MAKALAH OPERASI TEKNIK KIMIA
TRANSPORTASI ZAT PADAT CYCLONE
DOSEN PENGAJAR Marcellina, S.T, M.Sc
Disusun oleh: FIFI ARIYANI
D1121161017
DODY SUSANTO
D1121161019
FILDA AGUM PUSPITA SARI
D1121161020
UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK 2017/2018
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis limpahkan kepada Allah SWT, karena atas pertolongan Nya, penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini tepat pada waktu yang telah direncanakan sebelumnya. Tak lupa sholawat serta salam penulis haturkan kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabat, semoga selalu dapat menuntun penulis dalam mengerjakan tugas lainnya. Karya tulis ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Operasi Teknik Kimia program Studi S1 Teknik Kimia Universitas Tanjungpura Pontianak, dengan judul : “Transportasi Zat Padat Cyclone”. Untuk menyelaikan makalah ini adalah suatu hal yang membanggakan. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih kepada: 1.
Bapak, Ibu dan Adik tercinta yang telah memberikan dorongan moril maupun materil,
2.
Ibu Marcellina, S.T, M.Sc selaku dosen mata kuliah Operasi Teknik Kimia ,program studi Teknik Kimia Universitas Tanjungpura
3.
Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung hingga dapat terselesaikan makalah ini. Penulis berharap semoga karya tulis ini bermanfaat bagi semua pihak dan bila terdapat
kekurangan mohon dimaafkan, karena kesempurnaan hanyalah milik Allah SWT.
Pontianak, 12 Desember 2017
Penulis Kelompok 6
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL KATA PENGANTAR……….................................................................................. ii DAFTAR ISI.. ................................................... ........................................................ iii DAFTAR GAMBAR.. DAFTAR TABEL ............................................. ............................................................ BAB 1. PENDAHULUAN....................................................................................... 1.1 Latar Belakang. .................................................. ......................................... 1.2 Tujuan. ........................................................................................................ 1.3 Rumusan Masalah. ...................................................................................... BAB 2. ISI. ................................................................................................................... 2.1 Cyclone 2.2 Prinsip Kerja 2.3 Komponen dan Bentuk Cyclone............................................................... 2.4 Jenis dan Bentuk Cyclone 2.4.1.Hydrocyclone 2.4.2.Multicyclone 2.5 Sistem Operasi Cyclone 2.6 Key Parameter BAB 3. PENUTUP. ...................................................................................................... 3.1 Kesimpulan... .............................................................................................. 3.2 Saran DAFTAR PUSTAKA.. .................................................................................................
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1:.................................................................................................................... Gambar 2
DAFTAR TABEL
Tabel 1…………………………………………………………………………………………..
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang Kegiatan industri merupakan salah satu indikator penyebab polusi udara, karena dalam proses produksinya menghasilkan debu atau partikel gas lainnya misalnya seperti industri batu bara dan semen. Debu merupakan partikel yang melayang di udara dengan ukuran 1 mikron sampai dengan 500 mikron, partikel polusi tersebut berada di udara dalam waktu yang relatif lama dalam keadaan melayang layang di udara kemudian masuk ke dalam tubuh manusia melalui pernafasan sehingga membahayakan kesehatan. Karena hal tersebut maka diperlukan alat untuk mengatasinya, alat ini diharapkan dapat mengurangi polusi udara. Salah satu alat yang disarankan adalah cyclone. Cyclone merupakan alat yang menggunakan prinsip gaya sentrifugal dan tekanan rendah karena adanya perputaran untuk memisahkan materi berdasarkan perbedaan massa jenis dan ukuran. Cyclone biasa digunakan sebagai alat penghisap debu, yaitu dengan cara memisahkan gas dengan debu yang dikandungnya. Oleh karena itu, makalah ini akan membahas lebih lanjut mengenai cyclone dimulai dari prinsip kerja,sistem operasi, komponen alat dan jenis-jenis c yclone.
1.2.Tujuan
Tujuan dari makalah ini ialah sebagai berikut: 1. Mengetahui prinsip kerja dari cyclone 2. Mengetahui jenis-jenis cyclone 3. Mengetahui komponen dan bentuk cyclone 4. Mengetahui sistem operasi cyclone
1.3.Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini, ialah sebagai berikut:
1. Bagaimana prinsip kerja dari cyclone 2. Apa saja jenis-jenis dari cyclone 3. Bagaimana system operasi cyclone
BAB 2 ISI 2.1.Cyclone Cyclone separator merupakan alat yang menggunakan prinsip gaya sentrifugal dan tekanan rendah karena adanya perputaran untuk memisahkan materi berdasarkan
perbedaan
massa jenis dan ukuran. Alat separator cyclone ini terdiri dari sebuah silinder vertical yang ujung bagian bawahnya berbentuk kerucut, dengan pemasuk yang merupakan garis singgung ( tangensial ) pada bagian atasnya, sedang lubang keluar untuk debu-debunya terletak diujung kerucut sebelah bawah. Lubang masuk pada cyclone biasanya berbentuk siku 4. Pipa keluar menjulur kedalam silinder untuk menjaga agar tidak ada aliran pintas udara yang masuk langsung keluar. Udara masuk yang mengandung debu mengalir dalam lintasan spiral mengelingi silinder kebawah bagian siklon yang berbentuk silinder. Gaya sentrifugal yang timbul didalam vortex cenderung menggerakan partikel secara radial kearah dinding dan partikel yang sampai kedinding itu meluncur kebawah kedalam kerucut sehingga dapat dikumpulkan. Cyclone pada dasarnya adalah peranti pengenap dimana gaya sentrifugal yang kuat, yang bekerja secara radial, digunakan sebagai pengganti gaya grvitasi yang relatif lemah dan bekerja secara vertical
Gambar 2.1. Cyclone
2.2. Prinsip Kerja Prinsip kerja dari cyclone ialah apabila ada su atu gas atau aliran fluida yang diinjeksikan melalui pipa input,bantu kerucut cyclone tersebut akan menginduksikan aliran gas atau fluida untuk berputar menciptakan vortex. Untuk partikel dengan ukuran atau kerapatan yang lebih besar akan didorong kearah luar vortex, sehingga gaya gravitasi menyebabkan partikel-partikel tersebut jatuh ke sisi kerucut menuju tempat pengeluaran. Partikel dengan ukuran atau yang memiliki kerapatan lebih kecil akan keluar melalui bagian atas dari cyclone melalui pusat bertekanan rendah. Selanjutnya cyclone membuat suatu gaya sentrifugal yang berfungsi untuk memisahkan partikulat dari udara kotor. Gaya sentrifugal saat partikulat didalam udara masuk ke puncak kolektor silindris pada suatu sudut dan diputar dengan cepat menagarah ke bawah seperti pusaran air. Aliran udara mengalir secara melingkar dan p artikulat yang lebih berat mengarah kebawah setelah bertumbukan kea rah dinding cyclone dan akan meluncur ke bawah. Berikut ini gambar dari prinsip kerja cyclone:
Gambar 2.2. Prinsip Kerja Cyclone
2.3. Komponen dan Bentuk cyclone Centrifugal separator atau cyclone adalah dust collector yang komponennya terdiri dari, silinder vertical dengan bagian bawah berbentuk corong (conical), pipa outlet pada bawah untuk mengeluar partikulat dan pipa outlet gas pada bagian atas. Adapun bentuk-bentuk dari cyclone yaitu axial dan tangensial cyclone. Pada dasarnya, kedua cyclone tersebut beroperasi dengan prinsip kerja yang sama. Namun, pada axial flow cyclone materi masuk melalui bagian atas cyclone dan dipaksa untuk bergerak membentuk sudut pada bagian atas sedangkan tangensial cyclone, materi masuk dari celah pada sisi yang berada pada posisi menyudut dengan badan cyclone dan bentuk axial flow cyclone lebih banyak digunakan dibandingkan bentuk tangensial cyclone. Berikut ini gambar bentuk cyclone:
Gambar 2.3. Bentuk Cyclone
2.4.Jenis-Jenis Dari Cyclone Adapun beberapa jenis cyclone diantarnya adalah: 2.4.1. Hydrocyclone Hydrocyclone adalah suatu alat yang berfungsi untuk memisahkan padatan atau gas dari cairan berdasarkan perbedaan gravitasi setiap komponen. Pada proses di industri pengolahan batubara jenis cyclone inilah yang digunakan.
Gambar 2.4.1. Hydrocyclone
Cara kerja hydrocyclone yaitu bekerja dengan cara memutar zat yang dimasukan di dalam ruang dalam yang berkontur. Material yang lebih berat dialirkan ke bawah melalui jalur spilar di sepanjang dinding ruangan, sementara material yang lebih ringan diarahkan ke ruang penampung di bagian atas.
Gambar 2.4 Cara kerja Hydrocyclone
Keunggulan dari hydrocyclone: 1. Biaya yang dikeluarkan relatif lebih murah. 2. Tidak memerlukan sumber energi yang terpisah. 3. Biaya perawatan yang murah. 4. Mudah diterapkan dalam berbagai dunia industri. 5. Pemasangan yang cepat. 6. Kemungkinan kesalahan dalam pemasangan relatif kecil.
2.4.2. Multicyclone Ketika harus menangani volume gas dalam jumlah besar dan efisiensi tinggi maka diguanakan beberapa cyclone dengan diameter kecil yang biasanya dipasang bersama membentuk multycyclone.
Gambar 2.4.2. Multicyclone
Keunggulan dari multicyclone: 1.Lebih efisien daripada single-cyclone separator (90-95%). Kekurangan dari multicyclone: 1.Cenderung terjadi penyumbatan karena diameter yang kecil 2.Memakai tempat yang lebih besar dibandingkan single-cyclone
2.5. Sistem Operasi Cyclone Sebuah cyclone dapat dilihat pada gambar dibawah ini mempunyai satu inlet tangensial menuju badan silinder, yang menyebabkan aliran gas menjadi berputar-putar. Partikel-partikel kemudian terlempar menuju dinding pada badan cyclone. Ketika partikel mencapai lapisan batas yang stagnan pada dinding, kemudian partikel-partikel tersebut meninggalkan arus aliran gas dan akhirnya jatuh dari dinding. Walaupun beberapa partikel dapat kembali lagi kedalam aliran gas dengan tiba-tiba. Seiring dengan kehilangan energi pada gas di pusat pusaran, gas mulai berputar di dalam vortex dan keluar pada bagian atas. Tabung vortex finder tidak menciptakan aliran pusaran gas. Fungsinya adalah untuk mencegah hubungan singkat dari inlet secara langsung ke outlet. Cyclone akan tetap bekerja tanpa vortex finder, walaupun efisiensi yang dihasilkan akan rendah.
Gambar 2.2 Skema Cara Kerja Cyclone
Variabel operasi untuk melihat performa cyclone adalah temperatur gas, tekanan, komposisi, karakteristik debu, termasuk ukuran dan distribusi, bentuk, densitas serta konsentrasi. Peningkatan temperatur gas akan menurunkan densitas dan meningkatkan viskositas. Tipikal performa dari konvensional dan high efficiency cyclones ditunjukkan pada tabel dibawah ini: Tabel 1. Konvensional dan High Efficiency Cyclones
Efisiensi cyclone tergantung pada ukuran partikel, semakin besar ukuran partikeln maka efisiensi cyclone akan semakin meningkat karena berdasarkan Hukum Stokes, diameter partikel
berbanding lurus dengan terminal settling velocity. Diamater dari cyclone berdasarkan gaya sentrifugal, diameter cyclone berbanding terbalik dengan gayanya, sehingga semakin kecil diameter cyclone maka semakin besar efisiensinya. Viskositas dari gas b erdasarkan hukum Stokes, semakin besar viskositas maka efisiensi cyclone semakin kecil dan semakin besar inlet velocity maka akan semakin besar efisiensi cyclone. 2.6.Key Parameter Ada parameter terpenting dari sebuah cyclone dalam pemisahan berbagai jenis materi yakni diantaramnya sebagai berikut: 2.6.1.Cut Diameter (dpc) Untuk menghitung efisiensi cyclone perlu diketahui critical size dan cut size particles. Critical size dan cut size particles.dapat didefinisikan sebagai :
Critical size (dp), ukuran partikel terkecil yang dapat d isisihkan dengan efisiensi 100%
Cut size (dc), ukuran partikel terkecil yang d apat disisihkan dengan efisiensi 50%, dimana cut size diameter tergantung dari sifat gas dan partikel, ukuran cyclone dan kondisi operasi. Cut size dapat dicari dengan menggunakan rumus :
Dimana: dc = cut size Bc = lebar inlet Nt = jumlah putaran aliran gas (biasanya 5- 10) I = kecepatan masuk pp = densitas partikel = densitas gas
Efisiensi pengumpulan cyclone dapat dipergunakan persamaan :
Dengan: j = efisiensi untuk partikel berukuran j
dpj = diameter partikel
2.6.1. Pressure Drop (P) Pressure Drop adalah perbedaan tekanan dalam system cyclone, pressure drop dinyatakan dalam (P). Umumnya untuk cyclone antara 1 – 7 in ( 2,54 – 17,78 cm) dan untuk menghitung pressure drop dapat dipergunakan persamaan sebagai berikut:
Dimana: k = faktor diskripsi tidak berdimensi untuk vanes dari Zc = tinggi cone Dc = dimeter cyclone Lc = tinggi silinder Hc = tinggi inlet Bc = lebar inlet De = diameter gas outlet Q = debit inlet p = pressure drop
BAB 3 PENUTUP 3.1.Kesimpulan Cyclone separator merupakan alat yang menggunakan prinsip gaya sentrifugal dan tekanan rendah karena adanya perputaran untuk memisahkan materi berdasarkan perbedaan massa jenis dan ukuran. Cyclone terbagi menjadi 2 bentuk yaitu axial dan tangensial cyclone, yang paling umum digunakan ialah axial cyclone. Adapun beberapa parameter yang harus diperhatikan dari sebuah cyclone yaitu cut diameter dan pressure drop. 3.2.Saran Adapun saran yang diberikan penulis yaitu, semoga adanya ulasan lebih lanjut mengenai alat transportasi padat terutama cyclone serta penjelesan yang diuraikan lebih rinci dengan menggunakan bahasa yang mudah dimengerti.
DAFTAR PUSTAKA
Boedisantoso,R.,2012,Cylone.Institut Teknologi Sepuluh November Perry,Robert H, Don,W.G.,2008, Perry’s Chemical Engineers Handbook,8th Edition New York: Mc Graw Hill Company Schnelle,K.B.,Brown,Charles,A.,2002,Air Pollution Control Technology. Handbook Walas, S.M. 1998. Chemical Process Equiment. Butterworth : Heinemman
Widjaja, T. 2010. Cyclone Pengendalian Pencemaran Udara. Teknik Kimia : Institut Teknologi Sepuluh November.
.
