PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 1
IV.2 Tabel Hasil Perhitungan... 18
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 2 DAFTAR TABEL
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 3
DAFTAR GRAFIK Grafik 1. Hubungan antara Laju Linier terhadap Tinggi Unggun ... 18
Grafik 2. Hubungan antara Tinggi Unggun terhadapNRE ... 19
Grafik 3. Hubungan antara Debit terhadap ∆P Pengamatan ... 19
Grafik 4. Hubungan antara Debit terhadapTinggi Unggun ... 20
Grafik 5. Hubungan antara Tinggi Unggun terhadap Umf Persamaan Ergun ... 20
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 4 INTISARI
Istilah “fluidisasi” (fluidization) biasa digunakan untuk memeriksa keadaan partikel yang seluruhnya dalam keadaan melayang (suspensi), karena suspensi ini berperilaku seakan – akan fluida rapat. Jika hamparan itu dimiringkan, permukaan atasnya akan tetap horizontal, dan benda – benda besar akan mengapung atau tenggelam di dalam hamparan itu bergantung pada perbandingan densitasnya terhadap suspensi. Zat padat yang terfluidisasi dapat dikosongkan dari hamparannya melalui pipa dan katup sebagaimana halnya suatu zat cair, dan sifat fluiditas ini merupakan keuntungan utama dari penggunaan fluidisasi untuk menangani zat padat. Jika hamparan itu sudah terfluidisasi, penurunan tekanan melintas hamparan tetap konstan, akan tetapi tinggi hamparan bertambah terus jika aliran ditingkatkan lagi. Hamparan itu dapat dioperasikan pada kecepatan yang cukup tinggi tanpa menyebabkan kehilangan zat padat, atau paling – paling sedikit saja, karena kecepatan semu yang diperlukan untuk mendukung hamparan partikel itu jauh lebih kecil dari kecepatan terminal masing – masing partikel.
Tujuan dari proses fluidisasi adalah untuk menentukan kurva karakteristik fluidisasi, yaitu kurva yang menggambarkan hubungan ∆P unggun dengan U, untuk menentukan kecepatan fluidisasi minimum dimana laju alir fluida mencapai laju alir minimum yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. Pada kondisi ini partikel-partikel padat mulai terekspansi, untuk mengetahui fenomena – fenomena yang terjadi selama operasi fluidisasi berlangsung secara visual.
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 5 BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Fluidisasi merupakan suatu cara mengontakkan butiran padatan dengan fluida baik cariran maupun gas dalam suatu kolom hingga butiran padatan tersuspensi kedalam fluida dan memiliki kecepatan konstan. Pada laju alir yang rendah butiran padat dalam kolom fluidisasi akan tetap diam karena fluida hanya mengalir melalui ruang partikel tanpa menyebabkan perubahan pada susunan partikel tersebut. Peningkatan kecepatan selanjutnya akan menyebabkan butiran-butiran terpisah lepas satu sama lain sehingga bisa bergerak dengan lebih mudah (unggun tersuspensi dalam aliran fluida yang melewatinya) dan unggun akan mulai terfluidisasi. Hal tersebut mempunyai arti yang cukup penting karena selain erat sekali hubungannya dengan besarnya energi dan yang di perlukan juga bisa memberikan petunjuk tentang kelakuan unggun selama operasi berlangsung. Penentuan besarnya hilang tekan di dalam ungun yang terfluidisasi terutama dihitumg berdasarkan rumus-rumus yang diturunkan untuk unggun diam yaitu Konzey,Blake,dan lain-lain.
Dalam percobaan fluidisasi ini terdapat beberapa prosedur yang harus dilakukan secara benar dan berurutan. Pertama adalah mengukur densitas dan mengukur butiran padatan. Setelah itu mengukur diameter kolom dan tinggi unggun diam. Kemudian dilakukan operasi fluidisasi dengan mengalirkan air dari dasar kolom dan ukur penurunan tekanan ) didalam kolom yang berisi padatan untuk variabel yang telah ditentukan. Kemudian tapung air yang keluar ke tangki over flow selama 5 detik dan catat volumenya. Setelah itu,tentukan kecepatan minimum fluidisasi dari data yang telah didapat.
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 6 kecepatan fluidisasi minimum. Serta tujuan yang ketiga adalah untuk mengetahui besarnya perubahan tinggi unggun yang bergerak.
1.2Tujuan
1. Untuk menentukan kurva karakteristik fluidisasi,yaitu kurva yang menggambarkan hubungan unggun dengan U.
2. Untuk menentukan kecepatan fluidisasi minimum.
3. Untuk mengetahui besarnya perubahan tinggi unggun yang bergerak.
1.3Manfaat
1. Agar prkatikan dapat mengetahui penggunaan operasi fluidisasi pada dunia industri.
2. Agar praktikan dapat mengetahui fenomena-fenomena yang terjadi selama operasi fluidisasi.
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 7 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Secara Umum
11.1.1 Definisi Fluidisasi
Fluidisasi merupakan salah satu cara untuk mengontakkan butiran padat dengan fluida. Apabila kecepatan fluida relative rendah, unggun tetap diam karena fluida hanya mengalir melalui ruang antar partikel tanpa menyebabkan terjadinya perubahan susunan partikel tersebut. Apabila kecepatan fluida dinaikkan sedikit demi sedikit, pada saat tertentu penurunan tekanan akan sama dengan gaya berat yang bekerja terhadap butiran-butiran padat sehingga unggun mulai bergerak.
Peningkatan kecepatan selanjutnya akan menyebabkan butiran-butiran terpisah lepas satu sama lain sehingga bias bergerak dengan lebih mudah (unggun tersuspensi dalam aliran fluida yang melewatiya) dan mulailah unggun terfluidakan. Butiran-butiran bergerak terus kearah sembarang tetapi masih dalam batas tinggi tertentu. Isi tabung menyerupai cairan mendidih dan diberi istilah “unggun mendidih”. Setelah mencapai ketinggian tertentu, butiran-butiran akan jatuh kembali. Pada kondisi butiran yang mobil ini. Sifat unggun akan menyerupai sifat suatu cairan dengan viskositas tinggi, misalnya ada kecendrungan untuk mengalir,
Atas dasar sifat-sifat diatas, maka unggun ini kemudian disebut unggun terfluidakan atau fluidized bed.
1. Dalam system padat-cair, kenaikan kecepatan air sampai diatas fluidisasi minimum akan menyebabkan pengembangan unggun yang halus dan progresif (terus menerus). Dalam hal ini ketidak stabilan aliran keseluruhan relative kecil dan tidak terjadi pembentukkan gelembung yang cukup besar. Unggun yang berkelakuan seperti ini sering disebut unggun fluidisasi cair (liquid fluidized bed) atau unggun fluidisasi homogeny.
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 8 saluran (chanelling) gas, dan gerakkan padatan menjadi lebih tidak beraturan.
( Snura, 2012) II.1.2 Proses Fluidisasi
Bila suatau zat cair dilewatkan melalui hamparan lapisan partikel padat pada kecepatan rendah, partikel-partikel itu tidak bergerak. Jika kecepatan fluida berangsur-angsur dinaikan, partikel-partikel itu akhirnya akan mulai bergerak dan melayang di dalam fluida. Istilah “fluidisasi” (fluidization) dan “hamparan fluidisasi” (fluidized bed) bhias digunakan untuk keadaan partikel yang seluruhnya dianggap melayang, karena suspense ini berperilaku seakan-akan fluida rapat. Jika hamparan itu dimiringkan, permukaan atasnya akan tetap horizontal, dan benda-benda besar akan mengapung atau tenggelam di dalam hamparan itu bergantung pada perbandingan densitasnya terhadap suspense. Zata padat yang terfluidisasi dapat dikosongkan dari hamparannya melalui pipa dan katub sebagaimana halnya suatu zat cair, dan sifat fluiditas ini merupakan keuntungan utama dari penggunaan fluidisasi untuk menangani zat padat.
(McCabe, 2005) Fluidisasi dapat mengubah sistem partikel padat menjadi suspensi cairan ataupun gas. Metode kontak campuran dua fasa ini memiliki beberapa karakteristik yang tidak biasa yang banyak digunakan dibidang industri kimia. Sedangkan untuk gas,pada kecepatan gas rendah (laju alir gas) gaya tarik adalah kecil. Kecepatan gas yang meningkat menyebabkan padatan bergerak keatas (bertambah besar atau tinggi)
(Stepien, 2015) II.1.3 Fenomena – Fenomena Fluidisasi
Berikut fenomena fluidisasi pada partikel unggun yakni anatara lain : 1. Fenomena fixed bed fluidization
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 9 2. Fenomena minimum fluidization
Fenomena ini terjadi jika laju alir fluida mencapai laju alir minimum (Umf) yang dibutuhkan untuk proses fluidisasi. Partikel-partikel padat mulai terekspansi pada keadaan ini. Jika kecepatan aliran fluida kurang dari kecepatan Umf maka unggun akan diam (packed bed). Namun, jika kecepatan aliran fluida dinaikkan melebihi Umf, unggun tidak hanya terangkat, tetapi dapat saling berbenturan satu sama lain dan akhirnya partikel akan mengalami perpindahan massa dan bertindak seperti fluida. 3. Fenomena smooth fluidization
Fenomena ini terjadi jika distribusi aliran dan kecepatan fluida merata serta densitas dan distribusi partikel dalam unggun homogen. Akibatnya, ekspansi pada setiap partikel padatan seragam.
4. Fenomena bubbling fluidization
Fenomena ini terjadi jika gelembung-gelembung yang terdapat di dalam unggun terbentuk akibat densitas dan distribusi partikel yang tidak homogen.
5. Fenomena slugging fluidization
Fenomena ini terjadi ketika gelembung – gelembung besar yang mencapai lebar dari diameter kolom yang terbentuk pada partikel padat. Pada kondisi ini terjadi penorakan pada partikel padat sehingga partikel padat terlihat seperti terangkat.
6. Fenomena channeling fluidization
Fenomena yang terjadi ketika dalam unggun partikel padatan terbentuk saluran – saluran seperti tabung vertikal.
7. Fenomena disperse fluidization
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 10 II.1.4 Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Fluidisasi
1. Laju alir
Semakin besar laju alir yang diberikan tinggi unggun bergerak semakin bertambah karena tekanan yang diberikan semakin besar.
2. Diameter kolom fluidisasi
Semakin besar diameter kolom fluidisasi maka harga NRe nya semakin besar pula.
3. Berat jenis partikel
Berat jenis partikel mempengaruhi gerak tinggi unggun. 4. Ukuran partikel
Ukuran partikel mempengaruhi gerak tinggi unggun. 5. Putaran kran
Semakin besar putaran kran maka laju alir juga akan semakin besar sehingga tinggi unggun yang bergerak akan semakin bertambah.
(Redypta, 2015) Terdapat beberapa properties yang akan terlibat dalam fluidisasi,yakni antara lain :
1. Dimensi pipa 2. Laju alir 3. Pressure drop 4. Bukaan valve
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 11 II.1.5 Hukum – Hukum Yang Berlaku Pada Fluidisasi
1. Hukum Archimedes
Fluida mengerjakan gaya ke atas pada suatu benda yang sma besarnya dengan berat fluida yang mula-mula menempati bidang atas yang garis kerjanya melewati pusat berat semula.
2. Hukum Newton 1
Sekali sebuah benda bergerak, maka tidak lagi diperlukan adanya gaya yang bekerja terhadapnya agar benda tersebut tetap bergerak.
3. Hukum Newton 2
Jika suatu benda melakukan gaya pada benda lainnya, maka benda lainnya selalu akan melakukan gaya pula pada benda pertama yang besarnya sama, berlawanan arah dan mempunyai garis kerja yang sama.
4. Hukum Poisevvile
Bila fluida tidak dapat mampat/ mengalir dalam pipa yang seragam dan berpenampang melintang berbentuk lingkaran, serta fluida mengalir sebagai aliran laminer berbentuk lingkaran, serta fluida mengalir sebagai aliran laminer yang steady.
5. Hukum Kekentalan Tenaga
Jika tak ada tenaga yang ditambahkan atau hilang, maka aliran masuk = aliran keluar. Persamaan yang dapat digunakan.
a. Rumus dari Blake kontinyu
..
...(1) Keterangan :
= Hilang tekanan per satuan panjang atau unggun = Faktor gravitasi (kgm/Ns2)
= viskositas fluida (Ns/m2) = Porositas unggun
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 12 b. Menghitung porositas minimum
...(2)
c. Menghitung densitas air dan pasir
...(3)
d. Menghitung debit air
...(4)
e. Menghitung NRe
...(5)
f. Menghitung laju supervisial pada kondisi fluidisasi minimum
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 13 kovalen pada satu atom oksigen.
b. Merupakan pelarut yang uiniversal
c. Air dapat memunculkan reaksi yang dapat membuat senyawa organik
b. Campuran dari asam resinat, alkohol, dan ester
c. Sedikit mengandung oksigen dan banyak mengandung karbon
(Multazami, 2009)
II.3 Hipotesa
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 14 II.4 Diagram Alir
Mengukur densitas air dan mengukur densitas pasir
Mengukur tinggi unggun diam dan diameter bahan
Mengisi bak penampung dan kemudian menyalakan pompa
Membuka kran yang berada di atas dan di bawah sampai mendapatkan kecepatan yang diinginkan satau stabil
Membuka kran yang berada diatas manometer sesuai variabel yang ditentukan
Mencatat tinggi unggun yang bergertak dan tampung air dan mencatat perubahan ketingian air raksa pada manometer
Mencatat volume yang keluar ke tangki over flow selama 5 detik
Mengulangi percobaan dengan variabel percobaan yang ditentukan
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 15 BAB III
PELAKSANAAN PRAKTIKUM
III. 1 Bahan
1. Air 2. Resin
III.2 Alat
1. Gelas ukur 2. Stopwatch
3. Satu set alat fluidisasi
III.3 Gambar Alat
Gelas Ukur Stopwatch
III.4 Rangkaian Alat
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 16 III.5 Prosedur
1. Tentukan densitas dan ukur butiran fluidisasi. 2. Ukur diameter kolom.
3. Ukur tinggi unggun diam.
4. Lakukan operasi fluidisasi dengan mengalirkan air dari dasar kolom dan ukur penurunan tekanan ( didalam kolom yang berisi padatan untuk variabel yang telah ditentukan.
5. Tampung air yang keluarke tangki over flow selama 5 detik dan catat volumenya.
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 17 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Tabel Hasil Pengamatan
Diameter kolom 12,6 cm Diameter pipa = 0,3 cm Tinggi unggun diam = 18 cm
Densitas (ρ) air ledeng = 0,921 gr/ml Densitas (ρ) resin dawex = 0,56 gr/ml
Densitas (ρ) aquades = 1 gr/ml
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 18 IV.2 Tabel Hasil Perhitungan
B
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 19 2. Grafil tinggi unggun vs NRE
Hubungan antara tinggi unggun dan NRE adalah berbanding lurus. Semakin
tinggi unggun maka semakin besar NRE. Semakin rendah tinggi unggun maka
semakin besar NRE.
3. Grafik debit vs ∆P pengamatan
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 20 4. Grafik debit vs tinggi unggun
Hubungan antara debit dan tinggi unggun adalah berbanding lurus. Semakin tinggi debit maka semakin tinggi unggun. Semakin rendah debit maka semakin rendah tinggi unggun.
5. Grafik tinggi unggun vs Umf persamaan Ergun
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 21 6. Grafik Umf persamaan Ergun vs Umf pengamatan
Hubungan antara Umf pengamatan dan tinggi unggun adalah berbanding lurus. Semakin tinggi Umf pengamatan maka semakin tinggi unggun. Semakin rendah Umf pengamatan maka semakin rendah tinggin unggun
IV.3 Pembahasan
Percobaan fluidisasi ini memiliki beberapa tujuan yang nantinya akan dijadikan bahan pada bagian pembahasan. Tujuan yang pertama adalah untuk menenetukan kurva karakteristik fluidisasi,yaitu kurva yang menggambarkan hubungan unggun dengan U. Tujuan yang kedua adalah untuk menentukan kecepatan fluidisasi minimum. Serta tujuan yang ketiga adalah untuk mengetahui besarnya perubahan Umf pengamatanyang bergerak.
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 22 didapat laju operasional untuk fluidisasi dari peralatan laboratorium OTK 1 adalah sebesar 13,041 cm/s.
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 23 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.I Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan:
1. Kecepatan fluidisasi minimum terjadi pada bukaan kran 1/3 dengan laju alir sebesar 141,334 ml/s dan laju linier sebesar 1,134 cm/s.
2. Kecepatan opersional yang diharapkan untuk tinggi unggun maksimal ( 11,5 cm) adalah 13,041 cm/s.
3. Nilai kesalahan dari hasil percobaan yang dibandingan dengan teori adalah sebesar 1,1883 %.
4. Beberapa faktor yang mempengaruhi proses fluidisasi adalah laju alir, diameter kolom fluidisasi, berat jenis dari partikel, ukuran partikel, bukaan keran, dan porositas dari unggun, serta bentuk partikel.
V.2 Saran
1. Sebaiknya praktikan lebih teliti dalam pembaacan angka ukur. 2. Sebaiknya praktikan lebih akurat dalam membuka kran.
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 24 DAFTAR PUSTAKA
McCabe, Warren L. 2005. “Unit Operations of Chemical Engineering”. New York : McGraw-Hill.
Multazami, Tina. 2009. “Resin”. (http://medicafarma.blogspot.co.id/2009/01/ resin.html). Diakses pada tanggal 21 Februari 2018 pukul 16.40 WIB.
Redypta, Aziis. 2015. “Fenomena yang terjadi saat proses fluidisasi”. (http://feno menafluidisasi.blogspot.co.id/2015/10/fluidisasi.html). Diakses pada tanggal 13 Februari 2018 pukul 18.15 WIB.
Snura, Aya. 2012. “ Fluidisasi”. ( http://ayasnura.blogspot.co.id/2012/01/fluidi-sasi.html). Diakses pada tanggal 13 Februari 2018 pukul 18.32 WIB.
Stepien,Leszer.2015.”Fluidization”.(http://home.agh.edu.pl/~lstepen/fluid/fluid_2. pdf). Diakses pada tanggal 13 Februari 2018 pukul 18.33 WIB.
Tim Dosen OTK I. 2018. “Fluidisasi”. Surabaya : Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur.
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 25 APPENDIX
1. Porositas hamparan resin (εf) (bukaan kran 1/3)
μ aquadest (McCabe) = 0,0085 gr/ cm s t = 5 s
4. Laju linear (bukaan kran 1/3)
5. Bilangan Reynold (bukaan kran 1/3)
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA I 26
6. ∆P pengamatan(bukaan kran 1/3) ϕs = 1 ; g = 980,67 cm/s2
7. tinggi unggun(bukaan kran 1/3) ρ air raksa = 13,6 gr/ml
μ air raksa = 0,015 gr /cm s
8. Umf pengamatan(bukaan kran 1/3)
[ ]
[ ]
9. Umf Pengamatan (bukaan kran 1/3)
[ ]
[ ]
