sebanyak 151 gram.Bijih silika yang sudah dibasahi selanjutnya dimasukkan kedalam wadah yang berbentuk kerucut, kemudian diratakan terlebih dahulu dan diukur ketinggian unggun, diameter kerucut serta ketinggian kerucut. Pada praktikum ini tekanan yang digunakan 2 bar dan temperatur udara diset 40oC.Pada praktikum ini alat fluidized bed dryer dimana udara masuk melalui blower akan langsung menuju kepenyaring pre filter dan filter akhir yang ada didalam tabung berselimut jaket pemanas dan kemudian akan melewati udara steam.Selanjutnya udara steam tersebut akan membuat silika akan terfluidisasi akibat adanya aliran fluida yang menyebabkan partikel-partikel dalam unggun akan bergerak dan akan menimbulkan volume unggun yang baru.Pada proses pengeringan ini berlangsung selama 45 menit untuk mengukur suhu bola basah, bola kering, tinggi unggun dan volume unggun dan juga laju alir udara dengan menggunakan anemometer.

8. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa: Fluidized bed dryer merupakan proses pemisahan yang betujuan meningkatkan konsentrasi atau kemurnian suatu komponen yang berbentuk padatan dengan menghilangkan cairan terkandung (biasanya pelarut air) yang bertitik didih lebih rendah. Tinggi unggun pada titik terfluidisasi dihasilkan sebesar 8,5 cm Berdasarkan perhitungan dihasilkan: Volume jenis (v): untuk 0 menit sebesar 1,00x10-3 m3/kg untuk 15 menit sebesar 9,904x10-4 m3/kg untuk 30 menit sebesar 9,904x10-4 m3/kg untuk 45 menit sebesar 9,266x10-4 m3/kg Laju udara masuk (Gu): untuk 0 menit sebesar 9,984 kg/menit untuk 15 menit sebesar 13,955 kg/menit untuk 30 menit sebesar 14,244 kg/menit untuk 45 menit sebesar 14,826 kg/menit Laju perpindahan massa (M): untuk 0 menit sebesar 1008,384 kJ/menit untuk 15 menit sebesar 1395,5 kJ/menit untuk 30 menit sebesar 1481,37 kJ/menit untuk 45 menit sebesar 1527,078 kJ/menit Panas (Q): untuk 0 menit sebesar 4813480,689 kg/menit untuk 15 menit sebesar 679056,65 kg/menit untuk 30 menit sebesar 7164378,749 kg/menit untuk 45 menit sebesar 7379161,582 kg/menit

LAPORAN TETAP PILOT PLANTFLUIDIZED BED DRYER

DISUSUN OLEH:Kelompok : 31. Enda Lia Elvina0611304010122. Fitria Puspasari0611304010133. Hilda Rosalina0611304010144. Intan Ramdyasari0611304010155. Kiki Maria Nababan0611304010166. M. Redho Adtya Putra0611304010207. Nyayu Ainun0611304010218. Serly Putri Agustina061130401024Kelas : 6KIADosen pembimbing: Adi Syakdani, S.T.,M.T.

JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYAPALEMBANG2014DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet.2014.Penuntun Praktikum Pilot Plant.Politeknik Negeri Sriwijaya.Palembang.