TUGAS AKHIR ANALISA FENOMENA BUBBLING DAN FLUIDISASI PADA ALAT UJI FLUIDISASI SKALA LABOLATORIUM

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISA FENOMENA BUBBLING DAN FLUIDISASI PADA ALAT UJI FLUIDISASI SKALA LABOLATORIUM Diajukan sebagai salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar sarjana Teknik Disusun Oleh: Nama : WIRYA ATMAJA Nim : FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007

2 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA LEMBAR PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Wirya Atmaja NIM : Jurusan Fakultas Tugas Akhir : Teknik Mesin : Teknologi Industri : Analisa Fenomena Bubbling dan Fluidisasi Pada Alat Uji Fluidisasi Skala Labolatorium Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Tugas Akhir yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri, kecuali pada hal-hal yang disebutkan sumbernya. Apabila ternyata dikemudian hari penulisan Tugas Akhir ini ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan. Jakarta, Juli 2007 Penulis, Wirya Atmaja i

3 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA LEMBAR PENGESAHAN Judul : ANALISA FENOMENA BUBBLING DAN FLUIDISASI PADA ALAT UJI FLUIDISASI SKALA LABOLATORIUM Nama : Wirya Atmaja NIM : Jurusan Fakultas : Teknik Mesin : Teknologi Industri Tugas ini telah diperiksa dan diterima : Jakarta, Juli 2007 Pembimbing Tugas Akhir ( Nanang Ruhyat, ST, MT ) ii

4 ABSTRAK Konsep bed terfluidisasi telah banyak diaap;likasikan oleh dunia industri, terutama industri kimia. Konsep ini telah memberikan damapk yang positif baik dari segi hasil proses maupun emisi. Dalam aplikasinya sebagai proses maupun emisinya. Dalam aplikasinya sebagai proses mula untuk pasir mempercepat proses pasir dan emisi gas buangnya telah mengurang dampak polusi. Pengujian bed terfluidisasi dengan mamakai tiga jenis pasir yaitu : bali, alam, dan malang dengan dua variasi diameter 0,8 s/d 4 dan 1 s/d 1,2 mm. Pengukuran dilakukan yang berbeda terhadap kecepatan fluidisassi minimum. Kecepatan fluidisasi jatuh tekanan terhadap kecepatan fluida. Kemudian kecepatan fluidisasi minimum ketiga pasir dibandingkan pasir alam dan pasir malang lebih mudah terfluidisasi dibandingkan pasir alam dan pasir malang lebih mudah terfluidisasi dibandingkan pasir lain. Untuk pasir yang sejenis tetapi berbeda diameter di dapatkan bahwa yang berdiameter 0.18 s/d 1.2 4m lebih mudah terfluidisasi dibandingkan yang berdiameter 1 s/d 1.2 4m. Sehingga dapat diketahui bahwa ukuran diameter mempengaruhi fluidisasi minimum. Semakin kecil ukuran diameter maka semakin mudah terfluidisasi. iii

5 KATA PENGANTAR Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat-nya sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Adapun penyusunan tugas akhir ini adalah untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi sarjana di Jurusan Mesin Fakultas Teknologi Universitas Mercu Buana. Beserta ini, penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberi bantuan dan arahan secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan tugas akhir ini : 1. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri. 2. Bapak Ir. Rully Nutranta, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri. 3. Bapak Nanang Ruhyat, ST, MT, selaku Pembimbing yang telah meluangkan waktunya dalam membimbing dan memberikan pengarahan penulisan Tugas Akhir ini sampai selesai. 4. Para Dosen Jurusan Teknik Mesin, atas ilmu, bimbingan serta pengajarannya selama mengikuti perkuliahan. 5. Orangtua penulis, yang telah mendukung finansial, doa dan pengertiannya. 6. Rekan-rekan mahasiswa UMB angkatan 2001 : Jajat Sudrajat, Ucok, Saipul, Jamal Aris, Heri Kurniawan, Soleh, Bambang Mujiarto, Brata Umbara, Bastari, Heri winoto yang telah berbagi suka dan duka selama masa perkuliahan. 7. Maemunah yang telah membantu penulis dalam perbaikan Tugas Akhir ini. iv

6 Penulis juga menyadari selaku manusia tak pernah luput dari kesalahan dan kekurangan, oleh karena itu penulis menerima segala saran dan kritik. Dan mohon maaf yang sebesar-besarnya jika dalam penulisan Tugas Akhir ini telah menyibukkan banyak pihak. Akhir kata penulis berharap kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin serta pembaca sekalian umumnya. Jakarta, Juli 2007 Penulis v

7 DAFTAR ISI LEMBAR PERNYATAAN...i LEMBAR PENGESAHAN...ii ABSTRAK...iii KATA PENGANTAR...iv DAFTAR ISI...vi DAFTAR TABEL...ix DAFTAR GAMBAR...x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Maksud dan Tujuan Pembatasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan...5 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Fluidisasi Hidrodinamika Unggun Terfluidisasi Kecepatan Minimum Fluidisasi Evaluasi Parameter di Dalam Peristiwa Fluidisasi Batas Partikel Densitas Partikel Bentuk Partikel...15 vi

8 Ukuran Partikel Porositas Bed Porositas Unggun Gaya Antar Partikel Daerah Batas Fluidisasi (Fluidization Regimes) Jatuh Tekanan (Pressure Drop) Perilaku Gelembung dan Ketinggian Bed Perilaku Gelembung Ketinggian Bed Campuran Gas dan Padatan dalam Bed yang Terfluidisasi Pola Aliran Gas Pola Aliran Padatan Kecepatan Superficial Aplikasi Bed Terfluidisasi Reaksi Kimia Katalis Pereaksi Non Katalis Pereaksi Perpindahan Udara Pelapisan...27 BAB III PENGUJIAN 3.1 Deskripsi Alat Uji Spesifikasi Alat Uji Prosedur Pengujian...31 vii

9 3.4 Batasan Pengujian...32 BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA 4.1 Perhitungan Data Luas Penampang Bed Tinggi Hamparan Pasir yang Diteliti Pengujian Fluidisasi Pengujian Pasir Malang Pengujian Pasir Alam Pengujian Pasir Bali Pengujian Bubbling Pasir Malang Pasir Alam / Batu Alam Pasir Bali...45 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran...50 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

10 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Pasir Malang Tabel 4.2 Pasir Alam Tabel 4.3 Pasir Bali ix

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Model Fluidisasi Gelembung oleh Toomey & Johnstone... 8 Gambar 2.2 Fenomena Fluidisasi Gambar 2.3 Jatuh Tekanan Vs Kecepatan Fluida Gambar 2.4 Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Partikel Gambar 2.5 Hidrodinamika Partikel Gambar 2.6 Perbedaan Gambaran Bentuk Partikel Yang Tidak Teratur Gambar 2.7 Batasan Partikel Gambar 2.8 Perilaku Unggun Gambar 2.9 Fluid Cracking Unit Gambar 2.10 Acrylic Gambar 2.11 Kalsinasi Gambar 3.1 Skema Alat Uji x

12 TUGAS AKHIR ANALISA FENOMENA BUBBLING DAN FLUIDISASI PADA ALAT UJI FLUIDISASI SKALA LABOLATORIUM Diajukan sebagai salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar sarjana Teknik Disusun Oleh: Nama : WIRYA ATMAJA Nim : FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007

13 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Beberapa proses dalam industri menggunakan diantaranya memanfaatkan kontak antara benda padat dengan fluida cair maupun gas, yang menggunakan fenomena fluidisasi terutama pada industri kimia. Secara garis besar penggunaan prinsip fluidisasi adalah sebagai berikut : 1. Reaksi kimia, sebagai katalis dan bukan katalis. 2. Kontak fisik, diantaranya; a. Perpindahan panas Untuk dan dari unggun terfluidisasi Antara gas dan padatan Kontrol temperatur Diantara titik pada unggun b. Pencampuran partikel padat c. Pencampuran gas d. Pengeringan Padatan Gas 3. Pembesaran ukuran. (size enlargement) 4. Pengurangan ukuran (size reduction) Maka dari harapan tersebut penulis bermaksud untuk menjabarkan tugas akhir ini dengan menuangkan ide, keinginan dan kesungguhan untuk memilih konsentrasi pada bidang konstruksi mesin dengan objek utama Fenomena Bubbling dan Fluidisasi Pada Alat Uji Fluidisasi Skala Labolatorium dengan penggerak utama motor blower. Pada umumnya pembuatan Fenomena bubbling dan fluidisasi pada alat uji fluidisasi beraneka ragam kegunaannya, dari bentuk sederhana sampai bentuk

14 yang moderen, ada yang terbuat dari besi baja, kaca dan ada yang dibuat dari fiber. 1.2 Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan penelitian tugas akhir ini adalah : Menganalisa fenomena bubbling dan fluidisasi pada alat uji fluidisasi skala laboratorium. 1.3 Pembatasan Masalah Masalah yang akan dibahas penulis pada tugas akhir ini adalah tentang Fenomena Bubbling dan Fluidisasi Pada Alat Uji Fluidisasi Skala Labolatorium Batasan-batasan pembahasan dan perhitungan tugas akhir ini diantaranya adalah sebagai berikut: a. Bubbling dan Fluidisasi pada beberapa jenis pasir media pentransfer. 1.4 Metode Penulisan Metode penulisan yang digunakan oleh penulis dalam menyusun tugas akhir ini berguna untuk memperjelas pembahasan dari masing-masing masalah. Metode penulisan tersebut terdiri dari: a. Metode Kepustakaan Metode ini digunakan oleh penulis untuk mengumpulkan data-data sekunder, yaitu dengan cara membaca buku-buku dan mengambil inti sari yang berhubungan dengan tugas akhir ini dan beberapa sumber tilisan lainnya.

15 b. Metode Deduktif Metode yang menguraikan bahasan dari hal yang umum kepada hal yang khusus sehingga dapat diambil suatu keputusan. c. Diskusi Metode ini dipakai penulis untuk mengumpulkan data-data primer dan datadata sekunder dengan mengadakan diskusi dengan teman-teman dan orangorang yang memiliki wawasan tentang perancangan bangunan alat uji fluidisasi ini. Tujuan Penelitian: PERSIAPAN PENELITIAN Landsman Teori Perancangan Awal Blower Fluidisasi Bed Identifikasi Variabel- Variabel Penelitian: o Model o Material Identifikasi Elemen-Elemen Alat fluidisasi Pasir STUDI PENDAHULUAN PERANCANGAN FLUIDISASI Studi Dokumentasi o Pustaka o Website-Internet Obserpasi Objek Penelitian Survey Lokasi dan Penempatan Lokasi Pabrikasi Pemilihan Rancangan Verifikasi Identifikasi Komponen- Rancangan Perakitan atau komponen Rancangan Rancangan Alat KESIMPULAN PENGUJIAN AWAL

16 Hasil Pengujian dan kendalakendala Pengujian Kondisi Setelah Running Test Kriteria Keberhasilan Alat Fluidisasi Sarana Perbaikan Pengujian Awal Perbaikan dan Modifikasi Alat Perhitungan Tingkat Keberhasilan FLOWCHART 1. 5 Sistematika Penulisan Untuk memudahkan proses penulisan dan pembahasan perancangan ini penulis membuat sistematika penulisan berdasarkan data yang didapat sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini akan menjelaskan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II TEORI DASAR Berisikan tentang teori dasar fluidisasi dan fenomena bubbling.

17 BAB III PENGUJIAN Dari bab ini dibahas tentang deskripsi alat uji, spesifikasi alat uji, prosedur pengujian dan batasan pengujian. BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA Pada bab ini berisikan tentang contoh perhitungan dan metode perhitungan untuk menentukan kecepatan fluidisasi pasir perbandingan massa jenis dan kecepatan fluidisasi pasir. BAB V PENUTUP Pada bab ini berisikan tentang kesimpulan-kesimpulan dari seluruh hasi bahasan thesis ini dan disertai saran-saran pengembangan.

18 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Fluidisasi Fluidisasi adalah suatu fenomena dimana partikel padat terkondisi seperti fluida ketika dikenai dorongan udara. Proses fluidisasi terbentuk oleh 3 tahapan, yaitu : A. Fluidisasi Partikulat (Particulate Fludization) Dalam fludisasi padatan pasir dan air, partikel-partikel itu bergerak menjauh satu dengan yang lainnya, dan gerakannya bertambah hebat dengan bertambahnya kecepatan, tetapi densitas bed rata-rata pada suatu kecepatan tertentu sama di segala arah bed. Proses ini disebut fludisasi partikulat yang bercirikan ekspansi bed yang cukup besar tetapi seragam pada kecepatan yang cukup tinggi (McCabe, 1991:163). Pada fludisasi partikulat ekpansi yang terjadi adalah seragam, dan persamaan Ergun yang berlaku untuk bed yang agak mengembang. andaikan aliran diantara partikel-partikel itu adalah laminar, maka persamaan untuk bed yang mengalami ekspansi : 3 = 150Uµ 2 2 ( ) D 1 g b f s p

19 Ketika fluida cairan seperti air dan padatannya berupa kaca, gerakan dari partikel saat fluidisasi terjadi dalam ruang sempit dalam bed. Seiring dengan bertambahnya kecepatan fluida dan jatuh tekanan, maka bed akan terekspansi dan oergerakan partikel semakin cepat. Jalan bebas rata-rata suatu partikel diantara tubrukan-tubrukan dengan partikel lainnya akan bertambah besar dengan meningkatnya kecepatan fluida, dan akibatnya porositas bed akan meningkat pula. Ekspansi dari bed ini akan diikuti dengan meningkatnya kecepatan fluida sampai setiap partikel bertindak sebagai suatu individu. Proses ini dikenal sebagai fluidisasi partikulat (Brown, 1955:269). B. Fluidisasi Agregat (Agregative Fludization) atau Fludisasi Gelembung (Bubbling Fludization) Bed zat padat yang terfludisasi dalam udara biasanya menunjukkan fludisasi yang dikenal sebagai fludisasi agregat atau fluidisasi gelembung. Fludisasi ini terjadi jika kecepatan gas diatas kecepatan fludisasi minimum dimana bed bubbling dan ringga-ringga seperti gelembung uap akan membangkitkan sirkulasi partikel bed (McCabe,dkk, 1991:163). Pengembangan volume bed dalam fludisasi gelembung terutama disebabkan oleh volume yang dipakai oleh gelembung gas, karena fase rapat pada umumnya tidak berekspansi dengan peningkatan aliran (McCabe, dkk, 1991 : 167). Dalam penurunan berikut ini aliran gas

20 melalui fase rapat diandaikan sama dengan V om dikalikan dengan fraksi bed yang diisi ioleh fase rapat, ditambah sisa aliran gas yang dibawa oleh gelembung. Jadi dapat dinyatakan dengan rumus : Gbr Model fluidisasi gelembung oleh Toomey & Johnstone Beberapa serbuk halus yang difluidisasi dengan gas menunjukkan gejala fludisasi partikular dalam jangkau kecepatan terbatas di sekitar titik fludisasi minimum. Jika kecepatan ditingkatkan, hamparan mengembang secara seragam sehingga akhirnya gelembung-gelembung mulai terbentuk, dan apabila kecepatan ditingkatkan sampai melewati

21 titik gelembung, hamparan itu akan berangsur-angsur mengempis kembali, tetapi akan mengembung kembali (Brown, 1955:269). Dalam fluidisasi agregat fluida akan membuat gelembung pada padatan bed dalam tingkah laku yang khusus. Gelembung fluida meningkat melalui bed dan pecah pada permukaan unggun dan akan terjadi Splashing dimana partikel bed akan bergerak ke atas. Seiring dengan meningkatnya kecepatan fluida, perilaku gelembung akan bertambah besar (Brown, 1955 : 269) Kriteria untuk fluidisasi partikulat dan agregat dapat ditentukan dengan bilangan Froude : = v 2 gd p yang dipakai untuk menentukan apakah suatu sistem akan terfluidisasi partikulat atau terfluidisasi agregat. Bilangan froude dapat dilihat pada tabel 1 pada lampiran (Brown, 1955:270) C. Fludisasi Kontinu (Continuous Fluidization) Bila kecepatan fluida melalui hamparan zat padat cukup besar, semua partikel dalam hamparan itu akan terbawa ikut oleh fluida hingga memberikan suatu fludisasi kontinu. Prinsip fludisasi ini terutama diterapkan dalam pengangkutan zat padat dari suatu titik ke titik lain dalam pabrik pengeolahan, disamping ada beberapa reaktor gas zat padat lama, yang bekerja dengan prinsip ini, contohnya adalah dalam transportasi lumpur dan transportasi pneumatic (McCabe, dkk, 1991:169).

22 II.2. Hidrodinamika Unggun Terfluidisasi Ketika fluida yang dilewatkan pada bed, tekanan yang hilang (jatuh tekanan/pressure drop) pada fluida karena adanya gaya gesek yang meningkat dengan meningkatnya kecepatan fluida. Besarnya gaya gesek sebanding dengan gaya seret tetapi arahnya berlawanan terhadap gaya gesek, searah dengan arah aliran fluida yang mengalir. Gaya ini disebabkan oleh tahanan gesek dari seret bentuk (form drag) dan seret tekanan (pressure drag) (Raldi. A.. Koestoer 1999:61). Pada titik yang dicapai ketika gaya gesek (gaya seret) yang disebabkan fluida sama dengan berat bed. Partikel yang ditinggalkan fluida mengalami pemisahan terhadap yang lain juga sebanding dengan jatuh tekanan (lihat gambar 2.4) dan sama dengan berat sebenarnya partikel perluas daerah bed.

23 Bed pressure drop, A B C A = B = C = O Umf Gas valocity, U Gbr Jatuh tekanan Vs Kecepatan fluida (Marthin Rhodes) Pada grafik diatas terlihat adanya hubungan kedua gaya seret (drag force), gaya seret bentuk dipengaruhi oleh tekanan dan gaya seret kulit dipengaruhi oleh kecepatan. Jatuh tekanan dapat dihitung sebagai berikut : Jatuh tekanan = Berat partikel-partikel yang terangkat Luasan Bed Dengan kerapatan bed partikel p, kerapatan fluida f, kedalaman bed (tinggi bed ) H, Porositas, Luasan Bed A : p = HA ( 1 )( ) p f A g (2.1) Atau p H ( )( p )g = 1 (2.20 f

24 Jatuh tekanan melalui bed terhadap kecepatan superficial fluida yang melalui bed dapat dilihat pada gambar 2.3 (kecepatan superficial adalah kecepatan aliran jika tabung kosong). Pada OA, partikel tidak bergerak yang relatif terhadap yang lainnya dan pemisahan berlangsung konstan. Jatuh tekanan terhadap kecepatan fluida dihubungkan oleh persamaan Ergun. 2 ( p) ( 1 ) µ U ( 1 ) H = x 2 sv + 1,75 3 x U f sv 2 (2.3) Pada BC bagian bed terfluidisasi sesuai dengan persamaan 2.1. pada A tersebut akan diperhatikan bahwa jatuh tekanan dapat dihitung mellaui persamaan 2.1. Gbr. 2.4 Gaya-gaya yang bekerja pada partikel (Prabir Basu, CFBB Appendix 1) II.3. Kecepatan Minimum Fluidisasi Kecepatan superficial fluida pada bed menjadi unggun terfluidisasi diketahui sebagai kecepatan fluidisasi minimum, U mf. Disebut juga kecepatan mulainya fluidisasi. U mf bertambah dengan ukuran partikel,

25 kerapatan partikel dan pengaruh muatan fluida. Dapat kita perhitungkan U mf pada persamaan 2.2. dan juga jatuh tekanan pada unggun. Dnegan mensubstitusikan (- p) pada persamaan 2.2. dengan persamaan 2.3. maka didapat persamaan : 2 ( )( ) ( 1 ) µ U ( 1 ) 1 = ,75 p f g 3 2 sv 3 x x U f sv 2 (2.4) Dirubah menjadi ( 1 )( ) g = p f ( ) 2 1 µ U mf xsv f ( 1 ) 3 f x 3 sv µ + 1, µ f x 3 sv U 2 mf 2 x sv 2 µ 2 f (2.5) Dan juga 3 2 f x sv ( )( ) ( 1 ) ( 1 ) 1 g = 150 Re + 1,75 p f µ 2 3 Atau Ar = 150 ( ) ( ) 2 mf Re mf 1 + 1,75 Re 3 mf 3 Re 2 mf (2.6) (2.7) II.4. Evaluasi Parameter di Dalam peristiwa Fluidisasi II.4.1. Batas partikel Partikel diklasifikasikan berdasarkan bagaimana partikel tersebut terfluidisasi dalam udara pada kondisi tertentu. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.7 (Kirk Othmer, 1994:145).

26 II Densitas partikel Padatan dapat dibedakan atas tiga densitas, yaitu bulk, skeletal dan particle. Densitas bulk merupakan pengukuran berat dari keseluruhan partikel dibagi dengan volume partikel. Pengukuran ini menyertakan factor kekosongan diantara partikel dan kekosongan dalam pori-pori partikel. Skeletal/densitas padatan sesungguhnya adalah densitas dari suatu padatan jika porositasnya nol. Dalam perhitungan fluidized bed biasanya menggunakan densitas partikel p dimana merupakan berat dari suatu partikel dibagi volumenya dan menyerahkan lubang atau pori-pori. Jika tidak ada nilai untuk densitas partikel, maka pendekatan untuk densitas partikel dapat diperoleh dengan membagi dua densitas bulk (kirk Othmer, 1994:142).

27 II Bentuk Partikel Untuk partikel yang tidak berbentuk bola harus dilakukan koreksi untuk menyatakan bentuk sebenarnya terhadap bentuk bola. Faktor ini dikenal dengan faktor bentuk atau derajat kebolaan (Sphericity). Didefinisikan yaitu : Cs = Luas Permukaan bola pada volume tertentu Luas Permukaan partikel pada volume yang sama Dengan : C s = 1, untuk partikel yang berbentuk bola C s < 1, untuk partikel selain berbentuk bola II Ukuran Partikel Padatan dalam bed yang berfluidisasi tak pernah sama dalam ukuran dan mengacu pada distribusi ukuran partikel tersebut. Untuk menghitung ukuran partikel rata-rata dengan menggunakan diameter rata-rata permukaan (d sv ) (Kirk Othmer, 1994:141). ( xi d ) d / sv = 1 pi Keterangan : d p = diameter partikel rata-rata yang secara umum digunakan untuk desain d sv = diameter dari suatu bidang.

28 Gbr. 2.6 Perbedaan gambaran bentuk partikel yang tidak teratur (prabir Basu CFBB) Diameter ini adalah sama dengan daerah permukaan pada rasio volume sebagai partikel aktual, dimana sering kali mengacu pada diameter rata-rata sauter yang merupakan korelasi yang banyak digunakan untuk ukuran partikel karena gaya hidrodinamik dalam fluida bed yang bergerak pada permukaan luar suatu partikel. (p - g) kg/m C A B D particle size 1 (mm)

29 Gbr. 2.7 Batasan partikel (Marthine Rhodes) Partikel tersebut diklasifikasikan menjadi : A. Partikel Halus B. Partikel Kasar C. Kohesif, partikel yang sangat halus D. Unggun yang bergerak II.4.2. Porositas Bed II.4.3. Porositas unggun menyatakan fraksi hampa didalam bed yang diperkirakan dari densitas partikel ( p ) dan densitas unggun (( b ) = 1 - b / p = 1- mf / p = Massa partikel dalam unggun Volume unggun pada V mf Biasanya porositas unggun () < 1, karena adanya celah diantara partikel yang berdekatan dalam suatu bed. Porositas unggun () sama dengan nol apabila unggun tidak ada (telah meninggalkan ruang / kolom fluidisasi. Dapat juga disebutkan kekosongan () dari bed yang terfluidisasi adalah fraksi mol yang terjadi oleh gas. Fungsi t dapat dinyatakan dengan pendekatan Kozeny-Charman, yaitu :

30 f t ( ) = ( 1 ) Pendekatan lain yang digunakan untuk sistem banyak fasa yaitu korelasi Richardson Zaki untuk partikel tunggal dalam suspensi, yaitu : U U t = n n merupakan fungsi dari d p /D dan bilangan Reynolds yang divariasikan dari 2,4 4,7 (Kirk Othmer, 1994:144). II.4.4. Gaya antar partikel Gaya antar partikel sering kali diabaikan dalam fluidisasi, meskipun dalam banyak kasus gaya ini lebih kuat dibandingkan, meskipun dalam banyak kasus gaya ini lebih kuat dibandingkan hydrodynamic yang digunakan dalam banyak korelasi. Gaya antar partikel yang berhubungan atau berkaitan dengan unggun yang terfluidisasi, misalnya Van der Waals, elektrostatik, kapilaritas (Kirk Othmer, 1994 : 147). II.4.5. Daerah batas fluidisasi (fluidization regimes) Pada kecepatan gas rendah, suatu padatan dalam tabung bed akan berada dalam keadaan konstan atau tetap seiring dengan bertambahnya kecepatan gas, gaya seret dan gaya buoyant mengalahkan berat partikel serta gaya antar partikel tersebut dan partikel secara menyeluruh didukung oleh gas tersebut (kirk Othmer, 1994: 147).

31 Pada fluidisasi minimum partikel memperlihatkan pergerakan yang minimal dan secara langsung unggun akan sedikit terangkat. Kondisi bubbling; kondisi awal dari fluidisasi agregat terjadi ketika kecepatan gas meningkat. Fenomena bubbling diilustrasikan pada gambar 2.8. II.4.6. Jatuh Tekanan (Pressure Drop) Jatuh tekanan yang terjadi pada campuran dua fasa dinyatakan dalam beragam bentuk, seperti static head, akselerasi dan kehilangan friksi untuk gas dan padatan. Untuk aplikasi fluidisasi unggun diluar kondisi di mana akselarasi jatuh tekanan dapat diterima, secara sederhana jatuh tekanan akan dihasilkan dari static head padatan. Untuk itu, berat suatu partikel unggun dibagi dengan tinggi padatan akan menghasilkan densitas sesungguhnya dari unggun yang terfluidisasi (Kirk Othmer, 1994 : 150).

32 Gbr. 2.8 Perilaku unggun (Prabir Basu CFBB) II.5. Perilaku Gelembung dan Ketinggian bed II.5.1. Perilaku Gelembung Gelembung yang lebih besar cenderung naik lebih cepat dibanding gelembung yang kecil sehingga antar gelembung dapat terjadi tumbukan dan bergabung (coalescence) dan gelembung semakin bertambah besar. Dinding tabung juga mempengaruhi gerakan gelembung, sehingga gelembung cenderung bergerak ke arah dalam bed. Gelembung terjadi dalam kebanyakan unggun yang terfluidisasi, dan peranannya sangat penting karena akibat laju dari perubahan massa atau energi di antara gas dan padatan dalam bed. Gelembung terbentuk dalam unggun yang terfluidisasi dari ketidak stabilan sistem dua fasa. Pengontrolan ukuran gelembung dapat diperoleh dengan mengontrol distribusi ukuran partikel atau dengan meningkatkan kecepatan gas (Kirk Othmer, 1994:151). Teori dua Fasa Mengacu pada teori gelembung dua fasa dari fluidisasi, semua gas yang dibutuhkan untuk fluidisasi minimum melewati bed dalam proses

33 pembentukan gelembung. Gelembung meningkat melalui bed dalam dua kondisi yang berbeda. Gelembung yang meningkat secara padat terjadi pada kecepatan gas kurang dari kecepatan fluidisasi minimum dan hal ini memberikan kesempatan untuk gas melewati partikel bed dan sirkuit pendek melalui gelembung menuju ke permukaan bed (Kirk Othmer, 1994:154). Kecepatan suatu gelembung yang bertambah besar melalui fluida bed dinyatakan dalam rumus : ( gd ) 0. 5 U hr = 0.71 b Jadi terjadi slugging : U hr = U slug = 0.35( gd) 0.5 Jadi kecepatan actual peningkatan gelembung dalam bed yang terfluidisasi dinyatakan dengan rumus : II.5.2. Ketinggian Bed b ( U U mf ) U br U = + Tinggi bed dapat diplot terhadap kecepatan superficial. Untuk kecepatan superficial tinggi, permukaan berfluktuasi karena pecahnya gelembung di permukaan, sehingga ketinggian bed hanya dapat diukur dengan perkiraan. II.6. Campuran Gas dan Padatan dalam Bed yang Terfluidisasi. II.6.1. Pola aliran gas Keberadaan dan pergerakan dari gelembung gas bed yang terfluidisasi menghasilkan pengaruh pada pola aliran gas. Penelitian telah

34 dilakukan pada aliran gas ini, namun hasilnya kurang memuaskan, dan secara khusus tergantung dari peralatan yang digunakan (Coulson, 1968:207) II.6.2. Pola aliran padatan Pergerakan dari partikel padatan dalam gas bed yang terfluidisasi telah dipelajari dengan menggunakan bermacam-macam teknik. Jadi secara umum ditemukan bahwa bila derajat dari pencampurannya tinggi, maka padatan bed akan tercampur secara menyeluruh (Coulson, 1968:208). II.6.3. Kecepatan Superficial Kecepatan superficial suatu partikel (U t ) merupakan kecepatan gas yang dibutuhkan untuk mengatur partikel tunggal yang tersuspensi dalam aliran gas. Pengetahuan tentang kecepatan terminal sangat penting dalam unggun yang terfluidisasi, karena berhubungan dengan berapa lama suatu partikel bertahan pada suatu sistem. Jika pengoperasian kecepatan gas superficial dalam unggun terfluidisasi jauh di atas kecepatan terminal partikel unggun maka partikel akan bergerak cepat (Kirk Othmer, 1994: 143) Kecepatan terminal partikel tunggal dinyatakan dalam persamaan : U t 4gd p p = 3 gc 1 2 ( ) d g Dalam aliran laminar dan mengikuti Hukum Stokes : C d = 24 Re p

35 Re p = d U / µ p g Jadi, kecepatan terminal untuk partikel tunggal berbentuk bulat adalah : U t ( ) 2 g p g d p = for Re p < µ Dan untuk partikel besar dengan C d = 0.43 : U t 1 [.1( ) gd ] 2 = for Re p > p g p g Persamaan ini mengindikasikan bahwa untuk partikel yang berukuran kecil viskositas merupakan faktor dominan sifat gas, dan untuk partikel berukuran besar densitas merupakan faktor yang terpenting. Kedua persamaan di atas mengabaikan gaya antar partikel (Kirk Othmer, 1994 : 143). Secara umum kecepatan selip (U slip ) atau kecepatan efektif terminal untuk partikel dalam suspensi (U* t ) adalah : U = U = U f ( ) slip t t. II.7 Aplikasi Bed Terfluidisasi II.7.1 Reaksi Kimia II Katalis Pereaksi a. Peretakan (Cracking) Penggunaannya dalam skala besar. FCC (Fluidized Catalitic Cracking) ditemukan sejak awal tahun Tingkat tranfer panas yang tinggi antara generator dan reaktor dengan menggunakan kesetimbangan eksostern pada pembakaran karbon dan tar, sehingga temperatur kedua unit dapat dikontrol.

36 Dioperasikan tahun 1945 di Baytown, Texas dengan tekanan rendah 115 s.d 120 Kpa menggunakan fluidisasi turbulen 1,2 s/d 1,8 m/s b. Klorida Alkil HCI bereaksi dengan O2, dengan katalis Klorida tembaga untuk membentuk klorin. Klorin bereaksi dengan Olefin untuk membentuk klorida alkin. Proses ini ditemukan oleh Shell Development Co. [Chem Proc. 16, 42 (1953) ] c. An-hydrat phetalic Napta cair dioksidasi udara menjadi phetalik an-hidrat pada reaktor fluidisasi gelembung dengan eksoterm yang tinggi. Pengontrolan temperatur dengan cara melepas udara melalui pipa vretikal di atas bed sampai penguapan [Graham & Way, Chemical eng. Proc. Januari 1962]

37 d. Arcylo Nitrite Arcylo Nitrite dihasilkan dengan mereaksikan propylene amoniak dan oksigen (udara) pada unggun terfluidisasi tunggal katalis komplek. Diketahui proses SOHIO dilakukan pada tahun Dengan penambahan arcynitrile, dihasilkan juga jumlah HCN dan Acetonenitrile secara signifikan ke dalm pila vertikal yang tercelup pada bed [Veatch, Plocer Hydrocarbon, Pet Refiner 141, 18 (Nopember 1962) ] Gambar 2.10 Acrylic II Non Katalis Pereaksi a. Reaksi homogen Reaksi homogen dengan katalis biasanya dengan melakukan pencampuran gas dan pengontrolan temperatur. Bed solid bertindak sebagai pelapis udara atau sumber dan fasilitator perpindahan panas dari untuk gas dengan permukaan alat penukar panas. Reaksi ini termasuk hidrokrbon klorin. b. Reaksi heterogen Metode ini merupakan perlindungan yang komersial dengan metode fluidisasi untuk menfasilitasi pengurangan nilai pasir (lihat gambar 2.11)

38 c. Kalsinasi (Calcination) Bed terfluidisasi sebagai produk menghasilkan udara yang diinginkan Gambar 2.11 Kalsinasi II Perpindahan udara Perpindahan udara bisa dilakukan dengan dua jenis yaitu perpindahan dengan bed solid yang terfluidisasi dan perpindahan skala luas, biasanya pada objek pasir secara bed fluidisasi. Pembentukan biasanya disempurnakan pada bagian-bagian obyek agar udara tetap terjaga. Perpindahan udara pada objek tabung yang sangat luas biasanya rumit dan membutuhkan waktu yang panjang. Maka bed fluidisasi digunakan bertujuan agar transfer udara rata-rata tinggi dan temperatur menjadi merata II Pelapisan Pelapisan termoplastik bed fluidisasi digunakan untuk menfasilitasi pelapisan bagian tabung. Bagian-bagian yang diperlukan sebelumnya, pasir pada bagian tabung dengan meletakan ke dalam bed fluidisasi.

39 Tugas Akhir BAB III PENGUJIAN 3.1 Deskripsi Alat Uji Alat uji yang utama untuk pengukuan kecepatan fluidisasi adalah Fluidisation & Fluid Head Transfer Unit H692 yang terdapat di Labobratorium Konvensi Energi dan Perpindahan Kalor Jurusan Mesin FTI Kampus Mercu Buana. Peralatan ini menggunakan sebuah kolom fluidisasi berbentuk silinder yang merupakan tempat benda uji. Pada bagian bawah terdapat distributor udara yang mendukung bed ketika dialirkan udara. Distributor didesain untuk menjamin aliran udara merata dan tidak menimbulkan jatuh tekanan yang berlebih. Pada bagian atas terdapat saringan agar partikel tidak keluar. Gambar 3.1 Skema alat uji Teknik Mesin Universitas Mercu Buana 28

40 Tugas Akhir Fluida yang digunakan dalam pengujian ini adalah udara yang disuplai dari sebuah blower. Udara ini dialirkan melalui filter pengatur tekanan (filter pressure regulator), senbuah flowmeter dengan katup pengaturanya, plat orifis dan kemudian masuk keruang distribusi. Setelah itu udara akan melewati bed dan terus mengalir melalui ruang silinder dan dibuang ke lingkungan melalui filter udara. Kontrol panel berhubungan dengan termokopel, indikator temperatur dengan selektor akan menunjukan temperatur elemen pemanas (T 1 ), temperatur unggun (T 2 ) dan termperatur udara masuk (T 3 ). Untuk pengukuran tekanan digunakan dua buah manometer minyak dengan skala air (H 2 O). Yang pertama menunjukan jatuh tekan udara pada bed dengan pengaman supaya perbedaan tekanan tidak melebihi 300 mmh 2 O dan yang lainnya menunjukan jatuh tekanan orifis yang dibatasi hingga 200 mmh 2 O III. 2 Spesifikasi alat uji 1. Fluidisation & Fluid Bed Heat tranfer Unit H692 Spesifikasinya 1) Bed Chamber a. Bahan : Arcyile b. Ukuran : diameter 150 mm dan tingi 200 mm c. Luas penampang lintang : 0, m 2 2) Air Filter regulator a. Model : 1301 Teknik Mesin Universitas Mercu Buana 29

41 Tugas Akhir b. Tekanan masukan maksimum : 9,9 kgf/cm 2 c. Tekanan keluaran : 0,2-2 kgf/cm 2 d. Temperatur : C 3) Alat ukur a. Flowmeter : 0 1,7 liter/s b. Manometer : mmh 2 O c. Orifis : mmh 2 O d. Volmeter : V e. Ammeter : 0 3 A f. Digital temperatur indicator : Resolusion 1 derajat 2. Blower Spesifikasinya : 1. Motor a. Daya : 2 HP b. Putaran : 1500 RPM / 50 Hz c. Arus : 220 Volt 3. Media Pentransfer II II II Pasir Bali : 0, 8 mm Ps. Malang : 1,2 mm Ps. Alam : 1 mm Teknik Mesin Universitas Mercu Buana 30

42 Tugas Akhir III.3 Prosedur Pengujian Untuk percobaan fluidiasi minimum 1) Persiapan Periksa manometer dan dinolkan Periksa kolom udara untuk excess release system 2) Tuang bahan uji kedalam silinder,lalu turunkan manometer prob pada dasar silinder dan termokopel pada tengah bed 3) Aliran udara dibuka pada aliran yang cukup sehingga bed terfluidisasi selama beberapa menit 4) Aliran udara mulai minimum sampai maksimum atau sebaliknya dicatat data-data yang diperlukan 5) Pada laku aliran tetap dicatat data-data sebagai berikut : Temperatur udara yang masuk (T 3 ) Temperatur unggun (T 2 ) Jatuh tekanan unggun (P), perbedaan tekanan pada dasar unggun dengan permukaan unggun Tinggi manometer orifis bila kecepatan aliran melebihi rpm/menit 6) Prosedur 1-5 dilanjutkan untuk variasi unggun yang berbeda (jenis pasir dan diameter partikel) III. 4 Batasan Pengujian Batasan dilakukan berdasarkan alat pengujian 1) Tinggi kolom fluidisasi 200 mm Teknik Mesin Universitas Mercu Buana 31

43 Tugas Akhir 2) Jatuh tekanan maksimal sebesar 300 mmh 2 O 3) Jatuh tekanan maksimal pada orifis sebesar 200 mmh 2 O Berdasarkan batasn tersebut maka diambil pembatasan untuk pengambilan data sebagai berikut : dalam penelitian inidensitas partikel diketahui dari spesifikasi bahan uji, yaitu pasir. Untuk pasir bali densitasnya () 0,016,56 kg/m 3, pasir alam densitasnya () 0,0326 kg/m 3 dan pasir Malang densitasnya () 0,0,0489 kg/m 3. Metode yang dipakai dalam pengukuran massa jenis (densitas) ketika pasir adalah dengan mengukur berat sampel bongkahan pasir pada temperatur 30 0 C, kemudian sampel dicelupkan kedalam air yang telah diukur volumenya. Perbedaan volume sebelum dan sesudah masukan pasir adalah volume pasir tersebut. Dengan membagi massa terhadap volume maka di dapat massa jenis (densitas) pasir. Teknik Mesin Universitas Mercu Buana 32

44 BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA 4.1 Perhitungan Data Luas Penampang Bed: Didalam rancangan fluidisasi ini ditetapkan diameter dalam 140 mm = 0,14 m. 2 A = Dta 4 3,14 = 0,14 4 = 0,0154 m 2 2 m Dimana: A = Luas penampang bed (m 2 ) = Luas penampang tabung acrylic D tf = Diameter tabung acrylic (m) = Diameter bed = 0,14 m Tinggi Hamparan Pasir yang Diteliti. Dimana : V = Volume pasir dalam bed (m 3 ) A = Luas penampang bed (m 2 ) H mf = 2cm, 4cm, 6cm, 8cm, 10cm = 0,02m 0,04m 0,06m 0,08m 0,10m

45 H mf dapat dihitung dengan menggunakan Rumus : V H mf 1 = A A) Volume Pasir {4:243} Dimana: V = Volume pasir dalam bed (m 3 ) A = Luas penampang bed (m 2 ) H mf = Tinggi hamparan pasir minimum 0,02m s.d 0,10 m V 1 = H mf A {4:243} = 0, 02 0,0154 m 2 = 0, m 3 B) Tinggi Bed Dimana: H mf = Tinggi hamparan pasir minimum 0,02m s.d 0,06m H = Tinggi bed (m) H 1 = 1,5 H mf = 1,5 0,02 = 0,03 m {4:243} Tabel. I Dari perhitungan diatas dapat dibuat tabel sebagai berikut : H mf (m) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 A (m 2 ) 0,0154 0,0154 0,0154 0,0154 0,0154 V (m 3 ) 0, , , , ,0154 H(m) 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15

46 C) Menghitung tinggi pasir didalam toples yang diisi pasir dan ditimbang. Dimana : V = Volume pasir = 0, m 3 r 2 = Jari-jari toples = 0, m 2 V =. r. t 2 0, = 3,14. 0,0625. t = 0,0123. t 0,0123 t = 0, t = 39,93m D) Menghitung Density Pasir M ali = V 1,06 = 0, = 3441,56 kg / m 3 M lam = V 1,4 = 0, = 4545,45 kg / m 3 M ali = V 1,46 = 0, = 4740,26 kg / m Tabel. II Jenis Pasir V M Pasir Bali 0, m 3 1,06 kg 3441,56 kg/m 3 Pasir Alam 0, m 3 1,4 kg 4545,45 kg/m 3 Pasir Malang 0, m 3 1,46 kg 4740,26 kg/m 3

47 E) Kecepatan Rata-rata Udara pada Blower. Dimana : r = 15cm 0,15m n = 138,4 sd 2984 Ditanya Uo =.? U o. r. n = ( m / s) 60 3,14.0,15.138,4 = 60 = 1,1 m / s Tabel. III I (Ampere) n (rpm) Uo (m/s) ,4 1, , , , , , ,42

48 Tabel. V 0,68 0,96 0,96 0,96 0,96 Pasir Bali p : 3441,56 kg/m 3 H 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 pb (N/m 2 ) 323,78 80,94 121,42 161,89 202,36 0,68 0,96 0,96 0,96 0,96 Pasir Alam p : 4545,45 kg/m 3 H 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 pb (N/m 2 ) 427,63 106,91 160,36 213,82 267,27 0,68 0,96 0,96 0,96 0,96 Pasir Malang p : 4740,26 kg/m 3 H 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 pb (N/m 2 ) 445,96 111,49 167,24 222,98 278, Pengujian Fluidisasi Pengujian Pasir Malang Beberapa perhitungan dalam melengkapi penelitian ini, maka data diperoleh dari pengukuran dan perhitungan. Contoh data yang diambil dari percobaan pada pasir malang dengan diameter dp = 1,2 mm dengan massa M = 1,46 kg data percobaan dan hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel Jnw Fluidisasi and Fluid Bed dibawah ini. Data-data partikel: Media : Pasir Malang

49 Diameter ( dp ) : 1,2 mm Massa Partikel ( M ) : 1,46 kg Tabel 4.1 Pasir Malang Kecepatan udara 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 H mf / H fluidisasi 0,02 / H fluidisasi 2 2 2,5 3 3,2 3,5 3,7 4 0,04 / H fluidisasi 4 4 4,3 5 5,1 5,3 5,5 6 0,06 / H fluidisasi ,5 8 8,3 8,5 8,7 0,08 / H fluidisasi ,10 / H fluidisasi Pengujian Pasir Alam Beberapa perhitungan dalam melengkapi penelitian ini, maka data diperoleh dari pengukuran dan perhitungan. Contoh data yang diambil dari percobaan pada pasir malang dengan diameter dp = 1,2 mm dengan massa M = 1,46 kg data percobaan dan hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel Jnw Fluidisasi and Fluid Bed dibawah ini. Data-data partikel: Media : Pasir Malang Diameter ( dp ) : 1,2 mm Massa Partikel ( M ) : 1,46 kg

50 Tabel 4.2 Pasir Alam Kecepatan udara 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 H mf / H fluidisasi 0,02 / H fluidisasi ,5 4 4,5 5 5,5 0,04 / H fluidisasi 4 4 4,5 5 5,5 6 6,2 6,5 0,06 / H fluidisasi ,08 / H fluidisasi ,10 / H fluidisasi Pengujian Pasir Bali Beberapa perhitungan dalam melengkapi penelitian ini, maka data diperoleh dari pengukuran dan perhitungan. Contoh data yang diambil dari percobaan pada pasir malang dengan diameter dp = 1,2 mm dengan massa M = 1,46 kg data percobaan dan hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel Jnw Fluidisasi and Fluid Bed dibawah ini. Data-data partikel: Media : Pasir Malang Diameter ( dp ) : 1,2 mm Massa Partikel ( M ) : 1,46 kg

51 Tabel 4.3 Pasir Bali Kecepatan udara 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 H mf / H fluidisasi 0,02 / H fluidisasi ,2 4,7 5 5,5 6 0,04 / H fluidisasi ,5 7 7,5 8 8,5 0,06 / H fluidisasi ,5 9 9, ,08 / H fluidisasi ,10 / H fluidisasi

52 Grafik I. Air Flow Rate AND BED Height Dengan ketinggian pasir 2cm, didalam tabung Acerilyc pasir Malang Pasir Alam Pasir Bali Keterangan dari diagram Air Flow Rate dengan ketinggian pasir 2cm, didalam tabung Acerilyc Media : 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 Pasir malang 2 2 2,5 3 3,2 3,5 3,7 4 Pasir Alam ,5 4 4,5 5 5,5 Pasir bali ,2 4,7 5 5,5 6

53 Grafik II. Air Flow Rate AND BED Height Dengan ketinggian pasir 4cm, didalam tabung Acerilyc pasir Malang Pasir Alam Pasir Bali Keterangan dari diagram Air Flow Rate dengan ketinggian pasir 4cm, didalam tabung Acerilyc Media : 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 Pasir malang 4 4 4,3 5 5,1 5,3 5,5 6 Pasir Alam 4 4 4,5 5 5,5 6 6,2 6,5 Pasir bali ,5 7 7,5 8 8,5

54 Grafik III. Air Flow Rate AND BED Height Dengan ketinggian pasir 6cm, didalam tabung Acerilyc pasir Malang Pasir Alam Pasir Bali Keterangan dari diagram Air Flow Rate dengan ketinggian pasir 6cm, didalam tabung Acerilyc Media : 1, ,77 23,1 23,2 3 23,32 23,41 23,42 Pasir malang ,5 8 8,3 8,5 8,7 Pasir Alam 6 konstan Pasir bali ,5 9 9,

55 4.3 Pengujian Bubbling Pasir Malang Kecepatan udara 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 H mf / H Bubbling 0,02 / H Bubbling ,04 / H Bubbling ,06 / H Bubbling ,08 / H Bubbling ,10 / H Bubbling Tabel 4.4 Pasir Malang Pasir Alam / Batu Alam Kecepatan udara 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 H mf / H Bubbling 0,02 / H Bubbling ,04 / H Bubbling ,06 / H Bubbling ,08 / H Bubbling ,10 / H Bubbling Tabel 4.5 Pasir Alam

56 4.3.5 Pasir Bali Kecepatan udara 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 H mf / H Bubbling 0,02 / H Bubbling ,04 / H Bubbling ,06 / H Bubbling ,08 / H Bubbling ,10 / H Bubbling Tabel 4.6 Pasir Bali Grafik IV. Pengujian Bubbling Dengan ketinggian pasir 2cm, didalam tabung Acerilyc pasir Malang Pasir Alam Pasir Bali

57 Keterangan dari diagram Air Flow Rate dengan ketinggian pasir 2cm, didalam tabung Acerilyc Media : 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 Pasir malang Pasir Alam Pasir bali Grafik V. Pengujian Bubbling Dengan ketinggian pasir 4cm, didalam tabung Acerilyc pasir Malang Pasir Alam Pasir Bali

58 Keterangan dari diagram Air Flow Rate dengan ketinggian pasir 4cm, didalam tabung Acerilyc Media : 1, ,77 23,1 23,23 23,32 23,41 23,42 Pasir malang Pasir Alam Pasir bali Grafik VI. Pengujian Bubbling Dengan ketinggian pasir 6cm, didalam tabung Acerilyc pasir Malang Pasir Alam Pasir Bali

59 Keterangan dari diagram Air Flow Rate dengan ketinggian pasir 6cm, didalam tabung Acerilyc Media : 1, ,77 23,1 23,2 3 23,32 23,41 23,42 Pasir malang Pasir Alam 6 konstan Pasir bali

60 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan Hubungan ketinggian bed dan jatuh tekanan Dari hasil perhitungan didapat tinggi bed semakin besar sebanding dengan kecepatan fluida uyang mengalir melalui bed. Kecepatan fluida yang mengalir melalui bed tertahan oleh bed sehingga menyebabkan fluida mengalir melalui ruang antar partikel. Karena perbedaan kecepatan yang dialami fluida menimbulkan perbedaan tekanan. Inilah yang menyebabkan bed semakin tinggi. Dan semakin tinggi bed maka semakin bessar jatuh tekanan yang dialami unggun Kecepatan fluidisasi minimum Kecepatan fluidisasi minimum terjadi apabila gaya seret yang dialami fluida terhadap bed sama dengan bera partikel / unggun. Penentuan kecepatan fluidisasi minimum dilakukan secara grafik dengan memplot data (jatuh tekanan Vs kecepatan uperfisial) dapat memnbantu mengurangi kemungkinan kesalahan manusia. Sehingga ada pengujian ini dapat dihitung besarnya kecepatan fluidisasi minimum Pengaruh variasi diameter terhadap kecepatan fluidisasi minimum Adanya variasi diameter memungkinkan adanya perbedaan kecepatan fluidisasi minimum. Dengan densitas yang sama tetapi berbeda ukuran partikelnya maka berbeda juga kecepatan fluidisasinya. Pada ukuran

61 partikel yang lebih kecil lebih cepat fluidisasinya dibandingkan ukuran partikel yang lebih besar. Sehingga variasi diameter/ukuran partikel mempengaruhi kecepatan fluidisasi Pengaruh massa jenis terhadap kecepatan fluidisasi minimum. Massa jenis yang lebih kecil menyebabkan bed lebih mudah terfluidisasi. Semakin kecil mssa jenis partikel maka bed semakin mudah terfluidisasi. Untuk massa jenis partikel yang besarnya < 1400 kg/m 3, bed sedapat mungkin untuk mempertahankan bed agar tetap stabil sehingga ekspansi bed stabil [P.A. hilton]. 5.2 Saran Dalam melakukan pengujian konsep bed terfluidisasi ada beberapa hal yang perlu diperhatikan : Ketelitian pada saat pengukuran tingginya bed, karena sukarnya ditentukan tepatnya ketinggian yang berfluktuatif. Perlunya sample berwarna terang, sehingga memudahkan penguji dalam melakukan pengukuran teerhadap ketinggian bed. Menggunakan blower yang beraliran besar yaitu sekitar 2 1/s untuk menhindari ketidak stabilan suplay udara dan menghindari jatuh tekanan yang diakibatkan karena stabilan suplai udara yang kurang. Sehingga dapat menghindari kesalahan pada perhitungan jatuh tekanan bed. Ukuran partikel jangan terlalu kecil untuk menghindari sample agar tidak jatuh ke distributor.

62 Tugas Akhir DAFTAR PUSTAKA 1. Basu, Prabir & A. Praser, Scott, Circulating Fluidized Bed Boiler, Butterworh- Heineman,Tahun Brown and Associated, Unit Operations, John Willey and Sons. Inc, New York, tahun Coulson, J. M. dan Richardson, J. F, Chemical Engineering Volume 2 : Unit Operation, The English Language Book Society and Pergamon Press Expertmental Operating & Maintenance Manual fluidization and Fluid Bed Heat Tranfer Unit H692. penerbit P. A. Hilton. 5. Idrus, Rinakdi, Perancanagan Sistem Pengering Bed Terfluidisasi, tahun Kirk Othhmer 1994, Encyclopedia of Technology Volume 2, 4 th edition, John Willey and Sons. Inc, New York,tahun McCabe dan Smith Harriot, Unit Operation for Chemical Engineering, PT Gelora Aksara Pratama, Jakarta,tahun Minoner, Alan, Ph,D Engineering Fluid Mechanics, Edisi International Student, Penerbit Mcgraw-Hill,tahun Noel De Never, Fluid Mechanics Chemical Engineering, Mc Graw-Hill Inc, tahun Streeter. L, Victor, Mekanika Fluida, Edisi delapan jilid satu, penerbit Erlangga, tahun Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

63 Tugas Akhir 11. Perr s Chenical Engineering Handbook, Edisi VII, Mc Graw-Hill Inc, Wirdjadi, Ardhi, Hidrodinamika bed Terfluidisasi, tahun Fluidization of Particle by Fluids oleh Marthin Rhodes, tahun 2001 Teknik Mesin Universitas Mercu Buana