Laporan Resmi Fluidisasi

LAPORAN RESMI

MATERI : FLUIDISASI

KELOMPOK : 5 / KAMIS

ANGGOTA : 1. ADRIANUS KRISTYO PRABOWO (21030111130060)

2. DINA NUR AZYYATI (21030111120017)

3. RIZKY HENRIKA IRAWATI (21030111120015)

LABORATORIUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

2013

Semarang, 16 Desember 2013

Mengesahkan

Dosen Pembimbing

Dr. I Nyoman Widiasa, ST., MT.

NIP. 19700423 199512 1 001

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN RESMI


UNIVERSITAS DIPONEGORO

Materi : Fluidisasi

Kelompok : 5 / Kamis

Anggota : 1. Adrianus Kristyo Prabowo

2. Dina Nur Azyyati

3. Rizky Henrika Irawati

ii

INTISARI

Fluidisasi merupakan cara untuk mengontakkan butiran padat dengan fluida gas. Tujuan percobaan ini adalah dapat menentukan parameter dalam peristiwa fluidisasi yaitu densitas partikel, porositas, dan tinggi unggun, dapat menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara pressure drop dengan laju alir, serta dapat menjelaskan fenomena dalam operasi fluidisasi.

Fluidisasi merupakan cara untuk mengontakkan butiran padat dengan dluida gas sebagai media dengan laju alir tertentu dari bawah ke atas. Pada laju alir yang rendah partikel padat akan diam (Fixed Bed). Jika laju alir dinaikkan ,maka akan sampai pada suatu keadaan dimana unggun padatan tersuspensi dalam aliran gas yang disebut Fluidized Bed.

Pada percobaan ini menggunakan rangkaian alat fluidisasi lengkap dengan kolom, kompressor, flow meter, dan manometer. Pada awal percobaan dilakukan pengukuran tinggi partikel awal dalam kolom, setelah itu mengukur dan mengisi udara pada kompressor dengan cara menghidupkannya. Mengukur ∆P dan tinggi unggun dalam kolom pada laju alir yang divariasi dari nol sampai laju alir maksimum dan tidak ada beda tinggi pada manometer raksa. Kemudian laju alir fluida diturunkan perlahan sampai unggun diam.

Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa hubungan laju alir (U) terhadap pressure drop (∆P), tinggi unggun serta nilai ∆P/L . Hal ini terjadi karena pada kecepatan superficial fluida (U) yang semakin besar maka friksi antara fluida dengan partikel akan semakin besar (∆P semakin besar), semakin besar kecepatan superficial maka unggun akan terfluidisasi semakin tinggi dan nilai ∆P/L semakin tinggi pula.

Dari hasil percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa hubungan antara kecepatan superficial (U) terhadap ∆P ,tinggi unggun dan ∆P/L memiliki hubungaan yang sebanding dimana semakin besar kecepatan superficial (U) maka ∆P, tinggi unggun dan ∆P/L semakin besar pula. Saran untuk percobaan ini adalah amati dengan saksama terjadinya lonjakan unggun dan pembacaan pada manometer raksa, serta atur laju alir udara setelah kompressor terisi penuh.

iii

SUMMARY

Fluidization is a way of contacting the granules with a dense gas fluid. The purpose of this experiment is to determine the parameters in the event that fluidized particle density, porosity, and high camp, fluidization characteristic curves to determine the relationship between the pressure drop and the flow rate, as well as to explain the phenomenon in fluidized operation. Fluidization is a way of contacting the dense granules with dluida gas as a medium with a specific flow rate from the bottom up. At a low flow rate of solid particles will be silent (Fixed Bed). If the flow rate is increased, it will come to a situation where the bed of solids suspended in a gas stream called Fluidized Bed.

In a series of experiments using fluidized tool complete with columns, compressors, flow meters and manometers. In early experiments measured initial particle height in the column, after the measure and fill the air in the compressor by way of turn. Measuring ΔP and high bed in the column at a flow rate that varied from zero to maximum flow rate and there is no height difference in the mercury manometer. Then the fluid flow rates lowered slowly until the stationary bed.

From the experimental results it can be seen that the relationship flow rate (U) of the pressure drop (ΔP), high camp and the value of ΔP / L. This happens due to the superficial fluid velocity (U) that the greater the friction between the fluid particles are the large (greater ΔP), the greater the superficial velocity fluidized bed will be higher and the value of ΔP / L higher as well. Suggestions in this experiment is to be careful in hot fluid flowrate regulating, hose fitting for co-current and counter current flow to be done properly, and to prevent leakage by performing calibration prior to the flow of hot fluid and cold fluid began to flow.

From the experimental results it can be concluded that the relationship between the superficial velocity (U) to ΔP, high camp and ΔP / L have comparable hubungaan where the greater superficial velocity (U) then ΔP, high camp and ΔP / L greater anyway. Suggestions for this experiment is to observe carefully the spike pit and readings on the mercury manometer, and set the flow rate of the air after the compressor is fully charged.

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang dengan rahmat-Nya penulis

dapat menyelesaikan Laporan Resmi Praktikum Unit Operasi Teknik Kimia materi Fluidisasi

ini.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Kepala Laboratorium Unit Operasi Teknik Kimia.

2. Koordinator Asisten Laboratorium Unit Operasi Teknik Kimia.

3. Dr. I Nyoman Widiasa, ST., MT. sebagai Dosen Pembimbing Laboratorium Unit Operasi

Teknik Kimia materi Fluidisasi yang telah membimbing penulis dari awal praktikum

perpindahan panas hingga selesainya laporan ini.

4. Seluruh Asisten Laboratorium Unit Operasi Teknik Kimia.

5. Teman-teman 2011 serta semua pihak yang telah membantu penyusunan laporan ini.

Penulis meyakini bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan. Mohon maaf apabila

terdapat kekurangan bahkan kesalahan. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang

membangun dari semua pihak berkaitan dengan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini

dapat bermanfaat bagi semua pihak dan dapat berguna sebagai bahan penambah ilmu

pengetahuan.

Semarang, Desember 2013

Penyusun

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL...................................................................................................................i

LEMBAR PENGESAHAN........................................................................................................ii

INTISARI..................................................................................................................................iii

SUMMARY...............................................................................................................................iv

KATA PENGANTAR................................................................................................................v

DAFTAR ISI..............................................................................................................................vi

DAFTAR GAMBAR...............................................................................................................viii

DAFTAR TABEL......................................................................................................................xi

BAB 1 PENDAHULUAN..........................................................................................................1

1.1 Latar Belakang.............................................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah........................................................................................................1

1.3 Tujuan Percobaan.........................................................................................................1

1.4 Manfaat Percobaan.......................................................................................................1

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA.................................................................................................3

2.1 Pengertian Fluidisasi....................................................................................................3

2.2 Kehilangan Tekanan (Pressure drop)........................................................................... 3

2.3 Unggun Terfluidakan (Fluidized Bed).........................................................................4

2.4 Kecepatan Minimum Fluidisasi....................................................................................5

2.5 Karakteristik Unggun Tidak Terfluidakan................................................................... 5

2.6 Fluidisasi Heterogen (Agregative Fluidization)...........................................................6

BAB 3 METODE PERCOBAAN............................................................................................. .8

3.1 Bahan dan Alat............................................................................................................. 8

3.2 Variabel........................................................................................................................ 8

3.3 Gambar Alat Utama.....................................................................................................8

3.4 Respon..........................................................................................................................9

3.5 Data yang Dibutuhkan..................................................................................................9

3.6 Prosedur Percobaan......................................................................................................9

BAB 4 HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN...........................................................10

4.1 Hasil Percobaan..........................................................................................................10

4.2 Pembahasan................................................................................................................12

vi

4.2.1 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap Kehilangan Tekanan (∆P).............12

4.2.2 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap Tinggi Unggun..............................14

4.2.3 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap ∆P/L..............................................14

BAB 5 PENUTUP....................................................................................................................17

5.1 Kesimpulan.................................................................................................................17

5.2 Saran...........................................................................................................................17

DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................................18

LAMPIRAN

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kurva Karakteristik Fluidisasi Ideal.......................................................................6

Gambar 2.2 Tiga Jenis Fluidisasi Heterogen..............................................................................7

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Fluidisasi.......................................................................................8

Gambar 4.2.1 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap ∆P (run 1)................................12



Gambar 4.2.4 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap Tinggi Unggun (run 1)............14

Gambar 4.2.5 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap Tinggi Unggun (run 2)............14

Gambar 4.2.6 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap Tinggi Unggun (run 3) ...........14

Gambar 4.2.7 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap ∆P/L (run 1)............................15



viii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1.1 Data hasil percobaan pada skala flowrate 5 l/menit...............................................11

Tabel 4.1.2 Data hasil percobaan pada skala flowrate 10 l/menit.............................................12

Tabel 4.1.3 Data hasIl percobaan pada skala flowrate 15 l/menit............................................12

ix

FLUIDISASI

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Fluidisasi merupakan salah satu cara mengontakkan butiran-butiran padat dengan

fluida (gas atau cair). Ilustrasi fluidisasi ini dapat kita tinjau dari suatu bejana dimana

ditempatkan sebuah partikel padat berbentuk bola melalui unggun, padatan ini kemudian

dialirkan gas dengan arah aliran dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah

partikel akan diam, disebut sebagai unggun diam atau fixed bed. Ketika laju alir

dinaikkan, padatan dalam unggun lama-kelamaan akan tersuspensi. Pada kondisi

tersuspensi inilah sifat unggun akan menyerupai sifat cairan yang memiliki viskositas

tinggi (memiliki kecenderungan mengalir dan mempunyai sifat hidrostatik, keadaan

demikian disebut fluidized bed).

1.2. Rumusan Masalah

Pada percobaan ini akan diselidiki mengenai pengaruh perubahan kecepatan

superficial fluida terhadap perubahan tekanan serta terhadap perubahan tinggi unggun.

1.3. Tujuan Percobaan

1. Dapat merakit alat-alat percobaan fluidisasi.

2. Dapat menentukan dan mengukur parameter-parameter dalam peristiwa fluidisasi

yaitu densitas partikel, porositas, tinggi unggun fluida.

3. Dapat mengoperasikan alat percobaan fluidisasi.

4. Dapat menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara pressure drop

dengan laju alir.

5. Dapat menjelaskan fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi fluidisasi

berlangsung.

6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.

1.4. Manfaat Percobaan

1. Mahasiswa mampu merakit alat-alat percobaan fluidisasi.

2. Mahasiswa mampu menentukan dan mengukur parameter-parameter dalam peristiwa

fluidisasi yaitu densitas partikel, porositas, tinggi unggun fluida.

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 20131

FLUIDISASI

3. Mahasiswa mampu mengoperasikan alat percobaan fluidisasi.

4. Mahasiswa mampu menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara

pressure drop dengan laju alir.

5. Mahasiswa mampu menjelaskan fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi

fluidisasi berlangsung.

6. Mahasiswa mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.


FLUIDISASI

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Fluidisasi

Fluidisasi dipakai untuk menerangkan atau menggambarkan salah satu cara

mengontakkan butiran-butiran padat dengan fluida (gas atau cair). Sebagai ilustrasi

dengan apa yang dinamakan fluidisasi ini, kita tinjau suatu bejana dalam air di dalam

mana ditempatkan sejumlah partikel padat berbentuk bola, melalui unggun padatan ini

kemudian dialirkan gas dengan arah aliran dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup

rendah partikel padat akan diam. Keadaan yang demikian disebut sebagai unggun diam

atau ”fixedbed”. Kalau laju alir gas dinaikkan, maka akan sampai pada suatu keadaan

dimana unggun padatan tadi tersuspensi di dalam aliran gas yang melaluinya. Pada

kondisi partikel yang mobil ini, sifat unggun akan menyerupai sifat-sifat suatu cairan

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

hidrostatik. Keadaan demikian disebut “fluidized bed”.

2.2 KehilanganTekanan (Pressure Drop)

Aspek utama yang akan ditinjau di dalam percobaan ini adalah untuk mengetahui

besarnya kehilangan tekanan di dalam unggun padatan yang cukup penting karena selain

erat sekali hubungannya dengan banyaknya energi yang diperlukan, juga bisa

memberikan indikasi tentang kelakuan unggun selama operasi berlangsung. Korelasi-

korelasi matematik yang menggambarkan hubungan antara kehilangan tekanan dengan

laju alir fluida di dalam suatu sistem unggun diperoleh melalui metode-metode yang

bersifat semi empiris dengan menggunakan bilangan-bilangan tak berdimensi.

Untuk aliran laminer dimana kehilangan energi terutama disebabkan oleh “viscous

loses”, Blake memberikan hubungan sebagai berikut :

∆ PL

. gc= k . μ . s2

ε3 u.....................................................................................(1)

dP/L : Kehilangan tekanan per satuan panjang atau tinggi ukuran

gc : Faktor konversi

µ : Viskosita fluida

ε : Porositas unggun yang didefinisikan sebagai perbandingan volume ruang kosong

di dalam unggun dengan volume unggunnya


FLUIDISASI

V : Kecepatan alir superficial fluida

s : Luas permukaan spesifik partikel

Luas permukaan spesifik partikel (luas permukaan per satuan volume unggun)

dihitung berdasarkan korelasi berikut:

s=6 (1−ε)

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

sehingga persamaan (1) menjadi :

∆ PL

. gc=36 k . μ .(1−ε )2

dp2 . ε3 .u.........................................................................(3)

atau:

∆ PL

. gc=k ' . μ .(1−ε)2

dp2 . ε3 .u.............................................................................(4)

Persamaan (4) ini kemudian diturunkan lagi oleh kozeny dengan mengasumsikan

bahwa unggun zat padat tersebut adalah ekuivalent dengan satu kumpulan saluran-saluran

lurus yang partikelnya mempunyai luas permukaan dalam total dan volume total masing-

masing sama dengan luas permukaan luar partikel dan volume ruang kosongnya. Harga

konstanta ‘k’ yang diperoleh beberapa peneliti sedikit berbeda misalnya:

Kozeny (1927) k’= 150

Carman ( 1937) k’= 180

US Bureau of Munes (1951) k’= 200

Untuk aliran turbulen, persamaan (4) tidak bias dipergunakan lagi, sehingga Ergun

(1952) kemudian menurunkan rumus lain dimana kehilangan tekanan digambarkan

sebagai hubungan dari : “viscous losses” dan “kinetic energy losses”.

∆ PL

. gc=k1. μ .(1−ε )2

dp2. ε3 .u+k 2(1−ε )

ε3 .ρgdp

μ2..............................................(5)

dimana : k1 = 150

k2 = 1,75

Pada tekanan ekstrim, yaitu:

1. Aliran laminer (Re=20), sehingga term II bisa diabaikan

2. Aliran turbulen (Re=1000), sehingga term I bisa diabaikan

2.3 Unggun Terfluidakan (Fluidized Bed)

Untuk unggun terfluidakan, persamaan yang menggambarkan pressure drop adalah

persamaan Ergun yaitu:


FLUIDISASI

∆ PL

. gc=150 (1−ε)2

dp2 . εf 3 . u+1.75(1−ε )

ε3 .ρgdp

μ2................................................(6)

Dimana εf adalah porositas unggun pada keadaan terfluidakan. Pada keadaan ini

dimana partikel-partikel zat padat seolah-olah terapung di dalam fluida, akan terjadi

kesetimbangan antaraberat partikel dengan gaya berat dan gaya apung dari fluida di

sekelilingnya.

Gaya berat oleh fluida yang naik = berat partikel – gaya apung atau:

[kehilangan tekanan pada unggun] [luas penampang] = [volume unggun] [densitas zat

padat - densitas fluida].

[ ∆ P ] [ A ]=( A .L ) (1−εf ) ( ρp− ρf ) ggc

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

∆ PL

=(1−εf ) ( ρp− ρf ) ggc

.............................................................................(8)

2.4 Kecepatan Minimum Fluidisasi

Yang dimaksud kecepatan minimum fluidisasi (Umf), adalah kecepatan superficial

fluida minimum dimana fluida mulai terjadi. Harga Um bisa diperoleh dengan

mengkombinasikan persamaan (6) dengan persamaan (8)

150 (1−εmf ) . dp . ρgεmf . μ

. μmf + 1.75d p2 ρ g2

εm f 3 μ2 μm f 2=d p3 . ρg ( ρs−ρg ) g

μ2 .........(9)

Untuk keadaan ekstrim, yaitu:

a. Aliran laminar (Re=20) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah :

μmf =d p2(ρs−ρg)

150. μ. g . εmf ..................................................................(10)

b. Aliran turbulen (Re=1000) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah :

μmf =d p2(ρs−ρg)

1.75 . μ. g . εmf ..................................................................(11)

2.5 Karakteristik Unggun Tidak Terfluidakan

Karakter unggun terfluidakan biasanya dinyatakan dalam bentuk grafik antara

penurunan tekanan (ΔP) dan kecepatan superficial fluida (U). Untuk keadaan yang ideal,

kurva hubungan ini berbentuk seperti terlihat dalam gambar 1:


FLUIDISASI

Gambar 2.1.Kurva Karakteristik Fluidisasi Ideal

Keterangan:

Garis AB : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam

Garis BC : menunjukkan keadaan dimana unggun telah terfluidakan

Garis DE : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam pada waktu kita

menurunkan kecepatan air fluida. Harga penurunan tekanan untuk kecepatan

aliran fluida tertentu, sedikit lebih rendah daripada harga penurunan tekanan

pada saat awal operasi.

2.6 Fluidisasi Heterogen (Agregative Fluidization)

Apabila dalam fluidisasi partikel-partikel padatnya terpisahnya secara sempurna

tetapi berkelompok membentuk suatu agregat. Keadaan yang seperti ini disebut sebagai

fluidisasi heterogen (agregative fluidization).

Tiga jenis fluidisasi yang biasa terjadi adalah karena timbulnya:

a. Penggelembungan (bubbling)

b. Penolakan (slugging)

c. Saluran-saluran fluida yang terpisah (channeling)


C

Daerah Unggun TerfluidakanDaerah Unggun Diam

EA

DB

Kecepatan Turun

Kecepatan Naik

Log ΔP

Log U

FLUIDISASI

Gambar 2.2. Tiga Jenis Fluidisasi Heterogen


(c)(b)(a)

FLUIDISASI

BAB 3

METODE PERCOBAAN

3.1. Bahan dan Alat

A. Bahan

Partikel padat : resin

B. Alat

1. Kolom Fluidisasi

2. Kompresor

3. Flowmeter

4. Manometer Air Raksa (Hg)

5. Penggaris

6. Jangka Sorong

3.2. Variabel

a) Variabel Tetap

Jenis Partikel : Resin

Tinggi unggun awal : 6 cm

b) Variabel berubah

Laju alir fluida : 5 l/menit, 10 l/menit, 15 l/menit

3.3. Gambar Alat Utama

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Fluidisasi


FLUIDISASI

Keterangan:

D = Distributor (grid)

U = unggun partikel padat

Kol = kolom fluidisasi

Uc = udara kompresor

R = flow meter

MU = manometer pipa U berisi air raksa (Hg)

V = valve

3.4. Respon

Pressure drop (ΔP) udara yang melewati kolom yang diukur tiap laju alir yang

berbeda.

3.5. Data yang Dibutuhkan

1. Perbedaan tinggi manometer air raksa (Hg)

2. Tinggi unggun

3.6. Prosedur Percobaan

1. Mengukur tinggi partikel awal dalam kolom.

2. Mengukur ΔP dan tinggi unggun dalam kolom yang berisi padatan untuk laju alir

fluida yang berbeda.

3. Laju alir fluida divariasikan menggunakan flowmeter mulai dari kecepatan rendah

sampai tidak terdapat lagi perbedaan tinggi pada manometer air raksa. Setelah Δh pada

manometer air raksa tiga kali konstan, laju alir fluida diturunkan kembali perlahan-

lahan sampai unggun kembali diam.


FLUIDISASI

BAB 4

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Percobaan

Tabel 4.1.1 Data hasil percobaan pada skala flowrate 5 l/menit

Debit Ql/menit

Tinggi Unggun (cm) Pressure Drop (cmHg)

∆P/L

kenaikan

penurunan kenaikan penurunan kenaikan

penurunan kenaikan penurunan

0 140 6 20,5 0 16 0 0,78055 135 6 19 0,1 14,5 0,0167 0,763210 130 6 18,5 0,2 13,7 0,0333 0,740515 125 6 18 0,3 13 0,05 0,722220 120 6 17,5 0,5 11,4 0,0833 0,651425 115 6 17 0,6 10,2 0,1 0,630 110 6 16 0,8 9 0,1333 0,562535 105 6,5 15,5 1 8 0,1538 0,516140 100 7 15 1,1 7,3 0,1571 0,486745 95 7,5 14 1,4 6,4 0,1867 0,457150 90 8 13 1,7 5,5 0,2125 0,423155 85 9 12 2 5,2 0,2222 0,433360 80 9,5 11,5 2,3 4,3 0,2421 0,373965 75 10 10,5 2,6 3,6 0,26 0,342970 70 11 10 3,1 3,3 0,2818 0,3375 65 11,5 9 3,4 2,7 0,2957 0,380 60 12 8,5 3,9 2,5 0,325 0,294185 55 12,5 8 4,3 2 0,344 0,2590 50 13 7,5 5,3 1,6 0,4077 0,213395 45 14 7 6,2 1,5 0,4429 0,2143100 40 14,5 6,5 7 1,2 0,4828 0,1846105 35 15 6,2 7,6 1 0,5067 0,1613110 30 16 6 8,4 0,9 0,525 0,15115 25 17 6 9,4 0,7 0,5529 0,1167120 20 18 6 10,5 0,5 0,5833 0,0833125 15 19 6 11,5 0,4 0,6053 0,0667130 10 19,5 6 13 0,3 0,6667 0,05135 5 20 6 14,2 0,1 0,71 0,0167140 0 20,5 6 16 0 0,7805 0


FLUIDISASI


Debit Ql/menit


∆P/L

kenaikan



10 140 6 19,5 0,3 16,4 0,05 0,84120 130 6 19 0,5 13,9 0,0833 0,731630 120 6 18 1 11 0,1667 0,611140 110 7 16 1,1 9 0,1571 0,562550 100 8 13,5 1,5 7,1 0,1875 0,525960 90 10 13 2,3 5,4 0,23 0,415470 80 11 12 2,8 4,3 0,2545 0,358380 70 12 11 4 3,2 0,3333 0,290990 60 13,5 10 5,1 2,4 0,3778 0,24100 50 14,5 9 6,5 1,6 0,4483 0,1778110 40 16 6,5 8,4 1,3 0,525 0,2120 30 17 6,2 10,8 1 0,6353 0,1613130 20 18 6 12,1 0,5 0,6722 0,0833140 10 20 6 15,3 0,3 0,765 0,05150 0 22 6 18,9 0 0,8591 0


Debit Ql/menit


∆P/L

kenaikan



15 135 6 21 0,4 14,7 0,0667 0,730 120 6,5 18 0,6 10,3 0,0923 0,572245 105 8 15 1,3 7,5 0,1625 0,560 90 10 13 2,3 5,4 0,23 0,415375 75 11 11,5 3,1 3,7 0,2818 0,321790 60 12,5 10 5,1 2,3 0,408 0,23105 45 14 8,5 7,3 1,9 0,5214 0,2235120 30 16,5 6,5 10,4 0,8 0,6303 0,1230135 15 19 6 14,5 0,3 0,7631 0,05150 0 22 6 16,5 0 0,75 0


FLUIDISASI

4.2 Pembahasan

4.2.1 Hubungan antara Kecepatan Superficial (U) terhadap Kehilangan Tekanan (∆P)

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Grafik 4.2.1 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap ∆P (run 1)

NaikTurun

log U

log

∆P

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5


NaikTurun

log U

log

∆P

-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5


NaikTurun

log U

log

∆P


FLUIDISASI

Berdasarkan Grafik Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap kehilangan Tekanan (∆P) diatas didapatkan bahwa semakin tinggi kecepatan superficial (U) maka hilang tekan (pressure drop) akan semakin besar pula. Hal ini terjadi karena pada saat kecepatan superficial gas meningkat maka gesekan (friksi) yang terjadi antara fluida yang mengalir dengan partikel padatan akan semakin besar sehingga Mengakibatkan pressure drop yang terjadi akan semakin besar pula. Ketika kecepatan gas dinaikkan terus menerus, pressure drop meningkat sampai besar pressure drop tersebut sama dengan tinggi unggun dibagi dengan luas penampangnya. Dalam arti lain gaya seret yang terjadi pada partikel-partikel padatan cukup untuk menopang berat partikel padatan sehingga didapatkan presure drop yang konstan sesuai dengan gambar berikut:

Dalam percobaan yang dilakukan terdapat penyimpangan terhadap kondisi ideal dimana pressure drop yang didapatkan pada saat penurunan laju aliran dari nilai maksimum hingga nol lebih besar dibandingkan pressure drop yang didapatkan pada saat peningkatan laju aliran dari nol hingga nilai maksimum. Hal ini terjadi karena pada saat penurunan laju aliran dari nilai maksimum hingga nol terjadi fluidisasi gelembung pada kecepatan fluidisasi minimum. Kebanyakan gas melalui unggun ke dalam bentuk gelembung/rongga kosong yang tidak berisi padatan hanya sebagian gas yang mengalir. Partikel bergerak tanpa aturan tetapi dalam ruang diantara gelembung fraksi kosong sama dengan kondisi awal fluidisasi.


C

Daerah Unggun TerfluidakanDaerah Unggun Diam

EA

DB

Kecepatan Turun

Kecepatan Naik

Log ΔP

Log U

FLUIDISASI

4.2.2 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap Tinggi Unggun

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.80

5

10

15

20

25

Grafik 4.2.4 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap tinggi unggun (run 1)

NaikTurun

log U

Tin

ggi

Un

gg

un

(cm

)

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.80

5

10

15

20

25


NaikTurun

log U

Tin

ggi U

ngg

un

(cm

)

-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.80

5

10

15

20

25


Naik

Turun

log U

Tin

ggi U

ngg

un

(cm

)

Berdasarkan grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi

unggun diatas terhilat bahwa semakin besar laju alir udara yang masuk dalam kolom

maka semakin tinggi unggun yang terfluidakan. Hal ini terjadi karena pada saat udara


FLUIDISASI

masuk ke dalam kolom fluidisasi dengan kecepatan diatas. Kecepatan minimum

fluidisasi sehingga patikel partikel padatan akan mulai terfluidisasi. Ketika kecepatan

fluidisasi dinaikkan dan distribusi udara dilakukan secara merata maka gaya seret

terhadap padatan akan seragam sehingga butiran padatan akan terfluidisasi semakin

tinggi seiring dengan semakin besar laju alir udara yang masuk.

4.2.3 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap ∆P/L

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.80

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

Grafik 4.2.7 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap ∆P/L (run 1)

Naik

Turun

log U

∆P

/L

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.80

0.2

0.4

0.6

0.8

1


Naik

Turun

log U

∆P

/L


FLUIDISASI

-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.80

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9


Naik

Turun

log U

∆P

/L

Dari percobaan yang telah kami lakukan diperoleh bahwa semakin besar

kecepatan superficial (U) maka akan mempengaruhi ketinggian unggun dan pressure

drop. Pada grafik diatas menunjukkan semakin besar kecepatan superficial maka

pressure drop per panjang akan semakin besar sesuai dengan persamaan:

∆ PL

. gc=150.(1−ε )2

dp2−ε f 3 .U +1,75(1−ε)

ε2

ρ . gdp

. μ2

Dimana ∆P/L sebanding dengan U.


FLUIDISASI

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Pada hubungan kecepatan superficial (U) terhadap pressure drop (∆P)

memiliki hubungan yang sebanding , semakin besar kecepatan superficial

(U) maka ∆P semakin besar.

2. Pada hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi unggun memiliki

hubungan yang sebanding yaitu semakin besar kecepatan superficial (U) maka

semakin tinggi unggun yang terfluidakan.

3. Pada hubungan kecepatan superficial (U) terhadap ∆P/L memiliki hubungan

yang sebanding pula yaitu semakin besar kecepatan superficial (U) maka nilai

∆P/L semakin besar.

5.2 Saran

1. Amati dengan saksama terjadinya lonjakan unggun dan pembacaan beda tinggi

pada manometer raksa.

2. Atur laju alir udara setelah kompressor terisi penuh agar tekanan terjaga.


FLUIDISASI

DAFTAR PUSTAKA

Davidson, J. F. and Horrison, D. 1963. Fluidized Particles. Cambridge University Press.

Kunii, D. Levenspiel, D. 1969. Fluidization Engineering. John Wiley and Sons inc. New York.

Leva, M. 1959. Fluidization. Mc-Graw Hill Co. New York.

Lee, J. C. and Buckley, D. 1972. Fluid Mechanics and Aeration Characteristics of Fluidized Bed.Cambridge University Press.

Masayuki Horio, Hiroshi Kiyota and Iwao Muchi. 1980. Particle Movement on a Perforated Plate Distributor of Fluidized Bed. Journal of Chemical Engineering of Japan volume 13,2.

Wen, C. Y. and Chen, L. H. 1988. Fluidized Bed Freeboard Phenomena, Entertainment and Elluration,A.J,Ch.E.


LAPORAN SEMENTARA

PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA

Materi :

FLUIDISASI

Disusun oleh :

Adrianus Krityo Prabowo 21030111130060

Dina Nur Azyyati 21030111120017

Rizky Henrika Irawati 21030111130015


TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2013

I . Tujuan Percobaan

1. Dapat merakit alat-alat percobaan fluidisasi.

2. Dapat menentukan dan mengukur parameter-parameter dalam peristiwa fluidisasi

yaitu densitas partikel, porositas, tinggi unggun fluida.

3. Dapat mengoperasikan alat percobaan fluidisasi.

4. Dapat menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara pressure drop

dengan laju alir.

5. Dapat menjelaskan fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi fluidisasi

berlangsung.

6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.

II. Percobaan

A. Bahan

Partikel padat : Resin

B. Alat

1. Kolom Fluidisasi

2. Kompresor

3. Flowmeter

4. Manometer Air Raksa

5. Penggaris

6. Jangka Sorong

C. Variabel

a. Variabel Tetap

Jenis Partikel : Resin

Tinggi Unggul awal : 6 cm

b. Variabel Berubah

Laju alir fluida : 5 l/menit, 10 l/menit, 15 l/menit

III. Prosedur Percobaan

1. Mengukur tinggi partikel awal dalam kolom.

2. Mengukur ΔP dan tinggi unggun dalam kolom yang berisi padatan untuk laju alir

fluida yang berbeda.

3. Laju alir fluida divariasikan menggunakan flowmeter mulai dari kecepatan rendah

sampai tidak terdapat lagi perbedaan tinggi pada manometer air raksa. Setelah Δh pada

manometer air raksa 3x konstan, laju alir fluida diturunkan kembali perlahan-lahan

sampai unggun kembali diam.

IV. Data Percobaan

Skala 5

a. Laju alir fluida naik

Flowrate Tinggi unggun ∆H0 6 05 6 0,110 6 0,215 6 0,320 6 0,525 6 0,630 6 0,835 6,5 140 7 1,145 7,5 1,450 8 1,755 9 260 9,5 2,365 10 2,670 11 3,1

75 11,5 3,480 12 3,985 12,5 4,390 13 5,395 14 6,2100 14,5 7105 15 7,6110 16 8,4115 17 9,4

120 1810,5

125 1911,5

130 19,5 13

135 2014,2

140 20,5 16

b. Laju alir fluida turun

Flowrate Tinggi unggun ∆H

140 20,5 16

135 1914,5

130 18,513,7

125 18 13

120 17,511,4

115 1710,2

110 16 9105 15,5 8100 15 7,395 14 6,490 13 5,585 12 5,280 11,5 4,375 10,5 3,670 10 3,3

65 9 2,760 8,5 2,555 8 250 7,5 1,645 7 1,540 6,5 1,235 6,2 130 6 0,925 6 0,720 6 0,515 6 0,410 6 0,35 6 0,10 6 0

Skala 10

a. Laju alir fluida naik b. Laju alir fluida turun

Flowrate Tinggi unggun ∆H Flowrate Tinggi unggun ∆H0 6 0 150 22 18,910 6 0,3 140 19,5 16,420 6 0,5 130 19 13,930 6 1 120 18 1140 7 1,1 110 16 950 8 1,5 100 13,5 7,160 10 2,3 90 13 5,470 11 2,8 80 12 4,380 12 4 70 11 3,290 13,5 5,1 60 10 2,4100 14,5 6,5 50 9 1,6110 16 8,4 40 6,5 1,3

120 1710,8 30 6,2 1

130 1812,1 20 6 0,5

140 2015,3 10 6 0,3

150 2218,9 0 6 0

Skala 15

a. Laju alir fluida naik b. Laju alir fluida turun

Flowrate Tinggi unggun ∆H Flowrate Tinggi unggun ∆H0 6 0 150 22 16,515 6 0,4 135 21 14,730 6,5 0,6 120 18 10,345 8 1,3 105 15 7,560 10 2,3 90 13 5,475 11 3,1 75 11,5 3,790 12,5 5,1 60 10 2,3105 14 7,3 45 8,5 1,9

120 16,510,4 30 6,5 0,8

135 1914,5 15 6 0,3

150 2216,5 0 6 0

Semarang, 10 Oktober 2013

Mengetahui,

Praktikan Asisten

Adrianus K.P. Dina Nur A. Rizky H.I. Fany Kusuma Wardani

LEMBAR PERHITUNGAN

Menghitung Kecepatan alir superficial fluida (U)

1. Diameter kolom fluidisasi = 5,96 cm

2. Luas Kolom = 14

. π . d2

= 14

. 3,14 . 5,962

= 27,93 cm2

3. Kecepatan superficial fluida (U)

U=QA

= Q

27,93 cm2

Run 1

Q (cm3/s)Tinggi

Unggun (cm)log U ∆P (cmHg) log ∆P

Naik

Turun NaikTuru

nNaik Turun Naik Turun

Naik Turun0 140 6 20,5 0 0,7005 0 16 - 1,20415 135 6 19 -0,747 0,6847 0,1 14,5 -1 1,161410 130 6 18,5 -0,446 0,6683 0,2 13,7 -0,699 1,136715 125 6 18 -0,27 0,6513 0,3 13 -0,523 1,113920 120 6 17,5 -0,145 0,6336 0,5 11,4 -0,301 1,056925 115 6 17 -0,048 0,6151 0,6 10,2 -0,222 1,008630 110 6 16 0,0315 0,5958 0,8 9 -0,097 0,954235 105 6,5 15,5 0,0985 0,5756 1 8 0 0,903140 100 7 15 0,1565 0,5544 1,1 7,3 0,0414 0,863345 95 7,5 14 0,2076 0,5321 1,4 6,4 0,1461 0,806250 90 8 13 0,2534 0,5086 1,7 5,5 0,2304 0,740455 85 9 12 0,2948 0,4838 2 5,2 0,301 0,71660 80 9,5 11,5 0,3325 0,4575 2,3 4,3 0,3617 0,633565 75 10 10,5 0,3673 0,4295 2,6 3,6 0,415 0,556370 70 11 10 0,3995 0,3995 3,1 3,3 0,4914 0,518575 65 11,5 9 0,4295 0,3673 3,4 2,7 0,5315 0,431480 60 12 8,5 0,4575 0,3325 3,9 2,5 0,5911 0,397985 55 12,5 8 0,4838 0,2948 4,3 2 0,6335 0,30190 50 13 7,5 0,5086 0,2534 5,3 1,6 0,7243 0,204195 45 14 7 0,5321 0,2076 6,2 1,5 0,7924 0,1761100 40 14,5 6,5 0,5544 0,1565 7 1,2 0,8451 0,0792105 35 15 6,2 0,5756 0,0985 7,6 1 0,8808 0110 30 16 6 0,5958 0,0315 8,4 0,9 0,9243 -0,046115 25 17 6 0,6151 -0,048 9,4 0,7 0,9731 -0,155

120 20 18 6 0,6336 -0,145 10,5 0,5 1,0212 -0,301125 15 19 6 0,6513 -0,27 11,5 0,4 1,0607 -0,398130 10 19,5 6 0,6683 -0,446 13 0,3 1,1139 -0,523135 5 20 6 0,6847 -0,747 14,2 0,1 1,1523 -1140 0 20,5 6 0,7005 - 16 0 1,2041 -

∆P/LNaik Turun

0 0,78050,0167 0,76320,0333 0,74050,05 0,7222

0,0833 0,65140,1 0,6

0,1333 0,56250,1538 0,51610,1571 0,48670,1867 0,45710,2125 0,42310,2222 0,43330,2421 0,37390,26 0,3429

0,2818 0,330,2957 0,30,325 0,29410,344 0,250,4077 0,21330,4429 0,21430,4828 0,18460,5067 0,16130,525 0,150,5529 0,11670,5833 0,08330,6053 0,06670,6667 0,050,71 0,0167

0,7805 0

Run 2

Q (cm3/s)Tinggi


Naik

Turun NaikTuru

nNaik Turun Naik Turun Naik Turun

10 140 6 19,5 -0,446 0,7005 0,3 16,4 -0,523 1,2148

20 130 6 19 -0,145 0,6683 0,5 13,9 -0,301 1,14330 120 6 18 0,0315 0,6336 1 11 0 1,041440 110 7 16 0,1565 0,5958 1,1 9 0,0414 0,954250 100 8 13,5 0,2534 0,5544 1,5 7,1 0,1761 0,851360 90 10 13 0,3325 0,5086 2,3 5,4 0,3617 0,732470 80 11 12 0,3995 0,4575 2,8 4,3 0,4472 0,633580 70 12 11 0,4575 0,3995 4 3,2 0,6021 0,505190 60 13,5 10 0,5086 0,3325 5,1 2,4 0,7076 0,3802100 50 14,5 9 0,5544 0,2534 6,5 1,6 0,8129 0,2041110 40 16 6,5 0,5958 0,1565 8,4 1,3 0,9243 0,1139120 30 17 6,2 0,6336 0,0315 10,8 1 1,0334 0130 20 18 6 0,6683 -0,145 12,1 0,5 1,0828 -0,301140 10 20 6 0,7005 -0,446 15,3 0,3 1,1847 -0,523150 0 22 6 0,7305 - 18,9 0 1,2765 -

∆P/LNaik Turun0,05 0,841

0,0833 0,73160,1667 0,61110,1571 0,56250,1875 0,52590,23 0,4154

0,2545 0,35830,3333 0,29090,3778 0,240,4483 0,17780,525 0,20,6353 0,16130,6722 0,08330,765 0,050,8591 0

Run 3

Q (cm3/s)Tinggi


Naik

Turun NaikTuru

nNaik Turun Naik Turun Naik Turun

15 135 6 21 -0,270,684

70,4 14,7 -0,397 1,1673

30 120 6,5 18 0,03150,633

60,6 10,3 -0,221 1,0128

45 105 8 15 0,20760,575

61,3 7,5 0,1139 0,8750

60 90 10 13 0,3325 0,508 2,3 5,4 0,3617 0,7323

6

75 75 11 11,5 0,42950,429

53,1 3,7 0,4913 0,5682

90 60 12,5 10 0,50860,332

55,1 2,3 0,7075 0,3617

105 45 14 8,5 0,57560,207

67,3 1,9 0,8633 0,2787

120 30 16,5 6,5 0,63360,031

510,4 0,8 1,0170 -0,096

135 15 19 6 0,6847 -0,27 14,5 0,3 1,1613 -0,522150 0 22 6 0,7305 - 16,5 0 1,2174 -

∆P/LNaik Turun

0,0667 0,70,0923 0,57220,1625 0,50,23 0,4153

0,2818 0,32170,408 0,230,5214 0,22350,6303 0,12300,7631 0,050,75 0

LEMBAR ASISTENSI

DIPERIKSAKETERANGAN TANDA TANGAN

NO TANGGAL

1 14 Desember 2013 Perhatikan font, format

Bab 3 dibenarkan lagi

2 16 Desember 2013 ACC

Laporan Resmi Fluidisasi

Documents

Transcript of Laporan Resmi Fluidisasi