iv
ABSTRAK
Interaksi gas-pepejal di dalam sebuah Turus Batas Terbendalir Mengeliling (TBTM)
adalah sangat tergantung kepada parameter seperti geometri turus, keadaan operasian
serta ciri zarah. Penelitian ini telah dilakukan terhadap fenomena aliran dalam
model sejuk turus batas terbendalir mengeliling dengan turns empatsegi berukuran
0.20 meter x 0.12 meter x 6 meter. Kajian ini telah menggunakan zarah pasir dengan
diameter min 97 I-J-m, 192 I-J-m, 273 I-J-m dan 389 I-J-m.
Pengukuran jatuh tekanan
paksian telah dilakukan dengan menggunakan manometer air. Dari data tersebut,
parameter lain seperti fluks pepejal
(F,=WJA.t),
halaju pepejal [vp=FJpp(1-s)], faktor
gelinciran ('¥=U/vp.s), pecahan pepejal [(I-s)=(l/gpp)(Llp/&)], dan kelompangan
(e) di kira juga di sepanjang turus. Nilai cerun tekanan paksian di dapati sarna
menepati nilai yang diperolehi penyelidik lain (Mori et aI.,1991, Louge
&
Chang,
1990, Patience et aI., 1992 dan Kwauk et
al., 1986), iaitu kenaikan tinggi batas akan
menurunkan cerun tekanan, terutamanya pada tinggi batas yang keci!. Profil
kelompangan paksian menunjukkan aliran terdapat ialah jenis kurus dengan julat nilai
0.98 hingga 0.99. Kelompangan sangat kurang pada bahagian bawah turus,
menunjukkan kehadiran pecahan pepejal yang tinggi. Hubungan aliran kurus dengan
kelompangan dapat dijangkakan kerana nilai kadar mengeliling pepejal adalah kurang
daripada 17 kg/nr's. Profil pecahan pepejal adalah sarna seperti cerun tekanan paksian,
sementara kelompangan pula ialah yang sebaliknya, iaitu penurunan tinggi batas
menyebabkan penurunan nilai kelompangan. Berdasarkan pendekatan Patience et aI.,
(1992) iaitu mengaitkan faktor gelinciran dengan data daripada ujikaji dalam turus
silinder kepada kes ini, hasil kajian menunjukkan faktor tersebut adalah seragam
sepanjang turus, kecuali pada bahagian bawah, yang mempaparkan nilai faktor
gelinciran 5 untuk kesemua halaju gas yang digunakan. Fenomena ini menunjukkan
kesan masuk mempengaruhi aliran. Kesan saiz zarah terhadap pecahan pepejal juga
telah dikaji pada tiga bahagian, iaitu bahagian masuk, bahagian tengah (dimana aliran
terkembang sepenuhnya diandaikan berlaku) serta bahagian keluar di bahagian atas
turus. Tiada kesan signifikan ke atas aliran pada bahagian tengah dan atas telah di
cerap kecuali pada bahagian bawah turus. Pecahan pepejal tinggi juga di cerap untuk
zarah halus 97 I-J-m dan 192 I-J-m pada bahagian keluar sehingga bahagian tengah.
Kumpulan zarah tersebut mungkin telah di pindah ke atas dengan lebih laju
berbanding dengan pecahan zarah kasar dan hal ini menyebabkan terjadinya
penumpukan zarah kasar di bahagian bawah turus. Kenaikan pecahan pepejal kasar
dapat dilihat pada bahagian tersebut untuk zarah 97 I-J-m dengan mengakibatkan fasa
yang wujud adalah lebih padat berbanding dengan pecahan saiz zarah yang lain.
Kesemua cerapan ini dapat menyokong andaian bahawa diameter zarah tidak
memainkan peranan yang penting pada kawasan tengah (iaitu kawasan aliran
terkembang sepenuhnya) tetapi mempengaruhi struktur aliran pepejal pada kawasan
keluar dan masuk.
v
AXIAL FLOW STRUCTURE IN A CIRCULATING
FLUIDIZED BED RISER
ABSTRACT
Interaction between gas and solid in a circulating fluidised bed riser (CFB) is
dependent on parameters such as geometry of the riser, operational conditions and
particle characteristics. This investigation was conducted to measure the flow
phenomena in a cold model circulating fluidised bed with a rectangular riser of
dimensions 0.20 m x 0.12 m x 6 m. The study utilised sand with mean diameters of
97
urn, 192 urn, 273 urn dan 389 urn. Measurements of axial pressure drop in the riser
were obtained using water manometers. By using the pressure drop data, other
parameters such as solid flux
(F,=WJA.t),
solid velocity [vp=FJpp(I-B)], slip factor
('¥=U/Vp.B ), voidage (B), and solid fraction [pp(1-B)=(l/g)(Llp/AL)] may be calculated
along the riser. Axial pressure gradients agree with the findings of other workers
(Mori et al.,1991, Louge
&
Chang, 1990, Patience et aI., 1992 and Kwauk et aI., 1986)
in that increasing bed height correspond to decreases in pressure gradient, particularly
at low bed heights. Axial voidage profiles indicate lean flows with values ranging
from 0.98 to 0.99. Voidage is reduced in the bottom section indicating existence of
higher solid fraction. The corroboration of lean flow with voidage value is expected
because the solid circulating rates is less than 17 kg/m
2s.Solid fraction profile repeats
that of axial pressure gradient whilst that of voidage is the reverse i.e. decreasing bed
height decreases voidage. Adopting Patience et al. 1992 concept of slip factor to
experimental data in a circular riser, our results show uniform values of slip factor
along the riser, except for the bottom, which showed slip factors higher that 5 for all
gas velocities used, indicating entrance effects affecting the flow behaviour. The
effect of particle size on the solid fraction at three different locations in the riser,
representing three regimes: fully developed (the middle part) the exit part and the
bottom part were also observed. No significant effect on flow was observed for the
middle and top exit part but was affected at the entrance part. Higher solid fractions
were obtained for the finer particles of 97 urn and 192 um in the exit section to the
middle section. These particles may be transported faster to the top section compared
to the coarse particles, causing accumulation of the coarse particles at the bottom of
the riser. Significant increase in the solid fraction at the entrance was observed for the
97 urn particles giving a slightly denser phase compared to the coarser size fractions.
All these conclude that particle diameter does not play major importance in the middle
(fully developed flow) region, but indeed does so at the entrance and the exit regions.
