LABTEK - FLUIDISASI.docx

log ΔU

log ΔP

ΔU

ΔP

ΔU

Δ P

ΔU

ΔP

ΔU

ΔP

log ΔU

log ΔP

log ΔU

log ΔP

log ΔU

log ΔP

log ΔU

log ΔP

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA 2
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2015/2016

MODUL : Fluidisasi
PEMBIMBING : Fitria Yulistiani S.T, M.T
Praktikum : 8 Juni 2016Penyerahan : 14 Juni 2016 (Laporan)Praktikum : 8 Juni 2016Penyerahan : 14 Juni 2016 (Laporan)
Praktikum : 8 Juni 2016
Penyerahan : 14 Juni 2016 (Laporan)
Praktikum : 8 Juni 2016
Penyerahan : 14 Juni 2016 (Laporan)

Oleh:
Kelompok : VII (Tujuh)
Nama : 1. Aldi Muhamad Ramdani 141411002
2. Khoirin Najiyyah Sably 141411015
3. Muhammad Naufal Syarief 141411019
4. Ummi Kultsum Ratu Luhrinjani 141411030

Kelas : 2A- D3 Teknik Kimia

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2016
BAB 1
PENDAHULUAN
Latar belakang
Fluidisasi adalah peristiwa dimana unggun berisi butiran padat berkelakuan seperti fluida karena dialiri fluida. Fluidisasi dipakai untuk menerangkan atau menggambarkan salah satu cara mengontakkan butiran-butiran padat dengan fluida (gas/cair) dalam suatu kolom hingga butiran padatan tersuspensi kedalam fluida. Manfaat dari sifat padatan yang terfluidisasi diantaranya mudah dialirkan sehingga memungkinkan operasi menggunakan padatan dapat bersifat kontinyu serta memperbesar luas permukaan kontak sangat besar sehingga operasi menjadi sangat efektif.
Peristiwa fluidisasi digunakan dalam bebrapa industri, diantaranya :
industri petrokimia dalam reaktor cracking
pembuatan alkil klorida dari gas klorin dengan olefin
pembuatan phthalic-anhidride dari oksidasi naphtalena oleh udara
pembakaran kapur
pengambilan tembaga, perak atau emas dari bijinya
incenerator pada perlakuan limbah B3

Tujuan Praktikum
Membuat kurva karakteristik fluidisasi.
Menentukan rapat massa butiran padat.
Menentukan harga kecepatan alir minimum Umf dari kurva karakteristik dan dari perhitungan.
Mengetahui pengaruh ukuran partikel dan tinggi unggun terhadap Umf.

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Fluidisasi
Menurut (widayati, 2010) Fluidisasi adalah metode pengkontakan antara padatan dengan fluida, baik cair maupun gas dalam suatu kolom yang berisi sejumlah partikel padat dengan mengalirkan fluida dari bawah ke atas. Penggunaan fluidisasi secara ekstensif dimulai pada industri pengolahan minyak bumi, yaitu dengan dikembangkannya proses perekahan katalitik hamparan-fluidisasi (fluid bed catalytic cracking). Fluidisasi juga digunakan di dalam proses katalitik lainnya. Seperti sintesis akronitril dan untuk melaksanakan reaksi zat padat-gas.
2.2 Fenomena pada Proses Fluidisasi
Fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada proses fluidisasi antara lain:
2.2.1 Fenomena Fixed Bed
Fenomena fixed bed yang terjadi ketika laju alir fluida kurang dari laju minimum yang dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada kondisi ini partikel padatan tetap dia

Gambar 2.2.1 Unggun Diam

2.2.2 Fenomena minimum or incipient fluidization
Fenomena minimum or incipient fluidization yang terjadi ketika laju alir fluida mencapai laju alir minimum yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. Pada kondisi ini partikel-partikel padat mulai terekspansi.

Gambar 2.2.2 Unggun Terfluidakan

2.2.3 Fenomena smooth or homogenously fluidization
Fenomena smooth or homogenously fluidization terjadi ketika kecepatan dan distribusi aliran fluida merata, densitas dan distribusi partikel dalam unggun sama atau homogen sehingga ekspansi pada setiap partikel padatan seragam.

Gambar 2.2.3 Fenomena smooth or homogenously fluidization

2.2.4 Fenomena bubling fluidization
Fenomena bubbling fluidization yang terjadi ketika gelembung – gelembung pada unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen.

Gambar 2.2.4 Fenomena bubbling fluidization
2.2.4 Fenomena Slugging fluidization
Fenomena slugging fluidization yang terjadi ketika gelembung-gelembung besar yang mencapai lebar dari diameter kolom terbentuk pada partikel-partikel padat. Pada kondisi ini terjadi penorakan sehingga partikel-partikel padat seperti terangkat.

Gambar 2.2.5 Fenomena Slugging fluidization

2.3 Perhitungan Fluidisasi
Pada kecepatan sedikit diatas Vmin unggun yang terjadi adalah laminar, apabila kecepatan gas diperbesar unggun yang terjadi disebut fluidisasi gelembung/bubling dan apabila kecepatan ini bertambah terus fluidisasi yang terjadi disebut fluidisasi bergolak/turbulent. Batas maksimum kecepatan fluidisasi turbulen disebut kecepatan fluidisasi maksimum (Vmak), apabila kecepatan gas diperbesar lagi maka yang terjadi bukan fluidisasi, akan tetapi aliran gas yang membawa padatan, sehingga penurunan tekanan akibat adanya padatan tidak berpengaruh lagi.

Gambar 2.3 Hubungan kurva laju alir gas terhadap Pressure Drop
Parameter yang sangat penting dalam mempelajari fluidisasi adalah kecepatan fluidisasi minimum (Umf) karena dengan mengetahui Umf dapat menentukan titik awal terjadinya fluidisasi dan dapat menghitung berapa hilang tekan yang terdapat pada awal fluidisasi. Untuk unggun yang mulai terfluidisasi yaitu pada kecepatan aliran udara minimum Umf dengan asumsi partikel terdistribusi merata, ukuran dan bentuk partikel seragam persamaan fluidisasi adalah:
Wen dan Yu menemukan hubungan bahwa,

Persamaan (1) menjadi,
Keadaan Khusus:

Suku pertama dari persamaan (1) bisa diabaikan, sehingga persamaan menjadi :
Suku kedua dari persamaan (1) dapat diabaikan sehingga menjadi:

BAB III
METODELOGI PERCOBAAN
Alat dan Bahan

Gambar 3.1 Seperangkat Alat Fluidisasi
Tabel 3.1 Alat dan Bahan
No.
Alat
Bahan
1
Kolom fluidisasi
Partikel polimer dengan diameter 0-0,5 mm
2
Pompa udara
Partikel polimer dengan diameter 0,5-1,0 mm
3
Kerangan pengatur laju alir udara
Partikel polimer dengan diameter 1,0-1,4 mm
4
Kerangka tempat peralatan

5
Piknometer

6
Jangka sorong

7
Neraca timbang

Langkah Kerja
Penentuan Massa Jenis Partikel
Menyiapkan piknometer yang sudah bersih dan keringMenimbang dengan neraca piknometer kosongMengisi dengan air sampai penuh (batas volume piknometer) kemudian timbang dengan neracaMengosongkan piknometer dan mengeringkannyaMengisi piknometer dengan partikel polimer dengan diameter 0-0,5 mm sebanyak setengah volume kemudian timbangMengisi pikno dengan air sampai penuh dan timbang Mengulangi prosedu dengan partikel yang berdiameter Menyiapkan piknometer yang sudah bersih dan keringMenimbang dengan neraca piknometer kosongMengisi dengan air sampai penuh (batas volume piknometer) kemudian timbang dengan neracaMengosongkan piknometer dan mengeringkannyaMengisi piknometer dengan partikel polimer dengan diameter 0-0,5 mm sebanyak setengah volume kemudian timbangMengisi pikno dengan air sampai penuh dan timbang Mengulangi prosedu dengan partikel yang berdiameter
Menyiapkan piknometer yang sudah bersih dan kering

Menimbang dengan neraca piknometer kosong

Mengisi dengan air sampai penuh (batas volume piknometer) kemudian timbang dengan neraca

Mengosongkan piknometer dan mengeringkannya
Mengisi piknometer dengan partikel polimer dengan diameter 0-0,5 mm sebanyak setengah volume kemudian timbang

Mengisi pikno dengan air sampai penuh dan timbang

Mengulangi prosedu dengan partikel yang berdiameter

Menyiapkan piknometer yang sudah bersih dan kering

Menimbang dengan neraca piknometer kosong

Mengisi dengan air sampai penuh (batas volume piknometer) kemudian timbang dengan neraca

Mengosongkan piknometer dan mengeringkannya
Mengisi piknometer dengan partikel polimer dengan diameter 0-0,5 mm sebanyak setengah volume kemudian timbang

Mengisi pikno dengan air sampai penuh dan timbang

Mengulangi prosedu dengan partikel yang berdiameter

Gambar 3.2.1 Skema Kerja Penentuan Massa Jenis Partikel

Percobaan Fluidisasi
Menyalakan pompa udara dengan mengatur kecepatan yang kecil, kemudian mematikannyaMengisi tabung dengan partikel yang berdiameter 0-0,5 mm setinggi 2 cmMenyalakan pompa dan mencatat ΔP Unggun dan laju alir udara QMembesarkan laju alir udara sampai maksimal dan menurunkan sampai minimum dengan membuka keran secara bertahap dan mengukur ΔP tiap kenaikannya laju alir udaraMengulangi prosedur dengan ketinggian 3 dan 4 cmMelakukan percobaan fluidisasi dengan partikel dengan diameter 0,5-1,0 mm dengan ketinggian 2, 3, dan 4 cm; dan dengan partikel diameter 1,0-1,4 mm dengan ketinggian 2 cmMenyalakan pompa udara dengan mengatur kecepatan yang kecil, kemudian mematikannyaMengisi tabung dengan partikel yang berdiameter 0-0,5 mm setinggi 2 cmMenyalakan pompa dan mencatat ΔP Unggun dan laju alir udara QMembesarkan laju alir udara sampai maksimal dan menurunkan sampai minimum dengan membuka keran secara bertahap dan mengukur ΔP tiap kenaikannya laju alir udaraMengulangi prosedur dengan ketinggian 3 dan 4 cmMelakukan percobaan fluidisasi dengan partikel dengan diameter 0,5-1,0 mm dengan ketinggian 2, 3, dan 4 cm; dan dengan partikel diameter 1,0-1,4 mm dengan ketinggian 2 cm
Menyalakan pompa udara dengan mengatur kecepatan yang kecil, kemudian mematikannya

Mengisi tabung dengan partikel yang berdiameter 0-0,5 mm setinggi 2 cm

Menyalakan pompa dan mencatat ΔP
Unggun dan laju alir udara Q
Membesarkan laju alir udara sampai maksimal dan menurunkan sampai minimum dengan membuka keran secara bertahap dan mengukur ΔP tiap kenaikannya laju alir udara

Mengulangi prosedur dengan ketinggian 3 dan 4 cm

Melakukan percobaan fluidisasi dengan partikel dengan diameter 0,5-1,0 mm dengan ketinggian 2, 3, dan 4 cm; dan dengan partikel diameter 1,0-1,4 mm dengan ketinggian 2 cm

Menyalakan pompa udara dengan mengatur kecepatan yang kecil, kemudian mematikannya

Mengisi tabung dengan partikel yang berdiameter 0-0,5 mm setinggi 2 cm

Menyalakan pompa dan mencatat ΔP
Unggun dan laju alir udara Q
Membesarkan laju alir udara sampai maksimal dan menurunkan sampai minimum dengan membuka keran secara bertahap dan mengukur ΔP tiap kenaikannya laju alir udara

Mengulangi prosedur dengan ketinggian 3 dan 4 cm

Melakukan percobaan fluidisasi dengan partikel dengan diameter 0,5-1,0 mm dengan ketinggian 2, 3, dan 4 cm; dan dengan partikel diameter 1,0-1,4 mm dengan ketinggian 2 cm

Gambar 3.2.2 Skema Kerja Percobaan Fluidisasi

BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data Pengamatan
Tabel 4.1.1 Data pengukuran rapat massa partikel

Berat partikel (gram)

Diameter
0.0-0.5 mm
Diameter 0.5-1.0 mm
Diameter 1.0-1.4 mm
Piknometer kosong. Wa
21.87
21.87
21.87
Piknometer isi air penuh. Wb
47.98
47.98
47.98
Piknometer isi padatan setengah. Wc
36.89
35.58
34.42
Piknometer isi padatan +air. Wd
54.16
51.17
51.58

Tabel 4.1.2 Fluidisasi Partikel Diameter 0.0-0.5 mm (laju alir udara meningkat)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
5
0.9
1.6
2.4
6
1
1.6
2.6
7
1
1.7
2.7
8
1
1.7
2.7
9
1
1.7
2.7
10
1
1.7
2.7
11
1
1.7
2.7
12
1
1.7
2.7
13
1
1.7
2.7
14
1.1
1.8
2.7
15
1.1
1.8
2.7
16
1.1
1.8
2.7
17
1.1
1.9
2.8
18
1.2
2
2.8
19
1.2
2
2.9
20
1.2
2
3
21
1.2
2
3
22
1.3
2.1
3.1
23
1.3
2.1
3.1
24
1.3
2.1
3.2
25
1.4
2.1
3.4

Tabel 4.1.3 Fluidisasi Partikel Diameter 0.0-0.5 mm (laju alir udara menurun)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
25
1.4
2.1
3.4
24
1.4
2.1
3.4
23
1.4
2.1
3.3
22
1.4
2.1
3.3
21
1.4
2
3.3
20
1.4
2
3.2
19
1.4
2
3.2
18
1.3
1.9
3.1
17
1.3
1.9
3
16
1.3
1.9
3
15
1.2
1.8
2.9
14
1.2
1.8
2.9
13
1.1
1.8
2.8
12
1.1
1.7
2.8
11
1.1
1.7
2.7
10
1.1
1.6
2.7
9
1
1.6
2.6
8
1
1.6
2.6
7
1
1.6
2.6
6
1
1.6
2.6
5
1
1.6
2.4

Tabel 4.1.4 Fluidisasi Partikel Diameter 0.5-1.0 mm (laju alir udara meningkat)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
6
0.6
0.6
0.7
7
0.6
0.7
0.7
8
0.6
0.7
0.7
9
0.7
0.8
0.8
10
0.7
0.9
0.8
11
0.7
0.9
0.9
12
0.8
1
0.9
13
0.8
1
1
14
0.8
1.1
1.1
15
0.9
1.2
1.2
16
0.9
1.2
1.2
17
1
1.3
1.3
18
1.1
1.4
1.4
19
1.1
1.4
1.4
20
1.1
1.5
1.5
21
1.1
1.5
1.5
22
1.1
1.6
1.6
23
1.1
1.6
1.6
24
1.1
1.6
2.1
25
1.2
1.6
2.2

Tabel 4.1.5 Fluidisasi Partikel Diameter 0.5-1.0 mm (laju alir udara menurun)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
25
1.2
1.6
2.2
24
1.1
1.6
2.1
23
1.1
1.6
2.1
22
1.1
1.5
2
21
1.1
1.5
2
20
1.1
1.5
1.9
19
1.1
1.4
1.9
18
1
1.4
1.9
17
1
1.3
1.7
16
1
1.3
1.6
15
0.9
1.2
1.6
14
0.9
1.2
1.5
13
0.9
1.1
1.4
12
0.8
1.1
1.3
11
0.8
1
1.2
10
0.8
0.9
1.1
9
0.8
0.8
1
8
0.7
0.8
1
7
0.7
0.7
0.9
6
0.6
0.6
0.8

Tabel 4.1.6 Fluidisasi Partikel Diameter 1.0-1.4 mm (laju alir meningkat)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
6
0.5
7
0.5
8
0.5
9
0.5
10
0.5
11
0.6
12
0.6
13
0.6
14
0.7
15
0.7
16
0.7
17
0.7
18
0.8
19
0.8
20
0.8
21
0.8
22
0.8
23
0.9
24
0.9
25
0.9

Tabel 4.1.7 Fluidisasi Partikel Diameter 1.0-1.4 mm (laju alir menurun)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
25
0.9
24
0.9
23
0.9
22
0.9
21
0.8
20
0.8
19
0.8
18
0.7
17
0.7
16
0.7
15
0.7
14
0.6
13
0.6
12
0.6
11
0.5
10
0.5
9
0.5
8
0.5
7
0.4
6
0.4
*) Keterangan : untuk partikel diameter 1.0-1.4mm, variasi ketinggian unggun hanya dilakukan pada ketinggian 2cm. Hal tersebut dikarenakan pada ketinggian unggun 2cm, partikel padatan belum terfluidisasikan pada kecepatan alir maksimum dari kompresor yang digunakan (25Liter/menit). Sehingga praktikan menarik kesimpulan bahwa penambahan tinggi unggun akan tetap menunjukkan kecenderungan yang sama (padatan belum terfluidisasikan), karena daya kompresor yang tidak cukup kuat untuk membuat partikel berdiameter 1.0-1.4mm terfluidisasi.
4.2 Pengolahan Data
Penentuan Rapat Massa Partikel
Tabel 4.2.1 Rapat massa partikel
Partikel
Densitas Padatan (kg/m3)
Diameter 0 – 0,5 mm
1510
Diameter 0,5 – 1,0 mm
1460
Diameter 1,0 – 1,4 mm
1610

Penentuan Umf berdasarkan Kurva Karakteristik Fluidisasi
Tabel 4.2.2 Harga nilai Log U Pada Fluidisasi Diameter 0.0- 0.5 mm ( laju alir meningkat)
Q
Q
A
U
log U
(L/min)
(m3/s)

5
0.000083
0.002164
0.038509
-1.41444
6
0.000100
0.002164
0.046211
-1.33526
7
0.000117
0.002164
0.053913
-1.26831
8
0.000133
0.002164
0.061614
-1.21032
9
0.000150
0.002164
0.069316
-1.15917
10
0.000167
0.002164
0.077018
-1.11341
11
0.000183
0.002164
0.08472
-1.07202
12
0.000200
0.002164
0.092421
-1.03423
13
0.000217
0.002164
0.100123
-0.99947
14
0.000233
0.002164
0.107825
-0.96728
15
0.000250
0.002164
0.115527
-0.93732
16
0.000267
0.002164
0.123229
-0.90929
17
0.000283
0.002164
0.13093
-0.88296
18
0.000300
0.002164
0.138632
-0.85814
19
0.000317
0.002164
0.146334
-0.83465
20
0.000333
0.002164
0.154036
-0.81238
21
0.000350
0.002164
0.161738
-0.79119
22
0.000367
0.002164
0.169439
-0.77099
23
0.000383
0.002164
0.177141
-0.75168
24
0.000400
0.002164
0.184843
-0.7332
25
0.000417
0.002164
0.192545
-0.71547

Tabel 4.2.3 Harga nilai Log U Pada Fluidisasi Diameter 0.0- 0.5 mm ( laju alir menurun)
Q
Q
A
U
log U
(L/min)
(m3/s)

25
0.000417
0.002164
0.192545
-0.715468
24
0.000400
0.002164
0.184843
-0.733197
23
0.000383
0.002164
0.177141
-0.751681
22
0.000367
0.002164
0.169439
-0.770986
21
0.000350
0.002164
0.161738
-0.791189
20
0.000333
0.002164
0.154036
-0.812379
19
0.000317
0.002164
0.146334
-0.834655
18
0.000300
0.002164
0.138632
-0.858136
17
0.000283
0.002164
0.13093
-0.88296
16
0.000267
0.002164
0.123229
-0.909289
15
0.000250
0.002164
0.115527
-0.937317
14
0.000233
0.002164
0.107825
-0.96728
13
0.000217
0.002164
0.100123
-0.999465
12
0.000200
0.002164
0.092421
-1.034227
11
0.000183
0.002164
0.08472
-1.072016
10
0.000167
0.002164
0.077018
-1.113409
9
0.000150
0.002164
0.069316
-1.159166
8
0.000133
0.002164
0.061614
-1.210319
7
0.000117
0.002164
0.053913
-1.26831
6
0.000100
0.002164
0.046211
-1.335257
5
0.000083
0.002164
0.038509
-1.414439

Tabel 4.2.4 Harga nilai Log ΔP Pada Fluidisasi Diameter 0.0-0.5 mm ( laju alir meningkat)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
Log ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
5
0.9
1.6
2.4
-0.045757
0.20412
0.3802112
6
1
1.6
2.6
0
0.20412
0.4149733
7
1
1.7
2.7
0
0.2304489
0.4313638
8
1
1.7
2.7
0
0.2304489
0.4313638
9
1
1.7
2.7
0
0.2304489
0.4313638
10
1
1.7
2.7
0
0.2304489
0.4313638
11
1
1.7
2.7
0
0.2304489
0.4313638
12
1
1.7
2.7
0
0.2304489
0.4313638
13
1
1.7
2.7
0
0.2304489
0.4313638
14
1.1
1.8
2.7
0.0413927
0.2552725
0.4313638
15
1.1
1.8
2.7
0.0413927
0.2552725
0.4313638
16
1.1
1.8
2.7
0.0413927
0.2552725
0.4313638
17
1.1
1.9
2.8
0.0413927
0.2787536
0.447158
18
1.2
2
2.8
0.0791812
0.30103
0.447158
19
1.2
2
2.9
0.0791812
0.30103
0.462398
20
1.2
2
3
0.0791812
0.30103
0.4771213
21
1.2
2
3
0.0791812
0.30103
0.4771213
22
1.3
2.1
3.1
0.1139434
0.3222193
0.4913617
23
1.3
2.1
3.1
0.1139434
0.3222193
0.4913617
24
1.3
2.1
3.2
0.1139434
0.3222193
0.50515
25
1.4
2.1
3.4
0.146128
0.3222193
0.5314789

Tabel 4.2.5 Harga nilai Log ΔP Pada Fluidisasi Diameter 0.0-0.5 mm ( laju alir menurun)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
Log ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
25
1.4
2.1
3.4
0.146128
0.322219
0.5314789
24
1.4
2.1
3.4
0.146128
0.322219
0.5314789
23
1.4
2.1
3.3
0.146128
0.322219
0.5185139
22
1.4
2.1
3.3
0.146128
0.322219
0.5185139
21
1.4
2
3.3
0.146128
0.30103
0.5185139
20
1.4
2
3.2
0.146128
0.30103
0.50515
19
1.4
2
3.2
0.146128
0.30103
0.50515
18
1.3
1.9
3.1
0.1139434
0.278754
0.4913617
17
1.3
1.9
3
0.1139434
0.278754
0.4771213
16
1.3
1.9
3
0.1139434
0.278754
0.4771213
15
1.2
1.8
2.9
0.0791812
0.255273
0.462398
14
1.2
1.8
2.9
0.0791812
0.255273
0.462398
13
1.1
1.8
2.8
0.0413927
0.255273
0.447158
12
1.1
1.7
2.8
0.0413927
0.230449
0.447158
11
1.1
1.7
2.7
0.0413927
0.230449
0.4313638
10
1.1
1.6
2.7
0.0413927
0.20412
0.4313638
9
1
1.6
2.6
0
0.20412
0.4149733
8
1
1.6
2.6
0
0.20412
0.4149733
7
1
1.6
2.6
0
0.20412
0.4149733
6
1
1.6
2.6
0
0.20412
0.4149733
5
1
1.6
2.4
0
0.20412
0.3802112

Grafik 4.2.1 Penentuan Laju Alir Minimum Unggun 2 cm



Grafik 4.2.4 Karakteristik Fluidisasi Partikel Diameter 0,0 – 0,5 mm

Unggun
Log umf
Umf (m/detik)

2 cm
-0.883
0.131

3 cm
-0.937
0.116

4 cm
-0.858
0.139

Tabel 4.2.6 Harga Log ΔP Pada Fluidisasi Diameter 0.5-1.0mm (laju alir meningkat)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
Log ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
6
0.6
0.6
0.7
-0.221849
-0.221849
-0.154902
7
0.6
0.7
0.7
-0.221849
-0.154902
-0.154902
8
0.6
0.7
0.7
-0.221849
-0.154902
-0.154902
9
0.7
0.8
0.8
-0.154902
-0.09691
-0.09691
10
0.7
0.9
0.8
-0.154902
-0.045757
-0.09691
11
0.7
0.9
0.9
-0.154902
-0.045757
-0.045757
12
0.8
1
0.9
-0.09691
0
-0.045757
13
0.8
1
1
-0.09691
0
0
14
0.8
1.1
1.1
-0.09691
0.0413927
0.0413927
15
0.9
1.2
1.2
-0.045757
0.0791812
0.0791812
16
0.9
1.2
1.2
-0.045757
0.0791812
0.0791812
17
1
1.3
1.3
0
0.1139434
0.1139434
18
1.1
1.4
1.4
0.0413927
0.146128
0.146128
19
1.1
1.4
1.4
0.0413927
0.146128
0.146128
20
1.1
1.5
1.5
0.0413927
0.1760913
0.1760913
21
1.1
1.5
1.5
0.0413927
0.1760913
0.1760913
22
1.1
1.6
1.6
0.0413927
0.20412
0.20412
23
1.1
1.6
1.6
0.0413927
0.20412
0.20412
24
1.1
1.6
2.1
0.0413927
0.20412
0.3222193
25
1.2
1.6
2.2
0.0791812
0.20412
0.3424227

Tabel 4.2.7 Harga Log ΔP Pada Fluidisasi Diameter 0.5-1.0mm (laju alir menurun)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
Log ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
Unggun 2 cm
Unggun 3 cm
Unggun 4 cm
25
1.2
1.6
2.2
0.0791812
0.20412
0.3424227
24
1.1
1.6
2.1
0.0413927
0.20412
0.3222193
23
1.1
1.6
2.1
0.0413927
0.20412
0.3222193
22
1.1
1.5
2
0.0413927
0.176091
0.30103
21
1.1
1.5
2
0.0413927
0.176091
0.30103
20
1.1
1.5
1.9
0.0413927
0.176091
0.2787536
19
1.1
1.4
1.9
0.0413927
0.146128
0.2787536
18
1
1.4
1.9
0
0.146128
0.2787536
17
1
1.3
1.7
0
0.113943
0.2304489
16
1
1.3
1.6
0
0.113943
0.20412
15
0.9
1.2
1.6
-0.045757
0.079181
0.20412
14
0.9
1.2
1.5
-0.045757
0.079181
0.1760913
13
0.9
1.1
1.4
-0.045757
0.041393
0.146128
12
0.8
1.1
1.3
-0.09691
0.041393
0.1139434
11
0.8
1
1.2
-0.09691
0
0.0791812
10
0.8
0.9
1.1
-0.09691
-0.045757
0.0413927
9
0.8
0.8
1
-0.09691
-0.09691
0
8
0.7
0.8
1
-0.154902
-0.09691
0
7
0.7
0.7
0.9
-0.154902
-0.154902
-0.045757
6
0.6
0.6
0.8
-0.221849
-0.221849
-0.09691




Grafik 4.2.8 Karakteristik Fluidisasi Partikel Diameter 0,5 – 1,0 mm

Unggun
Log umf
Umf (m/detik)

2 cm
-0.937
0.116

3 cm
-0.909
0

4 cm
-0.999
0

Tabel 4.2.8 Harga Log ΔP Pada Fluidisasi Diameter 1.0 – 1.4 mm (laju alir meningkat)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
Log ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 2 cm
6
0.5
-0.30103
7
0.5
-0.30103
8
0.5
-0.30103
9
0.5
-0.30103
10
0.5
-0.30103
11
0.6
-0.2218487
12
0.6
-0.2218487
13
0.6
-0.2218487
14
0.7
-0.154902
15
0.7
-0.154902
16
0.7
-0.154902
17
0.7
-0.154902
18
0.8
-0.09691
19
0.8
-0.09691
20
0.8
-0.09691
21
0.8
-0.09691
22
0.8
-0.09691
23
0.9
-0.0457575
24
0.9
-0.0457575
25
0.9
-0.0457575

Tabel 4.2.9 Harga Log ΔP Pada Fluidisasi Diameter 1.0 – 1.4 mm (laju alir menurun)
LajuAlir (Q)
ΔP (cmH2O)
Log ΔP (cmH2O)
L/menit
Unggun 2 cm
Unggun 2 cm
25
0.9
-0.045757
24
0.9
-0.045757
23
0.9
-0.045757
22
0.9
-0.045757
21
0.8
-0.09691
20
0.8
-0.09691
19
0.8
-0.09691
18
0.7
-0.154902
17
0.7
-0.154902
16
0.7
-0.154902
15
0.7
-0.154902
14
0.6
-0.221849
13
0.6
-0.221849
12
0.6
-0.221849
11
0.5
-0.30103
10
0.5
-0.30103
9
0.5
-0.30103
8
0.5
-0.30103
7
0.4
-0.39794
6
0.4
-0.39794


Unggun
Log umf
Umf (m/detik)

2 cm
-0,937
0.116

Pennetuan Umf berdasarkan Perhitungan
Menghitung Bilangan Reynold (NRe)
NRe = D padatan x ρ padatan x Uμ gas
Tabel 4.2.10 Harga nilai Log U Pada Fluidisasi ( laju alir meningkat)
Q
(L/min)
Q
(m3/s)
A
U
log U
6
0.000100
0.002164
0.046211
-1.33526
7
0.000117
0.002164
0.053913
-1.26831
8
0.000133
0.002164
0.061614
-1.21032
9
0.000150
0.002164
0.069316
-1.15917
10
0.000167
0.002164
0.077018
-1.11341
11
0.000183
0.002164
0.084720
-1.07202
12
0.000200
0.002164
0.092421
-1.03423
13
0.000217
0.002164
0.100123
-0.99947
14
0.000233
0.002164
0.107825
-0.96728
15
0.000250
0.002164
0.115527
-0.93732
16
0.000267
0.002164
0.123229
-0.90929
17
0.000283
0.002164
0.130930
-0.88296
18
0.000300
0.002164
0.138632
-0.85814
19
0.000317
0.002164
0.146334
-0.83465
20
0.000333
0.002164
0.154036
-0.81238
21
0.000350
0.002164
0.161738
-0.79119
22
0.000367
0.002164
0.169439
-0.77099
23
0.000383
0.002164
0.177141
-0.75168
24
0.000400
0.002164
0.184843
-0.7332
25
0.000417
0.002164
0.192545
-0.71547

Padatan diameter 0,0-0,5 mm
μ gas = 18,6 10-6 kg/ms
ρf = 1.195 kg/m3
D (diameter partikel) = 0,0 mm+0,5 mm2=0.25 mm = 0.25 x 10-3 m
ρpadatan = 1,51 grcm3 = 1510 kgm3
Tabel 4.2.11 Harga nilai Nre Pada Fluidisasi Diameter 0,0-0,5mm ( laju alir meningkat)
Q
Q
A
U
log U
Nre
(L/min)
(m3/s)

5
0.000083
0.002164
0.038509
-1.41444
760.86
6
0.000100
0.002164
0.046211
-1.33526
913.03
7
0.000117
0.002164
0.053913
-1.26831
1065.21
8
0.000133
0.002164
0.061614
-1.21032
1217.38
9
0.000150
0.002164
0.069316
-1.15917
1369.55
10
0.000167
0.002164
0.077018
-1.11341
1521.72
11
0.000183
0.002164
0.08472
-1.07202
1673.90
12
0.000200
0.002164
0.092421
-1.03423
1826.07
13
0.000217
0.002164
0.100123
-0.99947
1978.24
14
0.000233
0.002164
0.107825
-0.96728
2130.41
15
0.000250
0.002164
0.115527
-0.93732
2282.59
16
0.000267
0.002164
0.123229
-0.90929
2434.76
17
0.000283
0.002164
0.13093
-0.88296
2586.93
18
0.000300
0.002164
0.138632
-0.85814
2739.10
19
0.000317
0.002164
0.146334
-0.83465
2891.28
20
0.000333
0.002164
0.154036
-0.81238
3043.45
21
0.000350
0.002164
0.161738
-0.79119
3195.62
22
0.000367
0.002164
0.169439
-0.77099
3347.79
23
0.000383
0.002164
0.177141
-0.75168
3499.97
24
0.000400
0.002164
0.184843
-0.7332
3652.14
25
0.000417
0.002164
0.192545
-0.71547
3804.31

NRe > 1000 (Turbulen), Perhitungan Umf berdasarkan rezim aliran turbulen,
Umf=DPρP-ρf24,5 ρf=0,25×10-3 (1510-1.195)24,5 ×1.195=0.0129 m/s

μ gas = 18,6 10-6 kg/ms
ρf = 1.195 kg/m3
ρpadatan = 1,46 grcm3 = 1460 kgm3
Q
Q
A
U
log U
Nre
(L/min)
(m3/s)

6
0.000100
0.002164
0.046211
-1.33526
913.03
7
0.000117
0.002164
0.053913
-1.26831
1065.21
8
0.000133
0.002164
0.061614
-1.21032
1217.38
9
0.000150
0.002164
0.069316
-1.15917
1369.55
10
0.000167
0.002164
0.077018
-1.11341
1521.72
11
0.000183
0.002164
0.08472
-1.07202
1673.90
12
0.000200
0.002164
0.092421
-1.03423
1826.07
13
0.000217
0.002164
0.100123
-0.99947
1978.24
14
0.000233
0.002164
0.107825
-0.96728
2130.41
15
0.000250
0.002164
0.115527
-0.93732
2282.59
16
0.000267
0.002164
0.123229
-0.90929
2434.76
17
0.000283
0.002164
0.13093
-0.88296
2586.93
18
0.000300
0.002164
0.138632
-0.85814
2739.10
19
0.000317
0.002164
0.146334
-0.83465
2891.28
20
0.000333
0.002164
0.154036
-0.81238
3043.45
21
0.000350
0.002164
0.161738
-0.79119
3195.62
22
0.000367
0.002164
0.169439
-0.77099
3347.79
23
0.000383
0.002164
0.177141
-0.75168
3499.97
24
0.000400
0.002164
0.184843
-0.7332
3652.14
25
0.000417
0.002164
0.192545
-0.71547
3804.31

Umf=DPρP-ρf24,5 ρf=0,75×10-3 (1460 -1.195)24,5 ×1.195= 0.0374 m/s

μ gas = 18,6 10-6 kg/ms
ρf = 1.195 kg/m3
ρpadatan = 1,61 grcm3= 1610 kgm3
Q
Q
A
U
log U
Nre
(L/min)
(m3/s)

6
0.000100
0.002164
0.046211
-1.33526
913.03
7
0.000117
0.002164
0.053913
-1.26831
1065.21
8
0.000133
0.002164
0.061614
-1.21032
1217.38
9
0.000150
0.002164
0.069316
-1.15917
1369.55
10
0.000167
0.002164
0.077018
-1.11341
1521.72
11
0.000183
0.002164
0.08472
-1.07202
1673.90
12
0.000200
0.002164
0.092421
-1.03423
1826.07
13
0.000217
0.002164
0.100123
-0.99947
1978.24
14
0.000233
0.002164
0.107825
-0.96728
2130.41
15
0.000250
0.002164
0.115527
-0.93732
2282.59
16
0.000267
0.002164
0.123229
-0.90929
2434.76
17
0.000283
0.002164
0.13093
-0.88296
2586.93
18
0.000300
0.002164
0.138632
-0.85814
2739.10
19
0.000317
0.002164
0.146334
-0.83465
2891.28
20
0.000333
0.002164
0.154036
-0.81238
3043.45
21
0.000350
0.002164
0.161738
-0.79119
3195.62
22
0.000367
0.002164
0.169439
-0.77099
3347.79
23
0.000383
0.002164
0.177141
-0.75168
3499.97
24
0.000400
0.002164
0.184843
-0.7332
3652.14
25
0.000417
0.002164
0.192545
-0.71547
3804.31

Umf=DPρP-ρf24,5 ρf=1,25×10-3 (1610 -1.195)24,5 ×1.195=0.0687 m/s
Tabel 4.2.14 Harga Umf
Diameter Partikel (mm)

Umf (m/s) berdasarkan kurva karakteristik
Umf (m/s) berdasarkan perhitungan

Unggun
2 cm
Unggun
3 cm
Unggun
4 cm

0,0-0,5
0.131
0.116
0.139
0.0129
0,5-1,0
0.116
0
0
0.0374
1,0-1,4
0,166
0
0
0.0687

4.3 Pembahasan
Pada praktikum kali ini dilakukan Fluidisasi padat-gas. Tujuan praktikum ini adalah membuat kurva karakteristik fluidisasi, menentukan rapat massa butiran padat, menentukan harga kecepatan alir minimum Umf dari kurva karakteristik dan dari perhitungan, serta mengetahui pengaruh ukuran partikel dan tinggi unggun terhadap Umf.
Fluidisasi adalah proses pengontakkan fluida dengan partikel padat sehingga partikel padat terfluidisasi. Terfluidisasi yaitu partikel padatan mempunyai sifat menyerupai fluida yang dapat mengalir. Pada percobaan, sampel yang digunakan adalah padatan berupa pasir silika dengan diameter partikel 0-0,5 mm; 0,5-1,0 mm; dan 1,0-1,4 mm. Kedua ukuran padatan tersebut akan diamati nilai Umf pada tinggi unggun yang berbeda-beda, yaitu pada tinggi unggun 2, 3 dan 4 cm. Parameter yang diamati pada percobaan ini adalah nilai Umf yang merupakan nilai minimum dimana sampel akan terfluidisasi. Nilai Umf tersebut bisa didapat dengan dua cara yaitu berdasarkan kurva karakteristik dan perhitungan.
Langkah pertama yang dilakukan adalah menentukan rapat massa partikel dengan menggunakan Piknometer volume 25 mL. Nilai rapat massa partikel yang didapat untuk ukuran diameter 0 – 0,5 mm; 0,5 – 1,0 mm; 1,0 – 1,4 mm masing-masing adalah 1,51 gr/cm3; 1,46 gr/cm3; 1,61 gr/cm3. Berdasarkan hasil yang diperoleh partikel yang berdiameter lebih besar memiliki rapat massa yang lebih besar.
Kemudian dilakukan percobaan fluidisasi dengan partikel berdiameter 0 – 0,5 mm terlebih dahulu. Kolom untuk memasukkan padatan dilepas terlebih dahulu untuk mempermudah proses pemasukkan partikel padatan dan ketepatan tinggi unggun. Karena kolom berbentuk selinder, maka ketelitian dalam menentukan tinggi unggun sangat diperlukan. Hal ini dikarenakan akan terjadi perbedaan tinggi disisi kolom yang lain selain disisi yang terdapat angka-angka tinggi unggun. Partikel padatan yang dimasukkan tidak boleh terdapat ruang kosong dan harus merata sebelum dilakukan fluidisasi. Tinggi unggun yang digunakan adalah 2 cm, 3 cm dan 4 cm. Percobaan yang sama dilakukan pada partikel berdiameter 0,5 – 1,0 mm dan 1,0 – 1,4 mm. Perubahan tekanan diukur ketika Q0 sampai dengan 5 L/menit untuk partikel berdiameter 0,0 – 0,5 mm. Q0 untuk partikel berdiameter 0,5 – 1,0 mm adalah 6L/menit dan untuk partikel berdiameter 1,0 – 1,4 mm adalah 6 L/menit. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar diameter dan massa jenis partikel, maka Q yang dibutuhkan fluida gas semakin besar.
Hasil percobaan dengan sampel padatan diameter 0-0,5 mm didapatkan nilai Umf dengan metode kurva karakteristik pada tinggi unggun 2 cm adalah 0,131 m/s ; pada tinggi unggun 3 mm adalah 0,116 m/s ; pada tinggi unggun 4 mm adalah 0,139. Sedangkan hasil percobaan pada sampel padatan dengan diameter 0,5-1,0 mm dan 1,0-1,4 mm dengan metode yang sama didapatkan nilai Umf pada tinggi unggun 2 mm masing-masing adalah 0,116 m/s dan 0,166 m/s. Secara literatur hubungan antara variasi ketinggian unggun dengan nilai Umf adalah berbanding lurus, yaitu semakin tinggi variasi ketinggian unggun yang digunakan maka kecepatan minimum fluidisasi semakin besar. Tetapi dari hasil percobaan pada sampel padatan dengan diameter 0-0,5 mm yang didapatkan nilai Umf fluktuatif. Hal ini kemungkinan disebabkan karena pada saat proses pemasukkan partikel padatan ke dalam kolom silinder dengan ketinggian unggun 3 cm tidak tepat dan tidak merata sehingga masih terdapat ruang kosong diunggun tersebut. Sedangakan berdasarakan perhitungan didapatkan nilai Umf untuk partikel dengan diameter 0 – 0,5 mm; 0,5 – 1,0 mm; 1,0 – 1,4 mm masing-masing adalah 0,0129 m/s; 0,0374 m/s; 0,0687 m/s.
Dari hasil percobaan diketahui bahwa ketinggian unggun yang digunakan akan mempengaruhi nilai kecepatan minimum suatu sampel terfluidisasi. Semakin tinggi variasi ketinggian unggun yang digunakan maka akan semakin besar nilai Umf yang dibutuhkan karena akan semakin banyak pula sampel padatan yang harus terfluidisasi. Dari kurva karakteristik juga, dapat dilihat bahwa semakin tinggi Q fluida, maka delta P semakin besar sampai partikel padatan tersebut terfluidisasi minimum. Terjadinya pressure drop P udara dikarenakan udara bertumbukkan dengan partikel padatan, sehingga energy kinetic dari padatan bertambah sedangkan tekanan fluida yang mengenainya berkurang. Energi kinetis dari padatan inilah yang menyebabkan fluida bergerak. Laju alir udara minimum saat padatan mulai bergerak (terfluidisasi) yaitu Umf dapat diamati dari data praktikum.
Penentuan Umf berdasarkan kurva kareakteristik dan perhitungan pada percobaan berbeda, karena nilai Umf yang diperoleh dari perhitungan dipengaruhi oleh bilangan reynold (NRe) dan diameter partikel, sedangkan nilai Umf dari kurva karakteristik dipengaruhi oleh diameter partikel, tinggi unggun, perbedaan tekanan, dan bisa juga dipengaruhi oleh pembacaan grafik.

BAB V
KESIMPULAN

Rapat massa partikel dengan diameter :
0,0 – 0,5 mm = 1510 kg/m3
0,5 – 1,0 mm = 1460 kg/m3
1,0 – 1,4 mm = 1610 kg/m3

Harga Umf berdasarkan kurva karakteristik fluidisasi dan berdasarkan perhitungan:
Diameter Partikel (mm)

Umf (m/s) berdasarkan kurva karakteristik
Umf (m/s) berdasarkan perhitungan

Unggun
2 cm
Unggun
3 cm
Unggun
4 cm

0,0-0,5
0.131
0.116
0.139
0.0129
0,5-1,0
0.116
0
0
0.0374
1,0-1,4
0,166
0
0
0.0687

Semakin besar ukuran partikel dan semakin tinggi unggun, kecepatan minimum fluidisasinya semakin tinggi.

DAFTAR PUSTAKA
Geankoplis, C.J. 1993. "Transport Processes and Unit Operations" 3rd, pp 127-132, Prentice Hall, Inc., Eanglewood Cliffs, New Jersey USA.
Widayati.2010. Fenomena dan kecepatan Minimum (Umf) Fluidisasi. Jurnal Prodi Teknik Kimia UPN "Veteran" Yogyakarta. Eksergi, Vol 10, No 2.

LAMPIRAN

Menghitung Rapat Massa Partikel
Partikel Diameter 0.0-0.5 mm
Menghitung volume piknometer
Volume piknometer = Volume air penuh
Volume air penuh = massa air penuhrapat massa air
Diketahui rapat massa air pada kondisi 1 atm 25 = 997.1kgm3
= 0.9971 grcm3
Massa air = Wb-Wa
= (47.98-21.87)gram
= 26.11 gram
= 26.11 gr0.9971 grcm3
= 26.19 ml
Menghitung volume air pada piknometer berisi padatan dan air sampai penuh
Massa air dalam piknometer = Wd-Wc
= 54.16-36.89 gram
= 17.27 gram
Volume air penuh = 17.27 gr0.9971grcm3
= 17.32 ml
Menghitung rapat massa butiran
Massa butiran = Wc-Wa
= 36.89-21.87 gram
= 15.02 gram
Volume butiran = Volume piknometer – Volume air
= (25 – 15.02) ml
= 9.98 ml
Rapat massa partikel = massa butiranvolume butiran
= 15.02 gr9.98 ml
= 1.51 grcm3
Diketahui rapat massa air pada kondisi 1 atm 25 = 997.1kgm3 = 0.9971 grcm3
Massa air = Wb-Wa
= (41.98-21.87) gram
= 20.11 gram
= 20.11 gr0.9971 grcm3
= 20.17 ml
= (51.17 – 35.58) gram
= 15.59 gram
= 15.59 gr0.9971 grcm3
= 15.64 ml
= (35.58 – 21.87) gram
= 13.71 gram
= (25 – 15.64) ml
= 9.36 ml
Rapat massa butiran = massa partikelvlume partikel
= 13.71 gr9.36 cm3
= 1.46 grcm3
Diketahui rapat massa air pada kondisi 1 atm 25 = 997.1kgm3 = 0.9971 grcm3
Massa air = Wb-Wa
= (47.98 – 21.87) gram
= 26.11 gram
= 26.11 gr0.9971 grcm3
= 26.18 ml
= (51.58 – 34.42) gram
= 17.16 gram
= 17.16 gr0.9971 grcm3
= 17.21 ml
= (34.42 – 21.87) gram
= 12.55 gram
= (25 – 17.21) ml
= 7.79 ml
Rapat massa butiran = massa butiranvolume butiran
= 12.55 gr7.79 cm3
= 1.61 grcm3
Menghitung Umf
Menghitung rapat massa udara dengan menggunakan rumus (P = 1 atm)
ρf = 28.97( 122.414) (273.2Tf)
dimana Tf adalah suhu udara dalam Kelvin. (Tf = 298 K)
ρf = 28.97( 122.414) (273.2298)
ρf = 1.195 kg/m3
Menghitung luas tabung (A) :
Keliling = πD
19 cm = (3.14) D
Diameter luar = 6.05 cm
= 6.05 x 10-2 m
Tebal tabung = 0.8 cm
= 0.8 x 10-2 m
Diameter dalam (D) = D luar – tebal
= 6.05 x 10-2 m - 0.8 x 10-2 m
= 5.25 x 10-2 m
A = 14π D2
= 143.14(0.0525)2
A = 2.164 x 10-3 m2
Menghitung laju alir linier udara (U)
U = QA dimana Q = laju alir volume (m3/s)

LABTEK - FLUIDISASI.docx

Recommend Documents