KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
-
Upload
yonathan-nusaputra-handoyo -
Category
Documents
-
view
460 -
download
42
Transcript of KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
1/34
LAPORAN RESMI
MATERI : FLUIDISASI
KELOMPOK : 1 / SENIN
ANGGOTA : 1. AMBARSARI (21030112130120)
2. PUTI SETYO PURWOKO (21030112130149)
3. ZAIDIR SYAH MAULANA (21030112120002)
LABORATORIUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2014
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
2/34
ii
Semarang, 15 Desember 2014
Mengesahkan,
Dosen Pembimbing
Dr. I Nyoman Widiasa, ST., MT.
NIP. 19700423 199512 1 001
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN RESMI
LABORATORIUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS DIPONEGORO
Materi : Fluidisasi
Kelompok : 1 / Senin
Anggota : 1. Ambarsari
2. Puti Setyo Purwoko
3. Zaidir Syah Maulana
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
3/34
iii
INTISARI
Fluidisasi merupakan cara untuk mengontakkan butiran padat dengan fluida gas.
Tujuan percobaan ini adalah dapat menentukan parameter dalam peristiwa fluidisasi yaitu
densitas partikel, porositas, dan tinggi unggun, dapat menentukan kurva karakteristikfluidisasi dan hubungan antara pressure drop dengan laju alir, serta dapat menjelaskan
fenomena dalam operasi fluidisasi.
Fluidisasi merupakan cara untuk mengontakkan butiran padat dengan dluida gas
sebagai media dengan laju alir tertentu dari bawah ke atas. Pada laju alir yang rendah
partikel padat akan diam (Fixed Bed). Jika laju alir dinaikkan ,maka akan sampai pada suatu
keadaan dimana unggun padatan tersuspensi dalam aliran gas yang disebut Fluidized Bed.
Pada percobaan ini menggunakan rangkaian alat fluidisasi lengkap dengan kolom,
kompressor, flow meter, dan manometer. Pada awal percobaan dilakukan pengukuran tinggi
partikel awal dalam kolom, setelah itu mengukur dan mengisi udara pada kompressor dengan
cara menghidupkannya. Mengukur P dan tinggi unggun dalam kolom pada laju alir yang
divariasi dari nol sampai laju alir maksimum dan tidak ada beda tinggi pada manometerraksa. Kemudian laju alir fluida diturunkan perlahan sampai unggun diam.
Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa hubungan laju alir (U) terhadap pressure
drop (P), tinggi unggun serta nilai P/Ladalah berbanding lurus . Hal ini terjadi karena
pada kecepatan superficial fluida (U) yang semakin besar maka friksi antara fluida dengan
partikel akan semakin besar (P semakin besar)sehingga gaya seret terhadap padatan akan
meningkat (unggun terfluidisasi semakin tinggi), P/L semakin tinggi pula.
Dari hasil percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa hubungan antara kecepatan
superficial (U) terhadap P ,tinggi unggun dan P/L memiliki hubungaan yang berbanding
lurus dimana semakin besar kecepatan superficial (U) maka P, tinggi unggun dan P/L
semakin besar pula. Saran untuk percobaan ini adalah amati dengan saksama tinggi unggun
dan beda tinggi pada manometer raksa, atur laju alir udara setelah kompressor terisi penuh,serta periksa adanya kebocoran pada alat.
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
4/34
iv
SUMMARY
Fluidization is a way of contacting the granules with a dense gas fluid. The purpose of
this experiment is to determine the parameters in the event that fluidized particle density,
porosity, and height of bed, fluidization characteristic curves to determine the relationshipbetween the pressure drop and the flow rate, as well as to explain the phenomenon in
fluidized operation. Fluidization is a way of contacting the dense granules with dluida gas
as a medium with a specific flow rate from the bottom up. At a low flow rate of solid particles
will be silent (Fixed Bed). If the flow rate is increased, it will come to a situation where the
bed of solids suspended in a gas stream called Fluidized Bed.
In a series of experiments using fluidized tool complete with columns, compressors,
flow meters and manometers. In early experiments measured initial particle height in the
column, after the measure and fill the air in the compressor by way of turn. Measuring P
and high bed in the column at a flow rate that varied from zero to maximum flow rate and
there is no height difference in the mercury manometer. Then the fluid flow rates lowered
slowly until the stationary bed.From the experimental results it can be concluded that the relationship between the
superficial velocity (U) to P, height of bed and P / L have comparable hubungaan where
the greater superficial velocity (U) then the friction between fluid and particles are greater
(Pincreases), so pulling force to the particles increases (height of bed increases) and P / L
greater anyway.
From the experimental results it can be seen that the relationship flow rate (U) of the
pressure drop (P), height of bed and the value of P / Lis proportional where increasing in
the value of superficial velocity (U), the value of P, height of bed, andP/L increases also.
Suggestions for this experiment is take a good look at height of bed and difference of height in
mercury manometer, set the flowrate after the compressor fully charged, check for leakage in
the equipment.
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
5/34
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang dengan rahmat-Nya penulis
dapat menyelesaikan Laporan Resmi Praktikum Unit Operasi Teknik Kimia materi Fluidisasi
ini.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kepala Laboratorium Unit Operasi Teknik Kimia.
2. Koordinator Asisten Laboratorium Unit Operasi Teknik Kimia.
3.
Dr. I Nyoman Widiasa, ST., MT. sebagai Dosen Pembimbing Laboratorium Unit Operasi
Teknik Kimia materi Fluidisasi yang telah membimbing penulis dari awal praktikum
perpindahan panas hingga selesainya laporan ini.
4.
Seluruh Asisten Laboratorium Unit Operasi Teknik Kimia.
5. Teman-teman 2012 serta semua pihak yang telah membantu penyusunan laporan ini.
Penulis meyakini bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan. Mohon maaf apabila
terdapat kekurangan bahkan kesalahan. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang
membangun dari semua pihak berkaitan dengan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini
dapat bermanfaat bagi semua pihak dan dapat berguna sebagai bahan penambah ilmu
pengetahuan.
Semarang, 17 Desember 2014
Penyusun
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
6/34
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................................ ii
INTISARI .................................................................................................................................. iii
SUMMARY .............................................................................................................................. iv
KATA PENGANTAR ................................................................................................................ v
DAFTAR ISI ............................................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ..................................................................................................................... ix
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................................ 1
1.3 Tujuan Percobaan ........................................................................................................ 1
1.4 Manfaat Percobaan....................................................................................................... 1
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Fluidisasi .................................................................................................... 3
2.2 Kehilangan Tekanan (Pressure drop)........................................................................... 3
2.3 Unggun Terfluidakan (Fluidized Bed) ....................................................................... ..4
2.4 Kecepatan Minimum Fluidisasi....................................................................................5
2.5 Karakteristik Unggun Tidak Terfluidakan................................................................... 5
2.6 Fluidisasi Heterogen (Agregative Fluidization)........................................................... 6
BAB 3 METODE PERCOBAAN
3.1 Bahan dan Alat............................................................................................................ . 8
3.2 Variabel........................................................................................................................ 8
3.3 Gambar Alat Utama ..................................................................................................... 8
3.4 Respon ......................................................................................................................... 9
3.5 Data yang Dibutuhkan ................................................................................................. 9
3.6 Prosedur Percobaan ...................................................................................................... 9
BAB 4 HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan .........................................................................................................10
4.2 Pembahasan ............................................................................................................... 12
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
7/34
vii
BAB 5 PENUTUP .................................................................................................................... 16
5.1 Kesimpulan ................................................................................................................16
5.2 Saran ..........................................................................................................................16
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................................17
LAMPIRAN
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
8/34
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kurva karakteristik fluidisasi ideal ....................................................................... 6
Gambar 2.2 Tiga jenis fluidisasi heterogen .............................................................................. 7
Gambar 3.1 Rangkaian alat fluidisasi ....................................................................................... 8
Gambar 4.1 Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap pressure drop (P) pada
skala perubahan flowrate 5 l/menit ....................................................................... 12
Gambar 4.2 Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap pressure drop (P) pada
skala perubahan flowrate 10 l/menit ..................................................................... 12
Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap pressure drop (P) pada
skala perubahan flowrate 15 l/menit ..................................................................... 12
Gambar 4.4 Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi unggun pada skala
perubahan flowrate 5 l/menit ................................................................................ 13
Gambar 4.5 Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi unggun pada skala
perubahan flowrate 10 l/menit .............................................................................. 13
Gambar 4.6 Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi unggun pada skala
perubahan flowrate 15 l/menit ............................................................................. 14
Gambar 4.7 Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap P/L pada skala
perubahan flowrate 5 l/menit ................................................................................ 14
Gambar 4.8 Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap P/L pada skala
perubahan flowrate 10 l/menit .............................................................................. 15
Gambar 4.9 Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap P/L pada skala
perubahan flowrate 15 l/menit .............................................................................. 15
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
9/34
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data hasil percobaan pada skala flowrate 5 l/menit ................................................. 10
Tabel 4.2 Data hasil percobaan pada skala flowrate 10 l/menit ............................................... 11
Tabel 4.3 Data hasIl percobaan pada skala flowrate 15 l/menit ............................................... 11
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
10/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Fluidisasi merupakan salah satu cara mengontakkan butiran-butiran padat dengan
fluida (gas atau cair). Ilustrasi fluidisasi ini dapat kita tinjau dari suatu bejana dimana
ditempatkan sebuah partikel padat berbentuk bola melalui unggun, padatan ini kemudian
dialirkan gas dengan arah aliran dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah
partikel akan diam, disebut sebagai unggun diam atau fixed bed. Ketika laju alir
dinaikkan, padatan dalam unggun lama-kelamaan akan tersuspensi. Pada kondisi
tersuspensi inilah sifat unggun akan menyerupai sifat cairan yang memiliki viskositastinggi (memiliki kecenderungan mengalir dan mempunyai sifat hidrostatik, keadaan
demikian disebut fluidized bed).
1.2. Rumusan Masalah
Pada percobaan ini akan diselidiki mengenai pengaruh perubahan kecepatan
superficial fluida terhadap perubahan tekanan serta terhadap perubahan tinggi unggun.
1.3. Tujuan Percobaan
1. Dapat merakit alat-alat percobaan fluidisasi.
2.
Dapat menentukan dan mengukur parameter-parameter dalam peristiwa fluidisasi
yaitu densitas partikel, porositas, tinggi unggun fluida.
3. Dapat mengoperasikan alat percobaan fluidisasi.
4.
Dapat menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara pressure drop
dengan laju alir.
5.
Dapat menjelaskan fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi fluidisasi
berlangsung.
6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.
1.4. Manfaat Percobaan
1. Mahasiswa mampu merakit alat-alat percobaan fluidisasi.
2. Mahasiswa mampu menentukan dan mengukur parameter-parameter dalam peristiwa
fluidisasi yaitu densitas partikel, porositas, tinggi unggun fluida.
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
11/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 2
3. Mahasiswa mampu mengoperasikan alat percobaan fluidisasi.
4.
Mahasiswa mampu menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara
pressure drop dengan laju alir.
5. Mahasiswa mampu menjelaskan fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi
fluidisasi berlangsung.
6. Mahasiswa mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
12/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 3
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Fluidisasi
Fluidisasi dipakai untuk menerangkan atau menggambarkan salah satu cara
mengontakkan butiran-butiran padat dengan fluida (gas atau cair). Sebagai ilustrasi
dengan apa yang dinamakan fluidisasi ini, kita tinjau suatu bejana dalam air di dalam
mana ditempatkan sejumlah partikel padat berbentuk bola, melalui unggun padatan ini
kemudian dialirkan gas dengan arah aliran dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup
rendah partikel padat akan diam. Keadaan yang demikian disebut sebagai unggun diam
atau fixedbed. Kalau laju alir gas dinaikkan, maka akan sampai pada suatu keadaandimana unggun padatan tadi tersuspensi di dalam aliran gas yang melaluinya. Pada
kondisi partikel yang mobil ini, sifat unggun akan menyerupai sifat-sifat suatu cairan
dengan viskositas tinggi, misalnya ada kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat
hidrostatik. Keadaan demikian disebut fluidized bed.
2.2 KehilanganTekanan (Pressure Drop)
Aspek utama yang akan ditinjau di dalam percobaan ini adalah untuk mengetahui
besarnya kehilangan tekanan di dalam unggun padatan yang cukup penting karena selain
erat sekali hubungannya dengan banyaknya energi yang diperlukan, juga bisa
memberikan indikasi tentang kelakuan unggun selama operasi berlangsung. Korelasi-
korelasi matematik yang menggambarkan hubungan antara kehilangan tekanan dengan
laju alir fluida di dalam suatu sistem unggun diperoleh melalui metode-metode yang
bersifat semi empiris dengan menggunakan bilangan-bilangan tak berdimensi.
Untuk aliran laminer dimana kehilangan energi terutama disebabkan oleh viscous
loses, Blake memberikan hubungan sebagai berikut :
. =
..
......................................................................................... (1)
dP/L : Kehilangan tekanan per satuan panjang atau tinggi ukuran
gc : Faktor konversi
: Viskosita fluida
: Porositas unggun yang didefinisikan sebagai perbandingan volume ruang kosong
di dalam unggun dengan volume unggunnya
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
13/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 4
V : Kecepatan alir superficial fluida
s : Luas permukaan spesifik partikel
Luas permukaan spesifik partikel (luas permukaan per satuan volume unggun)
dihitung berdasarkan korelasi berikut:
= () ..................................................................................................... (2)
sehingga persamaan (1) menjadi :
. =
..()
. . ............................................................................... (3)
atau:
. =
..()
. . .................................................................................. (4)
Persamaan (4) ini kemudian diturunkan lagi oleh kozeny dengan mengasumsikan
bahwa unggun zat padat tersebut adalah ekuivalent dengan satu kumpulan saluran-saluran
lurus yang partikelnya mempunyai luas permukaan dalam total dan volume total masing-
masing sama dengan luas permukaan luar partikel dan volume ruang kosongnya. Harga
konstanta k yang diperoleh beberapa peneliti sedikit berbeda misalnya:
Kozeny (1927) k= 150
Carman ( 1937) k= 180
US Bureau of Munes (1951) k= 200
Untuk aliran turbulen, persamaan (4) tidak bias dipergunakan lagi, sehingga Ergun
(1952) kemudian menurunkan rumus lain dimana kehilangan tekanan digambarkan
sebagai hubungan dari : viscous losses dan kinetic energy losses.
. =
..()
. . +
()
.
....................................................... (5)
dimana : k1 = 150
k2 = 1,75
Pada tekanan ekstrim, yaitu:
1.
Aliran laminer (Re=20), sehingga term II bisa diabaikan
2. Aliran turbulen (Re=1000), sehingga term I bisa diabaikan
2.3 Unggun Terfluidakan (F lu idized Bed)
Untuk unggun terfluidakan, persamaan yang menggambarkanpressure drop adalah
persamaan Ergun yaitu:
. =
0()
. . +
.()
.
....................................................... (6)
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
14/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 5
Dimana f adalah porositas unggun pada keadaan terfluidakan. Pada keadaan ini
dimana partikel-partikel zat padat seolah-olah terapung di dalam fluida, akan terjadi
kesetimbangan antaraberat partikel dengan gaya berat dan gaya apung dari fluida di
sekelilingnya.
Gaya berat oleh fluida yang naik = berat partikelgaya apung atau:
[kehilangan tekanan pada unggun] [luas penampang] = [volume unggun] [densitas zat
padat - densitas fluida].
[][]=(. )(1 )( ) ................................................ (7)
=(1 )( ) ................................................................... (8)
2.4 Kecepatan Minimum Fluidisasi
Yang dimaksud kecepatan minimum fluidisasi (Umf), adalah kecepatansuperficial
fluida minimum dimana fluida mulai terjadi. Harga Um bisa diperoleh dengan
mengkombinasikan persamaan (6) dengan persamaan (8)
0()..
. . +
.
=
.()
...................... (9)
Untuk keadaan ekstrim, yaitu:
a. Aliran laminar (Re=20) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah :
= ()
0. ..................................................................... (10)
b. Aliran turbulen (Re=1000) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah :
= ()
.. ..................................................................... (11)
2.5 Karakteristik Unggun Tidak Terfluidakan
Karakter unggun terfluidakan biasanya dinyatakan dalam bentuk grafik antara
penurunan tekanan (P) dan kecepatansuperficial fluida (U). Untuk keadaan yang ideal,
kurva hubungan ini berbentuk seperti terlihat dalam gambar 1:
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
15/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 6
Gambar 2.1.Kurva Karakteristik Fluidisasi Ideal
Keterangan:
Garis AB : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam
Garis BC : menunjukkan keadaan dimana unggun telah terfluidakan
Garis DE : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam pada waktu kita
menurunkan kecepatan air fluida. Harga penurunan tekanan untuk kecepatan
aliran fluida tertentu, sedikit lebih rendah daripada harga penurunan tekanan
pada saat awal operasi.
2.6 Fluidisasi Heterogen (Agregative F luidization)
Apabila dalam fluidisasi partikel-partikel padatnya terpisahnya secara sempurna
tetapi berkelompok membentuk suatu agregat. Keadaan yang seperti ini disebut sebagai
fluidisasi heterogen (agregative fluidization).
Tiga jenis fluidisasi yang biasa terjadi adalah karena timbulnya:
a. Penggelembungan (bubbling)
b. Penolakan (slugging)
c.
Saluran-saluran fluida yang terpisah (channeling)
Log U
Log P Kecepatan
Naik
Kecepatan Turun
B D
A E
Daerah Unggun
Diam
Daerah Unggun Terfluidakan
C
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
16/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 7
Gambar 2.2. Tiga Jenis Fluidisasi Heterogen
a b c
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
17/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 8
BAB 3
METODE PERCOBAAN
3.1. Bahan dan Alat
A. Bahan
Partikel padat : resin
B.
Alat
1. Kolom Fluidisasi
2. Kompresor
3. Flowmeter
4.
Manometer Air Raksa (Hg)5.
Penggaris
6. Jangka Sorong
3.2. Variabel
a) Variabel Tetap
Jenis Partikel : Resin
Tinggi unggun awal : 6 cm
b) Variabel berubah
Laju alir fluida : 5 l/menit, 10 l/menit, 15 l/menit
3.3. Gambar Alat Utama
Gambar 3.1 Rangkaian Alat Fluidisasi
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
18/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 9
Keterangan:
D = Distributor (grid)
U = unggun partikel padat
Kol = kolom fluidisasi
Uc = udara kompresor
R = flow meter
MU = manometer pipa U berisi air raksa (Hg)
V = valve
3.4. Respon
Pressure drop (P) udara yang melewati kolom yang diukur tiap laju alir yang
berbeda.
3.5. Data yang Dibutuhkan
1. Perbedaan tinggi manometer air raksa (Hg)
2. Tinggi unggun
3.6. Prosedur Percobaan
1. Mengukur tinggi partikel awal dalam kolom.
2.
Mengukur P dan tinggi unggun dalam kolom yang berisi padatan untuk laju alir
fluida yang berbeda.
3. Laju alir fluida divariasikan menggunakan flowmeter mulai dari kecepatan rendah
sampai tidak terdapat lagi perbedaan tinggi pada manometer air raksa. Setelah h pada
manometer air raksa tiga kali konstan, laju alir fluida diturunkan kembali perlahan-
lahan sampai unggun kembali diam.
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
19/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 10
BAB 4
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan
Tabel 4.1Data hasil percobaan pada skala flowrate 5 l/menit
Debit
(l/menit)
Tinggi Unggun
(cm)
Pressure Drop
(cmHg)
P/L
kenaikan penurunan kenaikan penurunan kenaikan penurunan kenaikan penurunan
5 120 6 13 0,1 7,2 0,0167 0,5538
10 115 6 12,3 0,3 6,7 0,05 0,5447
15 110 6 11 0,4 6,2 0,0677 0,5636
20 105 6 11 0,6 6 0,1 0,5455
25 100 6 10,5 0,8 5,8 0,1333 0,552430 95 6 9,8 1 5,5 0,1667 0,5612
35 90 6,2 9,3 1 5,3 0,1613 0,5699
40 85 6,5 9 1,1 5 0,1692 0,5556
45 80 6,7 8,7 1,3 4 0,1940 0,4598
50 75 6,9 8,5 1,5 3,7 0,2174 0,4353
55 70 7,3 8,3 1,8 3,1 0,2466 0,3735
60 65 7,5 8 2,1 2,9 0,28 0,3625
65 60 8 7,7 2,6 2,7 0,3250 0,3506
70 55 8,2 7.5 3,2 2,5 0,3902 0,3333
75 50 8,4 7,2 3,8 2,4 0,4524 0,333380 45 8,7 7 4,2 2 0,4828 0,2857
85 40 9 6,7 4,7 1,9 0,5222 0,2836
90 35 9,3 6,4 5,2 1,6 0,5591 0,25
95 30 9,6 6,3 5,7 1 0,5938 0,1746
100 25 10 6,2 6,1 0,8 0,61 0,1290
105 20 11 6 6,9 0,6 0,6273 0,1
110 15 11,5 6 7,2 0,4 0,6261 0,0667
115 10 12,5 6 7,2 0,3 0,5760 0,05
120 5 13 6 7,2 0,1 0,5538 0,0167
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
20/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 11
Tabel 4.2Data hasil percobaan pada skala flowrate 10 l/menit
Debit
(l/menit)
Tinggi Unggun
(cm)
Pressure Drop
(cmHg)
P/L
kenaikan penurunan kenaikan penurunan kenaikan penurunan kenaikan penurunan
10 120 6 15 0,3 0,05 0,620 110 6 13,5 0,5 0,0833 0,6296
30 100 6,5 12 0,7 0,1077 0,5417
40 90 7 12 0,9 0,1286 0,5
50 80 7,5 9 1,2 0,16 0,4778
60 70 8 8,5 1,5 0,1875 0,3529
70 60 8,5 8 3,5 0,4118 0,2625
80 50 9 7,5 4,2 0,4667 0,2267
90 40 10 7 5,6 0,56 0,2143
100 30 11 6,5 6,4 0,5818 0,1538
110 20 13 6 7,5 0,5769 0,0833120 10 15 6 9 0,6 0,05
Tabel 4.3Data hasil percobaan pada skala flowrate 15 l/menit
Debit
(l/menit)
Tinggi Unggun
(cm)
Pressure Drop
(cmHg)
P/L
kenaikan penurunan kenaikan penurunan kenaikan penurunan kenaikan penurunan
15 120 6 15,5 0,4 110,5 0,0667 0,6774
30 105 6,3 13 0,7 7,6 0,1111 0,5846
45 90 7 11 1,7 4,5 0,2429 0,4091
60 75 8,5 9,5 2,2 3,7 0,2588 0,3895
75 60 10 8,5 3,4 2,5 0,34 0,2941
90 45 11 7,7 4,5 1,6 0,4091 0,2078
105 30 13 6,4 7,5 0,8 0,5769 0,125
120 15 15,5 6 10,5 0,4 0,6774 0,0667
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
21/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 12
4.2 Pembahasan
4.2.1 Hubungan antara Kecepatan Superficial (U) terhadap Kehilangan Tekanan (P)
Gambar 4.1Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap pressure drop (P)
pada skala perubahan flowrate 5 l/menit
Gambar 4.2Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap pressure drop (P)
pada skala perubahan flowrate 10 l/menit
Gambar 4.3Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap pressure drop (P)
pada skala perubahan flowrate 15 l/menit
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
LogP
Log U
FluidisasiDefluidisasi
-0.5
0
0.5
1
1.5
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
LogP
Log U
FluidisasiDefluidisasi
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
LogP
Log U
Fluidisasi
Defluidisasi
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
22/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 13
Berdasarkan Grafik Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap pressure drop
(P) diatas didapatkan bahwa semakin tinggi kecepatan superficial (U) maka hilang tekan
(pressure drop) akan semakin besar pula. Hal ini terjadi karena pada saat kecepatan
superficial fluida meningkat maka gesekan (friksi) yang terjadi antara fluida yang
mengalir dengan partikel unggun akan semakin besar pula. Ketika kecepatan gas
dinaikkan terus menerus, pressure drop meningkat sampai besar pressure drop tersebutsama dengan tinggi unggun dibagi dengan luas penampangnya. Dalam arti lain gaya seret
yang terjadi pada partikel-partikel padatan cukup untuk menopang berat partikel padatan
sehingga didapatkan presure drop yang konstan.
4.2.2 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap Tinggi Unggun
Gambar 4.4Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi unggun pada
skala perubahan flowrate 5 l/menit
Gambar 4.5Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi unggun pada
skala perubahan flowrate 10 l/menit
0
4
8
12
16
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5TinggiUnggun(c
m)
Log U
Fluidisasi
Defluidisasi
0
4
8
12
16
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Ting
giUnggun(cm)
Log U
Fluidisasi
Defluidisasi
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
23/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 14
Gambar 4.6Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi unggun pada
skala perubahan flowrate 5 l/menit
Berdasarkan grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi
unggun diatas terhilat bahwa semakin besar laju alir udara yang masuk dalam kolom
maka semakin tinggi unggun yang terfluidakan. Hal ini terjadi karena pada saat udara
masuk ke dalam kolom fluidisasi dengan kecepatan diatas kecepatan minimum
fluidisasi maka patikel-partikel padatan akan mulai terfluidisasi. Ketika kecepatan
fluidisasi dinaikkan dan distribusi udara dilakukan secara merata maka gaya seret
terhadap padatan akan seragam sehingga butiran padatan akan terfluidisasi semakin
tinggi seiring dengan semakin besar laju alir udara yang masuk.
4.2.3 Hubungan Kecepatan Superficial (U) terhadap P/L
Gambar 4.7Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap P/L pada
skala perubahan flowrate 5 l/menit
0
4
8
12
16
0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000TinggiUnggun(cm)
Log U
Fluidisasi
Defluidisasi
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
P/L
Log U
Fluidisasi
Defluidisasi
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
24/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 15
Gambar 4.8Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap P/L pada
skala perubahan flowrate 10 l/menit
Gambar 4.9Grafik hubungan kecepatan superficial (U) terhadap P/L pada
skala perubahan flowrate 15 l/menit
Berdasarkan grafik hubungan kecepatan superficial fluida (U) terhadap P/L
dia atas didapatkan bahwa semakin besar kcepatan superficial (U) maka akan
mempengaruhi ketinggian unggun dan pressure drop, demikian pula dengan pressure
drop per tinggi unggun. Hal ini sesuai dengan persamaan:
. =
. ( )
. +
, ( )
.
.
Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa P/Lberbanding lurus dengan U.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
P/L
Log U
Fluidisasi
Defluidisasi
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
P/L
Log U
Fluidisasi
Defluidisasi
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
25/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 16
BAB 5
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Pada hubungan kecepatan superficial (U) terhadap pressure drop (P)
memiliki hubungan yang berbanding lurus, sehingga semakin besar
kecepatan superficial (U) maka P semakin besar.
2. Pada hubungan kecepatan superficial (U) terhadap tinggi unggun memiliki
hubungan yang berbanding lurus yaitu semakin besar kecepatan superficial (U)
maka semakin tinggi unggun yang terfluidakan.
3.
Pada hubungan kecepatan superficial (U) terhadap P/L memiliki hubunganyang berbanding lurus, yaitu semakin besar kecepatan superficial (U) maka
nilai P/L semakin besar.
5.2 Saran
1. Amati dengan saksama terjadinya lonjakan unggun dan pembacaan beda tinggi
pada manometer raksa.
2.
Atur laju alir udara setelah kompressor terisi penuh agar tekanan terjaga.
3. Periksa adanya kebocoran pada alat terutama pada pipa aliran fluida.
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
26/34
FLUIDISASI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 2014 17
DAFTAR PUSTAKA
Davidson, J. F. and Horrison, D. 1963.Fluidized Particles. Cambridge University Press.
Kunii, D. Levenspiel, D. 1969. Fluidization Engineering. John Wiley and Sons inc. NewYork.
Leva, M. 1959.Fluidization. Mc-Graw Hill Co. New York.
Lee, J. C. and Buckley, D. 1972. Fluid Mechanics and Aeration Characteristics of
Fluidized Bed.Cambridge University Press.
Masayuki Horio, Hiroshi Kiyota and Iwao Muchi. 1980. Particle Movement on a Perforated
Plate Distributor of Fluidized Bed. Journal of Chemical Engineering of Japan
volume 13,2.
Wen, C. Y. and Chen, L. H. 1988. Fluidized Bed Freeboard Phenomena, Entertainment
and Elluration,A.J,Ch.E.
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
27/34
LAPORAN SEMENTARA
PRAKTIKUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA
Materi :
FLUIDISASI
Disusun oleh :
Ambarsari 21030112130120
Puti Setyo Purwoko 21030112130149
Zaidir Syah Maulana 21030112120002
LABORATORIUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA
TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2014
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
28/34
I . Tujuan Percobaan
1.
Dapat merakit alat-alat percobaan fluidisasi.
2. Dapat menentukan dan mengukur parameter-parameter dalam peristiwa fluidisasi
yaitu densitas partikel, porositas, tinggi unggun fluida.
3.
Dapat mengoperasikan alat percobaan fluidisasi.
4. Dapat menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara pressure drop
dengan laju alir.
5.
Dapat menjelaskan fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi fluidisasi
berlangsung.
6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.
II. PercobaanA.
Bahan
Partikel padat : Resin
B. Alat
1.
Kolom Fluidisasi
2. Kompresor
3. Flowmeter
4.
Manometer Air Raksa
5. Penggaris
6. Jangka Sorong
C.
Variabel
a. Variabel Tetap
Jenis Partikel : Resin
Tinggi Unggul awal : 6 cm
b. Variabel Berubah
Laju alir fluida : 5 l/menit, 10 l/menit, 15 l/menit
III. Prosedur Percobaan
1. Mengukur tinggi partikel awal dalam kolom.
2.
Mengukur P dan tinggi unggun dalam kolom yang berisi padatan untuk laju alir
fluida yang berbeda.
3. Laju alir fluida divariasikan menggunakan flowmeter mulai dari kecepatan rendah
sampai tidak terdapat lagi perbedaan tinggi pada manometer air raksa. Setelah h pada
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
29/34
manometer air raksa 3x konstan, laju alir fluida diturunkan kembali perlahan-lahan
sampai unggun kembali diam.
IV. Data Percobaan
h0 = 6 cm
Z0 = 0
Skala 5
a. Laju alir fluida naik
Flowrate Tinggi unggun H
5 6 0,1
10 6 0,3
15 6 0,4
20 6 0,625 6 0,8
30 6 1
35 6,2 1
40 6,5 1,1
45 6,7 1,3
50 6,9 1,5
55 7,3 1,8
60 7,5 2,1
65 8 2,6
70 8,2 3,275 8,4 3,8
80 8,7 4,2
85 9 4,7
90 9,3 5,2
95 9,6 5,7
100 10 6,1
105 11 6,9
110 11,5 7,2
115 12,5 7,2
120 13 7,2
b. Laju alir fluida turun
Flowrate Tinggi unggun H
120 13 7,2
115 12,3 6,7
110 11 6,2
105 11 6100 10,5 5,8
95 9,8 5,5
90 9,3 5,3
85 9 5
80 8,7 4
75 8,5 3,7
70 8,3 3,1
65 8 2,9
60 7,7 2,7
55 7,5 2,550 7,2 2,4
45 7 2,0
40 6,7 1,9
35 6,4 1,6
30 6,3 1,1
25 6,2 0,8
20 6 0,6
15 6 0,4
10 6 0,3
5 6 0,1
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
30/34
Skala 10
a.
Laju alir fluida naik b. Laju alir fluida turun
Flowrate Tinggi unggun H Flowrate Tinggi unggun H
10 6 0,3 120 15 9
20 6 0,5 110 13,5 8,5
30 6,5 0,7 100 12 6,5
40 7 0,9 90 11 5,5
50 7,5 1,2 80 9 4,3
60 8 1,5 70 8,5 3
70 8,5 3,5 60 8 2,1
80 9 4,2 50 7,5 1,7
90 10 5,6 40 7 1,5
100 11 6,4 30 6,5 1
110 13 7,5 20 6 0,5
120 15 9 10 6 0,3
Skala 15
a. Laju alir fluida naik b. Laju alir fluida turun
Flowrate Tinggi unggun H Flowrate Tinggi unggun H
15 6 0,4 120 15,5 10,5
30 6,3 0,7 105 13 7,6
45 7 1,7 90 11 4,5
60 8,5 2,2 75 9,5 3,7
75 10 3,4 60 8,5 2,590 11 4,5 45 7,7 1,6
105 13 7,5 30 6,4 0,8
120 15,5 10,5 15 6 0,4
Semarang, 13 Oktober 2014
Mengetahui,
Praktikan Asisten
Ambarsari Puti S.P. Zaidir S.M. Muhammad Alaik
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
31/34
LEMBAR PERHITUNGAN
Menghitung Kecepatan alir superficial fluida (U)
1. Diameter kolom fluidisasi = 5,96 cm
2. Luas Kolom =
. .
=
.3,14 .5,96
= 27,93 cm2
3.
Kecepatan superficial fluida (U)
=
=
27,93
Run 1
Q (cm3/s)Tinggi
Unggun (cm)log U P (cmHg) log P
Naik Turun Naik Turun Naik Turun Naik Turun Naik Turun
5 120 6 13 0.6003 1.9805 0.1 7.2 -1.0000 0.8573
10 115 6 12.3 0.9013 1.9620 0.3 6.7 -0.5229 0.8261
15 110 6 11 1.0774 1.9427 0.4 6.2 -0.3979 0.7924
20 105 6 11 1.2023 1.9225 0.6 6 -0.2218 0.7782
25 100 6 10.5 1.2992 1.9013 0.8 5.8 -0.0969 0.7634
30 95 6 9.8 1.3784 1.8790 1 5.5 0.0000 0.7404
35 90 6.2 9.3 1.4454 1.8555 1 5.3 0.0000 0.7243
40 85 6.5 9 1.5033 1.8307 1.1 5 0.0414 0.6990
45 80 6.7 8.7 1.5545 1.8044 1.3 4 0.1139 0.6021
50 75 6.9 8.5 1.6003 1.7763 1.5 3.7 0.1761 0.5682
55 70 7.3 8.3 1.6416 1.7464 1.8 3.1 0.2553 0.4914
60 65 7.5 8 1.6794 1.7142 2.1 2.9 0.3222 0.4624
65 60 8 7.7 1.7142 1.6794 2.6 2.7 0.4150 0.4314
70 55 8.2 7.5 1.7464 1.6416 3.2 2.5 0.5051 0.3979
75 50 8.4 7.2 1.7763 1.6003 3.8 2.4 0.5798 0.3802
80 45 8.7 7 1.8044 1.5545 4.2 2 0.6232 0.3010
85 40 9 6.7 1.8307 1.5033 4.7 1.9 0.6721 0.2788
90 35 9.3 6.4 1.8555 1.4454 5.2 1.6 0.7160 0.204195 30 9.6 6.3 1.8790 1.3784 5.7 1.1 0.7559 0.0414
100 25 10 6.2 1.9013 1.2992 6.1 0.8 0.7853 -0.0969
105 20 11 6 1.9225 1.2023 6.9 0.6 0.8388 -0.2218
110 15 11.5 6 1.9427 1.0774 7.2 0.4 0.8573 -0.3979
115 10 12.5 6 1.9620 0.9013 7.2 0.3 0.8573 -0.5229
120 5 13 6 1.9805 0.6003 7.2 0.1 0.8573 -1.0000
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
32/34
P/L
Naik Turun
0.0167 0.5699
0.0500 0.5636
0.0667 0.5612
0.1000 0.55560.1333 0.5538
0.1667 0.5524
0.1613 0.5455
0.1692 0.5447
0.1940 0.4598
0.2174 0.4353
0.2466 0.3735
0.2800 0.3625
0.3250 0.35060.3902 0.3333
0.4524 0.3333
0.4828 0.2857
0.5222 0.2836
0.5591 0.2500
0.5938 0.1746
0.6100 0.1290
0.6273 0.1000
0.6261 0.06670.5760 0.0500
0.5538 0.0167
Run 2
Q (cm3/s) Tinggi Unggun (cm) log U P (cmHg) log P
Naik Turun Naik Turun Naik Turun Naik Turun Naik Turun
10 120 6 15 0.9013 1.9805 0.3 9 -0.5229 0.9542
20 110 6 13.5 1.2023 1.9427 0.5 8.5 -0.3010 0.9294
30 100 6.5 12 1.3784 1.9013 0.7 6.5 -0.1549 0.8129
40 90 7 11 1.5033 1.8555 0.9 5.5 -0.0458 0.7404
50 80 7.5 9 1.6003 1.8044 1.2 4.3 0.0792 0.6335
60 70 8 8.5 1.6794 1.7464 1.5 3 0.1761 0.4771
70 60 8.5 8 1.7464 1.6794 3.5 2.1 0.5441 0.3222
80 50 9 7.5 1.8044 1.6003 4.2 1.7 0.6232 0.2304
90 40 10 7 1.8555 1.5033 5.6 1.5 0.7482 0.1761
100 30 11 6.5 1.9013 1.3784 6.4 1 0.8062 0.0000
110 20 13 6 1.9427 1.2023 7.5 0.5 0.8751 -0.3010
120 10 15 6 1.9805 0.9013 9 0.3 0.9542 -0.5229
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
33/34
P/L
Naik Turun
0.0500 0.6296
0.0833 0.6000
0.1077 0.5417
0.1286 0.50000.1600 0.4778
0.1875 0.3529
0.4118 0.2625
0.4667 0.2267
0.5600 0.2143
0.5818 0.1538
0.5769 0.0833
0.6000 0.0500
Run 3
Q (cm3/s) Tinggi Unggun (cm) log U P (cmHg) log P
Naik Turun Naik Turun Naik Turun Naik Turun Naik Turun
15 120 6 15.5 1.0774 1.9805 0.4 10.5 -0.3979 1.0212
30 105 6.3 13 1.3784 1.9225 0.7 7.6 -0.1549 0.8808
45 90 7 11 1.5545 1.8555 1.7 4.5 0.2304 0.6532
60 75 8.5 9.5 1.6794 1.7763 2.2 3.7 0.3424 0.5682
75 60 10 8.5 1.7763 1.6794 3.4 2.5 0.5315 0.3979
90 4511 7.7 1.8555 1.5545 4.5 1.6 0.6532 0.2041105 30 13 6.4 1.9225 1.3784 7.5 0.8 0.8751 -0.0969
120 15 15.5 6 1.9805 1.0774 10.5 0.4 1.0212 -0.3979
P/L
Naik Turun
0.0667 0.6774
0.1111 0.5846
0.2429 0.4091
0.2588 0.3895
0.3400 0.2941
0.4091 0.2078
0.5769 0.1250
0.6774 0.0667
-
7/24/2019 KELOMPOK 1 - FLUIDISASI
34/34
LEMBAR ASISTENSI
DIPERIKSAKETERANGAN TANDA TANGAN
NO TANGGAL
1. 15 Desember 2014 Font Size Halaman Judul
Tanggal dicantumkan
Spasi 3 dari judul bab ke isi
Penomoran Tabel dan Grafik
2. 16 Desember 2014 Spasi diperbaiki
Font Size dan Font Type diperbaiki