Cyclone [PDF]

Citation preview

TEKNOLOGI PENGENDALIAN PENCEMAR UDARA Semester Ganjil 2010-2011



Cyclone Joni Hermana Rachmat Boedisantoso



Jurusan Teknik Lingkungan FTSP – ITS Kampus Sukolilo, Surabaya – 60111



  



Cyclone merupakan peralatan mekanis yang sederhana Cyclone mempunyai bentuk yang khas, mudah dikenal Dapat ditemukan pada beberapa industri, dalam aplikasi di industri, cycloe dapat dipergunakan sebagai berikut :  Menyisihkan pertikel relatif besar (> 20 µm)  Sering dipergunakan sebagai precleaner untuk alat pengendali yang lebih baik, seperti bag haouse dan electrostatic precipitator.  Lebih efisien untuk menyisihkan partikulat dari pada settling chamber  Penyisihan lebih dari 80%, tergantung dari diameter partikel yang akan disisihkan, volume gas dan ukuran unit



Mekanisme kerja utama cyclone 







Gaya sentrifugal, aliran yang masuk akan bergerak berputar secara spiral, karena adanya gaya momentum dan inersia menyebabkan partikulat terlepas dari aliran gas dan mengenai dinding cyclone yang menyebabkan partikulat jatuh ke hopper. Gaya gravitasi, partikulat yang telah menumbuk dinding cyclone, karena berat sendiri partikulat secara gravitasi akan jatuh ke dalam hopper.







Gerakan spiral dari aliran gas bergerak sepanjang dinding cyclone, berputar beberapa kali secara spiral kearah bawah hingga mencapai dasar cyclone. Kemudian gerakan akan berputar kea rah berlawanan dan menuju kepusat tabung dan bergerak ke atas keluar melalui vortex.



Keuntungan dan Kerugian Cyclone 



Keuntungan Cyclone :  Capital



cost rendah  Kemampuan untuk beroperasi pada suhu tinggi  Pemeliharaannya sangat mudah 



Kerugian Cyclone  Efisiensi



rendah khususnya untuk partikel berukuran



kecil  Biaya operasi tinggi, karena kehilangan tekanan



Cyclone banyak diterapkan pada beberapa industri, dimana penerapannya : 



  



Pada umumnya dipergunakan untuk mengumpulkan partikel > 20 mikron, Multicyclone dapat mengumpulkan partikel berukuran 5 – 20 mikron Kadang-kadang dipergunakan sebagai pre-cleaner untuk baghouse, ESP atau scrubber Dapat dipergunakan pada berbagai industri Ukuran tergantung dari penggunaan dan disainnya 



5.000 – 10.000 cfm ( 141 – 283 m3/menit) sampai 6 unit dalam satu rangkaian  25.000 – 100.000 cfm ( 707 – 2.830 m3/menit) untuk multicyclone



Bagian-bagian Cyclone (i). Inlet Cyclone  Inlet berfungsi sebagai : 



 Mentransformasikan



dari aliran lurus ke aliran



sirkular  Ditambahkan deflektor untuk memperkecil dan mendorong aliran gas bergerak berlawanan dengan dinding



(ii). Body Cyclone 



Body cyclone merupakan dimensi bagian utama cyclone, dimana :  Efisiensi



penyisihan tergantung dari dimensi body (lihat gambar 7.4. dan table 7.2. dimensi standar cyclone)  Cyclone yang lebih panjang jika dihubungkan dengan diameternya akan menyebabkan vortex yang lebih besar dan mengakibatkan partikulat yang terkumpul semakin banyak.



Dimensi Standard Cyclone



(iii). Sistem Pembuangan Debu.



   



Partikulat yang terkumpul harus dibuang melalui system pembuangan debu Partikulat yang terkumpul harus dibuang, agar tidak menghambat kinerja cyclone Manual slide gate untuk pembuangan secara periodik (lihat gambar) Rotary valve untuk pembuangan secara kontinu



Slide Gate



(iv). Outlet Cyclone







Modifikasi outlet cyclone telah dikembangkan yang bertujuan untuk meningkatkan karakteristik operasi cyclone







Untuk menghitung efisiensi cyclone perlu diketahui Critical size dan cut size particles. Critical size dan cut size particles.dapat didefinisikan sebagai :  Critical



size (dp), ukuran partikel terkecil yang dapat disisihkan dengan efisiensi 100%  Cut size (dc), ukuran partikel terkecil yang dapat disisihkan dengan efisiensi 50%, dimana cut size diameter tergantung dari sifat gas dan partikel, ukuran cyclone dan kondisi operasi







Cut size dapat dicari dengan menggunakan rumus :   9µBc dc =   ( ) 2 − π ν ρ ρ N   t i p







1 2



dengan  dc  Bc  Nt  νI



 ρp ρ



= = = = = =



cut size lebar inlet jumlah putaran aliran gas (biasanya 5) kecepatan masuk densitas partikel densitas gas







Efisiensi pengumpulan cyclone dapat dipergunakan persamaan : ηj =



1  d pc   1+  d   pj 



2



dengan,  ηj  dpj



= =



efisiensi untuk partikel berukuran j diameter partikel j



Hubungan antara Partikel Size dan Efisiensi







Pressure Drop adalah perbedaan tekanan dalam system cyclone, pressure drop : dalam ∆p  Umumnya untuk cyclone antara 1 – 7 in ( 2,54 – 17,78 cm)  Untuk menghitung pressure drop dapat dipergunakan persamaan  Dinyatakan



0,0027Q 2



∆p =



 Lc  kD Bc H c    Dc  2 e



1 3



 Zc     Dc 



1 3



0,0027Q 2



∆p =



 Lc  kD Bc H c    Dc  2 e







dimana,         



∆p Q De Bc Hc Lc Dc Zc k



= = = = = = = = =



 



= =







=



1 3



 Zc     Dc 



1 3



pressure drop debit inlet diameter gas outlet lebar inlet tinggi inlet tinggi silinder dimeter cyclone tinggi cone faktor diskripsi tidak berdimensi untuk vanes dari cyclone tanpa vanes = 0,5 untuk vanes yang tidak mengexpand gas yang masuk dan tidak menyentuh dinding outlet = 1,0 untuk vanes yang mengexpand gas yang masuk dan menyentuh dinding outlet = 1,0