Upload
fransisca-hernanto
View
1.538
Download
15
Embed Size (px)
Citation preview
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
DAFTAR ISI
BAB I. PENDAHULUAN...............................................................................2
I.1. Latar Belakang.....................................................................................2
I.2. Perumusan Masalah.............................................................................3
I.3. Objektif Masalah................................................................................3
I.4. Batasan Masalah..................................................................................4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA......................................................................5
II.1. Fenomena Fluidisasi...........................................................................5
II.2. Jenis-jenis Fluidisasi..........................................................................10
II.3. Sifat dan Karakteristik Partikel Unggun............................................13
II.4. Kelebihan dan Kekurangan Teknik Fluidisasi...................................16
II.5. Perilaku Gelembung pada Ketinggian unggun...................................17
II.6. Sifat-sifat Perpindahan Panas Unggun Terfluidisasi..........................18
II.7. Penyimpangan dari Keadaan Ideal (Interlock)...................................19
BAB III. PERCOBAAN.....................................................................................20
III.1. Tujuan Percobaan..............................................................................20
III.2. Peralatan............................................................................................20
III.3. Prosedur Percobaan...........................................................................22
BAB IV. DATA dan PENGOLAHAN DATA....................................................24
IV.1. Data Percobaan..................................................................................24
IV.1. Pengolahan Data...............................................................................31
IV.2. Grafik................................................................................................52
BAB V. ANALISIS.............................................................................................59
BABVI. KESIMPULAN.....................................................................................70
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................71
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Fluidisasi adalah suatu fenomena berubahnya sifat suatu padatan (bed) dalam suatu
reaktor menjadi bersifat seperti fluida dikarenakan adanya aliran fluida ke dalamnya, baik
berupa liquid maupun gas.
Jika suatu aliran udara melewati partikel unggun yang ada dalam tabung, maka aliran
tersebut akan memberikan gaya seret (drag force) pada partikel dan menimbulkan pressure
drop sepanjang unggun. Pressure drop akan naik jika kecepatan superficial naik.
Kecepatan superfisial adalah laju alir udara pada kolom yang kosong, sedangkan
kecepatan interstitial adalah kecepatan udara di antara partikel unggun. Pada kecepatan
superfisial rendah, ungun mula-mula diam. Jika kecepatan superfisial dinaikkan maka pada
suatu saat gaya seret fluida menyebabkan unggun mengembang dan menyebabkan tahanan
terhadap aliran udara mengecil, sampai akhirnya gaya seret tersebut cukup untuk mendukung
gaya berat partikel unggun. Hal ini menyebabkan unggun terfluidisasi dan sistem solid-fluida
menunjukkan sifat-sifat seperti fluida. Kecepatan superfisial terendah yang dibutuhkan agar
terjadi fluidisasi disebut minimum fluidization velocity (Umf).
Fluidisasi berhubungan dengan banyak proses industri kimia, misalnya dalam proses
katalisasi maupun dalam proses pemurnian gas. Proses fluidisasi ini memiliki beberapa hal
penting yang harus diperhatikan, seperti jenis dan tipe fluidisasi, aplikasi dalam industri serta
spesifikasi dan cara kerja alatnya.
Aplikasi fluidisasi dalam proses industri sangat banyak. Hal ini dimulai pada tahun
1926 untuk Gasifier Winkler berskala besar lalu Fluidized-bed Catalytic Cracking (FCC)
crude oil menjadi bensin pada tahun 1942. Aplikasi tersebut semakin berkembang dan pada
tahun 1990 dapat diklasifikasikan menjadi proses-proses kimia katalitik (seperti FCC dan
sintesis Fischer-Tropsch), proses-proses kimia nonkatalitik (seperti thermal cracking dan
gasifikasi batubara), dan proses-proses fisik (seperti pengeringan dan absorpsi). Selain itu,
fluidisasi kontinu banyak dimanfaatkan dalam pabrik pengolahan untuk memindahkan
padatan dari satu tempat ke tempat lain.
Unggun terfluidisasi memiliki aplikasi yang luas karena karakteristik perpindahan
panasnya yang sangat baik. Hal ini didukung oleh berubahnya sifat dari unggun tersebut
menjadi seperti fluida sehingga perpindahan panas yang terjadi adalah secara konveksi.
Dengan demikian, partikel dan gas yang memasuki unggun terfluidisasi segera mencapai suhu
unggun dan partikel dalam unggun bersifat isotermal pada semua situasi. Keadaan isotermal
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
ini disebabkan oleh pencampuran yang merata dan area kontak yang luas antara gas dan
partikel.
Jadi, kita sebagai mahasiswa Teknik Kimia perlu mempelajari fluidisasi karena pada
proses yang berhubungan dengan katalisasi ataupun hal yang erat kaitanya dengan perlakuan
gas-solid dan liquid-solid, fluidisasi sangat diperlukan.
I.2 Tujuan Percobaan
Percobaan ini dilakukan dengan tujuan sbb:
1. Mengamati perilaku partikel unggun (bed) dengan udara mengalir ke atas.
2. Membandingkan efek penurunan (decreasing) dan peningkatan (increasing) laju alir
fluida pada perilaku partikel unggun (bed).
3. Menyelidiki hubungan antara ketinggian unggun dan pressure drop serta kaitannya
dengan laju alir atau kecepatan superfisial baik dengan atau tanpa heater.
4. Menyelidiki pengaruh kecepatan superfisial dan kedalaman kerendaman (depth
immersion) pada koefisien transfer panas suatu permukaan panas yang terendam
dalam unggun terfluidisasi.
I.3 Objektif Masalah
Masalah utama yang menjadi objektif dalam percobaan ini adalah sbb:
1. Bagaimana proses terjadinya fluidisasi pada suatu unggun (bed) dan apa saja faktor-
faktor yang mempengaruhinya?
2. Apa pengaruh laju alir fluida terhadap ketinggian unggun dan pressure drop serta
bagaimana perbandingan antara efek penurunan (decreasing) dan peningkatan
(increasing) laju alir fluida pada perilaku partikel unggun (bed)?
3. Apakah hubungan antara ketinggian unggun dan penurunan tekanan (pressure drop)?
4. Bagaimana cara menentukan laju alir udara agar diperoleh kondisi fluidisasi yang
optimum dan bagaimana perilaku partikel unggun (bed) pada berbagai jenis fluidisasi?
5. Bagaimana pengaruh kecepatan superfisial, kedalaman kerendaman, kedalaman
heater, kedalaman termokopel dan suhu heater terhadap transfer panas permukaan
panas dalam unggun terfluidisasi?
6. Bagaimana proses terjadinya transfer panas dalam unggun terfluidisasi?
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
I.4 Batasan Masalah
Percobaan ini diberi nama “Fluidisasi dan Transfer Panas dalam Unggun
Terfluidisasi” dan merupakan salah satu dari Modul Praktikum Operasi Teknik I Departemen
Gas dan Petrokimia FTUI. Percobaan dilaksanakan pada tanggal 9 Oktober 2008 di
Laboratorium Proses Operasi Teknik.
Alat yang digunakan dalam percobaan ini bernama “Fluidization And Fluid Bed Heat
Transfer Unit H692” dengan spesifikasi sebagai berikut:
Heating Element:
12.7 mm diameter x 37 mm long
Surface area 16 cm2
Granular Material:
Fused Alumina (Al2O3 putih)
Densitas 3770 kg/m3
Ukuran material 250m-320m
Bed Chamber:
Diameter Chamber : 105 mm
Luas Chamber : 8,66 x 10-3 m2
Panjang Chamber: 220 mm
Fluida:
Fluida Yang Digunakan : Udara
Densitas Fluida : 1.2 kg/m3
Dalam percobaan ini, kita akan mengamati perilaku partikel unggun (bed) dengan
udara mengalir ke atas, menyelidiki hubungan antara ketinggian unggun dan penurunan
tekanan serta menyelidiki pengaruh kecepatan superfisial dan kedalaman kerendaman (depth
of immersion) pada koefisien transfer panas suatu permukaan panas yang terendam dalam
unggun terfluidisasi. Percobaan yang dilakukan meliputi 2 jenis percobaan yaitu percobaan 1
dan percobaan 2. Percobaan 1 mencari hubungan antara ketinggian unggun, kehilangan
tekanan, dan kecepatan superfisial dan melibatkan penurunan / decreasing dan peningkatan /
increasing laju alir fluida. Percobaan 2 mencari pengaruh kecepatan superfisial dan dalamnya
perendaman pada koefisien transfer panas permukaan panas dalam unggun terfluidisasi, yang
melibatkan pengubahan suhu heater, tinggi heater, dan tinggi termokopel.
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Fenomena Fluidisasi
Jika suatu aliran udara melewati suatu partikel unggun yang ada dalam tabung, maka
aliran tersebut akan memberikan gaya seret (drag force) pada partikel dan memberikan
pressure drop sepanjang unggun. Pressure drop akan naik jika kecepatan superficial naik
(kecepatan superficial adalah kecepatan aliran jika tabung kosong).
Pada kecepatan superficial rendah, unggun mula-mula diam. Jika kecepatan
superficial 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 unggun dan unggun akan terfluidisasi.
Sementara itu, pressure drop akan tetap walaupun kecepatan superficial terus
dinaikkan dan sama dengan berat efektif unggun persatuan luas. Kecepatan superficial
terendah yang dibutuhkan untuk terjadinya fluidisasi disebut Minimum Fluidization Velocity
(Umf).
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:
Gambar 1. Fenomena fluidisasi dengan variasi laju alir gas
1
Gas in
Bed x
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Fenomena fluidisasi pada sistem gas-padat juga dapat diilustrasikan pada gambar
berikut ini:
Gambar 2. Fenomena fluidisasi pada sistem gas-padat
Adapun fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada proses fluidisasi antara lain:
1. Fenomena fixed bed, terjadi ketika laju alir fluida kurang dari laju minimum yang
dibutuhkan untuk proses awal fluidisasi. Pada kondisi ini partikel padatan tetap diam. Kondisi
ini ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3. Fenomena fixed bed
2. Fenomena minimum or incipient fluidization, terjadi ketika laju alir fluida mencapai
laju alir minimum yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. Pada kondisi ini partikel-partikel
padat mulai terekspansi. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4 Fenomena minimum or incipient fluidization
3. Fenomena smooth or homogenously 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. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar
5.
P1
P2
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Gambar 5. Fenomena smooth or homogrnously fluidization
4. Fenomena bubbling fluidization yang terjadi ketika gelembung–gelembung pada
unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen. Kondisi ini
ditunjukkan pada gambar 6.
Gambar 6. Fenomena bubbling fluidization
5. Fenomena slugging fluidization, terjadi ketika gelembung-gelembung besar yang
mencapai lebar dari diameter kolom terbentuk pada partikel-partikel padat. Pada kondisi ini
terjadi penolakan sehingga partikel-partikel padat seperti terangkat. Kondisi ini dapat dilihat
pada gambar 7.
Gambar 7. fenomena slugging fluidization
6. Fenomena chanelling fluidization, terjadi ketika dalam unggun partikel padatan
terbentuk saluran-saluran seperti tabung vertikal. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar 8.
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Gambar 8. Fenomena chanelling fluidization
7. Fenomena disperse fluidization, terjadi saat kecepatan alir fluida melampaui kecepatan
maksimum aliran fluida. Pada fenomena ini sebagian partikel akan terbawa aliran fluida dan
berekspansi mencapai nilai maksimum. Kondisi ini ditunjukkan pada gambar 9.
Gambar 9. Fenomena disperse fluidization
Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:
a. Laju alir fluida dan jenis fluida
b. Ukuran partikel dan bentuk partikel
c. Jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel
d. Porositas unggun
e. Distribusi aliran,
f. Distribusi bentuk ukuran fluida
g. Diameter kolom
h. Tinggi unggun.
Faktor-faktor di atas merupakan variabel-variabel dalam proses fluidisasi yang akan
menentukan karakteristik proses fluidisasi tersebut. Selain itu, fenomena pada gambar 2 dapat
dijelaskan melalui persamaan Bernoulli dengan aliran laminer sebagai berikut, yaitu:
dan PgzF
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Pada gambar 2, terlihat bahwa perbedaan tekanan sepanjang unggun secara linear
berbanding lurus dengan laju alir volumetrik selama fluidisasi belum tercapai.
Jika padatan berupa partikel seperti pasir, ketahanan partikel tersebut terhadap aliran
fluida akan menurun dengan meningkatnya porositas partikel tersebut. Pengukuran P pada
sepanjang unggun dapat dinyatakan dengan persamaan sbb:
Bila Vs meningkat, meningkat dan P dijaga agar konstan. Dalam hal ini x juga
akan meningkat, akan tetapi pengaruh dari kenaikan x ini lebih kecil dibandingkan pengaruh
yang ditimbulkan oleh perubahan Adapun hubungan x, P dan kecepatan aliran fluida
dapat dilihat pada gambar 10.
Untuk kecepatan yang kurang dari kecepatan fluidisasi minimum (Umf) maka unggun
akan berperilaku sebagai packed bed. Namun, jika kecepatan aliran fluida dinaikkan melebihi
Umf, maka tidak hanya unggun yang terangkat, tetapi partikel akan bergerak dan akan saling
berbenturan satu sama lain dan akhirnya keseluruhan massa partikel akan menjadi fluida.
Gambar 10. Transition from packed bed to fluidized bed
Selama fluidisasi, penurunan tekanan sepanjang unggun akan tetap walaupun
kecepatan superfisial terus dinaikkan dan sama dengan berat efektif unggun persatuan luas:
dimana: m = massa partikel
ρp = densitas partikel
Sb = luas area unggun
ρf = densitas fluida
g = percepatan gravitasi
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Jika laju alir ke unggun terfluidisasi diturunkan bertahap, penurunan tekanan akan
tetap konstan dan tinggi unggun akan berkurang.Walaupun demikian, tinggi unggun terakhir
akan lebih besar daripada tinggi mula-mula untuk fixed bed. Hal ini dikarenakan solid di
dalam tabung cenderung berkumpul lebih rapat daripada jika solid diam secara bertahap dari
keadaan terfluidisasi. Penurunan tekanan pada laju alir rendah lebih kecil daripada nilai awal
di fixed bed. Unggun yang terfluidisasi akan bersifat menyerupai liquid, di antaranya:
Benda yang lebih ringan akan mengapung di atas unggun (yaitu benda-benda yang
densitasnya lebih kecil daripada densitas bulk unggun),
Permukaan akan tetap horizontal bahkan dalam unggun yang miring,
Solid dapat mengalir melalui bukaan di kolom sama seperti liquid,
Unggun memiliki tekanan statis karena gravitasi, nilainya sebesar ρogh,
Ketinggian antara dua unggun terfluidisasi yang serupa sama dengan tekanan statik
mereka.
II.2 Jenis-jenis Fluidisasi
II.2.1. Fluidisasi Partikulat
Dalam fluidisasi pasir dengan air, partikel-partikel bergerak menjauh satu sama lain dan
gerakannya bertambah hebat dengan meningkatnya kecepatan, tetapi densitas unggun rata-
rata pada suatu kecepatan tertentu sama di semua bagian unggun. Proses ini disebut fluidisasi
partikulat dan bercirikan ekspansi hamparan yang cukup besar tetapi seragam pada kecepatan
tinggi. (McCabe, 1985:151)
Akan tetapi, tidak semua fluida liquid pasti menghasilkan fluidisasi partikulat, hal ini
dipengaruhi oleh perbedaan densitas. Dalam kasus dimana densitas fluida dan solid tidak
terlalu berbeda, ukuran partikel kecil, dan kecepatan aliran fluida rendah, unggun akan
terluidisasi merata dengan tiap partikel bergerak sendiri-sendiri melewati jalur bebas rata-rata
(mean free path) yang relatif sama. Fase padat ini memiliki banyak karakteristik liquid dan
disebut fluidisasi partikulat. (Foust, 1959:643)
Pada fluidisasi partikulat, ekspansi yang terjadi adalah seragam dan persamaan Ergun,
yang berlaku untuk unggun diam, dapat dikatakan masih berlaku untuk unggun yang agak
mengembang. Andaikan aliran di antara partikel-partikel itu adalah laminar, persamaan yang
berlaku untuk hamparan yang mengalami ekspansi adalah (McCabe, 1985:152):
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
II.2.2. Fluidisasi Agregat/ Fluidisasi Gelembung
Unggun yang difluidisasikan dengan udara biasanya menunjukkan fluidisasi agregat. Pada
kecepatan superfisial yang jauh melebihi Umf, kebanyakan gas akan melewati unggun
sebagai gelembung atau rongga-rongga kosong yang tidak berisikan zat padat dan hanya
sebagian kecil gas yang mengalir dalam saluran-saluran yang terbentuk di antara partikel.
Gelembung yang terbentuk berperilaku hampir sama dengan gelembung udara di dalam air
atau gelembung uap di dalam zat cair yang mendidih, dan karena itu fluidisasi jenis ini sering
disebut fluidisasi didih (boiling bed). (McCabe, 1985:151)
Gelembung-gelembung yang terbentuk cenderung bersatu dan menjadi besar pada waktu
naik melalui hamparan fluidisasi itu. Jika kolom yang digunakan berdiameter kecil dengan
hamparan zat padat yang tebal, gelembung itu mungkin berkembang hingga memenuhi
seluruh penampang. Gelembung-gelembung yang beriringan lalu bergerak ke puncak kolom
terpisah dari zat padat yang seakan-akan tersumbat. Peristiwa ini disebut penyumbatan
(slugging). (McCabe, 1985:151)
Penyamarataan bahwa fluida gas pasti menghasilkan fluidisasi gelembung tidak
sepenuhnya benar. Perbedaan densitas merupakan parameter yang penting. Pada kasus
dimana densitas fluida dan solid berbeda jauh atau ukuran partikel besar, kecepatan aliran
fluida yang dibutuhkan lebih besar dan fluidisasi yang terjadi tidak merata. Sebagian besar
fluida melewati unggun dalam bentuk gelembung (bubbles). Di sini, unggun memiliki banyak
karakteristik liquid dengan fasa fluida terjadi pada saat gas menggelembung melewati
unggun. Fluidisasi jenis ini disebut fluidisasi agregat. (Foust, 1959:643)
Partikel unggun yang lebih ringan, lebih halus, dan bersifat kohesif sangat sukar
terfluidisasi karena gaya tarik antarpartikel lebih besar daripada gaya seretnya. Partikel
cenderung melekat satu sama lain dan gas menembus unggun dengan membentuk channel.
Pengembangan volume unggun dalam fluidisasi gelembung terutama disebabkan oleh
volume yang dipakai oleh gelembung uap, karena fase rapat pada umumnya tidak berekspansi
dengan peningkatan aliran. Dalam penurunan berikut ini, aliran gas melalui fase rapat
diandaikan sama dengan Umf dikalikan dengan fraksi unggun yang diisi oleh fase rapat,
ditambah sisa aliran gas yang dibawa oleh gelembung (McCabe, 1985:154), sehingga:
dimana: fb = fraksi unggun yang diisi gelembung
ub = kecepatan rata-rata gelembung
Dalam fluidisasi agregat, fluida akan membuat gelembung pada padatan unggun dalam
tingkah laku yang khusus. Gelembung fluida meningkat melalui unggun dan pecah pada
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
permukaan unggun dan akan tejadi “splashing” dimana partikel unggun akan bergerak ke
atas. Seiring dengan meningkatnya kecepatan fluida, perilaku gelembung akan bertambah
besar. (Brown, 1955:269)
Keberadaan fluidisasi partikulat atau agregatif merupakan hasil dari pengaruh gaya
gravitasi pada fasa-fasa yang ada dalam unggun terfluidisasi dan juga karena mekanika fluida
ruah dari sistem. Angka Froude, , yaitu rasio antara kinetik dengan energi gravitasi
merupakan salah satu kriteria penentu jenis fluidisasi apa yang terjadi. (Foust, 1959:643)
II.2.3. Fluidisasi Kontinu
Bila kecepatan fluida melalui hamparan zat padat cukup besar, maka semua partikel dalam
hamparan itu akan terbawa ikut oleh fluida hingga memberikan suatu fluidisasi kontinu.
Prinsip fluidisasi ini terutama diterapkan dalam pengangkutan zat padat dari suatu titik ke titik
lain dalam suatu pabrik pengolahan di samping ada beberapa reaktor gas zat padat lama yang
bekerja dengan prinsip ini. Contohnya adalah dalam tranportasi lumpur dan tranportasi
pneumatic. (McCabe, 1985:151)
Ketika laju alir fasa fluida melewati kecepatan terminal partikel, unggun terfluidisasi akan
kehilangan identitasnya karena partikel solid terbawa dalam aliran fluida. Metoda
pengangkutan ini sering digunakan dalam industri, biasanya dengan udara sebagai fasa fluida,
antara lain untuk mengangkut produk dari pengering semprot (spray dryers). Keuntungan
metoda ini adalah kehilangan yang terjadi sedikit, prosesnya bersih, dan kemampuannya
untuk memindahkan sejumlah besar solid dalam waktu singkat. Tetapi kerugiannya antara
lain ada kemungkinan terjadi kerusakan partikel solid serta korosi pada pipa mungkin besar.
(Foust, 1959:647)
Dalam fluidisasi, karena sifat-sifat partikel padat yang menyerupai sifat fluida cair dengan
viskositas tinggi, metode pengontakan fluidisasi memiliki beberapa keuntungan dan kerugian.
II.3 Sifat dan Karakteristik Partikel Unggun
a. Ukuran partikel
Padatan dalam unggun yang terfluidisasi tak pernah sama dalam ukuran dan mengacu
pada distribusi ukuran partikel tersebut. Untuk menghitung ukuran partikel rata-rata dengan
menggunakan diameter rata-rata permukaan (Kirk Othmer,1994:141).
dimana: dp = diameter partikel rata-rata yang secara umum digunakan untuk desain
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
dsv = diameter dari suatu bidang
b. Densitas padatan
Padatan dapat dibedakan menjadi 3 bagian berdasarkan densitasnya yaitu bulk,
skeletel, dan particle. Densitas bulk merupakan pengukuran berat dari keseluruhan partikel
dibagi dengan volume partikel. Pengukuran ini menyertakan faktor kekosongan dalam pori-
pori partikel. Skeletel adalah densitas suatu padatan jika porositasnya nol. Adapun densitas
partikel adalah berat dari suatu partikel dibagi dengan volumenya dengan menyertakan pori-
pori. Jika tidak ada nilai untuk densitas partikel, maka pendekatan untuk densitas partikel
dapat diperoleh dengan membagi dua densitas bulk.
c. Penurunan tekanan
Penurunan tekanan yang terjadi pada campuran dua fasa dinyatakan dalam beragam
bentuk, seperti static head, akselerasi dan kehilangan friksi untuk gas dan padatan. Untuk
aplikasi fluidisasi unggun di luar kondisi ketika akselerasi penurunan tekanan dapat diterima,
penurunan tekanan akan dihasilkan dari static head padatan. Untuk itu, berat suatu partikel
unggun jika dibagi dengan tinggi padatan akan menghasilkan densitas sesungguhnya dari
unggun yang terfluidisasi. Formulanya dirumuskan sebagai berikut :
PLpggc
Salah satu aspek yang akan ditinjau dalam percobaan ini adalah mengetahui besarnya
penurunan tekanan (pressure drop) di dalam unggun padatan yang terfluidakan. Hal tersebut
mempunyai arti yang cukup penting karena selain erat sekali hubungannya dengan besarnya
energi yang diperlukan, juga bisa memberikan indikasi tentang kelakuan unggun selama
operasi berlangsung. Penentuan besarnya hilang tekan di dalam unggun terfluidakan terutama
dihitung berdasarkan rumus-rumus yang diturunkan untuk unggun diam, terutama oleh Balke,
Kozeny, Carman, ataupun peneliti-peneliti lainnya.
Korelasi-korelasi matematik yang menggambarkan hubuangan antara hilang tekan
dengan laju alir fluida di dalam suatu sistem unggun diam diperoleh pertama kali pada tahun
1922 oleh Blake melalui metode-metode yang bersifat semi empiris, yaitu dengan
menggunakan bilangan-bilangan tidak berdimensi. Untuk aliran laminer dengan kehilangan
energi terutama disebabkan oleh gaya viscous, Blake memberikan hubungan :
dimana:
ΔP/L = hilang tekan per satuan panjang/ tinggi unggun
gc = faktor gravitasi
μ = viskositas fluida
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
ε = porositas unggun yang didefinisikan sebagai perbandingan volume ruang kosong
didalam unggun dengan volume unggun
u = kecepatan alir superfisial fluida
S = luas permukaan spesifik partikel
d. Sphericity
Sphericity merupakan faktor bentuk yang dinyatakan sebagai rasio dari area
permukaan volume partikel bulat yang sama dengan partikel itu dibagi dengan area
permukaan partikel.
Material yang melingkar seperti katalis dan pasir bulat memiliki nilai sphericity sebesar 0.9
atau lebih.
e. Kecepatan Fluidisasi Minimum (Umf)
Kecepatan fluidisasi minimum adalah kecepatan superficial terendah yang dibutuhkan
untuk terjadinya fluidisasi. Umf dapat dicari dengan menggunakan persamaan
Umf = [(1135.7+0.0408Ar)0.5-33.71]/(gdp)
Di mana bilangan Archimides (Ar) adalah :
Ar = gdp3(pgg/2
Untuk memprediksi Umf, Ergun menurunkan suatu korelasi dengan cara menyamakan
pressure drop pada saat Umf dengan berat unggun persatuan luas dan diperoleh persamaan
sebagai berikut.
Suku pertama persamaan Ergun dominan untuk aliran laminer sedangkan suku kedua
dominan pada aliran turbulen. Pengukuran Umf dapat diperoleh dari grafik P vs Umf, yaitu
sesuai titik potong atau antara bagian kurva yang datar seperti yang digambarkan pada gambar
10.
f. Kecepatan terminal
Kecepatan terminal suatu partikel (Ut) merupakan kecepatan gas yang dibutuhkan
untuk mengatur partikel tunggal yang tersuspensi dalam aliran gas. Kecepatan terminal suatu
partikel dinyatakan dalam persamaan:
Dalam aliran laminer dan mengikuti Hukum Stokes:
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Jadi, kecepatan terminal untuk partikel tunggal berbentuk bulat adalah
untuk Rep < 0.4
Dan untuk partikel besar dengan Cd = 0.43
untuk Rep > 500
Persamaan ini mengindikasikan bahwa untuk partikel yang berukuran kecil viskositas
merupakan faktor dominan setiap gas dan untuk partikel berukuran besar densitas merupakan
faktor yang terpenting. Kedua persamaan di atas mengabaikan gaya antar partikel. Secara
umum kecepatan selip (Uselip) atau kecepatan efektif terminal untuk partikel dalam suspensi
(U*t) adalah:
Uselip = U*t = Ut . f()
Kekosongan f() dari unggun yang terfluidisasi adalah fraksi mol yang terjadi oleh
gas. Fungsi t dapat dinyatakan dengan pendekatan Kozeny-Charman berikut.
f() = 0.1 2/(1-
Pendekatan lain yang digunakan untuk sistem banyak fasa yaitu korelasi Richardson-
Zaki untuk partikel tunggal dalam suspensi, yaitu:
U/Ut =n
n merupakan fungsi dari dp/D dan bilangan Re yang divariasikan dari 2.4-4.7 (Kirk Othmer,
1994:144).
g. Batas partikel
Partikel diklasifikasikan berdasarkan bagaimana partikel tersebut terfluidisasi dalam
udara pada kondisi tertentu. Partikel tersebut dapat diklasifikasikan menjadi:
Partikel halus
Partikel kasar
Kohesif, partikel yang sangat halus
Unggun yang bergerak
h. Gaya antar partikel
Gaya antar partikel sering kali diabaikan dalam fluidisasi meskipun dalam banyak
kasus gaya ini lebih kuat dibandingkan hydrodinamic yang digunakan dalam banyak korelasi.
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Gaya antar partikel yang berhubungan atau berkaitan dengan unggun yang terfluidisasi,
misalnya van der waals, elektrostatik, dan kapilaritas.
i. Daerah batas fluidisasi (fluidization regimes)
Pada kecepatan gas rendah, suatu padatan dalam tabung unggun akan berada pada
kondisi konstan seiring dengan bertambahnya kecepatan gas, gaya seret, dan gaya buoyant
mengalahkan berat partikel serta gaya antar partikel tersebut ( Kirk Othmer, 1994:147). Pada
fluidisasi minimum partikel memperlihatkan pergerakan yang minimal dan secara langsung
unggun akan sedikit terangkat.
II.4 Kelebihan dan Kekurangan Teknik Fluidisasi
Kelebihan dari teknik fluidisasi adalah:
1. Properti transfer panas yang baik dalam gas-fluidized bed. Gelembung yang terbentuk
menjaga unggun bersifat isotermal dan laju transfer panas yang tinggi diperoleh antara
unggun dan permukaan yang dicelupkan.
2. Sifat unggun yang menyerupai fluida memungkinkan adanya aliran zat padat secara
kontinu dan memudahkan pengontrolan.
3. Perpindahan panas antara unggun terfluidakan dengan media pemindah panas yang
baik memungkinkan pemakaian alat penukar panas yang memiliki luas permukaan
kecil.
4. Perpindahan panas dan kecepatan perpindahan mass antara partikel cukup tinggi.
5. Sirkulasi butiran-butiran padat antara dua unggun fluidisasi memungkinkan
pemindahan jumlah panas yang besar dalam reaktor.
Kekurangan dari teknik fluidisasi adalah:
1. Kecepatan fluida yang digunakan terbatas pada jangkauan dimana unggun
terfluidisasi. Jika kecepatan jauh lebih besar dari Umf, dapat terjadi kehilangan
material yang cukup besar akibat terbawa keluar dari unggun serta ada kemungkinan
terjadi kerusakan partikel karena kecepatan operasi yang terlalu besar.
2. Tenaga untuk memompa fluida sehingga terjadi fluidisasi harus besar untuk unggun
yang besar dan dalam.
3. Ukuran dan tipe partikel yang dapat digunakan dalam teknik ini terbatas.
4. Karena sifat unggun terfluidisasi yang kompleks, seringkali terjadi kesulitan dalam
mengubah skala kecil menjadi skala industri.
5. Adanya erosi terhadap bejana dan sistem pendingin.
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
6. Butiran halus akan terbawa aliran sehingga mengakibatkan hilangnya sejumlah
tertentu padatan.
II.5 Perilaku Gelembung pada Ketinggian unggun
II.5.1. Perilaku Gelembung
Gelembung yang lebih besar cenderung naik lebih cepat dibanding gelembung yang
kecil sehingga antar gelembung akan terjadi tumbukan dan bergabung (coalescence) dan
gelembung semakin bertambah besar. Dinding tabung juga mempengaruhi gerekan
gelembung sehingga gelembung cenderung bergerak ke arah dalam unggun.
Gelembung terjadi dalam kebanyakan unggun yang terfluidisasi dan peranannya
sangat penting karena akibat laju dari perubahan massa atau energi di antara gas dan padatan
dalam unggun. Gelembung terbentuk dalam unggun yang terfluidisasi dari ketidakstabilan
sistem 2 fasa. Pengontrolan ukuran gelembung dapat diperoleh dengan mengontrol distribusi
ukuran partikel atau dengan meningkatkan kecepatan gas.
Mengacu pada teori gelembung dua fasa dan fluidisasi, semua gas yang dibutuhkan
untuk fluidisasi minimum melewati unggun dalam proses pembentukan gelembung.
Gelembung meningkat melalui unggun dalam 2 kondisi yang berbeda. Gelembung yang
meningkat secara padat dapat terjadi pada kecepatan gas kurang dari Umf dan hal ini
memberikan kesempatan untuk gas melewati partikel unggun dan sirkuit pendek melalui
gelembung menuju ke permukaan unggun.
Kecepatan suatu gelembung yang bertambah besar melalui fluida unggun dinyatakan
dalam rumus:
Uhr = 0.71(gDb)0.5
Jika terjadi slugging, berlaku persamaan
Uhr = Uslug = 0.35(gD)0.5
Jadi kecepatan aktual peningkatan gelembung dalam unggun yang terfluidisasi
dinyatakan dengan rumus:
Ub = (U-Umf)+Ubr
II.5.2. Ketinggian unggun
Tinggi unggun dapat diplot terhadap kecepatan superficial. Untuk kecepatan
superficial tinggi permukaan berfluktuasi karena pecahnya gelembung di permukaan sehingga
ketinggian unggun hanya dapat diukur dengan perkiraan.
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
II.6 Sifat-sifat Perpindahan Panas Unggun Terfluidisasi
Unggun yang terfluidisasi oleh gelembung-gelembung tercampur dengan sangat baik
karena pertikel-partikel unggun tersirkulasi oleh gelembung udara yang naik. Akibatnya, suhu
unggun sangat seragam walaupun terdapat reaksi yang sangat eksoterm. Jika luas permukaan
tranfer panas antara gas dan unggun cukup tinggi, gas dan pertikel cepat mencapai suhu yang
sama. Laju transfer panas yang tinggi dapat diperoleh antara permukaan panas yang tercelup
di dalam unggun dengan unggunnya itu sendiri. Tiga mekanisme yang menyumbangkan
transfer panas antara unggun terfluidisasi dan permukaan adalah :
a. Untuk partikel unggun dengan diameter < 500 dan densitas < 4000 kg/m3 (kecuali paertikel
halus yang sangat kohesif), mekanisme utama adalah adanya sirkulasi antara bulk unggun
dan partikel yang berdekatan denghan permukaan panas (Particle Convective
Mechanism).
Partikel mampu mentransfer banyak panas karena mempunyai kapasitas panas pada saat
awal partikel berdekatan dengan permukaan panas, terdapat gradien suhu lokal yang
besar yaitu adanya perbedaan suhu yang besar antara bulk unggun dengan permukaan
sehingga laju perpindahan panas sangat besar. Akan tetapi, semakin lama suhu unggun
semakin mendekati suhu permukaan. Jadi untuk selang waktu tertentu laju transfer panas
semakin tinggi jika pertikel bersinggungan dengan permuikaan panas dalam recident time
yang singkat yang dapat diperoleh dengan mengatur kondisi operasi. Tetapi harus diingat
bahwa recident time yang ekstrim kecil untuk memeroleh koefisien perpindahan panas
yang paling tinggi dibatasi oleh konduktivitas panas gas dan jarak jalur transfer panas
terpendek di mana panas mengalir secara konduksi antara partikel unggun dan permukaan
panas.
b. Untuk unggun dalam ukuran atau densitas yang lebih besar, kecepatan interstisial adalah
turbulen yang berarti bahwa transfer panas konveksi melalui gas menjadi penting. Jika
transfer panas mode ini menjadi dominan maka transfer panas akan naik dengan naiknya
diameter partikel (karena makin besar partikel maka makin besar turbulensi kecepatan
interstisial).
c. Untuk suhu yang lebih tinggi akan terdapat perbedaan suhu yang sangat besar antara
unggun dan permukaan panas sehingga transfer panas secara radiasi menjadi penting.
Perpindahan kalor ke permukaan dalam sistem padat-gas koefisien perpindahan panas ke
permukaannya sangat tergantung pada kualitas fluidisasi yang terjadi (Coulson,
1968:215). Untuk menghitung koefisien perpindahan panas tersebut dapat digunakan
persamaan Dow dan Jacob berikut.
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
tc
p
ssttt dU
Ce
Ce
d
d
L
d
k
hd25,017,065,0
)1(55,0
dimana: h = koefisien perpindahan panas
k = konduktivitas termal gas
D = diameter partikel
Dt = diameter tube
L = panjang unggun
= kekosongan unggun
sdensitas padatan
densitas gas
Cs = kapasitas panas padatan
Cp = kapasitas panas gas pada tekanan konstan
viskositas gas
Uc = kecepatan superficial dalam tube kosong
II.7. Penyimpangan dari Keadaan Ideal (Interlock)
Karakteristik fluidisasi seperti digambarkan pada kurva fluidisasi ideal hanya terjadi
pada kondisi yang betul-betul ideal dimana butiran zat padat dengan mudah saling
melepaskan pada saat terjadi kesetimbangan antara gaya seret dengan berat partikel. Pada
kenyataannya, keadaan di atas tidak selamanya bisa terjadi karena adanya kecenderungan
partikel-partikel untuk saling mengunci satu dengan lainnya (interlock), sehingga akan terjadi
kenaikan hilang tekan (ΔP) sesaat sebelum fluidisasi terjadi. Fenomena interlock ini dapat
dilihat pada Gambar 11, terjadi pada awal fluidisasi saat terjadi perubahan kondisi dari
unggun tetap menjadi unggun terfluidakan.
Umf
Gambar 11. Kurva karakteristik fluidisasi tidak ideal karena terjadi interlock.
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
BAB III
PERCOBAAN
III.1. Tujuan Percobaan
1. Mengamati perilaku partikel unggun (bed) ketika udara dialirkan ke dalam tabung.
2. Menganalisa pengaruh fluidisasi terhadap transfer panas.
3. Menyelidiki pengaruh kedalaman rendaman heater dan termokopel terhadap koefisien
transfer panas pada suatu permukaan panas yanh terendam dalam unggun terfluidisasi.
III.2. Peralatan
Berikut ini adalah peralatan yang digunakan untuk percobaan fluidisasi:
Gambar 12. Gambar unit fluidisasi
Alat di atas terdiri dari beberapa bagian, yaitu:
1) Bed Chamber
Pada percobaan fluidisasi ini, partikel unggun (bed) yang digunakan adalah alumina
yang diletakkan di dalam tabung vertikal yang terbuat dari kaca dengan ukuran diameter 105
mm dan tinggi 220 mm. Tabung tersebut juga dilengkapi dengan alat semacam mistar yang
terletak pada bagian dindingnya yang berfungsi untuk mengukur ketinggian bed pada saat
terjadi fluidisasi.
Pada bagian bawah tabung tersebut, terdapat ruang distribusi (distribution chamber)
dan penyuplai udara (air distributor) yang berfungsi untuk menahan partikel unggun pada
saat tidak terjadi fluidisasi. Bagian ini sudah dirancang sedemikian rupa sehingga udara yang
mengalir melewati bed akan sama di setiap tempat tanpa menyebabkan penurunan tekanan
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
berlebihan. Sedangkan bagian atas tabung terdiri atas penyaring udara, sehingga bed tidak
akan terbawa keluar oleh udara ketika terjadi fluidisasi.
2) Cylinder mounting
Bagian ini terdiri dari elemen pemanas (heater), termokopel, dan pengukur tekanan. Ketiga
alat tersebut dapat digerakan secara vertikal untuk disesuaikan dengan ketinggian bed di
dalam bed chamber.
3) Heater
Heater yang dipergunakan pada percobaan ini berbentuk silinder dengan luas permukaan
sekitar 16 cm2.
4) Variable transformer
Variabel transformer merupakan alat untuk mengontrol laju perpindahan panas dari
heater. Voltase dan juga kuat arus dari heater tersebut kemudian akan ditampilkan pada panel
display. Pada permkaan heater, terdapat dua buah termokopel yang berfungsi untuk mengukur
temperatur permukaan heater dan yang satunya lagi berfungsi untuk melindungi dari nilai
setting yang berlebih.
Temperatur dari permukaan heater, bed, serta udara masuk yang mengalir akan
ditampilkan pada panel display lainnya. Pada bagian lain terdapat dua buah manometer yang
berisi fluida untuk mengukur penurunan tekanan udara yang mengalir sebelum dan sesudah
melewati bed chamber.
5.) Bed
Partikel unggun (bed) yang digunakan dalam percobaan ini adalah alumina dengan
data-data sebagai berikut :
Pada dasarnya, jenis bed yang digunakan dapat diganti-ganti sesuai dengan kebutuhan.
Namun, karena keterbatasan ( misalnya harus melepas beberapa komponen alat), maka dalam
percobaan ini variasi bed tidak dilakukan.
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Gambar 13. Skema sederhana peralatan fluidisasi
III.3. Prosedur Percobaan
Percobaan 1
A. Decreasing flow rate
Mengatur laju alir udara (Q = 1.7 L/s) dengan mengatur knop aliran udara.
Mencatat ketinggian bed (Hbed) yang terfluidisasi pada setiap penurunan laju alir
udara.
Mencatat perbedaan tekanan dengan mencatat perbedaan ketinggian fluida (h) yang
ada di dalam manometer pada setiap penurunan laju alir udara..
Mengurangi laju alir udara secara bertahap sehingga didapatkan variasi laju alir udara
masing – masing 1.4 L/s ; 1.2 L/s ; 1 L/s ; 0.8 L/s ; 0.6 L/s ;0, 4 L/s ; dan 0L/s.
B. Increasing flow rate
Mengatur laju alir udara (Q = 0 L/s) dengan mengatur knop aliran udara.
Mencatat ketinggian bed (Hb) yang terfluidisasi pada setiap kenaikan laju alir udara.
Mencatat perbedaan tekanan dengan mencatat perbedaan ketinggian fluida (h) yang
ada di dalam manometer pada setiap kenaikan laju alir udara.
Menaikkan laju alir udara secara bertahap sehingga didapatkan variasi laju alir udara
masing – masing 0.4 L/s ; 0.6 L/s ; 0.8 L/s ; 1 L/s ; 1.2 L/ s ; 1.4 L/s dan 1.7 L/s.
Percobaan 2-10
Percobaan 2A
a. Mengatur kedalaman termokopel (ht) = 2 cm.
b. Mengatur temperatur heater (T1) pada suhu 100 °C dan mengatur kedalaman heater =
2 cm.
c. Mengatur laju alir udara (Q = 1.7 L/s) dengan mengatur knop aliran udara.
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
d. Mencatat data – data berikut:
Temperatur bed (T2) dan temperatur udara masuk (T3) dengan cara memutar
knop temperature indicator
Ketinggian bed (Hb) yang terfluidisasi.
Voltase (V) dan kuat arus (I) yang masing – masing ditunjukkan oleh voltmeter
dan amperemeter.
Perbedaan ketinggian fluida (h) yang ada di dalam manometer.
e. Mengurangi laju alir udara secara bertahap sehingga didapatkan variasi laju alir udara
masing – masing 1.4 L/s ; 1 L/s ; 0.6 L/s ; 0, 4 L/s ; dan 0 L/s.
f. Mengulangi tahap d dan e untuk masing – masing variasi laju alir udara.
Percobaan 2A diulangi dengan mengatur variasi kedalaman termokopel. Untuk percobaan 2
B, kedalaman termokopel = 3 cm sedangkan percobaan 2 C, kedalaman termokopel = 4 cm
sementara langkah – langkah percobaan di atas tetap dilakukan.
Langkah – langkah percobaan 2 – 10, nilai kedalaman heater, temperatur heater (T1) dan
kedalaman termokopel (ht) divariasikan sebagai berikut.
Percobaan Kedalaman heater (cm) T1 (°C) Kedalaman termokopel (cm)
2
A
2 100
2
B 3
C 4
3
A
2 120
2
B 3
C 4
4
A
2 140
2
B 3
C 4
5
A
3 100
2
B 3
C 4
6
A
3 120
2
B 3
C 4
7
A
3 140
2
B 3
C 4
8
A
4 100
2
B 3
C 4
9
A
4 120
2
B 3
C 4
10
A
4 140
2
B 3
C 4
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
BAB IV
DATA dan PENGOLAHAN DATA
IV.1 Data Percobaan
Percobaan 1
Percobaan ini dilakukan untuk mengamati perilaku unggun sebelum memakai heater untuk
menganalisis pengaruh transfer panas terhadap fluidisasi.
Decreasing Flowrate
Q(L/s) ∆P (mmH2O) h bed (cm)1,7 3 13,51,6 2,9 131,4 3 12,51,2 3,3 111 3,2 9,7
0,8 3,3 8,50,6 3 5,80,4 2,8 5,80,2 2,5 5,80 2,3 5,8
Increasing Flowrate
Q(L/s) ∆P (mmH2O) h bed (cm)0 2,3 5,8
0,2 2,4 5,80,4 2,8 5,80,6 3 5,80,8 3,3 5,81 3,3 10,5
1,2 3,1 121,4 3,1 131,6 2,9 141,7 2,9 14,5
Percobaan 2-10
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui perilaku unggun saat memakai heater. Dari
percobaan ini kita dapat mengetahui apakah pengaruh heater terhadap peristiwa fluidisasi atau
sebaliknya fluidisasi yang akan berpengaruh terhadap transfer panas. Data-data yang
didapatkan dari percobaan adalah sebagai berikut:
Untuk semua percobaan, nilai v dan I tetap, yaitu:
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
v = 90 voltI = 1,25 A
Percobaan 2
kedalaman heater = 2 cm, T1 = 100 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 14,5 33 321,6 3 14,1 34 331,2 3,2 13 34,5 330,6 3,1 5,8 35 330,4 2,8 5,8 35 330 2,2 5,8 35 33
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,4 14,7 36 331,6 3 14,1 36 351,2 3,2 13,2 36 350,6 3,1 5,8 37 340,4 2,8 5,8 38 340 2,2 5,8 39 34
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 14,2 37 351,6 3 13,6 37 361,2 3,2 12,3 37 350,6 3,1 5,8 37 350,4 2,8 5,8 38 350 2,2 5,8 38 34
Percobaan 3
kedalaman heater = 2 cm, T1 = 120 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,8 46 391,6 3 15 45 391,2 3,2 13 45 380,6 3,2 5,8 47 380,4 2,3 5,8 47 380 2,2 5,8 47 37
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,6 44 371,6 3 15 44 381,2 3,1 14 43 370,6 3,1 5,8 43 370,4 2,7 5,8 45 370 2,1 5,8 46 36
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 16 44 371,6 2,9 14,5 43 371,2 3,1 13,5 43 370,6 3,1 5,8 42 360,4 2,7 5,8 43 370 2,2 5,8 43 36
Percobaan 4
kedalaman heater = 2 cm, T1 = 140 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,9 48 391,6 3 15 47 391,2 3,2 13,5 47 390,6 3,2 5,8 49 380,4 2,7 5,8 50 380 2,2 5,8 50 37
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,5 50 391,6 3 14,9 48 391,2 3,1 13 48 390,6 3,1 5,8 50 380,4 2,7 5,8 50 390 2,1 5,8 51 38
c. kedalaman termokopel = 4 cm
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,4 48 391,6 2,9 14,3 48 391,2 3,1 13,5 47 390,6 3,1 5,8 47 390,4 2,8 5,8 47 380 2,2 5,8 47 38
Percobaan 5
kedalaman heater = 3 cm, T1 = 100 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15 41 371,6 2,9 14,5 41 371,2 3,1 13,2 42 360,6 3,1 5,8 43 360,4 2,8 5,8 44 360 2,1 5,8 44 35
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,8 15,2 41 361,6 2,9 14 41 371,2 3,1 13 45 360,6 3,1 5,8 48 360,4 2,8 5,8 49 350 2,2 5,8 50 35
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 14,8 43 361,6 3 14 44 371,2 3,1 13 48 360,6 3,2 5,8 51 350,4 2,8 5,8 55 350 2,2 5,8 57 35
Percobaan 6
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
kedalaman heater = 3 cm, T1 = 120 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,8 48 391,6 3 15,3 46 391,2 3,1 13,5 46 380,6 3,1 5,8 46 380,4 2,7 5,8 46 380 2,2 5,8 46 39
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 16 45 381,6 3 15 45 381,2 3,1 13 45 380,6 3,1 5,8 44 370,4 2,6 5,8 44 370 2,2 5,8 45 37
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,6 44 371,6 3 15 43 371,2 3,1 14 42 370,6 3,1 5,8 43 370,4 2,7 5,8 43 370 2,2 5,8 43 36
Percobaan 7
kedalaman heater = 3 cm, T1 = 140 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 16 48 391,6 3 15 47 391,2 3,2 13 48 380,6 3,1 5,8 48 380,4 2,7 5,8 49 380 2,2 5,8 49 37
b. kedalaman termokopel = 3 cm
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 16 49 391,6 2,9 14,5 49 391,2 3,1 13 49 390,6 3,1 5,8 49 380,4 2,7 5,8 49 380 2,1 5,8 49 38
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,7 49 391,6 2,9 14,7 48 401,2 3,1 14 48 390,6 3,1 5,8 48 390,4 2,8 5,8 48 380 2,2 5,8 48 38
Percobaan 8
kedalaman heater = 4 cm, T1 = 100 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,3 43 361,6 2,9 14,4 41 371,2 3,1 13,3 42 370,6 3,1 5,8 42 360,4 2,8 5,8 41 360 2,1 5,8 41 36
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,8 15,3 42 371,6 2,9 14,2 42 371,2 3,1 13 42 370,6 3,1 5,8 42 360,4 2,8 5,8 42 360 2,2 5,8 43 36
c. kedalaman termokopel = 4 cm
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,8 15,3 42 381,6 2,9 14 42 381,2 3,1 13 42 380,6 3,1 5,8 42 370,4 2,8 5,8 44 370 2,1 5,8 45 36
Percobaan 9
kedalaman heater = 4 cm, T1 = 120 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 16 45 391,6 2,9 15 44 391,2 3,1 13,2 45 390,6 3,1 5,8 45 380,4 2,8 5,8 45 380 2,2 5,8 45 37
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,8 16 47 381,6 2,9 15 46 391,2 3,1 13,4 45 380,6 3,1 5,8 45 380,4 2,8 5,8 45 380 2,2 5,8 45 37
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,8 16 45 381,6 2,9 15 43 381,2 3,1 14 43 380,6 3,1 5,8 43 370,4 2,7 58 43 370 2,2 5,8 44 36
Percobaan 10
kedalaman heater = 4 cm, T1 = 140 0C
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,5 48 391,6 2,9 14,7 47 391,2 3,2 13,5 48 380,6 3,1 5,8 48 380,4 2,7 5,8 48 380 2,2 5,8 48 38
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 15,5 49 391,6 2,9 14,7 49 391,2 3,2 12,5 48 390,6 3,1 5,8 48 380,4 2,7 5,8 49 380 2,1 5,8 49 37
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q(L/s) delta P (mmH2O) h bed (cm) T2 C T3 C1,7 2,9 16 49 391,6 3 15,4 48 391,2 3,1 13 48 380,6 3,1 5,8 49 380,4 2,8 5,8 49 380 2,2 5,8 49 38
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
IV.2. PENGOLAHAN DATA
Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan rumus-rumus sebagai berikut :
Keterangan :
Q = laju alir udara
Hb = tinggi bed
H = selisih tinggi manometer
Ht = kedalaman termokopel
T1 = temperatur heater
T2 = temperatur bed
T3 = temperatur udara
A = πdL = 0.072534m2
Across = πr2 = 8.66x 10-3m2
L = panjang tabung = 220 mm
r = jari - jari tabung = 105 mm
Percobaan 1
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Decreasing Flowrate
Q(L/s) Q(m3/s) ∆P(mmH20) ∆P(mH20) hbed(cm) hbed(m) A cross (m2) Vs (m/s)1,7 0,0017 3 0,003 13,5 0,135 0,00866 0,196301,6 0,0016 2,9 0,0029 13 0,13 0,00866 0,184761,4 0,0014 3 0,003 12,5 0,125 0,00866 0,161661,2 0,0012 3,3 0,0033 11 0,11 0,00866 0,138571 0,001 3,2 0,0032 9,7 0,097 0,00866 0,11547
0,8 0,0008 3,3 0,0033 8,5 0,085 0,00866 0,092380,6 0,0006 3 0,003 5,8 0,058 0,00866 0,069280,4 0,0004 2,8 0,0028 5,8 0,058 0,00866 0,046190,2 0,0002 2,5 0,0025 5,8 0,058 0,00866 0,023090 0 2,3 0,0023 5,8 0,058 0,00866 0,00000
Increasing Flowrate
Q(L/s)
Q(m3/s) ∆P(mmH20) ∆P(mH20) hbed(cm) hbed(m) A cross (m2) Vs (m/s)
0 0 2,3 0,0023 5,8 0,058 0,00866 0,000000,2 0,0002 2,4 0,0024 5,8 0,058 0,00866 0,023090,4 0,0004 2,8 0,0028 5,8 0,058 0,00866 0,046190,6 0,0006 3 0,003 5,8 0,058 0,00866 0,069280,8 0,0008 3,3 0,0033 5,8 0,058 0,00866 0,092381 0,001 3,3 0,0033 10,5 0,105 0,00866 0,11547
1,2 0,0012 3,1 0,0031 12 0,12 0,00866 0,138571,4 0,0014 3,1 0,0031 13 0,13 0,00866 0,161661,6 0,0016 2,9 0,0029 14 0,14 0,00866 0,184761,7 0,0017 2,9 0,0029 14,5 0,145 0,00866 0,19630
Percobaan 2
kedalaman heater = 2 cm, T1 = 100 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 2.0502 110.4498 1522.731409 12823.20167
1.6 0.00192 112.5 1.9296 110.5704 1524.394077 12823.20167
1.2 0.00144 112.5 2.1708 110.3292 1014.045827 8548.801116
0.6 0.00072 112.5 1.4472 111.0528 765.5223757 6411.600837
0.4 0.00048 112.5 0.9648 111.5352 768.8477128 6411.600837
0 0 112.5 0 112.5 775.498387 6411.600837
b. kedalaman termokopel = 3 cm
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 6.1506 106.3494 488.7335594 4274.400558
1.6 0.00192 112.5 1.9296 110.5704 1524.394077 12823.20167
1.2 0.00144 112.5 1.4472 111.0528 1531.044751 12823.20167
0.6 0.00072 112.5 2.1708 110.3292 507.0229134 4274.400558
0.4 0.00048 112.5 1.9296 110.5704 381.0985193 3205.800419
0 0 112.5 0 112.5 310.1993548 2564.640335
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 4.1004 108.3996 747.2330218 6411.600837
1.6 0.00192 112.5 1.9296 110.5704 1524.394077 12823.20167
1.2 0.00144 112.5 2.8944 109.6056 755.5463645 6411.600837
0.6 0.00072 112.5 1.4472 111.0528 765.5223757 6411.600837
0.4 0.00048 112.5 1.4472 111.0528 510.3482505 4274.400558
0 0 112.5 0 112.5 387.7491935 3205.800419
Percobaan 3
kedalaman heater = 2 cm, T1 = 120 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 8.2008 104.2992 359.4838283 3205.800419
1.6 0.00192 112.5 7.7184 104.7816 361.1464968 3205.800419
1.2 0.00144 112.5 8.6832 103.8168 238.5474398 2137.200279
0.6 0.00072 112.5 5.0652 107.4348 211.5949565 1831.885953
0.4 0.00048 112.5 3.8592 108.6408 187.2239226 1602.900209
0 0 112.5 0 112.5 172.3329749 1424.800186
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q m udara Daya Q udara Q h glass h
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
(mm3/s) (kg/s) (J/s) (J/s)konveksi
(J/s) (J/m2K) heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 10.251 102.249 281.9339896 2564.640335
1.6 0.00192 112.5 7.7184 104.7816 361.1464968 3205.800419
1.2 0.00144 112.5 13.0248 99.4752 152.3809524 1424.800186
0.6 0.00072 112.5 8.6832 103.8168 119.2737199 1068.60014
0.4 0.00048 112.5 6.7536 105.7464 104.1348097 915.9429767
0 0 112.5 0 112.5 103.3997849 854.8801116
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 14.3514 98.1486 193.3056025 1831.885953
1.6 0.00192 112.5 13.5072 98.9928 194.968271 1831.885953
1.2 0.00144 112.5 17.3664 95.1336 109.2977087 1068.60014
0.6 0.00072 112.5 11.5776 100.9224 86.96128712 801.4501046
0.4 0.00048 112.5 9.648 102.852 70.89916453 641.1600837
0 0 112.5 0 112.5 70.49985336 582.8728034
Percobaan 4
kedalaman heater = 2 cm, T1 = 140 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 14.3514 98.1486 193.3056025 1831.885953
1.6 0.00192 112.5 7.7184 104.7816 361.1464968 3205.800419
1.2 0.00144 112.5 7.236 105.264 290.2473323 2564.640335
0.6 0.00072 112.5 4.3416 108.1584 248.5234511 2137.200279
0.4 0.00048 112.5 2.412 110.088 303.5486806 2564.640335
0 0 112.5 0 112.5 310.1993548 2564.640335
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
(J/s)
1.7 0.00204 112.5 10.251 102.249 281.9339896 2564.640335
1.6 0.00192 112.5 9.648 102.852 283.5966581 2564.640335
1.2 0.00144 112.5 7.236 105.264 290.2473323 2564.640335
0.6 0.00072 112.5 4.3416 108.1584 248.5234511 2137.200279
0.4 0.00048 112.5 2.8944 109.6056 251.8487882 2137.200279
0 0 112.5 0 112.5 221.5709677 1831.885953
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 8.2008 104.2992 359.4838283 3205.800419
1.6 0.00192 112.5 7.7184 104.7816 361.1464968 3205.800419
1.2 0.00144 112.5 5.7888 106.7112 367.797171 3205.800419
0.6 0.00072 112.5 3.618 108.882 300.2233435 2564.640335
0.4 0.00048 112.5 3.3768 109.1232 214.9202935 1831.885953
0 0 112.5 0 112.5 172.3329749 1424.800186
Percobaan 5
kedalaman heater = 3 cm, T1 = 100 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 14.3514 98.1486 193.3056025 1831.885953
1.6 0.00192 112.5 11.5776 100.9224 231.8967657 2137.200279
1.2 0.00144 112.5 10.1304 102.3696 201.6189452 1831.885953
0.6 0.00072 112.5 6.5124 105.9876 162.3569636 1424.800186
0.4 0.00048 112.5 4.3416 108.1584 165.6823007 1424.800186
0 0 112.5 0 112.5 155.0996774 1282.320167
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
1.7 0.00204 112.5 14.3514 98.1486 193.3056025 1831.885953
1.6 0.00192 112.5 11.5776 100.9224 231.8967657 2137.200279
1.2 0.00144 112.5 8.6832 103.8168 238.5474398 2137.200279
0.6 0.00072 112.5 4.3416 108.1584 248.5234511 2137.200279
0.4 0.00048 112.5 3.8592 108.6408 187.2239226 1602.900209
0 0 112.5 0 112.5 155.0996774 1282.320167
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 14.3514 98.1486 193.3056025 1831.885953
1.6 0.00192 112.5 11.5776 100.9224 231.8967657 2137.200279
1.2 0.00144 112.5 8.6832 103.8168 238.5474398 2137.200279
0.6 0.00072 112.5 4.3416 108.1584 248.5234511 2137.200279
0.4 0.00048 112.5 2.8944 109.6056 251.8487882 2137.200279
0 0 112.5 0 112.5 221.5709677 1831.885953
Percobaan 6
kedalaman heater = 3 cm, T1 = 120 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 18.4518 94.0482 144.0676097 1424.800186
1.6 0.00192 112.5 13.5072 98.9928 194.968271 1831.885953
1.2 0.00144 112.5 11.5776 100.9224 173.9225742 1602.900209
0.6 0.00072 112.5 5.7888 106.7112 183.8985855 1602.900209
0.4 0.00048 112.5 3.8592 108.6408 187.2239226 1602.900209
0 0 112.5 0 112.5 221.5709677 1831.885953
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
1.7 0.00204 112.5 14.3514 98.1486 193.3056025 1831.885953
1.6 0.00192 112.5 13.5072 98.9928 194.968271 1831.885953
1.2 0.00144 112.5 10.1304 102.3696 201.6189452 1831.885953
0.6 0.00072 112.5 5.0652 107.4348 211.5949565 1831.885953
0.4 0.00048 112.5 3.3768 109.1232 214.9202935 1831.885953
0 0 112.5 0 112.5 193.8745967 1602.900209
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 14.3514 98.1486 193.3056025 1831.885953
1.6 0.00192 112.5 11.5776 100.9224 231.8967657 2137.200279
1.2 0.00144 112.5 7.236 105.264 290.2473323 2564.640335
0.6 0.00072 112.5 4.3416 108.1584 248.5234511 2137.200279
0.4 0.00048 112.5 2.8944 109.6056 251.8487882 2137.200279
0 0 112.5 0 112.5 221.5709677 1831.885953
Percobaan 7
kedalaman heater = 3 cm, T1 = 140 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 12.3012 100.1988 230.2340971 2137.200279
1.6 0.00192 112.5 9.648 102.852 283.5966581 2564.640335
1.2 0.00144 112.5 8.6832 103.8168 238.5474398 2137.200279
0.6 0.00072 112.5 5.0652 107.4348 211.5949565 1831.885953
0.4 0.00048 112.5 3.3768 109.1232 214.9202935 1831.885953
0 0 112.5 0 112.5 193.8745967 1602.900209
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 18.4518 94.0482 144.0676097 1424.800186
1.6 0.00192 112.5 13.5072 98.9928 194.968271 1831.885953
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
1.2 0.00144 112.5 10.1304 102.3696 201.6189452 1831.885953
0.6 0.00072 112.5 5.0652 107.4348 211.5949565 1831.885953
0.4 0.00048 112.5 3.3768 109.1232 214.9202935 1831.885953
0 0 112.5 0 112.5 193.8745967 1602.900209
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 14.3514 98.1486 193.3056025 1831.885953
1.6 0.00192 112.5 9.648 102.852 283.5966581 2564.640335
1.2 0.00144 112.5 7.236 105.264 290.2473323 2564.640335
0.6 0.00072 112.5 4.3416 108.1584 248.5234511 2137.200279
0.4 0.00048 112.5 2.8944 109.6056 251.8487882 2137.200279
0 0 112.5 0 112.5 193.8745967 1602.900209
Percobaan 8
kedalaman heater = 4 cm, T1 = 100 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 18.4518 94.0482 144.0676097 1424.800186
1.6 0.00192 112.5 15.4368 97.0632 167.2719001 1602.900209
1.2 0.00144 112.5 11.5776 100.9224 173.9225742 1602.900209
0.6 0.00072 112.5 7.9596 104.5404 131.0236955 1165.745607
0.4 0.00048 112.5 5.7888 106.7112 122.599057 1068.60014
0 0 112.5 0 112.5 119.3074441 986.4001288
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 22.5522 89.9478 112.7343415 1165.745607
1.6 0.00192 112.5 17.3664 95.1336 145.7302782 1424.800186
1.2 0.00144 112.5 13.0248 99.4752 152.3809524 1424.800186
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
0.6 0.00072 112.5 8.6832 103.8168 119.2737199 1068.60014
0.4 0.00048 112.5 5.3064 107.1936 134.3490326 1165.745607
0 0 112.5 0 112.5 119.3074441 986.4001288
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 18.4518 94.0482 144.0676097 1424.800186
1.6 0.00192 112.5 17.3664 95.1336 145.7302782 1424.800186
1.2 0.00144 112.5 11.5776 100.9224 173.9225742 1602.900209
0.6 0.00072 112.5 5.7888 106.7112 183.8985855 1602.900209
0.4 0.00048 112.5 4.3416 108.1584 165.6823007 1424.800186
0 0 112.5 0 112.5 172.3329749 1424.800186Percobaan 9
kedalaman heater = 4 cm, T1 = 120 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 18.4518 94.0482 144.0676097 1424.800186
1.6 0.00192 112.5 15.4368 97.0632 167.2719001 1602.900209
1.2 0.00144 112.5 14.472 98.028 135.1476549 1282.320167
0.6 0.00072 112.5 7.236 105.264 145.1236661 1282.320167
0.4 0.00048 112.5 5.3064 107.1936 134.3490326 1165.745607
0 0 112.5 0 112.5 129.2497312 1068.60014
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 20.502 91.998 126.8343122 1282.320167
1.6 0.00192 112.5 19.296 93.204 128.4969807 1282.320167
1.2 0.00144 112.5 14.472 98.028 135.1476549 1282.320167
0.6 0.00072 112.5 7.9596 104.5404 131.0236955 1165.745607
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
0.4 0.00048 112.5 5.3064 107.1936 134.3490326 1165.745607
0 0 112.5 0 112.5 140.9997067 1165.745607
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 20.502 91.998 126.8343122 1282.320167
1.6 0.00192 112.5 15.4368 97.0632 167.2719001 1602.900209
1.2 0.00144 112.5 13.0248 99.4752 152.3809524 1424.800186
0.6 0.00072 112.5 6.5124 105.9876 162.3569636 1424.800186
0.4 0.00048 112.5 4.824 107.676 148.4490032 1282.320167
0 0 112.5 0 112.5 155.0996774 1282.320167
Percobaan 10
kedalaman heater = 4 cm, T1 = 140 0C
a. kedalaman termokopel = 2 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 18.4518 94.0482 144.0676097 1424.800186
1.6 0.00192 112.5 15.4368 97.0632 167.2719001 1602.900209
1.2 0.00144 112.5 14.472 98.028 135.1476549 1282.320167
0.6 0.00072 112.5 7.236 105.264 145.1236661 1282.320167
0.4 0.00048 112.5 4.824 107.676 148.4490032 1282.320167
0 0 112.5 0 112.5 155.0996774 1282.320167
b. kedalaman termokopel = 3 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 20.502 91.998 126.8343122 1282.320167
1.6 0.00192 112.5 19.296 93.204 128.4969807 1282.320167
1.2 0.00144 112.5 13.0248 99.4752 152.3809524 1424.800186
0.6 0.00072 112.5 7.236 105.264 145.1236661 1282.320167
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
0.4 0.00048 112.5 5.3064 107.1936 134.3490326 1165.745607
0 0 112.5 0 112.5 129.2497312 1068.60014
c. kedalaman termokopel = 4 cm
Q (mm3/s)
m udara (kg/s)
Daya (J/s)
Q udara (J/s)
Q konveksi
(J/s)h glass (J/m2K)
h heater(J/m2K)
1.7 0.00204 112.5 20.502 91.998 126.8343122 1282.320167
1.6 0.00192 112.5 17.3664 95.1336 145.7302782 1424.800186
1.2 0.00144 112.5 14.472 98.028 135.1476549 1282.320167
0.6 0.00072 112.5 7.9596 104.5404 131.0236955 1165.745607
0.4 0.00048 112.5 5.3064 107.1936 134.3490326 1165.745607
0 0 112.5 0 112.5 140.9997067 1165.745607
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Q konveksi, Q udara, h glass, dan h heater untuk masing-masing variasi suhu dan kedalaman heater.
Theater = 1000C dan kedalaman heater = 2 cm
Q (mm3/s)
Termokopel (cm) H bed
H bed rata-rata
ΔP (mmH2O) ΔP rata-rata q konveksi
q konveksi rata2 h glass
h glass rata2 h heater
h heater rata2
1.70
2.00 14.50
14.47
2.90
2.73
110.45
108.40
1522.73
919.57
12823.20
7836.403.00 14.70 2.40 106.35 488.73 4274.404.00 14.20 2.90 108.40 747.23 6411.60
1.60
2.00 14.10
13.93
3.00
3.00
110.57
110.57
1524.39
1524.39
12823.20
12823.203.00 14.10 3.00 110.57 1524.39 12823.204.00 13.60 3.00 110.57 1524.39 12823.20
1.20
2.00 13.00
12.83
3.20
3.20
110.33
110.33
1014.05
1100.21
8548.80
9261.203.00 13.20 3.20 111.05 1531.04 12823.204.00 12.30 3.20 109.61 755.55 6411.60
0.60
2.00 5.80
5.80
3.10
3.10
111.05
110.81
765.52
679.36
6411.60
5699.203.00 5.80 3.10 110.33 507.02 4274.404.00 5.80 3.10 111.05 765.52 6411.60
0.40
2.00 5.80
5.80
2.80
2.80
111.54
111.05
768.85
553.43
6411.60
4630.603.00 5.80 2.80 110.57 381.10 3205.804.00 5.80 2.80 111.05 510.35 4274.40
0.00
2.00 5.80
5.80
2.20
2.20
112.50
112.50
775.50
491.15
6411.60
4060.683.00 5.80 2.20 112.50 310.20 2564.644.00 5.80 2.20 112.50 387.75 3205.80
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Theater = 1200C dan kedalaman heater = 2 cm
Q (mm3/s) Termokopel H bed
H bed rata-rata ΔP ΔP rata-rata q konveksi
q konveksi rata2 h glass
h glass rata2 h heater
h heater rata2
1.70
2.00 15.80
15.80
2.90
2.90
98.15
98.15
193.31
193.31
1831.89
1831.893.00 15.60 2.90 98.15 193.31 1831.894.00 16.00 2.90 98.15 193.31 1831.89
1.60
2.00 15.00
14.83
3.00
2.97
100.92
100.92
231.90
231.90
2137.20
2137.203.00 15.00 3.00 100.92 231.90 2137.204.00 14.50 2.90 100.92 231.90 2137.20
1.20
2.00 13.00
13.50
3.20
3.13
102.37
103.33
201.62
226.24
1831.89
2035.433.00 14.00 3.10 103.82 238.55 2137.204.00 13.50 3.10 103.82 238.55 2137.20
0.60
2.00 5.80
5.80
3.20
3.13
105.99
107.43
162.36
219.80
1424.80
1899.733.00 5.80 3.10 108.16 248.52 2137.204.00 5.80 3.10 108.16 248.52 2137.20
0.40
2.00 5.80
5.80
2.30
2.57
108.16
108.80
165.68
201.59
1424.80
1721.633.00 5.80 2.70 108.64 187.22 1602.904.00 5.80 2.70 109.61 251.85 2137.20
0.00
2.00 5.80
5.80
2.20
2.17
112.50
112.50
155.10
177.26
1282.32
1465.513.00 5.80 2.10 112.50 155.10 1282.324.00 5.80 2.20 112.50 221.57 1831.89
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Theater = 1400C dan kedalaman heater = 2 cm
Q (mm3/s) Termokopel H bed
H bed rata-rata ΔP ΔP rata-rata q konveksi
q konveksi rata2 h glass
h glass rata2 h heater
h heater rata2
1.70
2.00 15.90
15.60
2.90
2.90
94.05
92.68
144.07
133.62
1424.80
1338.453.00 15.50 2.90 89.95 112.73 1165.754.00 15.40 2.90 94.05 144.07 1424.80
1.60
2.00 15.00
14.73
3.00
2.97
97.06
95.78
167.27
152.91
1602.90
1484.173.00 14.90 3.00 95.13 145.73 1424.804.00 14.30 2.90 95.13 145.73 1424.80
1.20
2.00 13.50
13.33
3.20
3.13
100.92
100.44
173.92
166.74
1602.90
1543.533.00 13.00 3.10 99.48 152.38 1424.804.00 13.50 3.10 100.92 173.92 1602.90
0.60
2.00 5.80
5.80
3.20
3.13
104.54
105.02
131.02
144.73
1165.75
1279.083.00 5.80 3.10 103.82 119.27 1068.604.00 5.80 3.10 106.71 183.90 1602.90
0.40
2.00 5.80
5.80
2.70
2.73
106.71
107.35
122.60
140.88
1068.60
1219.723.00 5.80 2.70 107.19 134.35 1165.754.00 5.80 2.80 108.16 165.68 1424.80
0.00
2.00 5.80
5.80
2.20
2.17
112.50
112.50
119.31
136.98
986.40
1132.533.00 5.80 2.10 112.50 119.31 986.404.00 5.80 2.20 112.50 172.33 1424.80
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Theater = 1000C dan kedalaman heater = 3 cm
Q (mm3/s) Termokopel H bed
H bed rata-rata ΔP ΔP rata-rata q konveksi
q konveksi rata2 h glass
h glass rata2 h heater
h heater rata2
1.70
2.00 15.00
15.00
2.90
2.87
104.30
101.57
359.48
278.24
359.48
278.243.00 15.20 2.80 102.25 281.93 281.934.00 14.80 2.90 98.15 193.31 193.31
1.60
2.00 14.50
14.17
2.90
2.93
104.78
102.85
361.15
305.75
361.15
305.753.00 14.00 2.90 104.78 361.15 361.154.00 14.00 3.00 98.99 194.97 194.97
1.20
2.00 13.20
13.07
3.10
3.10
103.82
99.48
238.55
166.74
238.55
166.743.00 13.00 3.10 99.48 152.38 152.384.00 13.00 3.10 95.13 109.30 109.30
0.60
2.00 5.80
5.80
3.10
3.13
107.43
104.06
211.59
139.28
211.59
139.283.00 5.80 3.10 103.82 119.27 119.274.00 5.80 3.20 100.92 86.96 86.96
0.40
2.00 5.80
5.80
2.80
2.80
108.64
105.75
187.22
120.75
187.22
120.753.00 5.80 2.80 105.75 104.13 104.134.00 5.80 2.80 102.85 70.90 70.90
0.00
2.00 5.80
5.80
2.20
2.20
112.50
112.50
172.33
115.41
172.33
115.413.00 5.80 2.20 112.50 103.40 103.404.00 5.80 2.20 112.50 70.50 70.50
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Theater = 1200C dan kedalaman heater = 3 cm
Q (mm3/s) Termokopel H bed
H bed rata-rata ΔP ΔP rata-rata q konveksi
q konveksi rata2 h glass
h glass rata2 h heater
h heater rata2
1.70
2.00 15.80
15.80
2.90
2.90
94.05
96.78
144.07
176.89
1424.80
1696.193.00 16.00 2.90 98.15 193.31 1831.894.00 15.60 2.90 98.15 193.31 1831.89
1.60
2.00 15.30
15.10
3.00
3.00
98.99
99.64
194.97
207.28
1831.89
1933.663.00 15.00 3.00 98.99 194.97 1831.894.00 15.00 3.00 100.92 231.90 2137.20
1.20
2.00 13.50
13.50
3.10
3.10
100.92
102.85
173.92
221.93
1602.90
1999.813.00 13.00 3.10 102.37 201.62 1831.894.00 14.00 3.10 105.26 290.25 2564.64
0.60
2.00 5.80
5.80
3.10
3.10
106.71
107.43
183.90
214.67
1602.90
1857.333.00 5.80 3.10 107.43 211.59 1831.894.00 5.80 3.10 108.16 248.52 2137.20
0.40
2.00 5.80
5.80
2.70
2.67
108.64
109.12
187.22
218.00
1602.90
1857.333.00 5.80 2.60 109.12 214.92 1831.894.00 5.80 2.70 109.61 251.85 2137.20
0.00
2.00 5.80
5.80
2.20
2.20
112.50
112.50
221.57
212.34
1831.89
1755.563.00 5.80 2.20 112.50 193.87 1602.904.00 5.80 2.20 112.50 221.57 1831.89
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Theater = 1400C dan kedalaman heater = 3 cm
Q (mm3/s) Termokopel H bed
H bed rata-rata ΔP ΔP rata-rata q konveksi
q konveksi rata2 h glass
h glass rata2 h heater
h heater rata2
1.70
2.00 16.00
15.90
2.90
2.90
94.05
92.68
144.07
132.58
1424.80
1329.813.00 16.00 2.90 92.00 126.83 1282.324.00 15.70 2.90 92.00 126.83 1282.32
1.60
2.00 15.00
14.73
3.00
2.93
97.06
95.78
167.27
154.35
1602.90
1496.043.00 14.50 2.90 93.20 128.50 1282.324.00 14.70 2.90 97.06 167.27 1602.90
1.20
2.00 13.00
13.33
3.20
3.13
98.03
98.51
135.15
140.89
1282.32
1329.813.00 13.00 3.10 98.03 135.15 1282.324.00 14.00 3.10 99.48 152.38 1424.80
0.60
2.00 5.80
5.80
3.10
3.10
105.26
105.26
145.12
146.17
1282.32
1290.963.00 5.80 3.10 104.54 131.02 1165.754.00 5.80 3.10 105.99 162.36 1424.80
0.40
2.00 5.80
5.80
2.70
2.73
107.19
107.35
134.35
139.05
1165.75
1204.603.00 5.80 2.70 107.19 134.35 1165.754.00 5.80 2.80 107.68 148.45 1282.32
0.00
2.00 5.80
5.80
2.20
2.17
112.50
112.50
129.25
141.78
1068.60
1172.223.00 5.80 2.10 112.50 141.00 1165.754.00 5.80 2.20 112.50 155.10 1282.32
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Theater = 1000C dan kedalaman heater = 4 cm
Q (mm3/s) Termokopel H bed
H bed rata-rata ΔP ΔP rata-rata q konveksi
q konveksi rata2 h glass
h glass rata2 h heater
h heater rata2
1.70
2.00 15.30
15.30
2.90
2.83
98.15
101.57
193.31
278.24
1831.89
2534.113.00 15.30 2.80 102.25 281.93 2564.644.00 15.30 2.80 104.30 359.48 3205.80
1.60
2.00 14.40
14.20
2.90
2.90
104.78
104.14
361.15
335.30
3205.80
2992.083.00 14.20 2.90 102.85 283.60 2564.644.00 14.00 2.90 104.78 361.15 3205.80
1.20
2.00 13.30
13.10
3.10
3.10
105.26
105.75
290.25
316.10
2564.64
2778.363.00 13.00 3.10 105.26 290.25 2564.644.00 13.00 3.10 106.71 367.80 3205.80
0.60
2.00 5.80
5.80
3.10
3.10
108.16
108.40
248.52
265.76
2137.20
2279.683.00 5.80 3.10 108.16 248.52 2137.204.00 5.80 3.10 108.88 300.22 2564.64
0.40
2.00 5.80
5.80
2.80
2.80
110.09
109.61
303.55
256.77
2564.64
2177.913.00 5.80 2.80 109.61 251.85 2137.204.00 5.80 2.80 109.12 214.92 1831.89
0.00
2.00 5.80
5.80
2.20
2.20
112.50
112.50
310.20
234.70
2564.64
1940.443.00 5.80 2.20 112.50 221.57 1831.894.00 5.80 2.20 112.50 172.33 1424.80
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Theater = 1200C dan kedalaman heater = 4 cm
Q (mm3/s) Termokopel H bed
H bed rata-rata ΔP ΔP rata-rata q konveksi
q konveksi rata2 h glass
h glass rata2 h heater
h heater rata2
1.70
2.00 16.00
16.00
2.90
2.83
100.20
97.47
230.23
189.20
2137.20
1797.963.00 16.00 2.80 94.05 144.07 1424.804.00 16.00 2.80 98.15 193.31 1831.89
1.60
2.00 15.00
15.00
2.90
2.90
102.85
101.57
283.60
254.05
2564.64
2320.393.00 15.00 2.90 98.99 194.97 1831.894.00 15.00 2.90 102.85 283.60 2564.64
1.20
2.00 13.20
13.53
3.10
3.10
103.82
103.82
238.55
243.47
2137.20
2177.913.00 13.40 3.10 102.37 201.62 1831.894.00 14.00 3.10 105.26 290.25 2564.64
0.60
2.00 5.80
5.80
3.10
3.10
107.43
107.68
211.59
223.90
1831.89
1933.663.00 5.80 3.10 107.43 211.59 1831.894.00 5.80 3.10 108.16 248.52 2137.20
0.40
2.00 5.80
5.80
2.80
2.77
109.12
109.28
214.92
227.23
1831.89
1933.663.00 5.80 2.80 109.12 214.92 1831.894.00 5.80 2.70 109.61 251.85 2137.20
0.00
2.00 5.80
5.80
2.20
2.20
112.50
112.50
193.87
193.87
1602.90
1602.903.00 5.80 2.20 112.50 193.87 1602.904.00 5.80 2.20 112.50 193.87 1602.90
1
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Theater = 1400C dan kedalaman heater = 4 cm
Q (mm3/s) Termokopel H bed
H bed rata-rata ΔP ΔP rata-rata q konveksi
q konveksi rata2 h glass
h glass rata2 h heater
h heater rata2
1.70
2.00 15.50
15.67
2.90
2.90
94.05
92.68
144.07
132.58
1424.80
1329.813.00 15.50 2.90 92.00 126.83 1282.324.00 16.00 2.90 92.00 126.83 1282.32
1.60
2.00 14.70
14.93
2.90
2.93
97.06
95.13
167.27
147.17
1602.90
1436.673.00 14.70 2.90 93.20 128.50 1282.324.00 15.40 3.00 95.13 145.73 1424.80
1.20
2.00 13.50
13.00
3.20
3.17
98.03
98.51
135.15
140.89
1282.32
1329.813.00 12.50 3.20 99.48 152.38 1424.804.00 13.00 3.10 98.03 135.15 1282.32
0.60
2.00 5.80
5.80
3.10
3.10
105.26
105.02
145.12
140.42
1282.32
1243.463.00 5.80 3.10 105.26 145.12 1282.324.00 5.80 3.10 104.54 131.02 1165.75
0.40
2.00 5.80
5.80
2.70
2.73
107.68
107.35
148.45
139.05
1282.32
1204.603.00 5.80 2.70 107.19 134.35 1165.754.00 5.80 2.80 107.19 134.35 1165.75
0.00
2.00 5.80
5.80
2.20
2.17
112.50
112.50
155.10
141.78
1282.32
1172.223.00 5.80 2.10 112.50 129.25 1068.604.00 5.80 2.20 112.50 141.00 1165.75
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
IV.3. GRAFIK
Percobaan 1
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Percobaan 2
Grafik Q vs H bed
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Grafik Q vs ∆P
Grafik Q vs h glass
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Grafik Q vs h Heater
Grafik Q konveksi vs h Heater
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Grafik Q konveksi vs h Heater T 100oC
Grafik Q konveksi vs h Heater T 120oC
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Grafik Q konveksi vs h Heater T 140oC
Grafik Q konveksi terhadap h heater pada kedalaman heater 2 cm
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Grafik Q konveksi terhadap h heater pada kedalaman heater 3 cm
Grafik Q konveksi terhadap h heater pada kedalaman heater 4 cm
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
BAB V
ANALISIS
Pada percobaan ini, kita menggunakan Al2O3 sebagai bed (partikel unggun) dan udara
sebagai fluidanya. Pada keadaan diam (tidak dialiri udara), partikel bed diam, rapat dan
memiliki gaya tarik yang besar antar partikelnya. Saat partikel bed tersebut dialiri udara,
partikel bed tersebut bergerak membentuk gelombang seperti unggun. Aliran udara tersebut
menimbulkan gaya seret (drag force) yang besar antara partikel bed sehingga gaya antar
partikel tersebut menghilang dan menyebabkan partikel bed bergerak-gerak.
Pada suatu fluida, biasanya jika dialiri udara maka akan membentuk gelembung-
gelembung udara yang tersebar merata pada fuida tersebut. Akan tetapi, ketika partikel bed
(unggun) dialiri udara, gelembung hanya terjadi pada bagian atas unggun. Hal ini terjadi
karena partikel bed memiliki ukuran yang berbeda-beda, dimana partikel dengan ukuran yang
lebih kecil memiliki kecenderungan untuk terseret oleh aliran udara dan membentuk
gelembung. Semakin besar aliran udara maka gelembung yang terbentuk akan semakin besar
karena semakin banyak udara yang menyeret partikel bed untuk membentuk gelembung.
Dari terbentuknya gelembung yang tidak merata di setiap bagian fluida, maka dapat
dikatakan bahwa fluidisasi yang terjadi tidak sempurna.
Pada pecobaan ini kita melakukan dua percobaan. Tujuan percobaan pertama adalah
untuk menentukan perilaku unggun (∆p dan hbed) dengan menggunakan variasi laju alir.
Tujuan dari percobaan kedua adalah untuk menentukan perilaku unggun pada saat pemakaian
heater dengan variasi laju alir serta kedalaman kerendaman (tinggi termokopel dan tinggi
heater). Pembahasan lebih lanjut mengenai pengaruh laju alir terhadap perilaku unggun akan
dibahas pada bagian berikut ini.
Percobaan 1
Hubungan Laju Alir Udara dengan Pressure Drop
Untuk menentukan hubungan laju alir udara dan pressure drop, kita perlu mengetahui
arti kecepatan superfisial. Kecepatan superfisial (Vs) ialah laju alir fluida (dalam hal ini
udara) pada tabung yang kosong. Secara umum, kecepatan superfisial berbanding lurus
dengan laju alir fluida yang digunakan karena nilainya merupakan hasil pembagian laju alir
fluida terhadap luas permukaan melintang (Vs = Q/A) yang dapat juga dinyatakan sebagai:
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
dimana : Q = laju alir udara (m3/s)
T2 = suhu bed (oC)
Sb = 8,66 . 10-3 m2
T3 = suhu udara (oC)
Vs = kecepatan superfisial
Pressure drop dipengaruhi oleh laju alir udara. Hal ini ditunjukkan oleh persamaan
Bernoulli berikut:
Persamaan ini dibuat dengan menganggap ∆V2/2 diabaikan karena nilainya sangat kecil.
Dengan mengalikan persamaan di atas dengan lalu mengabaikan nilai karena fluida
yang digunakan adalah udara sehingga nilainya sangat kecil, maka diperoleh bahwa pressure
drop berbanding lurus dengan laju alir volumetrik (Q). Dalam hal ini, F pada persamaan di
atas menyatakan friksi (gaya gesek) oleh laju alir laminar sehingga nilainya yang dikalikan
dengan merupakan laju alir volumetrik.
Hal ini berarti bahwa laju alir udara berbanding lurus dengan pressure drop. Bila laju
alir udara meningkat, pressure drop dalam bed juga akan semakin meningkat sesuai dengan
peningkatan gaya gesek oleh aliran fluida. Hal ini akan berlangsung terus sampai unggun
mengembang. Jika kecepatan superfisial semakin meningkat maka unggun akan
mengembang semakin tinggi pula. Laju alir yang semakin tinggi akan memperbesar rongga
udara yang ada di dalam unggun yang artinya unggun akan semakin tinggi.
Laju alir udara berbanding lurus dengan kecepatan superfisial sehingga dapat
disimpulkan tinggi unggun berbanding lurus dengan kecepatan superfisial pada saat telah
terjadi fluidisasi. Apabila unggun telah mencapai tinggi maksimum terfluidisasi maka
pressure drop menjadi konstan karena sudah terbentuk rongga dalam unggun akibat peristiwa
fluidisasi tersebut dimana pressure drop tersebut akan cenderung konstan setelah mencapai
laju alir tertentu. Hal ini disebabkan karena gaya seret udara sudah mencukupi atau sudah
mengimbangi gaya berat partikel. Pada percobaan ini terdapat udara yang terperangkap
diantara partikel bed (nilai voidage, ε, bernilai besar).
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Dari data percobaan, terlihat bahwa pressure drop sebelum bed terfluidisasi
(ditunjukkan dengan bed yang bersifat fixed/belum bergerak di mana tinggi bed pada kondisi
ini bernilai tetap 5,8 cm) akan terus meningkat seiring dengan peningkatan laju alir udara
sesuai hubungan persamaan Bernoulli. Peningkatan pressure drop disebabkan oleh sifat bed
yang masih berupa padatan yang cenderung menaikkan pressure drop seiring dengan
kenaikan laju alir udara. Hal ini disebabkan oleh gaya seret yang terjadi belum mampu
mengimbangi besarnya gaya gravitasi sehingga yang terjadi adalah peningkatan pressure
drop.
Pada saat unggun sudah terfluidisasi, pressure drop akan bernilai konstan. Laju alir
yang semakin besar akan diimbangi dengan porositas yang semakin besar. Akan tetapi, dalam
percobaan ini kita tidak memperoleh pressure drop yang benar-benar konstan. Hal ini dapat
disebabkan oleh beberapa hal, di antaranya adalah kesalahan paralaks dalam membaca
pressure drop atau mengatur laju alir. Selain itu, dapat juga disebabkan oleh proses fluidisasi
yang dialami partikel bed belum merata sehingga terjadi penurunan pressure drop akibat
semakin melebarnya rongga antar partikel.
Analisa Grafik Hubungan Laju Alir Udara dan Pressure Drop pada Bed tanpa Heater
Dari grafik laju alir vs pressure drop, terlihat bahwa laju alir udara dan pressure drop
berbanding lurus pada saat bed belum terfluidisasi (laju alir udara rendah). Keadaan ini terus
berlangsung sampai titik tertentu di mana pressure drop akan konstan, yaitu saat bed sudah
terfluidisasi (laju alir udara yang lebih tinggi).
Dalam grafik ini, ada 2 series, yaitu untuk pengaliran udara dengan laju alir yang
dinaikkan (increasing) dan diturunkan (decreasing) pada rentang 0 – 0,0017 m3/s. Perlakuan
increasing dan decreasing ini bertujuan untuk melihat perbandingan karakteristik bed pada
dua kondisi tersebut. Dari grafik yang diperolah, terlihat bahwa karakteristik bed untuk kedua
jenis perlakuan tersebut hampir sama sehingga dapat disimpulkan bahwa perlakuan tersebut
tidak ada pengaruhnya.
Analisa Grafik Hubungan Vs dan Pressure Drop pada Bed tanpa Heater
Dari grafik Vs vs pressure drop, terlihat bahwa grafik yang terbentuk menyerupai
grafik laju alir vs pressure drop. Hal ini berarti laju alir dan Vs sebanding, sesuai dengan
analisa di atas.
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Hubungan Laju Alir Udara dengan Tinggi Bed
Saat udara dialiri ke dalam bed, maka akan timbul gelembung-gelembung dalam bed
yang mengakibatkan bed terfluidisasi. Gelembung-gelembung ini menyebabkan ketinggian
bed bertambah. Ketinggian bed yang terjadi tidak sama rata untuk setiap bagian bed. Hal ini
disebabkan karena partikel bed memiliki ukuran yang berbeda-beda, dimana partikel dengan
ukuran yang lebih kecil memiliki kecenderungan untuk terseret oleh aliran udara dan
membentuk gelembung. Oleh karena itu, dalam pengukuran tinggi bed digunakan ketinggian
bed rata-rata yang terjadi. Semakin besar laju alir udara maka semakin banyak dan besar
gelembung yang terbentuk sehingga ketinggian bed juga semakin besar dan permukaan bed
menjadi semakin berfluktuasi.
Semakin besar laju alir udara maka ketingian partikel bed juga akan meningkat.
Naiknya partikel bed disebabkan karena partikel bed akan terseret oleh gaya seret (drag
force) dari udara yang menyebabkan gaya berat partikel dan gaya kohesi dari partikel akan
mengecil. Gaya berat partikel bed dan gaya kohesi antar partikel bed disebut tahanan bed.
Jika tahanan bed ini makin mengecil dan hilang maka ketinggian bed akan konstan (bed tidak
menunjukkan kenaikkan ketinggian lagi). Untuk keadaan sebelum terfluidisasi, ketinggian
bed tetap karena gaya seret oleh fluida belum mampu mengimbangi gaya berat partikel
sehingga partikel tetap berada dalam posisinya dan udara hanya mengalir melewati rongga-
rongga kosong antar partikel. Kondisi ini disebut sebagai fixed bed.
Analisa Grafik Hubungan Laju Alir Udara dengan Ketinggian Bed tanpa menggunakan heater
Pada grafik Q vs tinggi bed dapat diketahui bahwa ketinggian bed konstan untuk laju
alir 0 – 0.0006 m3/s. Hal ini berarti gaya seret udara belum mampu menaikkan dan
mengangkat partikel bed. Setelah melewati nilai laju alir Q = 0.0006 m3/s, partikel bed mulai
menunjukkan adanya kenaikan tinggi bed dimana kenaikan tinggi bed yang cukup signifikan
dapat terlihat ketika Q = 0.0008 m3/s. Hal ini berarti bahwa gaya seret udara sudah melebihi
gaya berat partikel. Ketika laju alir Q diperbesar lagi, partikel bed akan semakin naik seiring
dengan semakin besarnya rongga udara dan ketinggian bed meningkat.
Pada suatu saat, ketinggian bed dapat menjadi konstan. Hal ini terjadi ketika laju alir
udara Q sangat tinggi. Namun, pada percobaan ini hal tersebut tidak terjadi karena laju
alirnya belum cukup besar . Secara umum, ketinggian bed menjadi konstan saat tahanan bed
sudah tidak ada lagi. Hal ini terlihat pada perilaku partikel bed, yaitu gelembung yang
terbentuk akan pecah (tidak membesar lagi).
\
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Hubungan Antara Ketinggian Unggun dan Kecepatan Superfisial
Pada laju alir udara yang rendah, ketinggian unggun tidak berubah sebab gaya seret
udara belum mampu mengimbangi gaya berat partikel bed. Akibatnya, bed berada dalam
kondisi fixed bed. Seiring dengan meningkatnya kecepatan superfisial, nilai pressure drop
akan semakin besar karena semakin besarnya gaya gesekan antara partikel udara dengan
partikel-partikel bed. Hal tersebut akan terus berlangsung hingga bed terfluidisasi dan
diperoleh nilai pressure drop yang konstan meskipun kecepatan superfisial terus dinaikkan.
Walaupun pressure dropnya konstan, tinggi bed akan terus meningkat karena terjadinya
penurunan tahanan bed dan peningkatan jarak antar partikel serta timbulnya rongga-rongga
udara yang semakin besar.
Bubbling juga mempengaruhi peningkatan tinggi bed di mana timbulnya gelembung
yang lebih banyak akan mengakibatkan permukaan semakin berfluktuasi. Dari sini, dapat
dikatakan bahwa ketinggian bed berbanding lurus dengan kecepatan aliran udara untuk
kondisi bed terfluidisasi. Karena kecepatan superfisial berbanding lurus dengan laju alir
udara, maka dapat disimpulkan bahwa ketinggian bed juga berbanding lurus dengan
kecepatan superfisial.
Hubungan Ketinggian Unggun dan Pressure Drop
Secara teoritis, hubungan antara ketinggian bed dan pressure drop dapat dilihat pada
gambar 10 bagian tinjauan pustaka. Dari grafik terlihat bahwa saat pressure drop naik,
ketinggian bed konstan. Hal tersebut sesuai dengan hasil percobaan yang disebabkan belum
terjadinya fluidisasi. Setelah terjadi fluidisasi, pressure drop akan menjadi konstan dan
ketinggian bed meningkat. Hal ini disebabkan gaya seret fluida sudah lebih besar daripada
gaya berat bed di mana nilainya akan terus meningkat dan mengakibatkan bed semakin tidak
mampu menahan dirinya pada posisinya dan tinggi bed semakin tinggi.
Akan tetapi, dalam percobaan ini diperoleh bahwa saat fluidisasi sudah tercapai tetap
terjadi penurunan pressure drop seiring dengan meningkatnya ketinggian bed. Hal ini
disebabkan proses fluidisasi yang dialami oleh partikel bed belum terjadi secara merata
sehingga terjadi penurunan pressure drop akibat semakin melebarnya rongga antar partikel.
Di samping itu, kondisi bubbling (yang disebabkan perbedaan densitas yang besar antara
padatan dan gas) juga mengakibatkan ketidakstabilan berupa pembentukan gelembung yang
turut menghalangi gaya seret fluida dalam mendorong partikel bed. Selain itu, dapat juga
terjadi kesalahan paralaks ataupun kesalahan pengaturan laju alir yang mengakibatkan
terjadinya kesalahan dalam pengambilan data.
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Percobaan 2
Pada percobaan kedua ini, paktikan melakukan percobaan yang sedikit berbeda
dengan percobaan pertama. Dengan menambahkan pengaruh heater pada partikel fluidisasi,
praktikum bertujuan untuk menentukan pengaruh perbedaan kedalam heater dan suhu heater
pada partikel terfluidasasi. Prosedur yang dilakukan pun hampir sama dengan prosedur yang
dilakukan pada percobaan pertama. Pada percobaan ini juga digunakan Al2O3 sebagai bed
(partikel yang ingin difluidisasi) dan udara sebagai fluida penggerak. Bila pada percobaan
pertama dilakukan dua kali pengukuran dengan perbedaan tren dari laju alirnya, ada
pengukuran ketinggian partikel unggun dan penurunan tekanan (pressure drop) pada saat
increasing flow rate dan decreasing flow rate, pada perobaan kedua, peristiwa yang diamati
hanya pada decreasing flow rate.
Pada percobaan kedua variasi percobaan dilakukan sebanyak 27 variasi, dengan
variasi pada kedalaman heater 2cm, 3cm, dan 4 cm, kedalaman termokopel 2cm, 3cm, dan
4cm, serta suhu yang juga bervariasi, 100oC, 120oC, dan 140oC. dengan laju alir udara yang
menurun. Pada bagian sebelumnya diatas dapat dilihat table-tabel yang menunjukan hasil
percobaan yang dilakukan.
Hubungan Laju Alir Udara dengan Pressure Drop
Pada percobaan ini digunakan hubungan dengan laju alir udara saja karena hubungan
antara kecepatan superfisial dan laju alir udara berbanding lurus. Hubungannya sebagai
berikut :
,
dengan: Q = laju alir udara (m3/s)
T2 = suhu bed (oC)
Sb = 8,66 . 10-3 m2
T3 = suhu udara (oC)
U = kecepatan superfisial
Pressure drop, ∆P, dipengaruhi oleh laju alir udara. Jika laju alir udara meningkat
maka nilai ∆P akan meningkat. Pressure drop akan cenderung konstan setelah mencapai laju
alir tertentu. Hal ini disebabkan oleh gaya seret udara (drag force) sudah mencukupi/sudah
mengimbangi gaya berat partikel. Pada percobaan ini terdapat udara yang terperangkap
diantara partikel bed (nilai voidage, ε, bernilai besar).
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Q vs ∆P
0
5
10
15
20
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002
Q (m3/ s)
mm
H2O
decreasing flow rate
Increasing flow rate
Grafik diatas merupakan hubungan antara laju alir udara yang dialirkan ke dalam bed dengan
pressure drop yang terjadi. Dilihat dari grafik, laju alir udara dan pressure drop berbanding
lurus. Pada suatu lajur alir tertentu, nilai pressure drop akan konstan. Kondisi diatas terjadi
ketika alat fluidisasi sudah pernah dioperasikan sebelumnya.
Pada percobaan ini dilakukan pengaliran laju alir dengan cara penaikan dan
penurunan laju alir, dari 0 – 0,0017 m3/s dan sebaliknya. Hal ini dilakukan untuk
mendapatkan ketinggian awal bed yang tetap (Ho tetap). Karena sebelumnya alat fluidisasi ini
sudah pernah dioperasikan sehingga belum ada udara yang terperangkap diantara partikel bed
didalam chamber. Sehingga Ho yang didapatkan tetap.
Berikut grafik hubungan laju alir Q dengan pressure drop dengan menggunakan
heater:
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Dari grafik diatas terlihat bahwa hubungan laju alir udara Q dengan pressure drop dengan
menggunakan heater menunjukkan profil yang sama ketika percobaan dilakukan tanpa
menggunakan heater. Hal ini menunjukkan bahwa pressure drop , ∆P, yang terjadi tidak
dipengaruhi oleh penggunaan heater.
Hubungan Laju Alir Udara dengan Tinggi Bed
Ketika udara dialirkan ke dalam bed, akan timbul gelembung-gelembung dalam bed
yang mengakibatkan bed terfluidisasi. Gelembung-gelembung ini menyebabkan ketinggian
bed bertambah. Ketinggian bed yang terjadi tidak sama rata untuk setiap bagian bed. Hal ini
disebabkan karena partikel bed memiliki ukuran yang berbeda-beda, dengan partikel yang
berukuran lebih kecil memiliki kecenderungan untuk terseret oleh aliran udara dan
membentuk gelembung. Oleh karena itu, dalam pengukuran tinggi bed digunakan ketinggian
bed rata-rata yang terjadi. Semakin besar laju alir udara maka semakin banyak dan besar
gelembung yang terbentuk sehingga ketinggian bed juga semakin besar.
Q vs H bed
0
2
4
6
8
10
12
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002
Q (m3/ s)
H b
ed (cm
)
D ecreasing flow rate
Increasing flow rate
Semakin meningkat laju alir udara maka ketingiian partikel bed juga akan meningkat.
Naiknya partikel bed disebabkan oleh partikel bed akan terseret oleh gaya seret (drag force)
dari udara yang menyebabkan gaya berat partikel dan gaya kohesi dari partikel akan
mengecil. Gaya berat partikel bed dan gaya kohesi antar partikel bed disebut tahanan bed.
Jika tahanan bed ini makin mengecil dan hilang maka ketinggian bed akan konstan (bed tidak
menunjukkan kenaikkan ketinggian lagi).
Dapat dilihat dari grafik antara Q vs H bed diketahui bahwa H bed cenderung konstan
antara Q 0 – 0.00065 m3/s. Hal ini berarti antara laju alir sebesar itu gaya seret atau drag
force udara belum mampu untuk menaikkan dan mengangkat partikel bed. Setelah melewati
nilai laju alir Q 0.00065 m3/s, partikel bed mulai menunjukkan kenaikan. Hal ini
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
menunjukkan bahwa laju alir udara sudah melebihi gaya berat partikel. Dan ketika alju alir Q
dinaikkan lagi maka partikel bed akan semakin naik dan ketinggian bed meningkat.
Suatu ketika, ketinggian bed akan konstan. Hal ini terjadi ketika laju alir udara Q
sangat tinggi. Dalam percobaan ini digunakan laju alir sampai 0,0017 m3/s. Nilai laju alir ini
belum cukup tinggi untuk mencapai ketinggian bed konstan. Sehingga dalam percobaan ini
belum dapat terlihat ketinggian bed yang konstan akibat laju alir yang sangat tinggi. Tetapi
grafik sudah menunjukkan indikasi ke arah ketinggian bed yang konstan. Akan tetapi dalam
percobaan ini kita tidak dapat menunujukkannya karena laju alir maksimum dari alat hanya
mencapai 0,0017 m3/s. Ketinggian bed tidak dapat meningkat lagi karena tahanan bed sudah
tidak ada lagi. Jika kita melihat perilaku partikel dalam bed, gelembung yang terbentuk akan
pecah (tidak membesar lagi) atau menyebar saja dan ketinggian bed akan terlihat konstan.
Berikut grafik hubungan laju alir Q dengan ketinggian bed dengan menggunakan
heater :
Dari grafik diatas terlihat bahwa hubungan antara laju alir udara Q dengan ketinggian bed
ketika menggunakan heater menunjukkan profil yang hampir sama ketika percobaan
dilakukan tanpa menggunakan heater. Hal ini menunjukkan bahwa ketinggian bed yang
terjadi tidak dipengaruhi oleh penggunaan heater.
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Hubungan Laju Alir Udara Q dengan Kedalaman Heater, Temperatur Heater,
terhadap Koefisien Transfer Panas
Fluidisasi terjadi ketika partikel bed dalam chamber dialiri udara. Selain itu,
terjadinya fluidisasi terjadi juga perpindahan panas pada partikel bed tersebut. Peristiwa
perpindahan panas tersebut terjadi karena adanya perbedaan temperatur antara temperatur
partikel bed dengan udara yang masuk ataupun dengan temperatur heater yang direndam
dalam partikel bed.
Sebelum terjadi fluidisasi, perpindahan panas yang terjadi dalam partikel bed tidak
merata. Perpindahan hanya terjadi pada bagian tertentu pada partikel bed (temperatur tiap
partikel tidak sama/tidak merata). Tetapi setelah partikel bed didalam chamber dialiri udara
dan terjadi fluidisasi, peristiwa perpindahan panas yang terjadi akan merata di setiap partikel
bed sehingga temperatur partikel bed menjadi homogen. Hal ini terjadi karena partikel-
partikel bed tersebar naik karena fluidisasi. Partikel-partikel bed tersebar disekeliling
chamber. Semakin banyak partikel bed yang menyebar menyebabkan perpindahan panas
dalam partikel bed menjadi merata (temperatur partikel bed menjadi sama/homogen).
Dari grafik diatas terlihat profil h heater untuk setiap kedalaman heater konstan dan variasi
temperatur heater. Pada setiap rendaman heater dilakukan variasi pada temperatur heater
sebesar 100°C, 120°C, dan 140°C didapatkan koefisien transfer panas heater akan semakin
menurun seiring dengan naiknya temperatur heater. Hal ini sesuai dengan persamaan h heater
sebagai berikut :
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
Pada percobaan ini, potensial listrik V dan arus listrik I konstan sehingga nilai V.I (=
P) konstan. Heater yang digunakan sama, sehingga Aheater konstan, sedangkan nilai
cenderung meningkat seiring dengan naiknya temperatur heater. Karena
temperatur bed tidak terlalu berbeda jauh di setiap variasi seiring dengan kenaikan temperatur
heater, maka ∆T meningkat.
Pada saat temperatur heater 100°C dilakukan variasi kedalaman heater sebesar 2, 3,
dan 4 cm.
Dari grafik terlihat bahwa semakin dalam rendaman heater koefisien transfer panas
heater cenderung akan semakin membesar. Trend membesar terlihat sangant kecil. Hal ini
disebabkan karena perbedaan temperatur bed dan temperatur udara sangat kecil (mendekati
konstan). Karena perbedaan suhu yang kecil ini, h heater juga mendekati konstan (meskipun
ada yang menunjukkan kenaikan). Hal ini sedikit menyimpang dari teori bahwa semakin
dalam heater maka temperatur bed akan semakin meningkat akibat terjadinya perpindahan
panas secara konveksi dan konduksi dari heater ke bed. Penyimpangan ini disebabkan karena
kenaikan temperatur bed ini hanya terjadi pada bed yang berada di sekitar heater, sehingga
temperatur bed tidak homo
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
BAB VI
KESIMPULAN
1. Partikel bed di dalam chamber akan mulai mengunggun ketika gaya seret udara sudah
mampu mengimbangi gaya berat partikel bed.
2. Fluidisasi yang terjadi di dalam percobaan ini adalah Bubbling Fluidization yang
terjadi secara tidak sempurna. Hal tersebut dikarenakan oleh setelah mencapai Umf, nilai
pressure drop tidak menjadi konstan melainkan menjadi turun.
3. Semakin tinggi kecepatan superfisial, maka nilai pressure drop akan semakin besar
sampai mencapai nilai maksimumnya dan akhirnya menjadi konstan. Dalam percobaan
ini, nilai pressure drop belum mencapai konstan karena laju alir yang masih kurang besar.
4. Semakin besar kecepatan superfisial, maka ketinggian bed akan menjadi konstan
sampai pada nilai kecepatan superfisial tertentu (kecepatan superfisial sama dengan Umf)
maka ketinggian bed akan naik.
5. Keberadaan heater tidak begitu mempengaruhi nilai pressure drop ketinggian bed
yang terfluidisasi. Begitu pula dengan variasi kerendaman yang dilakukan pada saat
percobaan.
6. Semakin besar laju alir udara maka turbulensi di dalam chamber akan bertambah
sehingga tranfer panas semakin merata.
7. Peristiwa fluidisasi akan mempengaruhi transfer panas. Semakin partikel bed
mengunggun, maka peristiwa transfer panas yang terjadi akan semakin merata.
71
Praktikum POT 1 Fluidisasi
BAB VII
DAFTAR PUSTAKA
De Nevers, Noel. Fluid Mechanics Chemical Engineering. 1951. New York : McGraw-Hill
Inc.
Perry Chemical Engineering Handbook.
W.L. McCabe, J. C. Smith and P. Harriot .1985. Unit Operations of
Chemical Engineering. McGraw Hill:New York.
Tim Penyusun. Buku Panduan Praktikum POT 1. 1989. Depok : Jurusan Teknik Gas
&Petrokimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
Anonim. Fluidization. http://id.wikipedia.org/wiki/fluidization. Diakses tanggal 18 Oktober
2008. 10.54 WIB.
Anonim. Fluidization. http://www.vt1.tu-harburg.de. Diakses tanggal 18 Oktober 2008. 10.54
WIB.
Anonim. Fluidization. http://www.ih.cas.cz/web_new/fluidization. Diakses tanggal 18
Oktober 2008. 10.54 WIB.