Fluidi Fix

8/19/2019 Fluidi Fix

1/22

LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA

FLUIDISASI

Kelompok III / Kelas A

Putri Aziza !"#$%""#"&'(

Del)i *ola+,a !"#$%"-##$-(

A.u Setia+i+si !"#$%"-#0#0(

*oi Lesma+a Putri !"#$%"--%1#(

PRO2RAM STUDI SAR3ANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNI4ERSITAS RIAU

-$"'


2/22

A5strak

Fluidisasi merupakan operasi dimana partikel padat ditransformasikanmenjadi seperti partikel fluida melalui suspensi dalam gas atau cairan. Metode ini

diharapkan dapat membuat butiran-butiran padat memiliki sifat seperti fluida

dengan viskositas tinggi. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui

prinsip kerja fluidisasi, mengetahui operasi fluidisasi gas dan cairan, mengetahui

persamaan Ergun dan menyelidiki kondisi permulaan fluidisasi, serta menghitung

pressure drop yang melewati fixed bed dan fluidized bed . ariabel dalam

percobaan ini adalah laju alir, dan jenis bahan. !imana laju alir yang digunakan

dimulai dari ","""### m#$s sampai ",""#### m#$s dan bahan yang digunakan

adalah pasir, arang aktif, dan kerikil. %emakin meningkat flow rate, maka pressure

drop juga akan meningkat. %elain itu, partikel yang memiliki densitas lebih besar membutuhkan flow rate yang lebih besar untuk mencapai kondisi fluidisasi. &ada

proses fluidisasi di praktikum ini hanya terjadi satu fenomena yaitu fenomena

fixed bed untuk semua bahan yang digunakan. 'al ini terjadi karena kenaikan

tinggi unggun rata ( rata hanya sebesar ",) cm. %elain itu juga karena dipengaruhi

oleh beberapa hal seperti laju alir fluida, bentuk partikel, jenis dan densitas

partikel serta tinggi unggun$bed.

*ata kunci + fluidisasi, fixed bed , fluidized bed , fenomena


3/22

BAB I

PENDA6ULUAN

"7" Tu8ua+

. Menjelaskan prinsip kerja fluidisasi

. Menjelaskan operasi fluidisasi gas dan cairan

#. Menjelaskan persamaan Ergun dan menyelidiki kondisi permulaan fluidisasi

. Menghitung Pressure drop yang melalui fixed bed dan fluidized bed

"7- La+,asa+ Teori

"7-7" Fe+ome+a Flui,isasi

Fluidisasi merupakan operasi transformasi partikel padatan menjadi seperti

fluida melalui suspensi dalam gas atau cairan. Metode ini banyak digunakan oleh

para ahli teknik kimia dalam berbagai bidang yang berhubungan dengan

fluidisasi. !engan metode ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat

seperti fluida dengan viskositas tinggi. %ebagai ilustrasi, tinjauan suatu kolom

berisi sejumlah partikel padat berbentuk bola. Melalui unggun padatan ini

kemudian dialirkan gas dari bawah ke atas. &ada laju alir yang cukup rendah,

butiran padat akan tetap diam, karena gas hanya mengalir dari bawah ke atas.

&ada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap diam, karena gas hanya

mengalir melalui ruang antar partikel tanpa menyebabkan perubahan susunan

partikel tersebut. *eadaan yang demikian disebut unggun diam atau fixed bed.

*eadaan fluidisasi unggun diam tersebut ditunjukkan pada /ambar ..

2am5ar "7" %kema 0nggun !iam dan 0nggun Terfluidakan (Satriyo, 2008)

1ika laju alir kemudian dinaikkan, akan sampai pada suatu keadaan dimana

unggun padatan akan tersuspensi didalam aliran gas yang melaluinya. &ada


4/22

keadaan ini masing-masing butiran akan terpisahkan satu sama lain sehingga

dapat bergerak dengan lebih mudah. &ada kondisi butiran yang dapat bergerak ini,

sifat unggun akan menyerupai suatu cairan dengan viskositas tinggi, misalnya

adanya kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat hidrostatik dan

sebagainya. %ifat unggun terfluidisasi ini dapat dilihat pada /ambar ..

2am5ar "7- %ifat 2airan !alam 0nggun Terfluidisasi 3%atriyo, ""45

!alam dunia industri, fluidisasi diaplikasikan dalam banyak hal seperti

transportasi serbuk padatan 3conveyor untuk solid 5, pencampuran padatan halus,

perpindahan panas 3seperti pendinginan untuk bijih alumina panas5, pelapisan

plastik pada permukaan logam, proses drying dan sizing pada pembakaran, proses

pertumbuhan partikel dan kondensasi bahan yang dapat mengalami sublimasi,

adsorpsi 3untuk pengeringan udara dengan adsorben5, dan masih banyak aplikasi

lain.

konsep dasar dari suatu partikel unggun yang terfluidisasi dapat

diilustrasikan dengan fenomena yang terjadi saat adanya perubahan laju alir gas

seperti pada gambar di bawah ini.


5/22

2am5ar "7# Fenomena Fluidisasi dengan ariasi 6aju 7lir /as 3%atriyo, ""45

Fenomena fluidisasi pada sistem gas-padat juga dapat diilustrasikan pada gambar

berikut ini+

2am5ar "70 Fenomena Fluidisasi &ada !istem /as-&adat 3%atriyo, ""45

Fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada proses fluidisasi antara lain+

. Fenomena fixed bed, terjadi ketika laju alir fluida kurang dari laju minimum

yang dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. &ada kondisi ini partikel padatan

tetap diam. *ondisi ini ditunjukkan pada gambar .).

2am5ar "7' Fenomena ixed !ed 3%atriyo, ""45

. Fenomena "ini"u" or incipient fluidization, terjadi ketika laju alir fluida

mencapai laju alir minimum yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. &ada

kondisi ini partikel-partikel padat mulai terekspansi. *ondisi ini ditunjukkan

pada gambar .8.

2am5ar "71 Fenomena #ini"u" or $ncipient luidization 3%atriyo, ""45


6/22

#. Fenomena s"oot% or %o"ogenously fluidization, terjadi saat kecepatan dan

distribusi aliran fluida merata, densitas dan distribusi partikel dalam unggun

sama atau homogen sehingga ekspansi pada setiap partikel padatan seragam.

*ondisi ini ditunjukkan pada gambar .9.

2am5ar "7% Fenomena S"oot% or &o"ogenously luidization 3%atriyo, ""45

. Fenomena bubbling fluidization yang terjadi ketika gelembung(gelembung

pada unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen.

*ondisi ini ditunjukkan pada gambar .4.

2am5ar "7& Fenomena !ubbling luidization 3%atriyo, ""45

). Fenomena slugging fluidization, terjadi ketika gelembung-gelembung besar

yang mencapai lebar dari diameter kolom terbentuk pada partikel-partikel

padat. &ada kondisi ini terjadi penolakan sehingga partikel-partikel padat

seperti terangkat. *ondisi ini dapat dilihat pada gambar .:.

2am5ar "79 fenomena Slugging luidization 3%atriyo, ""45


7/22

8. Fenomena c%anelling fluidization, terjadi ketika dalam unggun partikel padatan

terbentuk saluran-saluran seperti tabung vertikal. *ondisi ini ditunjukkan pada

gambar .".

2am5ar "7"$ Fenomena '%anelling luidization 3%atriyo, ""45

9. Fenomena disperse fluidization, terjadi saat kecepatan alir fluida melampaui

kecepatan maksimum aliran fluida. &ada fenomena ini sebagian partikel akan

terbawa aliran fluida dan berekspansi mencapai nilai maksimum. *ondisi ini

ditunjukkan pada gambar ..

2am5ar "7"" Fenomena isperse luidization 3%atriyo, ""45

Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh faktor-

faktor berikut+

a. 6aju alir fluida dan jenis fluida

b. 0kuran partikel dan bentuk partikel

c. 1enis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel

d. &orositas unggun

e. !istribusi aliran

f. !istribusi bentuk ukuran fluida

g. !iameter kolom

h. Tinggi unggun


8/22

Faktor-faktor di atas merupakan variabel-variabel dalam proses fluidisasi yang

akan menentukan karakteristik proses fluidisasi tersebut.

*ebanyakan operasi di industri menggunakan prinsip fluidisasi ini pada

fluidized beds dengan berbagai alasan tertentu. 7dapun keuntungan dari fluidized

beds untuk operasi industri yaitu sebagai berikut+

. 'alus, partikel fluida mengi;inkan kontrol operasi secara kontinu otomatis

dengan penanganan yang mudah

. &encampuran yang cepat dari padatan pada kondisi isotermal sepanjang reaktor

#.


9/22

aliran yang kecil unggun akan tetap diam, fluida hanya akan mengalami kenaikan

hilang tekan dengan peningkatan debit tersebut. 0ntuk suatu debit tertentu hilang

tekan 3dinyatakan dalam tekanan, artinya gaya per satuan permukaan5 sampai

pada nilai yang sama dengan berat unggun persatuan permukaan 3yang ukurannya

juga sama dengan permukaan untuk hilang tekan5, dan unggun mulai terangkat.

=nilah yang disebut awal fluidisasi. !i atas kecepatan ini butiran unggun beberapa

menjadi terpisah dan bergerak secara bervariasi ke segala arah. 7kan tetapi untuk

kecepatan tertentu posisi rata-ratanya secara statistik adalah tetap, dalam arti

unggun mempunyai suatu tinggi yang konstan. Tinggi unggun ini meningkat bila

debit cairan meningkat.

ovandy, ""95.


10/22

permukaan, sifat dendritik atau tidak dan seterusnya5. *ita melihat kenyataan

disini bahwa gaya yang bersangkutan dengan hilang tekan pada titik ini tidak

saja untuk mengangkat berat butiran yang diakibatkan oleh penghimpitan

partikel satu dengan yang lainnya.

c. %ekali unggun ini terberai hilang tekan akan turun kembali ke harga yang lebih

kecil 3titik


11/22

2am5ar "7"# ovandy, ""95

*ita mengamati bahwa fluidisasi homogen terjadi bila densitas fluida ρf

dan densitas partikel ρs sedikit saja berbeda

......................................................3.5

Misalnya dalam hasil fluidisasi butiran kaca dalam air. 7kan tetapi kebanyakan

operasi fluidisasi dilakukan dalam fasa gas

....................................................3.5

dimana dalam hal ini fluidisasi menjadi heterogen.


12/22

*arena sifat-sifat partikel padat yang menyerupai sifat fluida cair dengan

viskositas tinggi, metoda pengontakan fluidisasi memiliki beberapa keuntungan

dan kerugian. *euntungan proses fluidisasi, antara lain+

a. %ifat unggun yang menyerupai fluida memungkinkan adanya aliran ;at padat

secara kontinu dan memudahkan pengontrolan

b. *ecepatan pencampuran yang tinggi membuat reaktor selalu berada dalam

kondisi isotermal sehingga memudahkan pengendaliannya

c. %irkulasi butiran-butiran padat antara dua unggun fluidisasi memungkinkan

pemindahan jumlah panas yang besar dalam reaktor

d. &erpindahan panas dan kecepatan perpindahan massa antara partikel cukup

tinggi

e. &erpindahan panas antara unggun terfluidakan dengan media pemindah panas

yang baik memungkinkan pemakaian alat penukar panas yang memiliki luas

permukaan kecil

%ebaliknya, kerugian proses fluidisasi antara lain+

• %elama operasi partikel-partikel padat mengalami pengikisan sehingga

karakteristik fluidisasi dapat berubah dari waktu ke waktu.

• ovandy, ""95.

&ada kecepatan supervisial rendah, unggun mula-mula diam. 1ika kemudian

kecepatan supervisial dinaikkan, maka pada suatu saat gaya seret fluida

menyebabkan unggun mengembang dan tahanan terhadap aliran udara mengecil,

sampai akhirnya gaya seret tersebut cukup untuk mendukung gaya berat partikel


13/22

unggun. *emudian unggun mulai bergerak dan kondisi ini disebut "ini"u"

fluidization. *ecepatan supervisial terendah yang dibutuhkan untuk terjadinya

fluidisasi disebut "ini"u" fluidization velocity 3vBmf 5. %edangkan porositas dari

unggun ketika fluidisasi benar-benar terjadi dinamakan "ini"u" fluidization

porosity 3Cmf 5. %ementara itu pressure drop sepanjang unggun akan tetap walaupun

kecepatan supervisial dinaikkan dan sama dengan berat efektif unggun per satuan

luas.

1ika kecepatan fluida diatas vBmf , unggun akan mulai mengembang

3bubbling 5 dan kondisi ini dinamakan aggregative fluidization. *enaikan

kecepatan supervisial yang ekstrim tinggi dapat menyebabkan tumbuhnya

gelembung yang sangat besar, memenuhi seluruh tabung dan mendorong

terjadinya slugging bed . &ada saat ini pressure drop mungkin melampaui berat per

satuan luas karena adanya interaksi partikel dengan dinding tabung. 1ika densitas

fluidanya lebih besar dan partikel unggun lebih kecil kemungkinan unggun dapat

tertahan dalam keadaan mengembang lebih stabil 3 particulate fluidzation5.

&artikel unggun yang lebih ringan, lebih halus dan bersifat kohesif sangat sukar

terfluidisasi karena gaya tarik antar partikel lebih besar daripada gaya seretnya.

%ehingga partikel cenderung melekat satu sama lain dan gas menembus unggun

dengan membentuk c%annel .

"7-7- Pe+e+tua+ pressure drop pa,a fixed bed

0ntuk menentukan pressure drop yang melalui fixed bed dapat

dinyatakan dengan persamaan berikut+

( )

ε

ε ρ

ε

ε µ −×

∆+

−×

∆=∆

D9),D)" -

#

-

-

p

"f

p

"f

(

+v

(

+v P

....................3.#5

!engan + !p @ !iameter &artikel

@ iskositas Fluida

6 @ Tinggi


14/22

C @ oidage

vBmf @ *ecepatan %upervisial

"7-7# Faktor Be+tuk

Faktor bentuk adalah perbandingan luas permukaan bola pada volum

tertentu dengan luas permukaan partikel pada volum yang sama. Faktor bentuk

untuk partikel tidak teratur sudah ditentukan. 0ntuk material yang sering dipakai

mempunyai nilai ",9 G φs G ",:.

"7-70 Pe+ukura+ ke:epata+ ;lui,isasi mi+imum

&engukuran kecepatan fluidisasi minimum dapat diperoleh dari grafik

pressure drop versus supervisial velocity, yaitu merupakan titik potong antara

bagian kurva yang naik dan bagian kurva yang datar.

DAFTAR PUSTAKA

2hristie 1. /eankoplis. ::#. ransport Processes and -nit perations. Third

Edition. &retince 'all =nternational Edition. 0niversity of Minnesota.

*irk-?thmer. ::. /ncyclopedia of '%e"ical ec%nology, t% edition, volu"e

0, 1o%n iley 3 Sons, 4ew 5or6.

>ovandy. ""9. &enentuan &ressure !rop dan *ecepatan Minimum &roses

Fluidisasi &ada Heactor FiIed o "#. Publi6asi $l"ia% Pusdil6at #igas,

%atriyo. ""4. luidisasi. 6aboratorium ?perasi Teknik *imia. 1urusan Teknik

*imia 0niversitas %ultan 7geng Tirtayasa+ 2ilegon (


15/22

Tim &enyusun. "). Penuntun Pra6ti6u" +aboratoriu" e6ni6 7i"ia $ .

&rogram %tudi % Teknik *imia Fakultas Teknik 0niversitas Hiau.

&ekanbaru.

BAB II

METODE PRAKTIKUM

#7" Baa+


16/22

. *ompresor

2. low "eter

#. Manometer

. *olom

. 9alve

:. low regulator valve

9. &iknometer

4. 1angka sorong

2am5ar -7" Hangkaian 7lat &ercobaan Fluidisasi

#7# Prose,ur Praktikum

"7 %alah satu bahan dimasukkan ke dalam kolom = setinggi # cm.

-7 9alve , #, ), 8 ditutup dan valve yang lain dibuka.


17/22

#7 *ompresor dihidupkan dengan menekan tombol switc%.

07 low regulator valve diatur sampai flow "eter menunjukkan "" 6$jam.

'7 Tinggi unggun, pressure drop, dan kondisi unggun selama proses

berlangsung kemudian diamati dan dicatat.

17 &raktikum dilakukan dengan variasi tinggi masing-masing bahan # cm,

cm dan ) cm serta variasi flowrate dengan kecepatan .""-."""

6$jam.

BAB III

6ASIL DAN PEMBA6ASAN

#7" 6asil

&ercobaan fluidisasi ini menggunakan # macam partikel yaitu pasir, kerikil

dan arang aktif dengan menggunakan fluida gas yaitu udara tekan, untuk

menetukan pressure drop dan kondisi atau fenomena fluidisasi serta berapa tinggi partikel dalam bed selama percobaan yang terdapat pada lampiran.

a. &artikel kerikil dengan h@ #" mm


18/22

2am5ar #7" 'ubungan antara low ;ate dan Pressure rop untuk !ed *erikil

pada ketinggian #" mm

b. &artikel pasir dengan h @ ","#mm


19/22

2am5ar #7- 'ubungan antara low ;ate dan Pressure rop untuk !ed &asir pada

ketinggian #" mm

c. &artikel arang dengan h @ ","# mm

2am5ar #7# 'ubungan antara Flowrate dan &ressure !rop untuk


20/22

&ada percobaan ini digunakan tiga jenis unggun, yaitu pasir dengan

diameter rata-rata sebesar ",""") m, kemudian arang dengan diameter rata-rata

","")8 m, dan kerikil dengan diameter rata-rata ","")48 m. &ada gambar #.

sampai dengan #.#, dapat dilihat hubungan pressure drop dengan laju alir fluida

untuk sampel kerikil, pasir dan arang dalam kolom dengan diameter )# mm.

%emakin besar nilai kecepatan aliran fluida gas tekan yang digunakan maka

semakin besar pula pressure drop yang terjadi pada unggun tersebut. %emakin

bertambah laju alir fluida maka hilang tekan 3 pressure drop5 juga akan semakin

meningkat sesuai persamaan Ergun 3/eankoplis, 1.2., ::#5.

0ntuk sampel kerikil, pasir dan arang, fenomena yang terjadi yaitu

fenomena fixed bed. Fenomena ini dapat terjadi jika laju alir fluida lebih kecil dari

laju minimum yang dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. %elama praktikum,

pada flowrate maksimum yaitu ","""### m#$s, partikel menunjukkan fenomena

fiIed bed. 'al ini terjadi karena dipengaruhi oleh kondisi alat yang digunakan,

laju alir fluida, diameter dan bentuk partikel, jenis dan densitas partikel serta

tinggi unggun$bed .

*etika flow rate yang diberikan semakin besar, maka pressure drop yang

terjadi juga akan semakin besar dikarenakan partikel yang berukuran lebih kecil

terseret aliran fluida terlebih dahulu di bandingkan dengan partikel yang lebih

besar.

ariasi material yang memiliki perbedaan diameter partikel akan

berdampak pada perbedaan nilai densitas material. %emakin besar densitas

material maka dibutuhkan daya dorong fluida yang lebih besar untuk membuat

unggun bergerak. 0kuran partikel juga sangat mempengaruhi pressure drop pada

unggun. %emakin besar ukuran diamater suatu partikel unggun maka semakin

kecil pressure drop yang ditimbulkan 3*irk ?thmer, ::5. 0kuran partikel bahan

yang tidak seragam akan mempengaruhi flow rate.

0ntuk partikel yang berukuran lebih kecil terseret oleh aliran fluida

terlebih dahulu dibandingkan dengan partikel yang berukuran lebih besar.

%emakin besar ukuran partikel maka flow rate yang dibutuhkan semakin besar,

sehingga pressure drop juga akan semakin besar. %elain itu, semakin besar massa


21/22

bednya, maka semakin besar pula flow rate yang harus dialirkan agar proses

fluidisasi terjadi. low rate yang semakin besar menyebabkan nilai pressure drop

yang dihasilkan semakin besar pula.

BAB I4


22/22

KESIMPULAN DAN SARAN

07" Kesimpula+

. Pressure drop berbanding lurus dengan flow rate. %emakin meningkat

flow rate, maka pressure drop juga akan meningkat.

2. &artikel yang memiliki densitas lebih besar membutuhkan flow rate yang

lebih besar pula untuk mencapai kondisi fluidisasi.

*. &ada proses fluidisasi, fenomena yang terjadi adalah fenomena fixed bed.

07- Sara+

. &raktikan harus teliti dalam melakukan perhitungan nilai-nilai pressure

drop, porositas, volume bed, volume partikel total, diameter partikel, dan

data-data lain yang diperlukan.

. %ebelum melaksanakan praktikum dilakukan kalibrasi terlebih dahulu

terhadap alat sehingga mendapatkan hasil yang lebih akurat.

Documents

Fluidi Fix