1
Keterangan;
Df μ v 60 Kf ?????????????????????????...
...............................................................................................................................
Dp μ v 60 Kp
??????????????????????...??...
...............................................................................................................................: Keterangan;
= Pressure drop %ilter dan pressure drop lapisan de%u 9m = Kedalaman )ilter dan kedalaman lapisan de%u m = Aiskositas gas kg9m detik = Ke#epatan penåan m9menit = Permea%ilitas )ilter dan permea%ilitas lapisan de%u m = aktor kon3ersi detik9menit
Ke#epatan penåan dikenal 'uga se%agai air'to'&loth sama dengan la'u aliran gas C di%agi dengan area )ilter dapat diitung dengan Persamaan ! &aitu;
A
Q A ???????????????????????????
=
.........................................................................................................................?! Pada ke#epatan penåan dan konsentrasi massa de%u konstan, nilai D p meningkat se#ara linier teradap (aktu melalui Persamaan /; L v t D p = ρ L ????????????????????????..??. .............................................................................................................................../ Keterangan; L = 5ust loading kg9m: t = 4aktu operasi menit EL = Densitas lapisan de%u kg9m: ilai pressure drop diasilkan dari pengga%ungan dari Persamaan :, !, dan / diasilkan;
(
) (
Df μ v+ 60 Kf
)
µ ( L v t ) v ???????????...??..?... .6 60 Kp ρ L
Selan'utn&a, Persamaan 6 di%agi dengan 3 seingga %ilter drag S dan area densitas de%u 4 ditentukan melalui Persamaan F dan 8;
S =
ΔP v ???????????????????????....???...
...............................................................................................................................F 4 = L 3 t ??????????????????????????.......8 ilai ilai K e dan K s ditentukan se#ara empiris dari konstanta persamaan linier dari gra)ik u%ungan antara %ilter drag teradap areal densitas de%u. Tipikal gra)ik %ilter drag teradap areal densitas de%u ditun'ukkan seperti pada Gam%ar 1 %erikut.; S = K e > K s 4 ?????????????????????...?............ Keterangan; Ks= Hkstrapolasi &lean &loth %ilter drag menit9m: K e = Kemiringan konstan untuk keterli%atan parti&ular dust , gas, dan %abri&
Gam%ar 1 Tipikal gra)ik )ilter drag teradap densitas de%u Sum%er; -ooper dan lle& 011 Setela men#ari nilai pressure drop dalam bag house, dilan'utkan dengan memperkirakan net &loth area, 'umla kompartemen, dan 'umla kantung. Pertama+tama ditentukan ke#epatan penåan A maksimum untuk %er%agai 'enis de%u ter#antum seperti pada Ta%el 1 di#ari net &loth area untuk 'enis shaker bag house. Setela net &loth area ditentukan, lalu tentukan pula 'umla kompartemen untuk setiap net &loth area terse%ut. ntuk menentukan 'umla kompartemen terse%ut, dapat diliat dari Ta%el . Penentuan 'umla kompartemen dapat diliat dari Ta%el :. dapun luas area )ilter untuk se%ua kantung dapat diketaui dengan menggunakan Persamaan 10. Ta%el 1 Ke#epatan penåan A maksimum untuk %er%agai 'enis de%u untuk metode shaker atau reverse'air bag house Tipe De%u Ke#epatan Penåan 7aksimum #)m9)t atau )t9menit <&tivated &har&oal, &arbon bla&k, 1./ detergents, metal %lumes
pigments, %ly ash, dyes
./
./0
.F/ :.0 :./ :./0
Ta%el Jenis %aan )ilter dan resistansi teradap temperatur dan kandungan kimia >abri& ekomendasi 9hemi&al esistan&e Temperatur <&id =ase 7aksimum 5ynel 160 Baik Baik 9otton 180 Buruk Baik ool 00 Baik Buruk Nylon 00 Buruk Baik >olypropylene 00 Sangat %aik Sangat %aik rlon 60 Baik -ukup 5a&r;on F/ Baik -ukup Nome; !00 -ukup Baik "e%lon !00 Sangat %aik Sangat %aik @lass //0 Baik Baik Ta%el : Jumla kompartemen untuk setiap net #lot area Net 9loth area, )t Jumla Kompartemen 1 !000 !000+ 1000 : 1000 /000 !/ /000 !0000 6F !0000 60000 8 10 60000 80000 11 1: 80000 110000 1! 16 110000 1/0000 1F 0 1/0000 0 Luas area )ilter untuk satu kantung )t9%ag = M D L????????..?.. .10 Keterangan; M = :.1! D = Diameter kantung L = Pan'ang kantung Ke%utuan 'umla kompartemen tergantung dari total aliran gas &ang akan disaring, penurunan tekanan maksimum
antara dua pem%ersian dalam satu kompartemen run time, dan (aktu pem%ersian satu kompartemen t#. 4aktu penåan tr adala (aktu pem%ersian satu kompartemen ingga kompartemen terse%ut dimatikan untuk proses pem%ersian selan'utn&a setela semua kompartemen lain di%ersikan se#ara %ergilir. 4aktu penåan dapat diitung dengan Persamaan 11; t) = tr > t# t#?????????????????????...?.......11 Keterangan; t) = 4aktu penåan menit tr = run time menit t# = 4aktu pem%ersian menit = Total 'umla kompartemen Kemudian, dilan'utkan dengan men#ari nilai la'u aliran di se%ua kompartemen pada saat proses pem%ersian. ntuk men#ari nilai la'u aliran di se%ua kompartemen sendiri, dapat diketaui dengan mem%agi la'u aliran gas m:9menit dengan total 'umla kompartemen sesuai dengan Persamaan 1;
Cn =
Q N ????????????????????????...??.
........................................................................................................................1 pa%ila se%ua kompartemen sedang dalam kondisi o%%'line untuk proses pem%ersian, maka la'u aliran untuk setiap kompartemen lain &ang masi %eroperasi adala ;
Cn+1 =
Q N −1 ?????????????????????????..
.............................................................................................................................1: Seingga, ke#epatan penåan untuk la'u aliran untuk kompartemen dalam kondisi online dan kondisi o%%'line masing+masing adala sesuai Persamaan 1! dan 1/.
An
=
QN Ac
=
QN N Ac
???????????????????????.................................1!
An+1
=
QN −1 Ac
=
QN − 1
( N −1 ) Ac
?????????????????????.........................................1/ Pressure drop maNimal
dimatikan. Saat itu kompartemen ' kompartemen selan'utn&a &ang akan di%ersikan masi %eroperasi untuk (aktu t ', dengan Persamaan 16. t ' = t) tr ??????????????????????????..... ..16 ilai t ' adala (aktu %agi kompartemen ' saat din&alakan9%eroperasi sesaat se%elum kompartemen '+1 kem%ali dimatikan untuk proses pem%ersian, satuann&a adala menit menit. Setela itu dengan mensu%situsi Persamaan 11 ke dalam Persamaan 16, maka didapatkan. t ' = t) tr = 1 t) > tr ?????????????????...?.........1F Selama durasi (aktu t ', kain di dalam kompartemen ' tela terkumpul de%u dengan areal densitas de%u 4 ', &ang dapat diitung dengan rumus %erikut. 4 ' = 1 An L tr > A +1 L t# ????????????????.........18 Keterangan; 4 ' = areal dust density l%m9)t L = Parti&ulate loading l%m9)t: Berdasarkan persamaan+persamaan di atas. ilai %ilter drag kompartemen ' diperole melalui Persamaan 1;
pada
S ' = K e + K s4 '??????????????????????..?.........1 Diketaui S ' adala %ilter drag ln.*O+menit9)t. ntuk estimasi ke#epatan penåan aktual kompartemen ' dapat diitung dengan menggunakan Persamaan 0; A ' = ) N A +1?????????????????..?????..?........0 Keterangan; A ' = ke#epatan penåan aktual dalam kompartemen ' saat (aktu t' )t9menit ) = )aktor koreksi %erdasarkan Ta%el ! Ta%el ! Per%andingan ke#epatan aktual penåan A' teradap rata+rata ke#epatan penåan A+1 di %e%erapa kompartemen dalam =ag (ouse "otal number o% &omparrtments, = A19A +1 : 0.8F ! 0.80 / 0.F6 F 0.F1 10 0.6F 1 0.6/ 1/ 0.6! 0 0.6
Seingga, didapatkan nilai pressure drop
Y ɳ Y −1 1
4
=
P1
C1
( )
P 2 (Y −1) −1 P 1 Y
?????????????????......................................................... Keterangan ; ( = da&a kompresor aktual k4 A = per%andingan kapasitas panas -p9-3 dari gas &ang tertekan untuk udaraA = 1.! ɳ = e)isiensi dari kompresor P1, P = tekanan a%solut a(al dan akir kPa C1 = la'u aliran gas &ang masuk ke dalam kompresor m:9s
Kemudian, terakir adala menggam%ar tiga 'enis unit baghouse %erdasarkan sistem pem%ersian de%u dari kantungn&a se#ara skematik. Tiga unit bag house &ang arus digam%ar adala 'enis reverse'air, shaker, dan pulse'$et . HASIL DAN PEMBAHASAN Pressure Dr!# pada Unit Fabric Fi$ter >abri& %ilter umumn&a dikenal se%agai bag houses, %abri& &olle&tor menggunakan saringan untuk memisakan de%u dari gas. >abri& %ilter merupakan sistem &ang e)ekti) 'ika di%andingkan dengan %e%erapa tipe dust &olle&tor dan dapat menå le%i dari Q de%u alus. Gas kotor masuk ke dalam dan mele(ati %abri& bags &ang %erguna se%agai penå. Pem%agian tipe bag house di%edakan menurut metode pem%ersiann&a &aitu, shaking &ang merupakan se%ua %alok untuk mengasilkan getaran pada bag house &ang akan mengu%a lapisan de%u men'adi partikel. everse air mem%erikan tekanan udara dari ara %erla(anan &ang akan me%uat lapisan de%u remuk dan 'atu ke hopper . Pulse $et mem%erikan aliran gas %ertekanan tinggi untuk memindakan de%u didalam bag house. Soni& &aitu mem%ersikan de%u di dalam bag house menggunakan metode getaran soni&. Generator suara memproduksi suara %er)rekuensi renda &ang akan men&e%a%kan bag house %ergetar. 7etode soni& %iasan&a dikom%inasikan dengan metode lain *o(ard dan Hsko 001 Keuntungan penggunaan bag %ilter menurut -ooper dan lle& 1!R Buoni#ore and Da3is 1R Bea#ler et.al 00/ adala e)isiensi pengumpulan sangat tinggi, (alaupun untuk partikulat &ang sangat ke#il, dapat dioperasikan pada kondisi de%u dan dalam 3olume alir &ang %er%eda+%eda, ter'adi konser3asi energi, tidak %eresiko menim%ulkan pen#emaran air dan tana. Sedangkan kerugian dari bag %ilter menurut -ooper dan lle& 1! adala memerlukan area &ang luas, material kain dapat rusak aki%at adan&a temperatur &ang tinggi ataupun korosi %aan kimia, tidak dapat %eroperasi pada keadaan %asa moist , kain dapat men'adi lengket, dapat %erpotensi menim%ulkan ke%akaran atau meledak. Berdasarkan data asil pengu'ian %ilter %aru pada Ta%el 6 dan dengan diketaui dust loading L = / g9m : dan ke#epatan penåan 3 = 0. m9min. Perkiraan pressure drop dalam baghouse setela dioperasikan selama F0 menit diperole dari asil peritungan &ang kemudian disa'ikan dalam %entuk kur3a regresi linear pada Gam%ar .
Ta%el 6 Data asil pengu'ian %ilter %aru P Pa
>ilter drag S Pa.menit9m
Densitas de%u 4 kg9m
0
1/0
166.6F
0
/
:80
!.
0.0/
10
/0/
/61.11
0.0!/
0
610
6FF.F8
0.0
:0
60
F66.6F
0.1:/
60
0
1100.00
0.F
4aktu menit
Kur3a u%ungan antara %ilter drag teradap densitas de%u digunakan untuk menentukan nilai &lean &loth %ilter drag Ke dan slope konstan Ks untuk parti&ular dust , gas, dan %abri& &ang terli%at. ilai koe)isien Ke dan Ks dapat diketaui %erdasarkan kur3a pada Gam%ar , &aitu nilai koe)isien Ke se%esar !::.:: +menit9m: dan nilai Ks se%esar !6.1 +menit9kg+m. Berdasarkan Gam%ar &ang disesuaikan dengan (aktu pengu'ian pada Ta%el 6 menun'ukkan %a(a data+data pada menit ke+0 sampai menit ke+0 tidak linier. *al ini menun'ukkan aliran &ang mele(ati )ilter tidak seragam &ang men&e%a%kan pem%ersian tidak merata, maka ditentukan persamaan linier menggunakan data (aktu menit ke+:0 ingga menit ke+60. Seingga nilai %ilter drag S dan densitas de%u 4 selama F0 menit se%esar 111.1 Pa+menit9m dan 0.:1/ kg9m seingga nilai perkiraan pressure drop
f(x) = 2469.14x + 433.33
1000 800
766.67 677.78
ilter Drag S
600
561.11 422.22
400 200
166.67
0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
Densitas De%u 4
Gam%ar Kur3a per%andingan S dan 4 Net C$!t% Area Unit S%aker Ba& '!use Peritungan nilai net &loth area serta 'umla kompartemen dan kantung didasarkan pada nilai la'u aliran gas &ang arus disaring se%esar !0000 #)m untuk 'enis de%u %lour dust dengan ke#epatan ./ #)m9)t %erdasarkan Ta%el 1 dan nilai dust loading se%esar 10 grains9)t:. ilai net &loth area &ang didapatkan &aitu 16000 )t &ang merupakan pem%agian la'u aliran gas dan ke#epatan penåan maksimum. Berdasarkan Ta%el : diperole 'umla kompartemen &aitu !+/ %ua dengan nilai net &loth area se%esar 16000 )t. Berdasarkan 'umla kompartemen terse%ut disumsikan digunakan se#ara terus menerus &aitu ! %ua kompartemen untuk )ungsi dari area %ersi dan 1 kompartemen &ang sedang tidak digunakan untuk kepentingan pem%ersian atau se%agai #adangan. pa%ila dengan asumsi terse%ut maka dapat diam%il kesimpulan %a(a 1 kompartemen memiliki luas se%esar !000 )t maka luas total untuk / kompartemen &aitu 0000 )t.
Jumla kantung &ang dipakai dengan peren#anaan ukuran diameter 6 in#i 0./ )t dan pan'ang 8 )t maka dapat diitung sesuai Persamaan 10 dan didapatkan nilai luas )ilter untuk satu kantung &aitu 1./6 )t9kantung. Setela mengetaui luas )ilter untuk satu kantung, selan'utn&a dilakukan peritungan untuk mendapatkan nilai 'umla total kantung &ang digunakan dengan mem%agi luas total kompartemen dengan luas )ilter untuk satu kantung seingga didapat asil se%an&ak 1/.:6 %ua, atau di%ulatkan men'adi 1/ %ua. Fi$ter "ra& dan Pressure "r!# Masimum Unit S%aker Ba& '!use Peritungan nilai %ilter drag dan pressure drop maksimum didasarkan pada nilai la'u aliran gas &ang arus disaring se%esar !0000 #)m untuk 'enis de%u %lour dust dengan ke#epatan ./ #)m9)t %erdasarkan Ta%el 1 dan nilai dust loading se%esar 10 grains9)t:. Selain itu diketaui 'uga nilai asumsi Ke se%esar 1 *O+ menit9)t, Ks se%esar 0,00: *O+menit+)t9grain, (aktu pem%ersian t# selama ! menit, dan (aktu penåan t) selama 60 menit. Pada dasarn&a peritungan nilai %ilter drag dan pressure drop maksimum %ergantung pada total aliran gas &ang disaring, penurunan tekanan maksimum &ang diinginkan
maksimum penåan &ang didapatkan dari Ta%el /, diam%il nilai &aitu 1: #)m9)t. ilai net &loth area &ang didapatkan &aitu :0F6. )t. Jumla kantung &ang dipakai dengan peren#anaan ukuran diameter 6 in#i 0./ )t dan pan'ang 8 )t maka dapat diitung sesuai Persamaan 10 dan didapatkan nilai luas )ilter untuk satu kantung &aitu 1./6 )t9kantung. Dengan memiliki 'umla kompartemen akti) dan 1 kompartemen #adangan, nilai luas total &ang didapatkan &aitu !61/.:8 )t. 7aka asil 'umla kantung pada pulse'$et baghouse &aitu :6F.!6 %ua atau :68 %ua. Da$a K%mpr&s%r Unit Pu$se()et Ba& '!use Penentuan da&a kompresor mem%utukan data a(al %erupa la'u aliran 0 : m 9det pada temperatur 1/0- dan 1 atm 101.: kPa. sumsi &ang digunakan antara lain per%andingan udara &ang ditekan teradap aliran udara &ang disaring se%esar 0.00F dan tekanan udara akir se%asar F kPa serta e)isiensi kompresor adala /0Q, dan per%andingan kapasitas panas -p9-3 dari gas &ang tertekan untuk udara = 1.!. Data &ang di%utukan untuk peritungan disa'ikan dalam Ta%el F.
Ta%el F Data a(al pengukuran da&a Data parameter Suu T Tekanan dara (al P1 Tekanan dara akir P P9P1 H)isiensi Kompresor La'u liran C
ilai 1.! 1/0 101.: F 0.00F /0 0
Satuan UKPa KPa Q m 9det :
La'u aliran udara dalam keadaan standar %erdasarkan persamaan gas ideal diperole nilai se%esar 0.08 m :9det. Selan'utn&a untuk mengitung da&a pada kompresor dilakukan dengan mengikuti Persamaan dan didapatkan nilai da&a kompresor &aitu //. k4. Pulse'$et bag house memiliki kele%ian &aitu proses pem%ersiann&a dapat dilakukan pada saat aliran gas kotor tetap mengalir ke dalam )a%ri# )ilter, maka tidak perlu adan&a tam%aan kompartemen.
SIMPULAN
*asil u'i pada )ilter %aru &ang masi %ersi nilai %ilter drag S dan densitas de%u 4 selama F0 menit se%esar 111.1 Pa+menit9m dan 0.:1/ kg9m seingga nilai perkiraan pressure drop
kantung &aitu 1./6 )t9kantung. Dengan memiliki 'umla kompartemen akti) dan 1 kompartemen #adangan maka 'umla kantung pada pulse'$et baghouse &aitu :6F.!6 %ua atau :68 %ua. Peritungan la'u aliran udara dalam keadaan standar %erdasarkan persamaan gas ideal diperole nilai se%esar 0.08 m :9det. Selan'utn&a nilai da&a pada kompresor untuk 'enis pulse'$et baghouse &aitu //. k4. DAFTAR PUSTAKA
Bea#ler D, Josep T, dan Pompelia 7. 1/. >abri& >ilter peration evie. S; ort -arolina State ni3ersit&. Buoni#ore dan Da3is 4. 1.
Lampiran 1 -onto peritungan %abri& %ilter Berdasarkan gra)ik, diperole persamaan linear & = .:81N > !/!.6, seingga diperole nilai koe)isien se%agai %erikut ; Ks = :,06 Ke = :,08 .min9m
:
Stotal
= Ke > Ks . 4 = :,08 N :,06 N :1/ : = 1,6 .min9m : P = S N A = 1,6 min9m N 0. m9min = 116:,0: Pa P&n$&"&saian ' Tipe de%u +W)lourA =,/#)m9)t ataudustX)t9min Cn = !0000 #)m
L = 10 grains9)t
•
•
:
)UMLA' KOMPARTEMEN # = 1000+/000 &%m = !+/ diam%il 'umla kompartemen se%an&ak / %ua Net C$!t% Area untuk masing+masing kompartemen ;
Luas Area Per Kantun& = l M.D. D = 6 in#i = 0./ )t L = 8 )t = :.1! N 0./ N 8
= 1./6 )t 9 kantung •
)u*$a% Kantun&
P&n$&"&saian ' An = ./ )t9min T) = 60 min T# = ! min
Ke = 1 in.*O.min9)t Ks = 0.00: in.*O.min.)t9grain sumsi = /
60 = / Tr > ! ! Tr = 8.8 menit 8 menit !UMLAH KANTUNG
An # # #
= Cn9 # = Cn9 An = !0000 #)m9 1: #)m9)t = :0F6, )t
n = #9 n = :0F6, )t9 1,/6 )t9kantung n = !!,F6 %ila di%ulatkan !/ kantong