Nov 23, 2015
FLUIDISASI NOER ABYOR HANDAYANI
085 641 676 884
Chemical Engineering
Diponegoro University
for
Better Life
Definition
The principle is straightforward : Passing a fluid upwards through a packed bed of solids produces a pressure drop due to fluid drag
Definition
P1
P2
P = P1 - P2
P2 > P1
Fixed Bed
Fluidized Bed
P1
P2
P = P1 - P2
P2 = P1
Phenomenon 1 Fixed bed
Phenomenon 2 Incipient fluidization
Phenomenon 3 homogenously fluidization
Phenomenon 4 bubbling fluidization
Phenomenon 5 Slugging fluidization
Phenomenon 6 Chanelling fluidization
Phenomenon 7 Pneumatic fluidization
Factors
1. laju alir fluida dan jenis fluida
2. ukuran partikel dan bentuk partikel
3. jenis dan densitas
4. porositas unggun
5. distribusi aliran,
6. distribusi bentuk ukuran fluida
7. diameter kolom
8. tinggi unggun.
Menentukan
karakteristik dari
proses fluidisasi
Unideal condition 1 Interlock
kecenderungan partikel-partikel untuk
saling mengunci satu dengan lainnya
(interlock), sehingga akan terjadi
kenaikan hilang tekan (P)
sesaat sebelum fluidisasi terjadi.
Unideal condition 2 Heterogenous fluidization
Partikel-partikel padat tidak terpisah-pisah secara sempurna tetapi
berkelompok membentuk suatu agregat.
1. sifat unggun yang menyerupai fluida
2. kecepatan pencampuran yang tinggi
3. sirkulasi butiran-butiran padat antara dua unggun fluidisasi
Advantages
adanya aliran zat padat secara kontinu dan memudahkan pengontrolan
reaktor selalu berada dalam kondisi isotermal sehingga memudahkan pengendaliannya.
pemindahan jumlah panas yang besar dalam reaktor
4. perpindahan panas dan kecepatan perpindahan massa antara partikel cukup tinggi.
5. perpindahan panas antara unggun terfluidakan dengan media pemindah panas yang baik
Advantages
pemakaian alat penukar panas yang memiliki luas permukaan kecil.
1. selama operasi partikel-partikel padat mengalami pengikisan
sehingga karakteristik fluidisasi dapat berubah dari waktu ke waktu
2. butiran halus akan terbawa aliran sehingga mengakibatkan hilangnya
sejumlah tertentu padatan
3. adanya erosi terhadap bejana dan sistem pendingin
4. 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.
DisAdvantages
P1
P2
P = P1 - P2
P2 > P1
Pressure Drop Fixed Bed
Blakes equation :
gc = faktor gravitasi = viskositas fluida = porositas unggun* u = kecepatan alir superfisial fluida S = luas permukaan spesifik partikel
*) yang didefinisikan sebagai perbandingan volume ruang kosong di dalam unggun dengan volume unggun
P1
P2
P = P1 - P2
P2 > P1
Pressure Drop Fixed Bed
Sehingga persamaan menjadi :
Pressure Drop Fluidized Bed
Erguns equation :
P1
P2
P = P1 - P2
P2 = P1
Viscous losses
Kinetic energy losses
3
2
322
17511150
MPS
oM
M
M
PS
oMP
D
V
D
Vg
.
..,)(
.
..).(
S = sphericity, perbandingan luas permukaan bola terhadap luas partikel sesungguhnya pada volume yang sama
Aliran turbulen (Re>1000),
Viscous losses dapat diabaikan. Sehingga
Pressure Drop Fluidized Bed
P1
P2
P = P1 - P2
P2 = P1
3
2 1751
MPS
oMP
D
Vg
.
..,).(
Kecepatan minimum Fluidized Bed
Kombinasi persaman Ergun dengan persamaan neraca massa pada unggun
terfluidakan
P1
P2
P = P1 - P2
P2 = P1 3MPS
2oM
3M
M
2P
2S
oMP
1
D.
V..75,1)1(
D.
V..150).(g
Kecepatan minimum Fluidized Bed
P1
P2
P = P1 - P2
P2 = P1
Aliran laminer (Re
Aliran turbulen (Re>1000),
Kecepatan minimum Fluidized Bed
P1
P2
P = P1 - P2
P2 = P1
.,
).(..
751
3
MPPSoM
gDV
Bilangan Reynold partikel
.U.DN tPPRe,
DP = diameter partikel
Ut = terminal velocity
= density fluida
= viskositas fluida
.18
)(D.gU P
2P
t
)(D.g.75,1U PPt
NRe,P < 1000
NRe,P = 1000 - 20000
Aliran laminer, NRe,P < 1 dan ukuran partikel sangat kecil
Aliran turbulen, NRe,P > 1000 dan DP > 1 mm
Tipe Fluidisasi
a. Partikulat fluidisasi : partikel terfluidisasi secara individu
contoh : unggun pasir yang difluidisasikan dengan air
syarat :
b. Agregatif / bubbling fluidisasi : partikel membentuk kelompok seperti gumpalan
contoh : penggemebungan udara dalam air
syarat :
100
D
LNN sFR .).).(( Re
100
D
LNN sFR .).).(( Re
1
1 MMLL
Applications
Reaktor (fluidized bed reactor)
Pengeringan (fluidized bed drier)
Transportasi partikel
FBR
Dryer (fluidized bed dryer)
Dryer (fluidized bed dryer)
Dryer (fluidized bed dryer)
Fluidized Conveyor
Fluidized Conveyor
Latihan Soal
A catalyst having spherical particles of Dp = 50 microns and density partikel = 1,65 g/cm^3 is to be used to contact a hydrocarbon vapor in a fluidized reactor at 900 F, 1 atm pressure. At rest the bed has a porosity of 0,35 and a height of 3 ft. At operating conditions, the fluid viscosity is 0,02 centipoise and its density is 0,21 lb/ft^3. Determine the superficial gas velocity becessary to fluidize the bed, the velocity at which the bed would begin to flow with the gas, and the terminal velocity. The porosity at minum fluidization velocity is 0,42. Does aggregative of particulate fluidization occur ?
THANK YOU Chemical Engineering Undip for Better Life