ojf9jgro

Fluidized Bed Dryer

1. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini diharapkan dapat:

Menjalankan peralatan unit pengering fluidisasi dengan aman dan benar.

Menghitung efisiensi panas/ kalor dari peralatan unit pengering fluidisasi di lab. Pilot

Plant.

Memperkirakan kebutuhan steam sebagai satu kalor seoptimum mungkin

Mengetahui titik fluidisasi, laju fluida dan perkiraan waktu yang dibutuhkna dengan

optimum.

2. Alat dan Bahan yang Digunakan

Alat yang digunakan:

Unit alat Fluidized Bed Dryer

Anemometer

Termometer bola basah dan kering

Penggaris

Bahan yang digunakan:

Silika 500 gr

3. Dasar Teori

Separasi atau pemisahan komponen yang memiliki perbedaan sifat fisik ataupun

kimiawi merupakan salah satu proses yang sering dijumpai pada proses teknik kimia selain

pencampuran, reformasi, dan lain-lain. Pengering sistem fluidisasi unggun sebagai proses

pemisahan bertujuan meningkatkan konsentrasi atau kemurnian suatu komponen yang

berbentuk padatan dengan menghilangkan cairan terkandung yang bertitik didih lebih rendah.

Padatan yang mempunyai titik didih lebih tinggi akan didapatkan sebagai produk akhir yang

diharapkan kering, ringan tetapi mempunyai karakteristik awal. Penggunaan pemanasan

biasanya adalah steam, sangat besar pengaruhnya selain rancang bangun dari peralatan

sendiri. Proses ini banyak digunakan pada produk farmasi yang mementingkan sterilitas,

tetapi untuk produk produk bangunan semen, bijih plastik, dan lain-lain kapasitas merupakan

prioritas.

Perhitungan perpindahan kalor, massa memerlukan pengetahuan tentang luas area

kontak fluida (udara) dengan partikel unggun, laju massa, dan kekuatan penyebab (driving

force) yang biasanya berupa temperatur atau konsentrasi.

Masalah yang sering dijumpai adalah penentuan titik fluidisasi yang dikategorikan

optimum yaitu laju fluida dan ketingian unggun terfluidisasi tidak terlalu tinggi yang

menyebabkan timbulnya dua fasa yang sangat berbeda (tidak homogen), satu fasa sinambung

(kontinyu) dan tidak sinambung.

Neraca massa dalam perhitungan

Satu persamaan dari percobaan adsorpsi iso-oktana dari arus campuran uap tersebut

dengan udara oleh bijih-bijih alumina. Percobaan oleh A. G. Bakhtiar dapat diterapkan pada

pengeringan fluidisasi unggun dengan persaan sebagai berikut:

Gm( y - yo ) = WF d/dt

Gm = laju molar dari gas

W = massa dari padatan dalam unggun kering sebelum direndam air.

F = banyaknya air terserap dalam padatan (kg)

Y(yo) = kandungan uap air dalam aliran udara masuk (keluar,yo)

t = waktu operasi

untuk percobaan dengan peralatan kita. Persamaan yang diterapkan sbb:

Gu( y - yo ) = WF d/dt

Atau Gu( y - yo ) = WF

Dimana : Gu = laju dari udara masuk (kg/dt)

= laju anemometer (m/dt) x area (lubang masuk) x (vol.jenis udara

(Psichometrik)

W = massa dari padatan dalam unggun kering sebelum direndam air.

F = banyaknya air terserap dalam padatan (kg)

Y(yo) = kandungan uap air dalam aliran udara masuk/keluar

t = waktu operasi

Perkembangan Unggun Karena Aliran Fluida

Karena adanya aliran fluida partikel-partikel dalam unggun akan bergerak dan menyebabkan

timbulnya volume unggun yang baru yang berarti berubahnya kerenggangan/porositas atau

lebih dikenal voidage dari partikel. Penurunan tekanan juga akan timbul karena pergerakkan

partikel tersebut bersamaan dengan perpindahan massa kalor antara fluida dan partikel.

Kerenggangan e dapat dihitung dengan:

en = (1-C) n

en = Uc/Ui

dimana : C = konsentrasi fraksional dari partikel padatan (volume pada fluida-volume

awal/diam)

Uc = laju alir fluida/udara keluar unit

Ui = laju alir tak terbatas, Log Ui = Log Vo-dp/dt

Dimana: Uo : laju fluida udara masuk

Dp/dt : perbandingan diameter partikel/diameter dasar tabung unit fluidisasi

n = indeks angka ditentukan bilangan Reynold, Reo’

Reo’ = Uod ρ/µ

Dimana:Uo : laju fluida udara masuk

Dp : diameter rata-rata partikel

ρ : massa jenis udara pada temperatur tersebut (grafik phsycometrik/tabel uap)

µ : viskositas udara pada temperatur uap

Penurunan Tekanan, -ΔP oleh Van Heerden

-ΔP : (1-e)( ρp- ρ)Ig

Dimana: ρp : massa jenis padatan

ρ : massa jenis udara

I : ketinggian unggun pada titik fluidisasi

g : gravitasi

Neraca Kalor

Dow dan Jacop memberikanpersamaan atas koefisien atas perpindahan panas sistem Gas-

Solid

= 0,55 (dt/I)(D)0,65(dt/d)0,17 0,25 (9Ue’dt ρo/ µ)0,80

Dimana: K = konduktivitas termal dari udara (w/mk)

h = koefisien perpindahan kalor

D = diameter partikel padatan (m)

Dt = diameter dasar dari tabung

L = ketinggian unggun pada titik fluidisasi

E = kerenggangan

ρ1 = massa jenis padatan

ρo = massa jenis udara

C1 = kalor spesifik partikel padatan

Co = kalor spesifikasi dari grafik dengan Tbasah dan Tkering

ρ = viskositas udara

Uc = laju lair udara keluar

Perhitungan Kalor

Kalor yang dilepas oleh steam. Di sini banyaknya kalor yang dilepas oleh kukus persatuan

waktu tidak dapat ditentukan /dihitung dengan tepat dikarenakan tekanan steam yang dipakai

tidak konstan sehingga katup pneumatik mengalami perubahan pembukaan sepanjang waktu

tergantung keadaan udara masuk. Begitu juga temperatur steam masuk tidak tidak dapat

ditentukan dengan tepat.

Kalor dilepas kukus = Kalor ( kukus awal + kondensasi – kondensat sisa – kukus sisa ).

Q1 = m1hg + m2hfg – m2hf – m3hg

Dengan :

hg = energi dalam kukus pada temperatur kukus sisa keluar

hf = energi dalam kondensat pada temperatur kondensat keluar

hfg = kalor laten kondensasi kukus pada temperatur kondensasi

m1 = laju massa kukus terpakai dalam kg/jam

m2 = laju massa kondensat saja dalam kg/jam

m3 = laju massa kukus tidak terpakai dalam kg/jam [m1-m2]

Perubahan kalor (enthalpi) udara/gas dalam poses

Gas masuk keperalatan dengan U1 (laju udara masuk), dan RH tertentu , yang akan

didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v (volume jenis), S (kalor spesifik, Cp) dan kalor laten

tertentu. Setelah mengalami pemanasan pada penukar panas maka nilai – nilai parameter

tersebut akan berubah sesuai dengan grafik phsycometric chart dengan mengubah salah satu

sumbu titik potong yaitu temperatur kering /temperatur diset.

Sedangkan udara yang keluar peralatan juga kita dapatkan U2 (laju udara masuk), dan RH

tertentu , yang akan didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v (volume jenis), S (kalor

spesifik, Cp) dan kalor laten tertentu.

Panas yang dilepas udara unggun secara sederhana dan diasumsikan tidak ada yang hilang

adalah sebagai berikut :

Kalor dilepas,Q2 = kalor udara awal – kalor udara akhir + kalor untuk penguapan air (dari

unggun)

Q2 = ( U1 x H1 ) – ( U2 x H2 ) + ( U1 x k1 )

dan laju perpindahan massa:

M1 = ( U2 x Y2 ) – (U1 x Y1 )

U1, U2 = Laju alir udara kering masuk,keluar.

Persamaan perpindahan massa dari Carman-Kozeni:

X2 – X1 = (Tkering1-Tbasah2)

Dimana: h = koefisien perpindahan massa unggun basah dan udara

1 = massa jenis udara sebelum masuk kolom unggun

4. Langkah kerja

1. Menimbang silika sebanyak 500 gram.

2. Direndam dalam air selama 2 – 3 menit dan ditiriskan.

3. Ditimbang lagi dan dicatat temperatur awal unggun

4. Silika dimasukkan ke wadah, diratakan dan dicatat ketinggian awal (untuk

mengetahui volume awal )

5. Wadah beserta isinya diletakkan pada penopang pada peralatan dan kabel

ditancapkan ke panel.

Pada panel pengendali

6. Membuka katup udara tekan dan tekanan diatur pada 4 – 5 bar.

7. Kabel utama dan kabel daya dihubungkan. Saklar utama diputar ke kanan (paling

bawah berwarna merah)

8. Memutar saklar HS diputar ke 1 (on) disusul switch BS untuk merapatkan wadah

unggun

9. Memutar pembersih filter ke 1 (on) dan interval 6 – 8.

10. Panel waktu proses diatur pada 61 menit dengan cara memutar potensiometer

disebelah kanan.

11. Pada pengendali temperatur diset pada temperatur udara masuk 50o C dengan

menggunkan tombol-tombol set temp. pada display terlihat tampilan SV (merah) dan

tampilan PV (hijau) adalah temperatur proses sebenarnya.

12. Membuka katup steam pada tekanan 2 bar (dengan memakai kaos tangan).

13. Memutar Saklar S94 putih ke posisi heating.

14. Pada panel waktu K63, tombol start ditekan (on) dan laju alir udara diatur dengan

memutar tombol R7 biru sampai titik fluidisasi.

15. Dengan menggunkan anemometer,termometer bola basah dan kering dan dapat

menggunakan humidity meter untuk mengisi tabel

16. Mencatat laju steam dan temperatur kondensat dicatat (asumsi temperatur steam

masuk = temperatur kondensat keluar).

Penghentian proses

Katup-katup manual ditutup (menggunakan sarung tangan).

Katup steam dan udara tekan ditutup.

Pada panel panel pengendali, tombol R1 (putih) diputar ke cooling dan tombol waktu

dihentikan.

Tombol waktu K62 diputar ke 0 (hilang) dan tombol R7 (biru) diputar ke 0.

Tombol pembersih filter diputar ke ke off disusul tombol HS dan BS ke off, kabel dari

panel dilepas dan wadah diambil , temperatur berat unggun dan ketinggian akhir diukur.

Pada panel pengendali saklar utama dimatikan

5. Data Pengamatan

Berat unggun awal (M0) 592 gram Temp. Kondensat 80 oC

Berat ungun akhir (M1) 473,2 gram Laju massa kondensat

(M2)

1281 kg/jam

Tinggi unggun awal 2,5 cm Lajun udara masuk (Uc) 1307 m/dt

Tinggi unggun pada titik

fluidisasi

(12+5) = 8,5 cm

2

Temp. Unggun awal (t0) 32,2 oC

Temp. Udara diset: temp.

Kering

40 oC

Waktu

(menit)

Temp. Bola basah Temp. Bola kering Laju

udara

(m/s)

H

(lbair/lb

udara)

RH (%)oC oF oC oF Udara

masuk

Udara

keluar

0

15

30

45

27

28

28

28

80,6

82

82

82

48

35

35

36

118,4

95

95

96,8

4,58

6,40

6,53

6,80

101

100

104

103

35

65

65

62

70

80

80,1

50

Ket. Nilai H dan RH didapat dari grafik

6. Perhitungan

a. Menghitung volume jenis

V =

Ket : v = volume jenis

t = temp. Bola kering

P = tekanan

H = humidifikasi

Waktu 0 menit

V =

= 3,691 x 2,7105x10-4 m3/kg

= 1,00x103 m3/kg

Waktu 15 menit

V =

= 3,541 x 2,797x10-4 m3/kg

= 9,904x10-4 m3/kg

Waktu 30 menit

V =

= 3,541 x 2,797x10-4 m3/kg

= 9,904x10-4 m3/kg

Waktu 45 menit

V =

= 3,553 x 2,608x10-4 m3/kg

= 9,266x10-4 m3/kg

b. Menghitung Gu

Luas area = ¼ π d2

= ¼ 3,14.(0,1 m) 2

= 7,85x10-3 m2

Waktu 0 menit

Gu =

=

=

= 9,984 kg/menit

Waktu 15 menit

Gu =

=

=

= 13,955 kg/menit

Waktu 30 menit

Gu =

=

=

= 14,244 kg/menit

Waktu 45 menit

Gu =

=

=

= 14,826 kg/menit

c. Menghitung M (laju perpindahan massa)

M = Gu.y

Waktu 0 menit

M = 9,984 kg/menit x 101 kj/kg udara

= 1008,384 kj/menit

Waktu 15 menit


= 1395,5 kj/menit

Waktu 30 menit


= 1481,376 kj/menit

Waktu 45 menit


= 1527,078 kj/menit

d. Menghitung Q

Waktu 0 menit

Q = M1.(hg+hfg-hf)

= 1008,384 kj/menit (2588,4 + 2386 – 200,94) kJ/kg

= 4813480,689 kJ/menit

Dengan cara yang sama untuk waktu selanjutnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

t (menit) T (oF) hg (kJ/kg) hf (kJ/kg) hfg (kJ/kg) Q (kg/menit)

15 95 2565 146,7 2418 679056,65

30 95 2565 1146,7 2418 7164378,749

45 96,8 2567 150,8 2416,01 7379161,582

7. Analisa Pengamatan

Pada percobaan yang berjudul “Pengeringan Unggun (Fluidized Bed Dryer)” yang

bertujuan untuk menghitung efesiensi panas/kalor, memperkirakan kebutuhan steam sebagai

suatu kalor seoptimum mungkin dan mengetahui titik fluidisasi laju fluida dan perkiraan

waktu yang dibutuhkan.

Pada pengeringan sistem fluidisasi unggun juga dikenal dengan penguap unggun

fluidisasi sebagai proses pemisahan bertujuan meningkatkan konsentrasi dan kemurnian suatu

komponen yang berbentuk npadatan dengan menghilangkan cairan terkandung (biasanya

pelarut air) yang bertitik didih lebih rendah. Sedangkan padatan yang lebih tinggi titik

didihnya akan didapatkan sebagai produk akhir yang diharapkan kering ringan tetapi

mempunyai karakteristik awal.

Pada praktikum ini, pertama-tama bijih silika sebanyak 500 gram dispray atau

disemprotkan air sedikit demi sedikit dengan tujuan membsahkan permukaan bijih silika.

Selanjutnya bijih silika yang telah basah ditimbang kembali dan didapat sebesar 651 gram

sehingga didapatkan berat air sebanyak 151 gram.

Bijih silika yang sudah dibasahi selanjutnya dimasukkan kedalam wadah yang

berbentuk kerucut, kemudian diratakan terlebih dahulu dan diukur ketinggian unggun,

diameter kerucut serta ketinggian kerucut. Pada praktikum ini tekanan yang digunakan 2 bar

dan temperatur udara diset 40oC.

Pada praktikum ini alat fluidized bed dryer dimana udara masuk melalui blower akan

langsung menuju kepenyaring pre filter dan filter akhir yang ada didalam tabung berselimut

jaket pemanas dan kemudian akan melewati udara steam.

Selanjutnya udara steam tersebut akan membuat silika akan terfluidisasi akibat adanya

aliran fluida yang menyebabkan partikel-partikel dalam unggun akan bergerak dan akan

menimbulkan volume unggun yang baru.

Pada proses pengeringan ini berlangsung selama 45 menit untuk mengukur suhu bola

basah, bola kering, tinggi unggun dan volume unggun dan juga laju alir udara dengan

menggunakan anemometer.

8. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa:

Fluidized bed dryer merupakan proses pemisahan yang betujuan meningkatkan

konsentrasi atau kemurnian suatu komponen yang berbentuk padatan dengan

menghilangkan cairan terkandung (biasanya pelarut air) yang bertitik didih lebih rendah.

Tinggi unggun pada titik terfluidisasi dihasilkan sebesar 8,5 cm

Berdasarkan perhitungan dihasilkan:

Volume jenis (v) : untuk 0 menit sebesar 1,00x10-3 m3/kg

untuk 15 menit sebesar 9,904x10-4 m3/kg



Laju udara masuk (Gu) : untuk 0 menit sebesar 9,984 kg/menit

untuk 15 menit sebesar 13,955 kg/menit



Laju perpindahan massa (M) : untuk 0 menit sebesar 1008,384 kJ/menit

untuk 15 menit sebesar 1395,5 kJ/menit



Panas (Q) : untuk 0 menit sebesar 4813480,689 kg/menit




LAPORAN TETAP PILOT PLANT

FLUIDIZED BED DRYER

DISUSUN OLEH:

Kelompok : 3

1. Enda Lia Elvina 061130401012

2. Fitria Puspasari 061130401013

3. Hilda Rosalina 061130401014

4. Intan Ramdyasari 061130401015

5. Kiki Maria Nababan 061130401016

6. M. Redho Adtya Putra 061130401020

7. Nyayu Ainun 061130401021

8. Serly Putri Agustina 061130401024

Kelas : 6KIA

Dosen pembimbing: Adi Syakdani, S.T.,M.T.

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2014

DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet.2014.”Penuntun Praktikum Pilot Plant”.Politeknik Negeri Sriwijaya.Palembang.

ojf9jgro

Documents