Gambar 2.1 Prinsip kerja Hydrocyclone

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Hydrocyclone Pada dasarnya hydrocyclone merupakan gabungan dari dua kata yaitu hydro dan cyclone. Hydro dapat diartikan air ataupun cairan, sedangkan cyclone dapat diartikan sebagai pusaran. Sehingga hydrocyclone diartikan sebagai pusaran air. Dalam penggunaanya secara nyata hydrocyclone dapat diartikan sebagai suatu alat yang dapat memisahkan material ataupun partikel dari suatu komposisi campuran baik berbentuk padatan dengan cairan ataupun cairan dengan cairan.

2.2 Prinsip kerja Hydrocyclone Prinsip kerja dari hydrocyclone adalah terdapatnya kumpulan partikel dan air yang masuk dalam arah tangensial ke dalam siklon pada bagian puncaknya. Kumpulan air dan partikel ditekan ke bawah secara spiral (primary vortex) karena bentuk dari siklon. Gaya sentrifugal menyebabkan partikel terlempar ke arah luar, membentur dinding dan kemudian bergerak turun ke dasar hydrocyclone. Dekat dengan bagian dasar hydrocyclone, air bergerak membalik dan bergerak ke atas dalam bentuk spiral yang lebih kecil (secondary vortex) partikel yang lebih ringan bergerak keluar dari bagian puncak hydrocyclone sedangkan partikel yang berat keluar dari dasar hydrocyclone.

Gambar 2.1 Prinsip kerja Hydrocyclone

Universitas Sumatera Utara

Ada beberapa alasan mengapa hydrocyclone dipakai sebagai alat pemisah, yaitu: 1. Biaya operaional yang relatif murah 2. Prosesnya dapat dilakukan pada satu tempat 3. Desain ataupun modelnya sederhana, berupa kombinasi konstruksi silinder dan kerucut 4. Tidak memiliki bagian yang bergerak 5. Minim biaya perawatan

2.2 Jenis Hydrocyclone 2.2.1 Hydrocyclone tipe konvensional Pada Hydrocyclone tipe konvensional memiliki bagian berbentuk silinder dan bagian berbentuk kerucut. Memiliki dua jenis tipe yang berbeda yang berdasarkan sudut kemiringannya. Tipe yang pertama memiliki sudut kemiringan 20o – 25O, sedangkan jenis yang lain memiliki sudut > 25o hingga 180o. Fluida dialirkan melalui dari lubang inlet bagian atas pada silinder dan aliran tersebut menghasilkan gerakan berbentuk pusaran yang kuat pada dinding Hydrocyclone.

Gambar 2.2 Hydrocyclone tipe konvensional


2.3 Konstruksi pada multicyclone Pada proses klarifikasi ataupun pada proses klasifikasi untuk ukuran partikel yang sangat kecil biasanya dipergunakan hydrocylone dalam jumlah yang banyak. Tetapi ukuran dari hydrocyclone yang digunakan tidak sebesar hydrocyclone pada umumnya. Hal ini dimaksudkan karena diperlukannya proses pemisahan yang berulang-ulang dan kualitas hasil pemisahan yang sangat baik sehingga dibuatlah konstruksi multicyclone. Secara umum dapat dilihat terdapat 2 jenis konstruksi multicyclone yang dapat dijumpai, yaitu : konstruksi linear dan konstruksi circular. Kedua jenis konstruksi tersebut memiliki fungsinya masing-masing, seperti pada konstruksi circular yang memungkinkan tiap hydrocyclone dapat terhubung dalam jumlah banyak dimana mengelilingi satu pipa atau lubang utama sehingga panjang pipa penghubung tiap hydrocyclone tetap sama.

2.3.1 Round Desilter Hydrocyclone Terdiri dari 10 hingga 20 Hydrocyclone yang digabungkan secara melingkar menjadi satu bagian. Pada Hydrocyclone ini dilengkapi dengan Shut-off valves pada setiap konstruksinya. Sehingga memungkinkan untuk memindahkan atau mengganti salah satu Hydrocyclone jika rusak tanpa menganggu kinerja Hydrocyclone lainnya dan juga memudahkan operator untuk mengawasi kinerja disetiap Hydrocyclone.

Gambar 2.3 Round Desilter Hydrocyclone (Krebs Engineering,2009)


2.3.2 Inline Desilter Hydrocyclone Terdiri dari 10 – 20 Hydrocyclone yang disusun secara pararel. Inline Desilter Hydrocyclone biasanya digunakan pada tempat yang tidak memiliki area yang cukup luas untuk menampung banyak

konstruksi

instalasi mesin. Sehingga dapat menghemat pemakaian tempat.

Gambar 2.4 Inline Desilter Hydrocyclone

2.3.3 Hydrocyclone aliran aksial Pada umumnya digunakan pada industri pengolahan air bersih. Berfungsi memisahkan sisi minyak dari campuran air kemudian sisa minyak tersebut ditampung dan dibuang. Karateristik dari Hydrocyclone aliran aksial : a.) Konsentrasi penyerapan minyak hingga 10.000 ppm b.) Besar penurunan tekanan balik 2 - 3,5 bar c.) Besar penurunan tekanan buang 4 – 7,5 bar d.) Penurunan tekanan dapat diminimalkan dengan menambah jumlah pipa didalam Hydrocyclone

Gambar 2.5 Hydrocyclone aliran aksial


2.4 Bagian-bagian dari Hydrocyclone Secara umum bagian-bagian dari Hydrocyclone dapat dilihat dari gambar berikut : Lubang Keluar Feed Chamber Lubang Masuk Vortex Finder

Cone Section (Bagian Kerucut)

Tail Pipe (Pipa bawah)

Apex Valve (Katup keluar)

Lubang Keluar Gambar 2.6 Bagian-bagian Hydrocyclone Keterangan: 1. Lubang masuk 2. Cylindrical section 3. Vortex finder 4. Cone section 5. Lubang keluar

2.4.1 Lubang masuk (Inlet area) Ada beberapa tipe dari lubang masuk (Inlet area), yaitu : lubang masuk tipe involute, lubang masuk tipe ramp dan lubang masuk tipe scroll. Berbagai tipe tersebut dimaksudkan untuk lebih memaksimalkan kinerja dari Hydrocyclone. Dengan konstruksi lubang masuk dengan tipe involute, lubang masuk tipe ramp dan lubang masuk tipe scroll dapat mengurangi efek dari turbulensi yang terjadi disekitar dinding lubang masuk dan daerah antara lubang masuk dengan cylinder section.


Gambar 2.7 Beberapa tipe dari lubang masuk (Inlet area)

2.4.2 Cylindrical section Pada dasarnya diameter dari cylindrical section memilki diameter sebesar diameter dari Hydrocyclone . Konstruksi dari cylindrical section yang panjang dimaksudkan untuk memperbesar kapasitas dan juga mengurangi dari kecepatan tangensial. Besar kecilnya dari konstruksi dari cylindrical section dapat mempengaruhi besarnya tekanan.

Gambar 2.8 Beberapa tipe dari cylindrical section


2.4.3 Vortex finder Pada umumnya besar dari vortex finder 20 - 45 % dari diameter Hydrocyclone. Besar dari vortex finder dapat kualitas pemisahan yang dihisap. 2.4.4 Cone section Besar sudut pada cone section didasarkan pada jenis pemakaiannya. Pada cone section besudut 20° merupakan standar pemakaian pada industri pertambangan mineral. Sedangkan untuk Hydrocyclone yang memiliki bagian bawah datar diperuntukan untuk pemisahan materialmaterial berstruktur kasar.

Gambar 2.9 Beberapa tipe dari cone section


2.5 Hydrocyclone pada industri kelapa sawit Digunakan pada stasiun pengolahan inti. Hydrocyclone berfungsi untuk memisahkan antara inti dengan cangkang. Adapun proses pengolahan dari kelapa sawit hingga mencapai pada proses pemisahan menggunakan hydrocyclone terdiri dari beberapa tahapan yaitu:

Fresh Friut Bunch

Sterilization

Digestion

Pressing

Depericarper

Silo Drier

Nut Cracker

Cracked Nut Blower

Hydrocyclone

Kernel Drier

Kernel Storage

Gambar 2.10 Tahapan proses pengolahan hingga mencapai hydrocyclone


2.5.1 Proses kerja unit Hydrocyclone Campuran cangkang dan inti yang keluar dari separating coloum dimasukan kedalam bak 1, lalu oleh pompa hydrocyclone (P1) dipompakan kedalam hydrocyclone (H1), campuran ini akan diputar oleh gaya sentrifugal, inti yang mempunyai berat jenis lebih kecil berkumpul ditengah cyclone lalu melalui vortex finder keluar ke sebelah atas. Inti yang bercampur dengan air ini kemudian masuk ke dewatering screen untuk memisahkan air, selanjutnya inti secara teratur banyaknya (atau diatur water lock) masuk ke kernel transport fan untuk dimasukan ke pemeraman inti (kernel bin) melalui saringan kernel sterilizer. Sedangkan cangkang yang mempunyai berat jenis besar akan berkumpul dibagian pinggir cyclone lalu keluar dari bawah bersama air ke bak 2. Produk pada bak 2 masih terdapat inti bercampur cangkang. Campuran ini dipompakan oleh pompa hydrocyclone (P2) dipompakan ke hydrocyclone (H2) proses pemisahan disini sama dengan pada hydrocyclone (H1). Inti keluar sebelah atas pipa melalui vortex finder masuk kembali ke bak 3. Proses pada bak 3 mengandung sedikit inti. Campuran ini dipompakan

oleh

pompa

hydrocyclone

(P3)

dipompakan

ke

hydrocyclone (H3), proses pemisahan disini sama dengan pada hydrocyclone (H1) dimana cangkang akan keluar ke shall dewatering screen, selanjutnya secara teratur (diatur water lock) masuk ke shall transport fan untuk direbus ke

Gambar 2.11 Skema kerja unit hydrocylone


shall hopper sebagai bahan bakar ketel. Inti akan keluar melalui pipa dari atas dan masuk ke bak 2. Inti kemudian dibawa ke kernel dryer untuk dikeringkan dan disimpan di kernel storage[4].

2.5.2 Bagian-bagian unit Hydrocyclone Alat ini terdiri dari : a. Tabung pemisah (Hydrocyclone) yang dilengkapi dengan pompa pengutip (vortex Finder) dan konus dibawahnya. b. Bak penampung

a. Tabung pemisah (Hydrocyclone) Alat ini bekerja bersarkan karena gaya senrtifugal yang di timbulkan oleh aliran air yang membentuk pusaran (vortex). Akibat gaya sentrifugal yang di timbulkan oleh aliran vortex maka Inti kelapa sawit yang memiliki massa jenis 1080 kg/

akan berada pada pusat pusaran sedangkan

cangkang kelapa sawit yang memiliki massa jenis 1300 kg/

akan

terlempar hingga ke dinding hydrocyclone.

Gambar 2.12 Proses pemisahan di dalam tabung

Kapasitas aliran masuk pada saluran inlet: Q=

v A

( 2.5.2-1)

dimana: Q = kapasitas aliran (kg/s) v = kecepatan aliran (m/s) A = luas penampang (m2)


Dimana kecepatan aliran dapat diperoleh dari : v=

4Q π ⋅ ds2

( 2.5.2-2)

di= diameter pipa inlet (m) sedangkan laju aliran massa dapat ditentukan dari: m = ρ ⋅ Q

Gaya-gaya yang terjadi (Coulson,1986): FC = m ⋅ aC

( 2.5.2-3)

FC = m ⋅ r ⋅ ω 2

(2.5.2-4)

atau dapat di tulis

dimana: FC = gaya sentrifugal m = massa benda yang mengalami gaya sentrifugal = kecepatan sudut aC = percepatan sudut Jika

ω=

:

v r

(2.5.2-5)

v = kecepatan tangensial (m/s)

Jika kecepatan rotasi dinyatakan dalam N rpm:

ω=

2 ⋅π ⋅ N 60

(2.5.2-6)

Perbandingan gaya gravitasi dan gaya sentrifugal (Coulson,1986): Gaya gravitasi:

F = m⋅ g

(2.5.2-7)

FC r ⋅ ω 2 r  2 ⋅ π ⋅ N  2 = =   = 0,001118rN Fg g g  60  2

Perbandingan:

aC = 0,001118rN 2 g


Maka gaya sentrifugal yang di alami oleh inti adalah :

FC1 = m1 ⋅ r1 ⋅ ω 2

(2.5.2-8)

dimana : FC1 = gaya sentrifugal yang dialami oleh inti m1 = massa dari inti

r1 = jarak terlemparnya inti dari pusat pusaran

Dan gaya yang dialami oleh cangkang adalah : FC 2 = m2 ⋅ r2 ⋅ ω 2

(2.5.2-9)

dimana : FC 2 = gaya sentrifugal yang dialami oleh cangkang m2 = massa dari cangkang r2 = jarak terlemparnya cangkang dari pusat pusaran

b. Bak penampung Bak penampung campuran hasil pemisahan yang dilakukan oleh tabung pemisah (hydrocylone), yang dilengkapi dengan dewatering drum. Hasil pemisahan yang dikeluarkan hydrocylone melalui pipa bawah akan masuk ke dalam bak ini yang selanjutnya akan dibawa keluar oleh shall transport fan untuk dibawa ke proses selanjutnya untuk direbus ke shall hopper sebagai bahan bakar ketel[4].

Gambar 2.13 Jalur distribusi inti dan cangkang


2.6

Kecepatan settling sentrifugal Kecepatan settling sentrifugal atau kecepatan pengendapan sentrifugal

ditinjau dari sebuah sebuah partikel berdiamater Dp, berotasi pada jari-jari = r, maka gaya sentrifugal seperti perilaku gerak partikel dalam fluida, tetapi gaya gravitasi diganti dengan gaya sentrifugal[1]. Adapun kecepatan settling sentrifugal dapat dilihat pada persamaan 2.6-1 (Coulson,1986). 2

vgt = vT

vt gr

(2.6-1)

v gt = gravitational terminal velocity (m/s) vt = kecepatan tangensial (m/s)

Gambar 2.14 Variasi kecepatan tangensial dan kecepatan radial [Ter linden, Inst.page165.(1949)]

Maka,

v gt =

Dimana:

vr =

vr ⋅ g ⋅ d out 2 vt

(2.6-2)

v

(2.6-3)

2 ⋅π ⋅ r

v = kecepatan air volumetrik [massa/waktu] (m3/s)

Jika dinyatakan dalam luas penampang masuk (Ain):


Ain ⋅ d out ⋅ g π ⋅ din ⋅ v 2

v gt =

(2.6-4)

2.7 Aliran Vortex Vortex adalah massa fluida yang partikel-partikelnya bergerak berputar dengan garis arus (streamline) membentuk lingkaran konsentris[7]. Gerakan vortex berputar disebabkan oleh adanya perbedaan kecepatan antar lapisan fluida yang berdekatan. Dapat diartikan juga sebagai gerak alamiah fluida yang diakibatkan oleh parameter kecepatan dan tekanan. Vortex sebagai pusaran yang merupakan efek dari putaran rotasional dimana viskositas berpengaruh didalamnya. Sebuah vortex mewakili sebuah aliran yang garisgaris arusnya adalah lingkaran-lingkaran sepusat (konsentris). Aliran vortex awalnya dianggap sebagai kerugian dalam suatu aliran fluida. Belakangan ini prinsip aliran vortex digunakan untuk pengembangan teknologi penegeboran minyak, pemisahan partikel ataupun material padatan dengan cairan, industri kimia dan lain sebagainya. Pergerakan aliran fluida dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: 1. Translasi murni atau translasi irrotasional 2. Rotasi murni atau translasi rotasional 3. Distorsi atau deformasi murni, baik angular ataupun linier Aliran irrotasional terjadi apabila elemen fluida di setiap titik tidak mempunyai kecepatan sudut netto terhadap titik tersebut. Sebaliknya aliran rotasional terjadi apabila elemen fluida mempunyai kecepatan sudut netto. Gerak vortex dapat dikategorikan sebagai dalam aliran rotasional. Vortex digambarkan sebagai aliran yang bergerak dan berputar terhadap sumbu vertikal sehingga terjadi perbedaan tekanan antara bagian sumbu dan sekelilingnya. Tetapi pada beberapa kondisi vortex juga dapat dikategorikan sebagai aliran irrotasional. Kelihatannya agak mengherankan bahwa gerakan vortex irrotasional. Namun demikian harus diingat kembali bahwa rotasi mengacu pada orientasi pada elemen fluida bukan lintasan yang diikuti oleh elemen tersebut. Jadi, untuk sebuah vortex irrotasional, jika sebuah tongkat pendek


ditempatkan di dalam medan aliran pada lokasi A, seperti pada gambar 2.16, tongkat-tongkat itu kan berotasi selagi bergerak ke lokasi B. Salah satu tongkat yang sesuai garis-garis akan mengikuti sebuah lintasan yang melingkar dan berputar dengan arah berlawanan dengan arah jarum jam. Tongkat yang lain akan berotasi searah putaran jarum jam karena sifat alamiah dari medan aliran, di mana bagian tongkat yang terdekat dengan titik asal bergerak cepat dari pada ujung lainya.

Gambar 2.15 Pola garis arus untuk sebuah vortex

Berdasarkan klasifikasi aliran berputar yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari maka aliran vortex dapat dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu :

2.7.1 Aliran vortex Bebas Aliran vortex terjadi walaupun tidak adanya gaya yang dilakukan pada fluida tersebut. Karateristik dari vortex bebas adalah kecepatan tangensial dari partikel fluida yang berputar pada jarak tertentu dari pusat vortex . Hubungan kecepatan partikel fluida v terhadap jaraknya dari pusat putaran r dapat dilihat pada persamaan 2.7.1-1 (Munson,2003).

v=

Γ 2πr

(2.7.1-1)

dimana :


v

= kecepatan tangensial fluida (m s-1)

r

= jari-jari putaran partikel fluida dari titik pusat (m)

Γ

= sirkulasi

Gambar 2.16 Gerakan elemen fluida dari A ke B : vortex bebas

Pada aliran vortex bebas dengan menganggap elemen air memiliki : l

= panjang elemen air

dr

= ketebalan elemen air

v

= kecepatan tangensial

dP

= beda tekanan dari elemen air

dan aliran bebas mempunyai gaya, tekanan yang sebanding dengan aksi gaya sentrifugal air. dp ⋅ xl =

(wl ⋅ dr )v 2 gr

dp v 2 dr = w gr

(2.7.1-2)

Dan diketahui energi keseluruhan elemen air : P v2 E= + w gh

(2.7.1-3)

Didefenisikan maka:


dE =

=

dP vdv + w g

v 2 dr vdv  dP v 2 dr    + = gr dr  w gr 

dE v  v dv  = + +  dr g  r dr 

(2.7.1-4)

Dalam vortex bebas, tidak ada perubahan energi melintas pada aliran lurus, jadi persamaan diatas sama dengan nol. v  v dv  + + =0 g  r dr  v dv + =0 r dr dv dr + =0 v r

Setelah diintegralkan persamaan diatas menjadi: loge v + loge r = C

(2.7.1-5)

vr = C (identik dengan teori kinematik fluida)

Jika digeneralisasikan, maka:

v=

C r

(2.7.1-6)

Jika C sama dengan konstan maka dapat diketahui kekuatan dari vortex, nampak jelas bahwa kecepatan partikel berbanding terbalik dengan jarak dari pusat vortex.

2.7.2 Aliran Vortex Paksa


Apabila suatu gaya diberikan pada suatu fluida dengan maksud membuat aliran fluida berputar. Hubungan kecepatan partikel fluida v terhadap jaraknya dari pusat putaran r dapat dilihat pada persamaan 2.7.2-1 (Munson,2003). v =ω ⋅r

(2.7.2-1)

dimana :

ω = kecepatan sudut r = jari-jari putaran (m)

Gambar 2.17 Gerakan elemen fluida dari A ke B : Vortex paksa Air dalam tabung diputar dengan gaya torsi, partikel P pada permukaan air, berjarak x pada sumbu putaran, bekerja gaya-gaya: 1. Berat partikel, arah ke bawah (W) 2. Gaya sentrifugal dengan arah menjauhi pusat putaran (FC) 3. Gaya reaksi zat cair yang mendesak partikel (R) Bekerjanya gaya selain gaya gravitasi pada air dalam tabung menghasilkan gaya vortex yang dikenal sebagai aliran vortex paksa. Pada putaran silinder, N dan kecepatan sudut ψ , partikel P mempunyai sudut tangen ψ , berat partikel W dan gaya sentrifugal FC. Gaya sentrifugal didefenisikan sebagai berikut (Ridwan dan Siswantara,2002):

FC =

(

W ωX 2 g

)

(2.7.2-2)

dimana:


ω

= kecepatan sudut (rad/s)

W

= berat partikel (kg)

g

= gaya gravitasi (m/s2)

X

= jarak dari sumbu (m)

2.7.3 Aliran Vortex Kombinasi Aliran Vortex Kombinasi adalah vortex dengan vortex paksa pada inti pusatnya dan distribusi kecepatan yang sesuai dengan vortex bebas pada luar intinya. Jadi untuk sebuah votex kombinasi dapat dilihat pada persamaan berikut (Munson,2003) vθ = ωr

r ≤ r0

(2.7.3-1)

r > r0

(2.7.3-2)

dan vθ =

K r

dimana K dan ω adalah konstanta dan r0 adalah jari-jari inti pusat. Sebuah konsep matematika yang biasanya berhubungan dengan gerakan vortex adalah sirkulasi. Sirkulasi didefenisikan sebagai sebuah integral garis dari komponen tangensial kecepatan yang diambil dari sekeliling kurva tertutup di medan aliran. Konsep sirkulasi sering digunakan

untuk

mengevaluasi gaya-gaya pada terbentuk pada benda-benda yang terendam dalam fluida yang bergerak.

Gambar 2.18 Tipe-tipe Vortex (Hecker,1987) Tipe vortex 1 merupakan awal aliran air berputar di permukaan. Tipe 2 putaran air mulai menunjukkan adanya cekungan kedalam di bagian tengah pusaran. Tipe 3 pusaran air mulai membentuk kolom udara (vortex) yang


bergerak menuju oulet. Tipe 4 kekuatan vortex mampu menarik material apung masuk ke dalam pusaran. Tipe 5 adalah vortex dimana gelembunggelembung udara pecah di ujung pusat pusaran yang masuk konstruksi silinder. Tipe 6 vortex dengan lubang udara penuh menuju outlet.

2.8 Aliran berputar dalam tabung Sebuah tulisan yang dibuat oleh F.Chang dan V.K Dhir mengemukakan sebuah penelitian eksperimental untuk memahami karateristik daerah turbulen pada aliran berpusar secara tangensial dalam tabung. Profil kecepatan aksial menunjukkan terjadinya aliran balik dibagaian tengah tabung yang mengecil ukurannya sesuai berkurangnya intensitas putaran, kecepatan aksial minimum didekat dinding juga berkurang sesuai berkurangnya intensitas pusaran. Profil kecepatan tangensial menunjukkan bahwa daerah kecepatan tangensial maksimum akan bergerak secara radial menuju tengah putaran, sesuai denagn penambahan jarak aksial putaran dari fluida yang masuk. Aliran yang berputar dapat dibagi dua bagian tengahnya terbentuk vortex paksa dan pada bagian tepinya merupakan vortex bebas dengan daerah transisi diantaranya. Maka aliran yang terbentu dalam tabung tersebut merupakan aliran vortex Rankine. Parameter yang paling penting pada Hydrocyclone sebagai alat pemisah adalah efisiensi pengumpulannya dan titik tekan antar unit. Efisiensi pengumpulan Hydrocyclone ditentukan oleh kemampuannya menangkap dan menyimpan partikel atau material dimana titik tekanan sejumlah dengan kekuatan yang dibutuhkan unit untuk melakukan hal tersebut.

  V4 W  2 2 + 1 g R  FS =  2

Gaya pemisah

:

Faktor pemisah

:

dimana

= Berat partikel (kg)

:W

S=

FC V 2 = W gR

(2.8-1) (2.8-2)


V

= Kecepatan aliran (m/s)

R

= Jari-jari rotasi (m)

g

= Gaya gravitasi (m/s2)

Distribusi kecepatan tangensial tidak bervariasi secara signifikan terhadap arah aksial (Xiang and Lee, 2005). Perbedaan antara kecepatan tangensial dalam silinder bagian atas dan kerucut bagian bawah tidak terjadi. Hal ini menunjukkan bahwa tidak terjadi percepatan kecepatan dalam kerucut akibat penurunan luas penampang kerucut. Bagaimanapun, terjadi perbedaan kecepatan tangensial pada ketinggian yang berbeda. Kecepatan tangensial secara signifikan turun ketika ketinggian hydrocyclone meningkat dan ini bertanggung jawab pada rendahnya efisiensi pemisahan. Fenomena ini terjadi pada kerucut yang panjang. Satu perkecualian adalah bahwa jika hydrocyclonenya sangat pendek sehingga menyebabkan pipa keluar menonjol ke bagian kerucut sehingga efisiensi dari siklon akan turun akibat aliran pintas ke pipa keluar. Menurut Kim dan Lee lapisan batas kecepatan yang terbentuk pada permukaan dinding siklon memegang peranan penting sebagai penghalang deposisi partikel karena terjadinya penurunan gaya sentrifugal yang tajam di daerah dekat dinding (Kim and Lee, 2001). Pemodelan turbulen perlu memperhitungkan difusi turbulen dalam daerah inti aliran dan gerakan partikel di dalam lapisan batas ini.Turbulen merupakan bentuk aliran yang berfluktuasi terhadap ruang dan waktu. Turbulen merupakan proses yang kompleks.Aliran turbulen adalah bagian dari disiplin ilmu mekanika fluida. Dalam analisanya, mekanika fluida selalu menggunakan pendekatan bahwa fluida sebagai kontinum, suatu ukuran fluida yang jauh lebih besar dari ukuran molekul, tetapi lebih kecil dari ukuran partikel. Karakter aliran turbulen tidak ditentukan oleh jenis fluida tetapi oleh karakter aliran itu sendiri. Turbulensi aliran pada fluida air dengan udara akan memiliki karakter yang sama jika memiliki bilangan Reynolds yang sama. Tegangan geser yang terjadi pada lapisan batas turbulen berasal dari viskositas fluida/viskositas molekuler (sifat molekuler fluida) dan viskositas turbulensi (sifat aliran).


Turbulen akan terjadi ketika gaya inersia dalam fluida menjadi sangat dominan dibandingkan gaya viskos (dicirikan dengan tingginya Reynolds, (Re). Nilai absolut dari bilangan Reynolds untuk turbulen selalu relatif terhadap konfigurasi aliran. Misalnya aliran eksternal akan memiliki bilangan Reynolds yang lebih tinggi daripada aliran internal. Tetapi nilai relatif bilangan Reynolds aliran turbulen selalu lebih tinggi daripada aliran laminer. Karena bilangan Reynolds merupakan rasio antara gaya inersia aliran dan gaya gesek, pengaruh gaya inersi pada aliran turbulen jauh lebih dominan dibandingkan dengan pengaruh gaya gesek[6].


Gambar 2.1 Prinsip kerja Hydrocyclone

Recommend Documents