FLUIDISASI KLMPK 3 [PDF]

Citation preview

FLUIDISASI



I. TUJUAN PERCOBAAN 1. Dapat menentukan dan mengukur parameter-parameter dalam peristiwa fluidisasi yaitu densitas partikel, porositas, tinggi unggun fluida. 2. Dapat mengoperasikan alat percobaan fluidisasi. 3. Dapat menentukan kurva karakteristik fluidisasi dan hubungan antara pressure drop dengan laju alir untuk bermacam-macam jenis partikel. 4. Dapat menentukan kecepatan fluidisasi minimum secara perhitungan maupun percobaan.



II. DASAR TEORI A. Pengertian Fluidisasi Fluidisasi adalah metoda pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida baik cair maupun gas. Dengan metoda ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. Sebagai ilustrasi, tinjau suatu kolom berisi sejumlah partikel padat berbentuk bola. Melalui unggun padatan ini kemudian dialirkan gas dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap diam, karena gas hanya mengalir dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap diam, karena gas hanya mengalir melalui ruang antar partikel tanpa menyebabkan perubahan susunan partikel tersebut. Keadaan yang demikian disebut unggun diam atau fixed bed. Keadaan fluidisasi unggun diam tersebut ditunjukkan pada Gambar 1a.



Gambar 1 Skema unggun diam dan unggun terfluidakan



Kalau laju alir kemudian dinaikkan, akan sampai pada suatu keadaan di mana unggun padatan akan tersuspensi di dalam aliran gas yang melaluinya. Pada keadaan ini masing-masing butiran akan terpisahkan satu sama lain sehingga dapat bergerak dengan lebih mudah. Pada kondisi butiran yang dapat bergerak ini, sifat unggun akan menyerupai suatu cairan dengan viskositas tinggi, misalnya adanya kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat hidrostatik dan sebagainya. Sifat unggun terfluidisasi ini dapat dilihat pada Gambar 1b.



Proses fluidisasi biasanya dilakukan dengan cara mengalirkan fluida gas atau cair ke dalam kolom yang berisi unggun butiran-butiran padat. Pada laju alir yang kecil aliran hanya menerobos unggun melalui celah-celah atau ruang kosong antar partikel, sedangkan partikel-partikel padat tetap dalam keadaan diam. Kondisi ini dikenal sebagai fenomena unggun diam. Saat kecepatan aliran fluida diperbesar sehingga mencapai kecepatan minimum, yaitu kecepatan saat gaya seret fluida terhadap partikel-partikel padatan lebih atau sama dengan gaya berat partikel-partikel padatan tersebut, partikel yang semula diam akan mulai terekspansi, Keadaan ini disebut incipient fluidization atau fluidisasi minimum. Jika kecepatan diperbesar, akan terjadi beberapa fenomena yang dapat diamati secara visual dan pada kondisi inilah partikel-partikel padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. Karena sifat-sifat partikel padat yang menyerupai sifat fluida cair dengan viskositas tinggi, metoda pengontakan fluidisasi memiliki beberapa keuntungan dan kerugian.



Keuntungan proses fluidisasi, antara lain:  Sifat unggun yang menyerupai fluida memungkinkan adanya aliran zat padat secara kontinu dan memudahkan pengontrolan.  Kecepatan pencampuran yang tinggi membuat reaktor selalu berada dalam kondisi isotermal sehingga memudahkan pengendaliannya.



 Sirkulasi



butiran-butiran



padat



antara



dua



unggun



fluidisasi



memungkinkan pemindahan jumlah panas yang besar dalam reactor.  Perpindahan panas dan kecepatan perpindahan mass antara partikel cukup tinggi.  Perpindahan panas antara unggun terfluidakan dengan media pemindah panas yang baik memungkinkan pemakaian alat penukar panas yang memiliki luas permukaan kecil.



Kerugian proses fluidisasi antara lain:  Selama operasi partikel-partikel padat mengalami pengikisan sehingga karakteristik fluidisasi dapat berubah dari waktu ke waktu  Butiran halus akan terbawa aliran sehingga mengakibatkan hilangnya sejumlah tertentu padatan.  Adanya erosi terhadap bejana dan sistem pendingin.  Terjadinya gelombang dan penorakan di dalam unggun sering kali tidak dapat dihindari sehingga kontak antara fluida dan partikel tidak seragam. Jika hal ini terjadi pada reaktor, konversi reaksi akan kecil. Dalam dunia industri, fluidisasi diaplikasikan dalam banyak hal seperti transportasi serbuk padatan (conveyor untuk solid), pencampuran padatan halus, perpindahan panas (seperti pendinginan untuk bijih alumina panas), pelapisan plastic pada permukaan logam, proses drying dan sizing pada pembakaran, proses pertumbuhan partikel dan kondensai bahan yang dapat mengalami sublimasi, adsorpsi (untuk pengeringan udara dengan adsorben), dan masih banyak aplikasi lain.



Gambar 2 Sifat Cairan dalam Unggun terfluidisasi



Fenomena-fenomena yang dapat terjadi pada prose fluidisasi antara lain: 1. Fenomena fixed bed yang 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 1a. 2. Fenomena minimum or incipient fluidization yang 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 1b. 3. Fenomena smooth or homogenously fluidization terjadi ketika kecepatan dan distribusi aliran fluida merata, densitas dan distribusi partikel dalam unggun sama atau homogen sehingga ekspansi pada setiap partikel padatan seragam. 4. Fenomena bubbling fluidization yang terjadi ketika gelembung – gelembung pada unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel tidak homogen. Kondisi ini ditunjukkan pada Gambar 3.



Gambar 3 Fenomena bubbling fluidization



5. Fenomena slugging fluidization yang terjadi ketika gelembung-gelembung besar yang mencapai lebar dari diameter kolom terbentuk pada partikelpartikel padat. Pada kondisi ini terjadi penorakan sehingga partikelpartikel padat seperti terangkat. Kondisi ini ditunjukkan pada Gambar 4.



Gambar 4 Fenomena slugging fluidization



6. Fenomena chanelling fluidization yang terjadi ketika dalam ungggun partikel padatan terbentuk saluran-saluran seperti tabung vertikal. Kondisi ini ditunjukkan pada Gambar 5.



Gambar 5 Fenomena chanelling fluidization



7. Fenomena disperse fluidization yang terjadi saat kecepatan alir fluida melampaui kecepatan maksimum aliran fluida. Pada fenomena ini sebagian partikel akan terbawa aliran fluida dan ekspansi mencapai nilai maksimum. Kondisi ini ditunjukkan pada Gambar 6.



Gambar 6 Fenomena disperse fluidization.



Fenomena-fenomena fluidisasi tersebut sangat dipengaruhi oleh faktorfaktor:  Laju alir fluida dan jenis fluida  Ukuran partikel dan bentuk partikel  Jenis dan densitas partikel serta faktor interlok antar partikel  Porositas unggun  Distribusi aliran  Distribusi bentuk ukuran fluida  Diameter kolom  Tinggi unggun.



Faktor-faktor di atas merupakan variabel-variabel dalam proses fluidisasi yang akan menentukan karakteristik proses fluidisasi tersebut. Pada praktikum fluidisasi ini fluida yang digunakan adalah udara tekan. Butiran padat yang akan difluidisasikan juga dapat bervariasi seperti butiran batu bara, batu bata, pasir, dan sebagainya. Ukuran partikel juga divariasikan dengan melakukan pengayakan dengan mesh tertentu. Densitas partikel dapat juga divariasikan dengan menyampur partikel, baik yang berbeda ukuran maupun berbeda jenis. Selain itu variasi juga dapat dilakukan pada tinggi unggun. Dalam praktikum ini akan teramati fenomena-fenomen fluidisasi. Selama fluidisasi berlangsung juga dapat diamati kecepatan minimum fluidisasi secara visual. Dari hasil pengukuran tekanan dan laju alir fluida dibuat pula kurva karakteristik fluidisasi. Karakteristik unggun terfluidakan digambarkan pada kurva karakteristik fluidisasi yang merupakan plot antara log U dan log ΔP. Persamaan yang digunakan adalah Persamaan Ergun dan Persamaan Wen Yu.



B. Hilang Tekanan (Pressure Drop) Aspek utama yang akan ditinjau dalam percobaan ini adalah mengetahui besarnya hilang 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.  Hilang Tekanan dalam Unggun Diam 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 metodametoda yang bersifat semi empiris, yaitu dengan menggunakan bilanganbilangan tidak berdimensi. Untuk aliran laminer dengan kehilangan energi terutama disebabkan oleh gaya viscous, Blake memberikan hubungan seperti berikut:



∆𝑷 𝑳



𝒈𝒄 =



𝒌.𝝁.𝑺𝟐 𝜺𝟑



𝒖



(1)



dimana: ∆𝑃 𝐿



= hilang tekan per satuan panjang atau tinggi unggun



gc = faktor gravitasi Μ = viskositas fluida (N.s) ε = porositas unggun yang didefinisikan sebagai perbandingan volume ruang kosong didalam volume unggun u = kecepatan alir superfisial fluida (m/s) S = luas permukaan spesifik partikel (m2)



Luas permukaan spesifik partikel (luas permukaan per satuan volume unggun) dihitung berdasarkan korelasi berikut:



𝑺=



𝟔. (𝟏 − 𝜺) 𝒅𝒑



sehingga persamaan tersebut menjadi: ∆𝑷 𝟑𝟔. 𝒌. 𝝁. (𝟏 − 𝜺)𝟐 𝒈𝒄 = 𝒖 𝑳 𝒅𝒑 𝟐 𝜺𝟑



Atau ∆𝑷 𝒌′ . 𝝁. (𝟏 − 𝜺)𝟐 𝒈𝒄 = 𝒖 𝑳 𝒅𝒑 𝟐 𝜺𝟑 dimana k adalah konstanta fludisasi dan k’=36k (lihat Tabel 1).



Persamaan ini kemudian diturunkan lagi oleh Kozeny (1927) dengan mengasumsikan bahwa unggun zat padat tersebut adalah ekivalen dengan satu kumpulan saluran-saluran lurus yang paralel yang mempunyai luas permukaan dalam total dan volume dalam total masing-masing sama dengan luas permukaan luar partikel dan volume ruang kosongnya. Harga konstanta k’ diperoleh beberapa peneliti berbeda-beda seperti ditunjukkan pada Tabel berikut:



Konstanta Empirik Fluidisasi



Untuk aliran turbulen, persamaan tersebut tidak dapat digunakan lagi sehingga Ergun menurunkan rumus yang lain (1952) dimana kehilangan tekanan digambarkan sebagai gabungan dari viscous losses dan kinetic energy los. (𝟏 − 𝜺) 𝝆 𝒈 𝟐 ∆𝑷 𝝁 (𝟏 − 𝜺)𝟐 𝒈𝒄 = 𝒌𝟏 . 𝒖 + 𝒌𝟐 . .𝒖 𝟐 𝟑 𝑳 𝒅𝒑 𝜺 𝜺𝟑 𝒅𝒑



viscous losses



kinetic energy losses



dimana k1 = 150 dan k2 = 1,75



Pada keadaan ekstrem, yaitu bila: a. aliran laminer (Re1000), viscous losses dapat diabaikan, sehingga: (𝟏 − 𝜺) 𝝆 𝒈 𝟐 ∆𝑷 𝒈𝒄 = 𝟏. 𝟕𝟓 . .𝒖 𝑳 𝜺𝟑 𝒅𝒑  Hilang Tekan pada Unggun Terfluidakan (Fluidized Bed) Pada unggun terfluidakan, persamaan yang menggambarkan hubungan p/l dan u yang biasanya digunakan adalah persamaan Ergun, yaitu: 𝝁 (𝟏 − 𝜺𝒇 )𝟐 (𝟏 − 𝜺𝒇 ) 𝝆 𝒈 𝟐 ∆𝑷 𝒈𝒄 = 𝒌𝟏 . 𝒖 + 𝒌 . .𝒖 𝟐 𝑳 𝒅𝒑𝟐 𝜺𝒇 𝟑 𝜺𝒇 𝟑 𝒅𝒑



dimana εf adalah porositas unggun pada keadaan terfluidakan. Pada keadaan ini, dimana partikel-partikel zat padat seolah-olah terapung di dalam fluida sehingga terjadi kesetimbangan antara berat partikel dengan gaya seret dan gaya apung dari fluida di sekelilingnya:



[gaya seret oleh fluida yang naik] = [berat partikel]-[gaya apung] atau [hilang tekan pada unggun] x [luas penampang] = [volume unggun] x [fraksi zat padat] x[densitas zat padat – densitas fluida]



∆𝑷. 𝑨 = (𝑨. 𝑳)(𝟏 − 𝜺𝒇 )(𝝆𝒑 −𝝆𝒇 )



𝒈 𝒈𝒄



∆𝑷 𝒈 ( ) = (𝟏 − 𝜺𝒇 )(𝝆𝒑 −𝝆𝒇 ) 𝑳 𝒈𝒄 C. Kecepatan Minimum fluidisasi Yang dimaksud dengan kecepatan minimum fluidisasi (dengan notasi Umf) adalah kecepatan superfisial fluida minimum dimana fluidisasi mulai terjadi. harganya diperoleh dengan mengombinasikan persaman Ergun dengan persamaan neraca massa pada unggun terfluidakan, menjadi: 𝟏𝟓𝟎(𝟏 − 𝜺𝒎𝒇 )𝒅𝒑 . 𝝆𝒈 𝟏. 𝟕𝟓𝒅𝒑 . 𝑷𝒈 𝒅𝒑 𝟑 𝑷𝒈 (𝝆𝒔 − 𝝆𝒈 )𝒈 𝟐 𝑼𝒎𝒇 + 𝑼𝒎𝒇 = 𝜺𝒎𝒇 𝟑 𝝁 𝜺𝒎𝒇 𝟑 𝝁 𝝁𝟐



Untuk keadaan ekstrem, yaitu : 1. Aliran aminer (Re1000), kecepatan fluidisasi minimumnya adalah :



𝑼𝒎𝒇 𝟐 =



𝒅𝒑 (𝑷𝒔 − 𝑷𝒈 )𝒈 . . 𝜺𝒎𝒇 𝟑 𝟏. 𝟕𝟓 𝑷𝒈



Karakteristik Unggun Terfluidakan Karakteristik unggun terfluidakan biasanya dinyatakan dalam bentuk grafik antara penurunan tekanan (ΔP) dan kecepatan superfisial (u). Untuk keadaan yang ideal, kurva hubungan ini berbentuk seperti Gambar 7.



Gambar 7 Kurva karakteristik fluidisasi ideal



Garis A-B dalam grafik menunjukkan hilang tekan pada daerah unggun diam (porositas unggun = 0). Garis B-C menunjukkan keadaan dimana unggun telah terfluidakan. Garis D-E menunjukkan hilang tekan dalam daerah unggun diam pada waktu menurunkan kecepatan alir fluida. Harga penurunan tekanannya, untuk kecepatan aliran fluida tertentu, sedikit lebih rendah dari pada harga penurunan tekanan pada saat awal operasi.



Penyimpangan dari keadaan ideal: 1. 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 partikelpartikel 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 8, terjadi pada awal fluidisasi saat terjadi perubahan kondisi dari unggun tetap menjadi unggun terfluidakan.



2. Fluidisasi heterogen (aggregative fluidization) Jenis penyimpangan yang lain adalah kalau pada saat fluidisasi partikel-partikel padat tidak terpisah-pisah secara sempurna tetapi berkelompok membentuk suatu agregat. Keadaan yang seperti ini disebut sebagai fluidisasi heterogen atau aggregative fluidization. Tiga jenis fluidisasi heterogen yang biasa terjadi adalah karena timbulnya: a) penggelembungan (bubbling), ditunjukkan pada Gambar 9a, b) penorakan (slugging), ditunjukkan pada Gambar 9b, c) saluran-saluran fluida yang terpisahkan (chanelling), ditunjukkan pada Gambar 9c,



Gambar 8 Kurva karakteristik fluidisasi tidak ideal karena terjadi interlock



Gambar 9 Fenomena unggun terfluidakan



Bentuk kurva karakteristik untuk unggun terfluidakan yang mengalami penyimpangan dari keadaan ideal yang disebabakan oleh tiga jenis fenomena di atas dapat dilihat dalam pustaka (1) dan (3).



D. Evaluasi Parameter-Parameter dalam Peristiwa Fluidisasi  Densitas Partikel Penentuan densitas partikel untuk zat padat yang tidak menyerap air atau zat cair lain bisa dilakukan dengan memakai piknometer. Sedangkan untuk partikel berpori, cara di atas akan menimbulkan kesalahan yang cukup besar karena air atau cairan akan memasuki poripori di dalam partikel, sehingga yang diukur bukan lagi densitas partikel (berikut pori-porinya) seperti yang diperlukan di dalam persamaanpersamaan yang ditulis di muka, tetapi densitas bahan padatnya (tidak termasuk pori-pori di dalamnya). Untuk partikel-partikel yang demikian, ada cara lain yang biasa digunakan, yaitu dengan memakai metoda yang diturunkan Ergun.  Bentuk Partikel Didalam persamaan-persamaan yang telah diturunkan sebelumnya partikel-partikel padatnya dianggap sebagai butiran-butiran yang berbentuk bola dengan diameter rata-rata dp. Untuk partikel-partikel yang mempunyai bentuk lain, harus diadakan suatu koreksi yang menyatakan



bentuk sebenarnya partikel yang ditinjau. Faktor koreksi ini disebut sebagai faktor bentuk atau derajat kebolaan suatu partikel yang didefinisikan sebagai:



𝝓=



𝚨𝐩 𝒍𝒖𝒂𝒔 𝒑𝒆𝒓𝒎𝒖𝒌𝒂𝒂𝒏 𝒃𝒐𝒍𝒂 = 𝒑𝒂𝒅𝒂 𝒗𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒔𝒂𝒎𝒂 𝚨 𝒍𝒖𝒂𝒔 𝒑𝒆𝒓𝒎𝒖𝒌𝒂𝒂𝒏 𝒑𝒂𝒓𝒕𝒊𝒌𝒆𝒍



Derajat kebolaan (θs) bisa dipakai langsung dalam persamaan-persamaan terdahulu dengan mengganti dp menjadi θs.dp, sehingga persamaan Ergun dapat ditulis menjadi: (𝟏 − 𝛆𝐟 ). 𝛒 𝛒𝐠 𝚫𝑷 (𝟏 − 𝛆𝐟 )𝟐 𝛍𝐮 𝐠 𝐜 = 𝟏𝟓𝟎 . 𝟐 + 𝟏, 𝟕𝟓 𝐮𝟐 𝐋 𝐝𝐩 . 𝛆𝐟 𝟑 (𝛟𝐬 𝐝𝐩 ) 𝐝𝐩 𝟐 . 𝛆𝐟 𝟑 (𝛟𝐬 𝐝𝐩 )



Dimana,



Φ = 1 untuk partikel berbentuk bola Φ < 1 untuk partikel tidak berbentuk bola



 Diameter Partikel Diameter partikel biasanya diukur berdasarkan analisa ayakan. Untuk menentukan diameter partikel dapat dilihat pada prosedur percobaan.  Porositas Unggun Porositas unggun menyatakan fraksi kosong di dalam unggun yang secara matematik bisa ditulis sebagai berikut:



𝜺=



Dimana,



𝑽𝒖 − 𝑽𝒑 𝑽𝒖



ε = porositas unggun



Vu = volume unggun



Vp = volume partikel



Harga porositas unggun ini sangat dipengaruhi oleh bentuk geometri butiran padat yang membentuk unggun tersebut, atau dengan perkataan lain, porositas unggun merupakan fungsi dari faktor bentuk atau derajat kebolaan partikel-partikelnya. Salah satu hasil eksperimen yang menggambarkan pengaruh derajat kebolaan terhadap porositas unggun diberikan oleh Brown dan diperlihatkan pada Gambar 10.  Pendekatan dalam Percobaan Pengukuran densitas partikel dilakukan menggunakan piknometer dengan valome tertentu dengan tipol sebagai fluidanya. Tipol digunakan karena memiliki tegangan permukaan dan viskositas tinggi sehingga cenderung tidak memasuki pori-pori partikel. Dengan demikian asumsu partikel padatan berbentuk bola dapat digunakan.



Kecepatan minimum fluidisasi dapat ditentukan secara grafis dan teoritis. Teknik grafis dapat dilakukan apabila tersedia kurva karakteristik fluidisasi. (antara log u terhadap log ΔP). Dengan menarik garis vertikal pada titik mulai konstannya log ΔP atau titik yang menunjukkan adanya fenomena interlock dapat diperpikrakan Umf. Karena fluktuasi nilai dibanding kurva fluidisasi ideal, perkiraan ini kurang akurat. Supaya Umf perkiraan mendekati nilai sebenarnya, penarikan garis pada titik konstan ΔP dilakukan saat kurva fluidisasi mengalurkan data kecepatan tinggi ke rendah. Diharapkan saat kecepatan menurun fenomena interlock dapat dikurangi. Interlock menyebabkan partikel menyatu (biasanya karena basah atau karena kelembaban udara) sehingga kecepatan udara yang dibutuhkan untuk memfluidisasikan partikel tersebut juga bertambah besar. Akibatnya umf yang teramati cenderung lebih tinggi daripada nilai sebenarnya.



Gambar 10 Hubungan antara derajat kebolaan partikel dengan porositas unggun



III. ALAT DAN BAHAN  Alat yang digunakan: 1. Mesin ayak (Vibratory Sieve Shaker) dengan lubang ayakan 1 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.425 mm, 0.255 mm, 0.125 mm, dan panic 2. Alat fluidisasi Fixed and Fluidised Bed.  Bahan yang digunakan: 1. Pasir kwarsa 2. Resin 3. Aquadest 4. Udara compressor



IV. GAMBAR RANGKAIAN ALAT



Gambar 4.1 Fixed and Fluidised Bed



Gambar 4.2 Vibrator Sieve Shaker



V. PROSEDUR KERJA A. Penentuan Diameter Partikel Tengah 1. Membersihkan bidang ayakan dengan sikat halus satu persatu, kemudian ditimbang dengan neraca kasar 2. Menyusun masing-masing bidang ayakan mulai dari panci (tidak berlubang) sampai lebar bidang ayak terbesar berdasarkan nilai apparatus yang



terdapat



pada



masing-masing



bidang



ayak.



Kemudian



menempatkannya diatas vibrator. 3. Memasukkan pasir yang ingin dianalisis pada bidang ayak paling atas kemudian memasang penutup secara hati-hati dan baut pengunci dikencangkan. 4. Menyalakan mesin vibrator dengan menekan tombol “On” pada bagian samping alat. 5. Mode getaran (3) dan frekuensi getaran (2) selama 5 menit. 6. Setelah pengayakan selesai mematikan alat dengan menekan tombol “Off” pada bagian samping alat. 7. Kemudian memindahkan bidang ayakan dengan mengangkat bidang ayak paling bawah (panci). Kemudian menimbang pasir pada masing-masing bidang ayak. 8. Melakukan prosedur yang sama pada bahan resin. 9. Membersihkan alat yang telah digunakan seperti semula.



B. Penentuan Berat Jenis 1. Menimbang piknometer kosong, bersih dan kering. 2. Mengisi piknometer dengan aquadest pada suhu 28oC yang telah diketahui berat jenisnya secara pasti, sehingga diperoleh volume piknometer. 3. Kemudian mengeringkan kembali piknometer yang telah diisi air, selanjutnya mengisi dengan pasir kwarsa sampai 1/4 volume piknometer. 4. Menimbang piknometer yang berisi pasir kwarsa.



5. Menambahkan aquadest ke dalam piknometer yang telah diisi pasir kwarsa (tidak boleh ada gelembung udara). 6. Menimbang piknometer yang berisi pasir kwarsa dan aquadest. 7. Menghitung volume dan berat pasir kwarsa, sehingga akan diperoleh berat jenisnya. 8. Melakukan prosedur yang sama pada bahan resin.



C. Fluidisasi dengan Fluida Udara 1. Menimbang berat resin yang akan digunakan. 2. Memasukkan resin kedalam tabung fluidisasi dan menyalakan kompresor dengan menekan tombol “start



compressor” kemudian mengatur



kecepatan fluida (dalam hal ini fluida yang digunakan adalah gas) dengan cara memutar valve. 3. Memvariasikan kecepatan fluida yakni dari 2 sampai 25 dengan interval 1 L/min. 4. Mencatat tinggi unggun (mm) dan beda head (cm H2O).



D. Fluidisasi dengan Fluida Air 1. Menimbang berat pasir kwarsa yang akan digunakan. 2. Memasukkan pasir kwarsa kedalam tabung fluidisasi dan menyalakan pompa dengan menekan tombol “start pump” kemudian mengatur kecepatan fluida (dalam hal ini fluida yang digunakan adalah cairan) dengan cara memutar valve. 3. Memvariasikan kecepatan fluida yakni dari 0,4 sampai 3,4 dengan interval 0,1 L/min. 4. Mencatat tinggi unggun yang terbentuk (mm) dan beda head (mmH2O).



VI. DATA PENGAMATAN  Berat pikno kosong



= 23,6914 g



 Berat pikno+aquades



= 49,3145 g



 Berat pikno+pasir



= 26,5980 g



 Berat pikno+aquades+pasir



= 51,1069 g



 Berat pikno+resin



= 26,7423 g



 Berat pikno+aquades+resin



= 50,1560 g



Tabel 1 Data size dan oversize productu pada analisis ayak untuk pasir No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Total M



dp (mm) 2 1,7 1,4 1 0,6 0,5 0,425 0,25 0,125



OP (kg) 0,05 0,06 0,10 0,13 0,03 0,02 0,02 0,00 0,00 0,41



Tabel 2 Data size dan oversize product pada analisis ayak untuk resin No. 2 3 4 5 7 8 9 Total M



dp (mm) 1,7 1,4 1 0,6 0,425 0,25 0,125



OP (kg) 0,00 0,00 0,00 0,06 0,08 0,02 0,01 0,17



Tabel 3 Data laju alir, perubahan tekanan dan tinggi unggun pada fluidisasi resin 100 gram dengan fluida udara Q (L/min) 2 3 4 5



ΔP(mmH2O) 1,5 2 2,5 3



L (mm) 88 88 88 88



6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25



3,3 3,8 4,1 4,5 4,9 5 5 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,2 5,2 5,2 5,3 5,3 5,3 5,3



88 88 88 88 88 89 90 90 90 90 93 93 93 95 95 95 95 95 95 95



Tabel 4 Data laju alir, perubahan tekanan dan tinggi unggun pada fluidisasi resin 200 gram dengan fluida udara Q (L/min) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17



ΔP(mmH2O) 1,6 2,4 3,1 3,8 4,5 5,2 6 6,6 7,3 7,4 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5



L (mm) 122 122 122 122 122 122 122 122 122 123 124 126 128 130 130 133



18 19 20 21 22 23 24 25



7,5 7,5 7,5 7,6 7,6 7,6 7,6 7,6



133 133 133 133 133 133 133 133



Tabel 5 Data laju alir, perubahan tekanan dan tinggi unggun pada fluidisasi pasir 200 gram dengan fluida air Q (L/min) 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1



ΔP(mmH2O) 4 6 8 9 10 12 14 15 15 18 19 20 22 24 25 26 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 30



L (mm) 81 81 81 81 81 81 81 81 81 81 81 81 81 81 81 81 81 83 90 90 90 91 93 94 96 97 97 97



3,2 3,3



30 30



97 97



Tabel 6 Data laju alir, perubahan tekanan dan tinggi unggun pada fluidisasi pasir 400 gram dengan fluida air Q (L/min) 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3



ΔP(mmH2O) 34 34 53 59 64 66 66 66 66 66 66 66 67 67 67 67 67 68 68 68 68 68 69 69 69 70 70 70 70 71



L (mm) 155 155 156 156 157 158 161 164 166 168 171 175 176 178 180 185 186 190 192 195 198 200 205 212 215 220 221 223 225 230



VII.



PERHITUNGAN 1. Penentuan Berat Jenis A. Penentuan Berat Jenis (ρ) Pasir Volume pikno =



=



(berat pikno + air) − (berat pikno kosong) berat jenis air pada 28 ℃ (49,3145 − 23,6914)gram 0.996232 gram/cm3



= 25,72 𝑐𝑚3



Volume zat cair = =



(berat pikno + air + pasir) − (berat pikno + pasir) berat jenis air pada 28 ℃ (51,1069 − 26,5980)gram 0.996232 gram/cm3



= 24,6016 𝑐𝑚3 Volume pasir



= volume piknometer − volume cairan = (25,72 − 24,6016)𝑐𝑚3 = 1,1184 𝑐𝑚3



Berat pasir



= (berat pikno + pasir) − (berat pikno kosong) = (26,5980 − 23,6914) 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 2,9066 gram



Berat jenis pasir =



berat pasir volume pasir



2,9066 gram 1,1184 cm3 gram = 2,5989 cm3 =



= 2598,8 kg/m3



B. Penentuan Berat Jenis (ρ) Resin Volume piknometer = =



(berat pikno + air) − (berat pikno kosong) berat jenis air pada 28 ℃ (49,3145 − 23,6914)gram 0.996232 gram/cm3



= 25,72 𝑐𝑚3



Volume zat cair =



=



(berat pikno + air + resin) − (berat pikno + resin) berat jenis air pada 28 ℃ (50,156 − 26,7423)gram 0.996232 gram/cm3



= 23,5023 𝑐𝑚3 Volume resin



= volume piknometer − volume cairan = (25,72 − 23,5023)cm3 = 2,2178 cm3



Berat resin



= (berat pikno + resin) − (berat pikno kosong) = (26,7423 − 23,6914) gram = 3,0509 gram berat resin volume resin 3,0509 gram = 2,2178 cm3 gram = 1,37567 cm3



berat jenis resin =



= 1375,67 kg/m3



2. Penentuan Diameter Partikel Tengah (dpm) A. Diameter Partikel Tengah Pasir Tabel 7 Penentuan nilai C%OP dan C%UP (Fraksi Massa) No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Total M



dp (mm) 2 1,7 1,4 1 0,6 0,5 0,425 0,25 0,125



OP (kg) 0,05 0,06 0,10 0,13 0,03 0,02 0,02 0,00 0,00 0,41



OP% 0,12 0,14 0,25 0,32 0,08 0,04 0,05 0,00 0,00 1,00



P% 0,46 0,84 0,79 0,21 0,39 0,62 0,03 0,00



C%OP 0,12 0,26 0,51 0,83 0,91 0,95 0,99 1,00 1,00



C%UP 0,88 0,74 0,49 0,17 0,09 0,05 0,01 0,00 0,00



Keterangan :  Diameter ayak tertera pada bidang ayak sesuai dengan nilai aparatusnya 



Oversize Product (OPi ) = massa partikel yang tinggal pada tiap ayakan







Oversize Product Percentage (OP%i ) = (OP%i ) =







OPi M



OPi 0,05 kg = = 0,12 M 0,41 kg



Cumulative Percentage Oversize Product (C%OPi ) = ∑in=1 OP%i (C%OPi ) = ∑in=1 OP%i =0,12







Cumulative Percentage Undersize Product (C%UPi) = 1 − C%OPi (C%UPi ) = 1 − C%OPi = 1 − 0,12 = 0,88



Grafik 2.1 Hubungan Diameter Partikel (mm) vs Fraksi Massa (%) 1.10 1.00 0.90



dp vs C%OP



C%OP & C%UP



0.80 0.70 0.60 0.50 0.40



dp vs C%UP



0.30 0.20 0.10 0.00 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1



dp (mm)



catatan : Berdasarkan grafik hubungan diameter partikel vs fraksi massa diperoleh dpm = 1,4 mm = 0,0014 m.



B. Diameter Partikel Tengah Resin Tabel 8 Penentuan nilai C%OP dan C%UP (Fraksi Massa) No. 2 3 4 5 7 8 9 Total M



dp (mm) 1,7 1,4 1 0,6 0,425 0,25 0,125



OP (kg)



OP%



0,00 0,00 0,00 0,06 0,08 0,02 0,01



0,00 0,00 0,00 0,36 0,48 0,12 0,05



0,17



1,00



P%



C%OP



C%UP



0,00 0,00 0,89 2,72 0,68 0,38



0,00 0,00 0,00 0,36 0,83 0,95 1,00



1,00 1,00 1,00 0,64 0,17 0,05 0,00



Keterangan : 



Diameter ayak tertera pada bidang ayak sesuai dengan nilai aparatusnya







Oversize Product (OPi ) = massa partikel yang tinggal pada tiap ayakan







Oversize Product Percentage (OP%i ) =







(OP%i ) =







Cumulative Percentage Oversize Product (C%OPi ) = ∑in=1 OP%i



OPi M



=



0,00 kg 0,17 kg



= 0,00



(C%OPi ) = ∑in=1 OP%i =0,00 



Cumulative Percentage Undersize Product (C%UPi) = 1 − C%OPi (C%UPi ) = 1 − C%OPi = 1 − 0,00 = 1 Grafik 2.2 Hubungan Diameter Partikel (mm) vs Fraksi Massa (%)



dp vs C%OP & dp vs C%UP (resin) 1.10



C%OP & C%UP



0.90 0.70 0.50 0.30 0.10 -0.10 0



0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9



1



1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9



dp (mm)



dp vs C%OP



2



dp vs C%UP



Catatan :Berdasarkan grafik hubungan diameter partikel vs fraksi massa diperoleh dpm = 0,53 mm = 0,00053 m.



3. Penentuan Porositas ε= 1−



Volume Partikel Volume Unggun



Keterangan : A = Volume partikel =



π 4



d2 =



3,14 4



(0.055 m)2 = 0.0024 m2



massa partikel 0,1 kg = = 0,000038 m3 ρ partikel 2598,8kg/m3



Volume Unggun = A x L = 0,0024 m2 x 0,081 m = 0,00019 m3



2.1



A. Porositas Pasir Tabel 9 Porositas fluida cairan (Pasir 200 gram) L(m) 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,083 0,09 0,09 0,09 0,091 0,093 0,094 0,096 0,097 0,097 0,097 0,097 0,097



V unggun (m3), AxL



porositas, 1-(v partkl/v unggn)



0,00019



0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,82 0,82 0,82 0,82 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83



0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00019 0,00020 0,00021 0,00021 0,00021 0,00022 0,00022 0,00022 0,00023 0,00023 0,00023 0,00023 0,00023 0,00023



Tabel 10 Porositas fluida cairan (Pasir 400 gram) L(m)



V unggun (m3), AxL



porositas, 1-(v partkl/v unggn)



0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,17 0,17 0,17 0,18 0,18 0,18 0,18 0,19 0,19 0,19 0,19 0,20 0,20 0,20 0,21 0,21 0,22 0,22 0,22 0,22 0,23 0,23



0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0004 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005



0,791 0,791 0,792 0,792 0,794 0,795 0,799 0,802 0,805 0,807 0,810 0,815 0,816 0,818 0,820 0,825 0,826 0,829 0,831 0,834 0,836 0,838 0,842 0,847 0,849 0,853 0,853 0,855 0,856 0,859



B. Porositas Resin Tabel 11 Porositas Fluida gas (resin 100 gram) L(m)



V unggun (m3), AxL



porositas, 1-(v part/v ungun)



0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10



0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00021 0,00022 0,00022 0,00022 0,00023 0,00023 0,00023 0,00023 0,00023 0,00023 0,00023



0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,67 0,67 0,67 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68



Tabel 12 Porositas Fluida gas (resin 200 gram) L(m)



V unggun (m3), AxL



porositas, 1-(v part/v ungun)



0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12



0,00029 0,00029 0,00029 0,00029 0,00029 0,00029 0,00029



0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50



0,12 0,12 0,12 0,12 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13



0,00029 0,00029 0,00029 0,00029 0,00030 0,00030 0,00031 0,00031 0,00032 0,00032 0,00032 0,00032 0,00032 0,00032 0,00032 0,00032 0,00032



0,50 0,50 0,50 0,51 0,51 0,52 0,53 0,53 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54



4. Penentuan Kecepatan Superfisal Rata-Rata 



Kecepatan rata-rata gas atau cairan (v) 𝑄 𝑣 = 𝑥 10−3 = 𝑚/𝑠 𝐴



Keterangan : A =



π 4



d2 =



3.14 4



(0.055 m)2 = 0.024 m2



Laju alir (Q) = 𝐿/𝑠 Luas (A)



= m2



A. Untuk Cairan ( Air) Tabel 13 Kecepatan Superfisial Rata-Rata Cairan (Pasir 200 gram) Q(L/s)



kec. Superfisial ratarata (m/s), v=Q/A



0,01 0,01 0,01 0,01



0,0028 0,0035 0,0042 0,0049



0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,06



0,0056 0,0063 0,0070 0,0077 0,0084 0,0091 0,0098 0,0105 0,0112 0,0119 0,0126 0,0133 0,0140 0,0147 0,0154 0,0161 0,0168 0,0175 0,0182 0,0190 0,0197 0,0204 0,0211 0,0218 0,0225 0,0232



Tabel 14 Kecepatan Superfisial Rata-Rata Cairan (Pasir 400 gram) Q(L/s)



kec. Superfisial rata-rata (m/s), v=Q/A



0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02



0,0028 0,0035 0,0042 0,0049 0,0056 0,0063 0,0070 0,0077 0,0084 0,0091



0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05500



0,0098 0,0105 0,0112 0,0119 0,0126 0,0133 0,0140 0,0147 0,0154 0,0161 0,0168 0,0175 0,0182 0,0190 0,0197 0,0204 0,0211 0,0218 0,0225 0,0232



B. Untuk Gas ( Udara ) Tabel 15 Kecepatan Superfisial Rata-Rata Gas (resin 100 gram) Q(L/s)



kec. Superfisial ratarata (m/s), v=Q/A



0,03 0,05 0,07 0,08 0,10 0,12 0,13 0,15 0,17 0,18 0,20 0,22 0,23 0,25



0,014 0,021 0,028 0,035 0,042 0,049 0,056 0,063 0,070 0,077 0,084 0,091 0,098 0,105



0,27 0,28 0,30 0,32 0,33 0,35 0,37 0,38 0,40 0,42



0,112 0,119 0,126 0,133 0,140 0,147 0,154 0,161 0,168 0,175



Tabel 16 Kecepatan Superfisial Rata-Rata Gas (resin 100 gram) Q(L/s)



kec. Superfisial rata-rata (m/s), v=Q/A



0,03 0,05 0,07 0,08 0,10 0,12 0,13 0,15 0,17 0,18 0,20 0,22 0,23 0,25 0,27 0,28 0,30 0,32 0,33 0,35 0,37 0,38 0,40 0,42



0,014 0,021 0,028 0,035 0,042 0,049 0,056 0,063 0,070 0,077 0,084 0,091 0,098 0,105 0,112 0,119 0,126 0,133 0,140 0,147 0,154 0,161 0,168 0,175



5. Penenentuan Penurunan Tekanan 



Unggun Diam



150 𝐿 (1 − 𝜀)2 . (𝑣). 𝜇𝑤 1,75 𝐿(𝑣)2 (1 − 𝜀) ℎ=( + ) 𝑥 103 𝑚𝑚𝐻2 𝑂 2 3 3 (𝑑𝑝𝑚 ) 𝜀 𝜌𝑤 𝑑𝑝𝑚 . 8 . 𝑔 



Unggun Terfluidisasi ℎ = (𝐿



(1 − 𝜀) (𝜌𝑝 − 𝜌𝑤 )) 𝑥 103 𝑚𝑚𝐻2 𝑂 𝜌𝑤



A. Penurunan Tekanan untuk Air dengan Pasir Tabel 17 Penurunan Tekanan untuk Air dengan Pasir 200 gram L(m)



porositas, 1-(v partkl/v unggn)



kec. Superfisial ratarata (m/s), v=Q/A



0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,081 0,083 0,09 0,09 0,09 0,091 0,093 0,094



0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,82 0,82 0,82 0,82 0,83 0,83



0,0028 0,0035 0,0042 0,0049 0,0056 0,0063 0,0070 0,0077 0,0084 0,0091 0,0098 0,0105 0,0112 0,0119 0,0126 0,0133 0,0140 0,0147 0,0154 0,0161 0,0168 0,0175 0,0182 0,0190



Penurunan tekanan (mmH2O) Unggun diam



Terfluidsasi



0,00005 0,00008 0,00011 0,00015 0,00020 0,00025 0,00031 0,00037 0,00044 0,00052 0,00060 0,00069 0,00078 0,00088 0,00099 -



0,79379 0,79379 0,79379 0,79379 0,79379 0,79379 0,79379 0,79379 0,79379



0,096 0,097 0,097 0,097 0,097 0,097



0,83 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83



0,0197 0,0204 0,0211 0,0218 0,0225 0,0232



-



0,79379 0,79379 0,79379 0,79379 0,79379 0,79379



Tabel 18 Penurunan Tekanan untuk Air dengan Pasir 400 gram L(m)



porositas, 1-(v partkl/v unggn)



kec. Superfisial rata-rata (m/s), v=Q/A



Unggun diam



Terfluidsasi



0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,17 0,17 0,17 0,18 0,18 0,18 0,18 0,19 0,19 0,19 0,19 0,20 0,20 0,20 0,21 0,21 0,22 0,22 0,22 0,22 0,23 0,23



0,791 0,791 0,792 0,792 0,794 0,795 0,799 0,802 0,805 0,807 0,810 0,815 0,816 0,818 0,820 0,825 0,826 0,829 0,831 0,834 0,836 0,838 0,842 0,847 0,849 0,853 0,853 0,855 0,856 0,859



0,0028 0,0035 0,0042 0,0049 0,0056 0,0063 0,0070 0,0077 0,0084 0,0091 0,0098 0,0105 0,0112 0,0119 0,0126 0,0133 0,0140 0,0147 0,0154 0,0161 0,0168 0,0175 0,0182 0,0190 0,0197 0,0204 0,0211 0,0218 0,0225 0,0232



0,0001 0,0002 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 0,0006 0,0007 0,0009 0,0010 0,0012 0,0013 0,0015 0,0017 0,0018 0,0020 0,0022 -



1,5876 1,5876 1,5876 1,5876 1,5876 1,5876 1,5876 1,5876 1,5876 1,5876 0,0000 0,0000 0,0000



Penurunan tekanan (mmH2O)



𝜀 = Porositas



Keterangan :



m



𝑣 = Kecepatan Rata − Rata ( s ) 𝑑𝑝𝑚 = Diameter partikel tengah (0,014 m) 𝜇𝑤 = Viskositas Air (10−3



Ns 𝑚2



) Kg



𝜌𝑤 = Berat Jenis Air ( 996,232 𝑚3 ) Kg



𝜌𝑝 = Berat Jenis Padatan ( 2598,77 𝑚3 ) 𝑔



= Gravitasi ( 9,81 N/𝑚2 )



B. Penurunan Tekanan Untuk Resin dengan Udara Tabel 19 Penurunan Tekanan untuk Udara dengan Resin 100 gram L(m)



porositas, 1-(v part/v ungun)



kec. Superfisial ratarata (m/s), v=Q/A



0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10



0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,67 0,67 0,67 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68



0,014 0,021 0,028 0,035 0,042 0,049 0,056 0,063 0,070 0,077 0,084 0,091 0,098 0,105 0,112 0,119 0,126 0,133 0,140 0,147 0,154 0,161



Penurunan tekanan (mmH2O) unggun diam



terfluidsasi



0,004 0,010 0,017 0,027 0,038 0,052 0,068 0,086 0,107 0,127 0,148 0,174 -



1,500 1,500 1,500 1,500 1,500 1,500 1,500 1,500 1,500 1,500



0,10 0,10



0,68 0,68



0,168 0,175



-



1,500 1,500



Tabel 20 Penurunan Tekanan untuk Udara dengan Resin 200 gram L(m)



porositas, 1-(v part/v ungun)



kec. Superfisial rata-rata (m/s), v=Q/A



unggun diam



terfluidsasi



0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13



0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,51 0,51 0,52 0,53 0,53 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54



0,014 0,021 0,028 0,035 0,042 0,049 0,056 0,063 0,070 0,077 0,084 0,091 0,098 0,105 0,112 0,119 0,126 0,133 0,140 0,147 0,154 0,161 0,168 0,175



0,019 0,043 0,077 0,120 0,173 0,235 0,307 0,388 0,479 -



2,999 2,999 2,999 2,999 2,999 2,999 2,999 2,999 2,999 2,999 2,999 2,999 0,000 0,000 0,000



Keterangan :



Penurunan tekanan (mmH2O)



𝜀 = Porositas m



𝑣 = Kecepatan Rata − Rata ( s ) 𝑑𝑝𝑚 = Diameter partikel tengah (0,00044 m) 𝜇𝑤 = Viskositas Udara (1,81 𝑥 10−5 Kg



𝜌𝑤 = Berat Jenis Udara ( 1,225 𝑚3 )



Ns 𝑚2



)



Kg



𝜌𝑝 = Berat Jenis Padatan ( 1375,67 𝑚3 ) 𝑔



= Gravitasi ( 9,81 N/𝑚2 )



Grafik 5.1 Laju Alir vs Perubahan Tekanan untuk pasir 200 gram dan air



Q vs Delta h praktek 35



delta h praktek



30 25 20 15 10 5



0 0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



Q (l/min)



Grafik 5.2 Laju Alir vs Perubahan Tekanan untuk pasir 400 gram dan air



Q vs Delta h praktek 75 70



delta h praktek



65 60 55 50 45



40 35 30 0



0.5



1



1.5



Q (l/min)



2



2.5



3



3.5



Grafik 5.3 Laju Alir vs Perubahan Tekanan untuk resin 100 gram dan udara



Q vs Delta h praktek 6 5



delta h praktelk



4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27



Q l/min)



Grafik 5.4 Laju Alir vs Perubahan Tekanan untuk resin 200 gram dan udara



Q vs Delta h praktek 8



delta h praltek



7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27



Q (l/min)



Grafik 5.5 Laju Alir vs Perubahan Tekanan untuk pasir 200 gram dan air



Q vs Delta h hitung 0.9 0.8



delta h hitung



0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



Q (l/min)



Grafik 5.6 Laju Alir vs Perubahan Tekanan untuk pasir 400 gram dan air



Q vs Delta h hitung 1.8 1.6



delta h hitung



1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0



0.5



1



1.5



Q (l/min)



2



2.5



3



3.5



Grafik 5.7 Laju Alir vs Perubahan Tekanan untuk resin 100 gram dan udara



Q VS Delta h hitung 1.8 1.6



delta h hitung



1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27



Q (l/min)



Grafik 5.8 Laju Alir vs Perubahan Tekanan untuk resin 200 gram dan udara



Q vs Delta h hitung 3.5



delta h hitung



3 2.5 2



1.5 1 0.5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24



Q (l/min)



VIII. PEMBAHASAN Fluidisasi adalah metoda pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida baik cair maupun gas. Dengan metoda ini diharapkan butiranbutiran padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. Pada percobaan ini dilakukan pengontakan pasir kwarsa (butiran-butiran padat) dengan fuida cairan (air) dan dengan fluida gas (udara compressor). Pada percobaan ini dianggap bahwa nilai sperisitas atau derajat kebolaan partikel sama dengan 1 atau berbentuk bola. Untuk unggun diam (fixed bed) ilustrasinya, saat unggun diam yang padatan ini kemudian dialirkan gas dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap diam, karena gas hanya mengalir dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap diam, karena gas hanya mengalir melalui ruang antar partikel tanpa menyebabkan perubahan susunan partikel tersebut. Untuk unggun terfluidisasi dengan menggunakan fluida cair (air) yang dilewatkan dari bawah maka sifat unggun akan menyerupai suatu cairan dengan viskositas tinggi dengan adanya kecenderungan untuk mengalir dan mempunyai sifat hidrostatik. Untuk



percobaan



pertama



unggun



terfluidisasi



dengan



menggunakan pasir dan fluida cair (air) dilakukan dua kali percobaan dengan laju alir yang dimulai dari 0.4 sampai 3.4 dengan interval 0.1 L/min. Untuk data pengamatan dapat dilihat pada data pengamatan sehingga setelah dilakukan perhitungan data nilainya dapat dilihat pada (Tabel yang tertera). Kecepatan fluida yang diperoleh yakni dari 0.0028 m/s sampai 0.0225 m/s. Dan pada percobaan kedua kecepatan fluida yang diperoleh yakni dari 0.0028 m/s sampai 0.0225 m/s Untuk



percobaan



kedua



unggun



terfluidisasi



dengan



menggunakan resin dan fluida gas (udara) dilakukan dua kali percobaan dengan laju alir yang dimulai dari 2 sampai 25 dengan interval 1 L/min. Untuk data pengamatan dapat dilihat pada data pengamatan sehingga



setelah dilakukan perhitungan data nilainya dapat dilihat pada (Tabel tertera). Kecepatan fluida yang diperoleh yakni dari 0.014 m/s sampai 0.175 m/s begitu pula dengan percobaan yang ke dua. Bila kecepatan fluida yang melewati unggun dinaikkan maka perbedaan tekanan di sepanjang unggun akan meningkat pula. Pada saat perbedaan tekanan sama dengan berat unggun dibagi luas penampang. Pada saat tersebut unggun akan mulai bergerak dan melayang-layang ke atas. Partikel-partikel padat ini akan bergerak-gerak dan mempunyai perilaku sebagai fluida. Keadaan unggun seperti ini dikenal sebagai unggun terfluidisasi (fluidized bed). Pada percobaan ini dilakukan pengamatan terhadap hilang tekan (pressure drop). Mengingat hal tersebut adalah aspek utama dalam percobaan ini. Mengetahui besarnya hilang tekan (pressure drop) di dalam unggun padatan yang terfluidakan. Hal tersebut mempunyai arti yang cukup penting karena selain erat sekali hubungan 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 Blake, Kozeny, Carman, ataupun peneliti-peneliti lainnya. Untuk diameter unggun (pasir kwarsa dan resin) ditentukan dengan melakukan analisa ayak(sieving). Alat sieving yang digunakan terdiri dari 7 plat ayak dan sebuah panci. Vibrator ayakan disetting dengan mode 2, vibra 2 dan waktu 5 menit. Hasil analisa ayakan dapat dilihat pada Tabel yang tertera. Dari hasil analisa ini diperoleh diameter partikel ratarata atau diameter partikel tengah (dpm) yaitu untuk pasir 1,4 mm dan untuk resin 0,53 mm . Nilai diameter partikel tengah diperoleh dari grafik hubungan diameter partikel vs fraksi massa Grafik 2.1 dan Grafik 2.2. Sedangkan untuk berat jenis unggun (pasir kwarsa dan resin) ditentukan dengan menggunkan piknometer. Berat jenis pasir kwarsa yang diperoleh adalah 2598,8 kg/m3 dan resin adalah 1375,67 kg/m3.



IX. KESIMPULAN o Fluidisasi adalah metoda pengontakan butiran-butiran padat dengan fluida baik cair maupun gas. Dengan metoda ini diharapkan butiran-butiran padat memiliki sifat seperti fluida dengan viskositas tinggi. Pada percobaan ini dilakukan pengontakan pasir kwarsa (butiran-butiran padat) dengan fuida cairan (air) dan dengan fluida gas (udara compressor). o Pada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap diam, karena gas



hanya mengalir dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah, butiran padat akan tetap diam, karena gas hanya mengalir melalui ruang antar partikel tanpa menyebabkan perubahan susunan partikel tersebut.



X. DAFTAR PUSTAKA Petunjuk Praktikum Satuan Operasi. Ujung pandang : Jurusan Teknik kimia Politeknik Negeri Ujung Pandang.



https://id.scribd.com/doc/218284664/Laporan-Praktikum-Proses-UnitOperasi-Teknik-I-Fluidisasi https://id.scribd.com/doc/146027698/laporan-fluidisasi