PAPER PERANCANGAN ALAT PROSES
H ydr ydr ocy cyclo clone ne for soli solid d Cla Clasi sififi cat cati on”
“
KELAS C DISUSUN OLEH
KHAIRANI
(1407113987)
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2017
BAB I KAJIAN PUSTAKA
1.1
Hydrocyclone
Pada dasarnya hydrocyclone merupakan gabungan dari dua kata yaitu hydro dan cyclone. Hydro dapat diartikan air ataupun cairan, sedangkan cyclone dapat diartikan sebagai pusaran. Sehingga hydrocyclone diartikan sebagai pusaran air.Dalam penggunaanya secara nyata hydrocyclone dapat diartikan sebagai suatu alat yang dapat memisahkan material ataupun partikel dari suatu komposisi campuran baik berbentuk padatan dengan cairan ataupun cairan dengan cairan. Hydrocyclone (sering disebut dengan siklon bentuk yang disingkat) adalah alat untuk mengklasifikasikan, memisahkan atau mengurutkan partikel dalam suspensi cair berdasarkan rasio kekuatan sentripetal mereka terhadap ketahanan terhadap cairan . Rasio ini tinggi untuk padat (dimana pemisahan oleh kerapatan diperlukan) dan partikel kasar (bila diperlukan pemisahan menurut ukuran), dan rendah untuk partikel ringan dan halus.Hidrosiklon juga menemukan aplikasi dalam pemisahan cairan dengan densitas berbeda. Penjelasan yang berbeda: Hidrosiklon adalah alat mekanis yang dirancang untuk mengurangi atau meningkatkan konsentrasi fasa terdispersi, padat, cair atau gas dengan kerapatan yang berbeda, dengan gaya sentripetal atau gaya sentrifugal dalam pusaran. Campuran disuntikkan ke dalam hidrosiklon sedemikian rupa untuk menciptakan vortex dan, tergantung pada kepadatan relatif dari dua fase, percepatan sentrifugal akan menyebabkan fase terdispersi bergerak menjauh dari atau ke inti pusat vortex. Hidrosiklon biasanya memiliki bagian silinder di bagian atas dimana cairan diberi makan secara tangensial , dan dasar berbentuk kerucut . Sudut, dan karenanya panjang bagian kerucut, berperan dalam menentukan karakteristik operasi.
1.2
Operation Berdasarkan prinsip centrifuge, partikel yang berputar di dinding luar
Hydrocyclone dan tertarik pada bagian bawah ke dalam Sedimentasi Tank. Kecepatan di mana air mengalir melalui Hydrocyclone menentukan efisiensi di mana partikel dipisahkan dari air.
kondisi kerja normal dicapai ketika headloss pada Hydrocyclone tidak kurang dari 3 psi dengan berbagai direkomendasikan 3-8 psi. Sebuah headloss kurang dari 3 psi akan mengurangi efisiensi pemisahan dan headloss lebih dari 8 psi mungkin menyebabkan erosi meningkat.
Hydrocyclone ini dirancang untuk maksimum direkomendasikan tekanan kerja 120 psi dan tidak boleh melebihi 150 psi.
1.3
Proses kerja unit Hydrocyclone
Campuran cangkang dan inti yang keluar dari separating coloum dimasukan kedalam bak 1, lalu oleh pompa hydrocyclone (P1) dipompakan kedalam hydrocyclone (H1), campuran ini akan diputar oleh gaya sentrifugal, inti yang mempunyai berat jenis lebih kecil berkumpul ditengah cyclone lalu melalui vortex finder keluar ke sebelah atas. Inti yang bercampur dengan air ini kemudian masuk ke dewatering screen untuk memisahkan air, selanjutnya inti secara teratur banyaknya (atau diatur water lock ) masuk ke kernel transport fan untuk dimasukan ke pemeraman inti (kernel bin) melalui saringan kernel sterilizer . Sedangkan cangkang yang mempunyai berat jenis besar akan berkumpul dibagian pinggir cyclone lalu keluar dari bawah bersama air ke bak 2. Produk pada bak 2 masih terdapat inti bercampur cangkang. Campuran ini dipompakan oleh pompa hydrocyclone (P2) dipompakan ke hydrocyclone (H2) proses pemisahan disini sama dengan pada hydrocyclone (H1). Inti keluar sebelah atas pipa melalui vortex finder masuk kembali ke bak 3. Proses pada bak 3 mengandung sedikit inti. Campuran ini dipompakan oleh pompa hydrocyclone (P3) dipompakan ke hydrocyclone (H3), proses pemisahan disini sama dengan pada hydrocyclone (H1) dimana cangkang akan keluar ke shall dewatering screen, selanjutnya secara teratur (diatur water lock ) masuk ke shall transport fan untuk direbus ke shall hopper sebagai bahan bakar ketel. Inti akan keluar melalui pipa dari atas dan masuk ke bak 2. Inti kemudian dibawa ke kernel dryer untuk dikeringkan dan disimpan di kernel storage
Gambar 1.2 Skema kerja unit hydrocylone 1.4
Bagian – Bagian Unit Hydrocyclone
a. Tabung pemisah ( Hydrocyclone) yang dilengkapi dengan pompa pengutip (vortex Finder ) dan konus dibawahnya. b. Bak penampung
a. Tabung pemisah (H ydrocyclone)
Alat ini bekerja bersarkan karena gaya senrtifugal yang di timbulkan oleh aliran air yang membentuk pusaran (vortex). Akibat gaya sentrifugal yang di timbulkan oleh aliran vortex maka Inti kelapa sawit yang memiliki massa jenis 1080 kg/
akan berada pada pusat pusaran sedangkan cangkang kelapa
sawit yang memiliki massa jenis 1300 kg/
akan terlempar hingga ke
dinding hydrocyclone.
Gambar 1.3 Proses pemisahan di dalam tabung
Kapasitas aliran masuk pada saluran inlet: Q dimana: Q = kapasitas aliran (kg/s) v = kecepatan aliran (m/s) 2
A = luas penampang (m )
=
v A
( 1.4-1)
Dimana kecepatan aliran dapat diperoleh dari : v
4Q
=
π
⋅d s
(1.4-2) 2
di= diameter pipa inlet (m) sedangkan laju aliran massa dapat ditentukan dari: m ρ ⋅Q =
Gaya-gaya yang terjadi (Coulson,1986): F C
m ⋅aC
( 1.4-3)
=
atau dapat di tulis F C m ⋅r ⋅ω2
(1.4-4)
=
dimana: F C = gaya sentrifugal m = massa benda yang mengalami gaya sentrifugal = kecepatan sudut aC = percepatan sudut ω
Jika :
v =
(1.4 -5) r
v = kecepatan tangensial (m/s)
Jika kecepatan rotasi dinyatakan dalam N rpm:
ω
2 ⋅π ⋅ N 60
=
(1.4-6)
Perbandingan gaya gravitasi dan gaya sentrifugal (Coulson,1986): Gaya gravitasi:
=
r ⋅ω2
F Perbandingan:
(1.4-7)
F m ⋅ g
C
=
F g aC
g
=
r 2 ⋅π ⋅ =
g
2
0,001118rN
=
g
0,001118 rN 2
60
b. Bak penampung
Bak penampung campuran hasil pemisahan yang dilakukan oleh tabung pemisah (hydrocylone), yang dilengkapi dengan dewatering drum. Hasil pemisahan yang dikeluarkan hydrocylone melalui pipa bawah akan masuk ke dalam bak ini yang selanjutnya akan dibawa keluar oleh shall transport fan untuk dibawa ke proses selanjutnya untuk direbus ke shall hopper sebagai bahan bakar ketel[4].
Gambar 1.4 Jalur distribusi inti dan cangkang
1.5
Prinsip kerja H ydrocyclone
Prinsip kerja dari hydrocyclone adalah terdapatnya kumpulan partikel dan air yang masuk dalam arah tangensial ke dalam siklon pada bagian puncaknya. Kumpulan air dan partikel ditekan ke bawah secara spiral ( primary vortex) karena bentuk dari siklon. Gaya sentrifugal menyebabkan partikel terlempar ke arah luar, membentur dinding dan kemudian bergerak turun ke dasar hydrocyclone. Dekat dengan bagian dasar hydrocyclone, air bergerak membalik dan bergerak ke atas dalam bentuk spiral yang lebih kecil ( secondary vortex) partikel yang lebih ringan bergerak keluar dari bagian puncak hydrocyclone sedangkan partikel yang berat keluar dari dasar hydrocyclone.
Gambar 1.5 Prinsip kerja Hydrocycl
Ada beberapa alasan mengapa hydrocyclone dipakai sebagai alat pemisah, yaitu: 1. Biaya operaional yang relatif murah 2. Prosesnya dapat dilakukan pada satu tempat 3. Desain ataupun modelnya sederhana, berupa kombinasi konstruksi silinder dan kerucut 4. Tidak memiliki bagian yang bergerak 5. Minim biaya perawatan
DAFTAR PUSTAKA
Arterburn, R A. 1982, The sizing and selection of hydrocyclones, Krebs Engineers, MenloPark, CA, p1-19. Chu, K. W. Wang, B. Yu, A. B. Vince, A. Barnett, G. D. Barnett, P. J. 2009b,CFDDEM study of the effect of particle density distribution on the multiphase flow and performance of dense medium cyclone, Minerals Engineering 22, 2009, p893- 909. Mackay, L. Hoffman, D. Clarkson, C. Mitchell, K. 2009, The use of large diameter cyclones, SACPS International Conference Secunda, Coal, Powering the Future, 2009
