RANCANG BANGUN ALAT UJI FLUIDISASI SKALA LABORATORIUM

RANCANG BANGUN ALAT UJI FLUIDISASI SKALA LABORATORIUM

TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Meraih Gelar Sarjanah Teknik

Disusun oleh : Nama : JAJAT SUDRAJAT NIM : 01301 – 062

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007


LEMBAR PERNYATAAN

Saya yang bertandatangan dibawah ini : Nama

: JAJAT SUDRAJAT

Nim

: 01301 – 062

Falkutas

: Teknologi Industri

Jurusan

: Teknik Mesin

Menyatakan dengan sungguh-sungguh bahwa Tugas Akhir yang saya buat ini merupakan hasil karya saya dan tidak menjiplak dari karya orang lain, kecuali kutipan-kutipan referensi yang telah disebutkan sumbernya.

Jakarta, Agustus 2007

JAJAT SUDRAJAT Penulis

i


LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR


Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjanah Strata -1 (S1) falkutas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, Universitas MercuBuana

Tugas ini telah diperiksa dan disetujui oleh :


Dosen Pembimbing

( Nanang Ruhyat. ST )

ii


LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR


Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjanah Strata -1 (S1) falkutas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, Universitas MercuBuana

Tugas ini telah diperiksa dan disetujui oleh :


Kordinator Tugas Akhir

(Nanang Ruhyat. ST)

iii

ABSTRAK Thesis ini diberi judul ``Rancang Bangun Alat Uji Fluidisasi Skala Laboratorium`` dimana pada analisa ini, penulis melakukan eksperimentasi dengan merancang sekaligus membuat alat rancangan yang akan dijadikan sebagai suatu solusi alternatif dalam pengembangan teknologi modern yang merupakan penjajakan awal dalam pembuatan rancang bangun alat uji fluidisasi skala laboratorium. Pada umumnya pembuatan Alat Uji Fluidisasi Skala Laboratorium dibuat beraneka ragam dari bentuk sederhana sampai bentuk yang modern, ada yang terbuat dari besi baja dan ada juga yang terbuat dari tabung acrylic. Perancangan alat Uji Fluidisasi ini dilakukan untuk mendapatkan keuntungan serta kekurangan dari alat uji fluidisasi tersebut, maka dari itu perlu dilakukan perencanaan dan perhitungan komponen-komponen utama yang meliputi; perhitungan motor blower, tabung acrylic, serta perhitungan waktu pengujia. Motor blower yang digunakan mempunyai daya 2 HP atau 1492 Watt, tegangan listrik pada blower 220 Volt, ketika mesin blower dihidupkan akan terjadi tekanan udara yang dihasilkan oleh blower.dan jika udara disuplai terus sampai terbentuk aksi fluidisasi atau bubbling pada partikel pasir yang berada diatas bed, maka pasir akan terapung-apung didalam tabung acrylic.

vi

DAFTAR ISI

LEMBAR PERNYATAAN

…………………………………………………………

i

LEMBAR PENGESAHAN

…………………………………..……………….……

ii

……………………………………………………………………..

iv

……………………………………………………………………………………………..

vi

KATA PENGANTAR ABSTRAK

DAFTAR ISI

………………………………………………………………………………

vii

DAFTAR TABEL

..........................................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR

..........................................................................................................

xii

DAFTAR GRAFIK

..........................................................................................................

xiii

NOMENKALTUR

..........................................................................................................

xiv

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

…………………………………………………………

1

1.2 Maksud dan Tujuan

…………………………………………………………

2

1.3 Pembatasan Masalah

…………………………………………………...........

3

1.4 Metode Penulisan

…………………………………………………………

3

1.5 Jatwal Pelaksanaan

…………………………………………………………

4

1.6 Sistematika Penulisan

…………………………………………………………

7

TEORI DASAR RANCANGAN 2.1 Teori Dasar Rancangan Fluidisasi 2.2 Fungsi Rancangan Fluidisasi

vii

…………………………………

……………………………………….……

8 9

…………………………………………………………

9

…………………………………

10

……………………………………………..

12

…………………………………………………………

16

…………………………………

17

…………………………………

18

………………………………………………………………………

18

2.3 Komponen Utama 2.3.1

Pasir sebagai media utama

2.3.2

Rangka Fluidisasi

2.3.3

Mesin Blower

2.4 Komponen-komponen Pendukung 2.4.1

Tahanan Tabung Fluidisasi

2.4.2

Saklar

2.4.3

Kapasitor

…………………………………………………………

19

2.4.4

Regulator

…………………………………………………………

19

2.4.5

Timbangan………………………………………………………………

20

2.5 Proses Kerja Rancang Bangun Fluidisasi

……………………

20

2.6 Keuntungan dan Kerugian dari Perancangan

……………………

21

2.6.1

Keuntungan

…………………………………………………………

21

2.6.2

Kerugian

…………………………………………………………

22

BAB III Perhitungan Komponen 3.1 Fluidisasi dan Fluid Bed

……………………………………………

24

……………………………………………

24

……………………

25

3.1.1

Luas Penampang Bed

3.1.2

Tinggi Hamparan Pasir yang Diteliti

3.1.3

Volume Pasir

…………………………………………………………

25

3.1.4

Tinggi Bed

…………………………………………………………

26

3.1.5

Menghitung Density Pasir

…………………………………

26

3.1.6

Kecepatan Rata-rata Udara Pada Blower

…………

27

3.1.7

Bed Volidage

3.1.8

Pressure drop disepanjang hamparan bed

…………………………………………………………

28

……..…

28

viii

……………………

29

3.1.10 Koefisien drag …………………………………………………………

30

3.1.11 Kecepatan udara melalui orifie

……………………

32

3.1.12 Kecepatan minimum Fluidisasi

……………………

33

3.1.13 Kecepatan Minimum Bubbling

……………………

35

3.1.9

Pressure drop pada plat distributor

3.2 Pengujian Blower Dan Variabel

…………………………………

37

3.2.1

Kebutuhan Listriknya

……………………………………………

38

3.2.2

Pengujian di Blower

……………………………………………

39

3.2.3

Pengujian Kecepatan di Elbow

……………………

39

3.2.4

Pengujian Kecepatan di Flenum

……………………

41

……………...……

43

…………………….…………

43

BAB IV Pengujian Awal Fluidisasi 4.1 Pengujian Pasir Dengan Alat Uji Fluidisasi 4.1.1

Pengujian Pada Distributor

4.1.2

Prosedur Pengujian Pada Distributor

…………...………

44

4.1.3

Hasil Pengujian Pada Distributor

…...………………

44

4.1.4

Peralatan Pengujian

…………………………………….………

44

…………………………………………………………

45

…………………………….………………

45

……………………………………………………

49

…………………...……………

49

4.2 Pengujian Fluidisasi 4.2.1

Pengujian Pasir Bali

4.3 Pengujian Bubbling 4.3.1

Pengujian dengan Pasir Bali

4.4 Pengujian Temperatur Tabung Fluidis ………………………………. 4.4.1

………………..……………………………

Hasil Pengujian

ix

52 53

BAB V PENUTUP ……………………………………………………..………………

55

……………………………………………………………………….…………

56

…………………………………………………………..…………

58

……………………………………………………………………….…………

59

5.1 Kesimpulan 5.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

x

Tugas Akhir

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Tugas akhir ini, bagi penulis merupakan suatu penerapan terhadap ilmu pengetahuan yang telah diperoleh penulis selama dibangku perkuliahan, yang dibuat dalam suatu bentuk tugas yang memiliki nilai tambah bagi penulis pribadi, lingkungan dan orang lain. Maka dari harapan tersebut penulis bermaksud untuk menjabarkan tugas akhir ini dengan menuangkan ide, keinginan dan kesungguhan untuk memilih konsentrasi pada bidang konstruksi mesin fluidisasi dan menggabungkannya dengan ilmu mekanika fluida. Beberapa proses dalam industri fluidisasi menggunakan kontak antara benda padat dengan fluida cair maupun gas. Fenomena Fluidisasi merupakan salah satu diantara metode-metode yang dipakai, Fluidisasi memiliki beberapa keuntungan untuk menangani partikel padat, karena partikel akan bersifat seperti cair secara garis besar penggunaan prinsip fluidisasi adalah sebagai berikut:

Jajat Sudrajat (01301-062)

1

Universitas Mercu Buana

Tugas Akhir

2

1. Reaksi kimia, sebagai katalis dan bukan katalis 2. Kontak fisik diantaranya: a. Perpindahan panas ¾ Antara gas dan padatan ¾ Kontrol temperature b. Pencampuran partikel padat c. Pencampuran gas d. Pengeringan ¾ Padatan ¾ gas e. Pembesaran ukuran f. Pengurangan ukuran g. Perlakuan panas. Pengujian bed terfluidisasi dengan memakai tiga jenis pasir, yaitu pasir bali, pasir malang, dan pasir alam atau batu alam. Pengukuran dilakukan dengan alat uji untuk mendapatkan pengaruh variasi pada jenis pasir yang berbeda terhadap kecepatan fluidisasi

1.2

Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan penelitian tugas akhir ini adalah : 1.

Untuk membuat suatu rancangan yang diwujudkan kemudian dalam hasil rancangan berupa model yang berskala laboratorium.

2.

Untuk mendapatkan karekteristik, keuntungan dan kekurangan dalam perancangan dan pembuatan Fenomena Bubbling dan Fluidisasi Pada



Tugas Akhir

3

Alat Uji Fluidisasi Skala Labolatorium dengan menggunakan motor yang mempunyai tekanan 1 (satu) phase.

1.3

Pembatasan Masalah Masalah yang akan dibahas penulis pada tugas akhir ini adalah tentang Rancang Bangun Alat Uji Fluidisasi Skala Laboratorium Batasan-batasan pembahasan dan perhitungan tugas akhir ini diantaranya adalah sebagai berikut : a. Perancangan komponen-komponen yang meliputi; - Motor penggerak - Blower - Tabung Fluidisasi b. Pengujian awal fluidisasi

1.4

Metode Penulisan Metode penulisan yang digunakan oleh penulis dalam menyusun tugas akhir ini berguna untuk memperjelas pembahasan dari masingmasing masalah. Metode penulisan tersebut terdiri dari: a. Metode Kepustakaan Metode ini digunakan oleh penulis untuk mengumpulkan data-data sekunder, yaitu dengan cara membaca buku-buku dan mengambil inti sari yang berhubungan dengan tugas akhir ini.



Tugas Akhir

4

b. Metode Deduktif yaitu metode yang menguraikan bahasan dari hal yang umum kepada hal yang khusus sehingga dapat diambil suatu keputusan. c. Diskusi Metode ini dipakai penulis untuk mengumpulkan data-data primer dan data-data sekunder dengan mengadakan diskusi dengan teman-teman dan orang-orang yang memiliki wawasan tentang perancangan bangunan alat uji fluidisasi ini.

1.5

Jatwal Pelaksanaan Berdasarkan metode penelitian yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, penelitian dilaksanakan dalam kurun waktu tujuh bulan dan secara garis besar dibagi kedalam lima tahap, yang meliputi: o Tahap 1, yaitu persiapan penelitian yang mencangkup aktivitas penentuan tujuan penelitian, mencari landasan teori, identifikasi variabel-variabel penelitian, serta identifikasi elemen-elemen dari setiap variabel penelitian tersebut. o Tahap 2, yaitu studi pendahuluan, studi dokumentasi, obserpasi pada objek-objek dibeberapa tempat dan mengikuti seminar-seminar terkait dengan tema penelitian, serta pemilihan model rancangan. o Tahap 3, yaitu perancanga, yang mencangkup aktivitas identifikasi data yang diperlukan, identifikasi cara pengumpulan data dan identifikasi sempel penelitian. Pada tahapan ini akan direncanakan dan dilakukan produksi dan pemasangan alat.



Tugas Akhir

5

o Tahap 4, yaitu pabrikasi dimana hasil rancangan tersebut kemudian direalisasikan dalam ujut benda jadi dan sekaligus perakitannya. o Tahap 5, yaitu pengolahan data perancangan dan pengujian awal yang mencangkup aktivitas persiapan data karakteristik objek penelitian dan proses transfer teknologi berserta factor-faktor yang mempengaruhinya. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan desain rancangan dan data awal dalam pengujian alat. o Tahap 6, yaitu penyusunan laporan akhir, yang mencangkup aktifitas analisa dan penarikan kesimpulan dari pola desain akhir dan running test alat yang telah didapat. Pada tahapan ini akan disusun hasil yang telah didapat dari penelitian sehingga bisa menghasilkan suatu laporan penelitian yang komprehensif.



Tugas Akhir

6

PERSIAPAN PENELITIAN Tujuan Penelitian:

Landsman Teori

Perancangan Awal Blower Fluidisasi Bed

Identifikasi Variabel-

Identifikasi

Variabel Penelitian:

Elemen-Elemen

o

Model

Alat fluidisasi

o

Material

Pasir

STUDI PENDAHULUAN Studi Dokumentasi o Pustaka

PERANCANGAN FLUIDISASI

Obserpasi Objek

Survey Lokasi dan

Penelitian

Penempatan Lokasi

o Website-Internet Pabrikasi Pemilihan Rancangan

Verifikasi Rancangan

Identifikasi Komponen-

Perakitan atau

komponen Rancangan

Rancangan Alat

KESIMPULAN

PENGUJIAN AWAL

Hasil Pengujian dan kendala-

Kondisi

kendala Pengujian

Setelah

Kriteria

Running Test

Keberhasilan Alat Fluidisasi

Pengujian Awal Sarana Perbaikan

Perbaikan dan

Perhitungan

Modifikasi

Tingkat

Alat

Keberhasilan

Flow Chart 1.5. Metodologi penelitian yang diterapkan.



Tugas Akhir

1.6

7

Sistematika Penulisan Untuk memudahkan proses penulisan dan pembahasan perancangan ini penulis membuat sistematika penulisan berdasarkan data yang didapat sebagai berikut: BAB I

PENDAHULUAN Pada bab ini akan menjelaskan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II

TEORI DASAR Berisikan tentang teori dasar rancangan, perancangan komponenkomponen utama dan komponen-komponen lainnya

BAB III PERHITUNGAN KOMPONEN Dari bab ini dibahas tentang perhitungan yang menyangkut kepada komponen-komponen penggerak utama dari motor blower. BAB IV PENGUJIAN AWAL FLUIDISASI Pada bab ini berisikan tentang analisa perancangan, dan komponen-komponen pendukung serta hasil pengujian awal saat alat dioperasikan. BAB V

PENUTUP Pada bab ini berisikan tentang kesimpulan - kesimpulan dari seluruh hasil bahasan tugas akhir ini dan disertai saran-saran pengembangan.



Tugas Akhir

8

BAB II TEORI DASAR RANCANGAN Pada umumnya mesin rancang alat uji fluidisasi ini terdiri dari rangka mesin yang menopang komponen-komponen utama. Fluida yang digunakan dalam rancangan ini adalah udara yang disuplai dari sebuah blower, udara yang ada diblower ini dialirkan melalui filter pengaturan tekanan (filter pressure regulator)

2.1

Teori Dasar Rancangan Fluidisasi Rancangan fluidisasi ini pada dasarnya untuk pengujian pasir, agar bergerak menjauh satu dengan yang lainnya, dan gerakannya bertambah hebat dengan bertambahnya kecepatan, tetapi densitas bed rata-rata pada suatu kecepatan tertentu sama disegala arah. Proses ini disebut fluidisasi partikulat yang bercirikan ekspansi bed yang cukup besar tetapi seragam pada kecepatan yang cukup tinggi. Bahan yang digunakan dalam rancang bangun alat uji skala laboratorium ini harus dipilih sesuai rancangan yang akan dibuat, untuk


8


Tugas Akhir

9

tekanan udara yang disuplai dari mesin blower menggunakan alat regulator, alat ini berfungsi untuk menaikan serta menurunkan tekanan udara yang didapat dari mesin blower itu sendiri, blower yang digunakan dalam rancangan ini mempunyai 2 HP atau 1492 Watt. Pada perancangan terdapat beberapa komponen utama dan juga terdapat komponenkomponen pendukung lainnya, komponen-komponen tersebut mempunyai tugas masing-masing dan saling mendukung satu dengan yang lainnya sehingga rancangan ini dapat bekerja sebagai mana mestinya.

2.2

Fungsi Rancangan Fluidisasi Fungsi dari rancangan fluidisasi ini adalah suatu proses berterbangannya pasir-pasir karena tekanan udara dari blower, atau suatu fenomena dimana partikel padat terkondisi seperti fluida ketika dikenai dorongan udara. Dan untuk meninjau seberapa besar ketinggian pasir malang, pasir alam dan pasir bali, bila di uji dengan alat fluidisasi skala laboratorium ini.

2.3

Komponen Utama Komponen-komponen utama yang terdapat dalam rancang bangun alat uji fluidisasi ini, merupakan bagian-bagian utama yang terpenting dari rancang bangun alat uji fluidisasi. Komponen utama dalam sistem ini terbagi (3) tiga bagian, yaitu: 1. Pasir sebagai media utama 2. Rangka Fluidisasi Tabung acrylic



Tugas Akhir

10

3. Mesin Blower

2.3.1

Pasir Sebagai Media Utama Pasir sebagai media utama untuk pengujian fluidisasi dan fluid bed, partikel pasir yang digunakan adalah pasir malang, pasir alam, dan pasir bali, dengan ukuran partikel 1,2mm, 1mm, dan 0,8mm. Pasir yang digunakan sebagai media harus mempunyai persyaratan teknik diantaranya, besaran butiran partikel relative sama, serta tidak mudah pecah akibat gesekan dan tumbukan didalam proses fluidisasi. Pembagian pasir menurut Geldart adalah sebagai berikut: a. Grup A:

Material atau pasir bali yang memiliki diameter partikel 0,8mm dan density 0,01630 kg/m3. Material ini sangat mudah terfluidisasi pada kecepatan udara yang kecil.

b. Grup B:

Material atau pasir alam yang memiliki diameter partikel 1mm dan density 0,0326 kg/m3. Material ini sangat mudah fluidisasi pada kecepatan udara yang kecil.

c. Grup C:

Partikelnya sangat halus seperti tepung, normal fluidisasi sangat sulit ditentukan karena kekuatan interstitial partikel lebih besar dari aksial udara yang dialirkan, pada partikel yang sangat kecil akan terjadi



Tugas Akhir

11

``lost`` dari bed dan hal tersebut sulit atau tidak mungkin untuk dihitung karena hilang bersama aliran. d. Grup D: Partikel lebih besar dari 1,2 mm sebesar batu sefrit, dan lebih besar dari pasir-pasir yang diuji. Grup ini membutuhkan kecepatan udara yang besar sehingga sangat

sulit

untuk

pencampuran

yang

baik

dibandingkan grup A dan B.

Pasir yang telah dipilih untuk pengujian dilakukan pengayakan bertingkat. ayakan bertingkat digunakan untuk melakukan pengamatan terhadap nomor kehalusan butiran pasir, atau grain fineness number atau yang biasa disebut pengamatan distribusi butiran pasir.

Gambar 2.3.1.1. Ayakan Pasir Bertingkat

Dari pengukuran pasir tersebut didapatkan Diameter pasir (dp), nilai diameter pasir ini sangat sulit ditentukan angka pastinya dikarenakan bentuk pasir yang memiliki porositas sehingga yang diperkirakan adalah diameter Hydrodynamiknya.



Tugas Akhir

12

Gambar 2.3.1.2. Porositas Pasir

2.3.2

Rangka Fluidisasi atau Tabung Acrylic Rangka fluidisasi ini menggunakan tabung acrylic yang mempunyai panjang 2 M. Yang meliputi: 2.3.2.1 Pintu Dengan panjang pintu 15cm, lebar 15cm, dan dilengkapi dengan engsel pintu dan peredam.

Gambar. 2.3.2.1 Pintu fluidisasi



Tugas Akhir

13

2.3.2.2 Plenum Plenum mempunyai tinggi 60-70mm Dan diameter atas bagian luar150mm, dan dalam 140mm. Diameter bawah bagian luar 76,2mm, dan dalam .66,2 mm. Dimaksudkan agar plenum dapat terikat dengan elbow Dapat dihitung dengan menggunakan rumus- rumus sebagai berikut: 1. Rumus Plenum In

Pin =

R . T in U

Gambar. 2.3.2.2 Pembesaran pada Plenum fluidisasi 2. Rumus Plenum Out Pout =


R . Tout U


Tugas Akhir

14

2.3.2.3 Elbow Lekukan 900 ± untuk menyambungkan plenum dan selang. Dapat dihitung dengan menggunakan rumus: 1. Rumus Elbow In Pin =

R . Tin U

Gambar. 2.3.2.3 Elbow fluidisasi

2. Rumus Elbow Out Pout =

R . Tout U

2.3.2.4 Bed Alas dasar pasir yang dilengkapi dengan kain kasa dan kawat nymuk, agar pasir yang akan ditaruh didalam tabung Acrilyc tidak jatuh kedalam bagian mesin blower.



Tugas Akhir

15

Gambar. 2.3.2.4 Bed fluidisasi

2.3.2.5 Selang Gunanya dari selang ini, agar mesin blowor waktu dihidupkan tidak terjadi geseran yang berlebihan yang dapat mengakibatkan patah atau bocornya pada sambungan, sebaiknya digunakan selang agar tetap elastis.

Gambar. 2.3.2.5 Selang fluidisasi



Tugas Akhir

2.3.3

16

Mesin Blower Mesin blower ini adalah mesin yang mengubah kerja menjadi energi mekanis atau energi potensial, energi tekan, energi kinetik. Dengan spesifikasi sebagai berikut : 1. Daya Blower

: P = 2HP = 1492 Watt

2. Tegangan listrik pada blower

: V = 220 Volt

Diketahui : Kecepatan

Rpm / 5 menit

25 Ampere

138,4

50 Ampere

2805 m/s

75 Ampere

2901 m/s

100 Ampere

2942 m/s

125 Ampere

2960 m/s

150 Ampere

2971 m/s

175 Ampere

2982 m/s

200 Ampere

2984 m/s

Penggolongan menurut tekanan udara : 1. Kipas Udara Listrik

: Memasukan udara atmosfir, boleh dikatakan tak ada kenaikan tekanan (0 mm H2O)

2. Kipas Udara

: Memasukan udara atmosfir, kenaikan tekanan udara biasanya dibawah (1000 mmH2O)



Tugas Akhir

17

3. Blower

: Memasukan udara atmosfir, kenaikan tekanan (1000 mmH2O) atau lebih besar.

Cara kerja blower: yaitu meniup aliran fluida yang berupa udara dengan menggunakan fan atau kipas yang terpasang didalam rumah siput dengan menggunakan motor listrik sebagai penggerak, dimana ketika fan berputar aliran fluida didorong bergerak menuju saluran keluar.

Solusinya : Solusi dari kendala tersebut yaitu kipas atau fan harus dibalancing (diseimbangkan) dengan menambahkan sedikit timah atau geram pada ujung kipas tersebut sehingga terjadi keseimbangan berat.

2.4

Komponen-komponen Pendukung Komponen-komponen pendukung dari perancangan fluidisasi ini merupakan komponen-komponen yang tidak kalah pentingnya bila dibandingkan dengan komponen-komponen utama. Komponen-komponen pendukung ini sangat menunjang dari tekanan udara yang dihasilkan dari blower sehingga tabung fluidisasi dan komponen-komponen lain tidak mengalami gangguan waktu blower itu dihidupkan.



Tugas Akhir

2.4.1

18

Tahanan Tabung Fluidisasi Tahanan tabung fluidisasi ini berfungsi untuk menahan tabung fluidisasi agar dalam keadaan seimbang atau stabil pada waktu mesin blower itu dihidupkan.

Gambar 2.4.1 Tahanan tabung fluidisasi

2.4.2

Saklar Sakelar yang digunakan untuk perancangan ini mempunyai 2 fungsi, yaitu : 1.Untuk menghidupkan blower 2. Untuk Mematikan blower


(On) dan (Off)


Tugas Akhir

2.4.3

19

Kapasitor Berfungsi untuk memutuskan hubungan bila arus berlebihan, yang terletak diblower.

Gambar 2.4.3 kapasitor Blower

2.4.4

Regulator Fungsi dari regulator adalah alat untuk menaikan kecepatan dan sebaliknya sesuai yang kita kehendaki, dalam satuan Ampere.

Gambar 2.4.4 Regulator



Tugas Akhir

2.4.5

20

Timbangan Guna timbangan adalah : untuk mengetahui massa pasir atau untuk mengetahui density dari pasir itu sendiri. Dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

ρp =

m V

Gambar 2.4.5 Timbangan fluidisasi

2.5

Proses Kerja Rancang Bangun Fluidisasi Proses kerja merupakan tahapan-tahapan yang terjadi pada sebuah mesin sewaktu mesin tersebut dihidupkan. Tahapan-tahapan yang terjadi pada setiap mesin berbeda-beda, tetapi pada intinya untuk menggerakan atau mensuflai udara menggunakan tenaga motor listrik sebagai sumber utama untuk mensuflai udara atau menjalankan mesin.



Tugas Akhir

21

Tahapan-tahapan yang terjadi pada alat uji fluidisasi skala laboratorium ini meliputi: 1. Setelah mesin blower dihidupkan, maka tekanan udara yang dihasilkan oleh blower di suflai melalui selang, elbow, plenum dan keluar ke selah-selah saluran buang. 2. Waktu pengujian mesin blower mensuflai udara dan mendorong atau menekan pasir yang berada di atas bed, dan terjadilah fluidisasi dan bubbling.

2.6

Keuntungan dan Kerugian dari Perancangan Pada dasarnya setiap perancangan harus memikirkan keuntungan dan kerugian yang didapat dari setiap hasil rancangan, dengan dasar tersebut setiap perancangan diharapkan dapat memperbaiki atau mengurangi seminimal mungkin kerugian-keruian yang didapat pada setiap perancangan. Keuntungan dan kerugian dapat dilihat dari segi konstruksi, kemudahan perawatan dan mamfaat yang didapat dari alat tersebut. 2.6.1

Keuntungan 1. Biaya pembuatan tidak terlalu mahal, karena komponenkomponen yang digunakan dapat dangan mudah diperoleh. 2. Biaya perawatan relative murah dan lebih mudah, karena hanya diberikan sedikit timah atau gram pada kipas blower agar seimbang atau di blancing



Tugas Akhir

22

Kerugian 1. Kendala pada mesin blower itu sendiri yaitu kadang-kadang kipas tidak balance (seimbang) ketika berputar, karena adanya permukaan kipas yang sedikit tidak seimbang sehingga pengerjaannya atau pengujiannya tidak bagus menyebabkan motor listrik cepat rusak. 2. Tabung acrylic mudah pecah, bila tidak hati-hati didalam pengerjaan atau penempatannya.



Tugas Akhir

23

BAB III PERHITUNGAN KOMPONEN Pada perancangan bangun alat uji fluidisasi skala laboratorium ini meliputi perhitungan fluidisasi serta perhitungan blower, kesemuanya itu dihitung secara mendasar saja. Dan di lengkapi dengan tabel-tabel hasil perhitungan yang didapat.

4 5

3 6 2 7

1

Gambar. Konstruksi Rancang Bangun Alat Uji Fluidisasi Skala Laboratorium

Jajat sudrajat (01301-062)

23


Tugas Akhir

24

Keterangan : 1. Selang 2. Mesin blower 3. Regulator 4. Tabung Acrylic 5. Rangka mesin 6. Plenum 7. Elbow

3.1

Fluidisasi dan Fluid Bed Acrylic fluidisasi merupakan sebuah dinding ruang yang didasarnya berupa bed atau landasan sebagai wadah fluidisasi, sekaligus tempat atau dasar dari pasir-pasir yang akan diuji. Berikut ini adalah parameter-parameter perhitungan Massa pasir, Density, Tinggi pasir, Tabung Fluidisasi dan flui Bed.

3.1.1

Luas Penampang Bed: Wu

Weizhang

(1987)

telah

membuat

fluidisasi

bed

laboratorium diameter 0,15m dan tinggi 2m, Saxena and Workers (1996) membuat dengan diameter dalam 0,254m dan tebal dinding refractort 0,05m. Didalam rancangan fluidisasi ini ditetapkan diameter dalam 140 mm = 0,14 m.



Tugas Akhir

25

A=

π

D ta

2

4 3 ,14 = 0 ,14 2 m 4 = 0 , 0154 m 2

---------------------------------------------3.1.1

A = Luas penampang bed (m2)

Dimana:

= Luas penampang tabung acrylic Dtf = Diameter tabung acrylic (m) = Diameter bed = 0,14 m

3.1.2 Tinggi Hamparan Pasir yang Diteliti. Dimana :

V

= Volume pasir dalam bed (m3)

A

= Luas penampang bed (m2)

Hmf = 0,02m

0,04m 0,06m 0,08m 0,10m

Hmf = dapat dihitung dengan menggunakan Rumus :

Hmf1 =

3.1.3

V A

-----------------------------------------------3.1.2{4:243}

Volume Pasir. Dimana: V Hmf

= Volume pasir dalam bed (m3) = Tinggi hamparan pasir minimum 0,02m s.d 0,10 m

V 1= H

mf

× A

-----------------------------3.1.3{4:243}

= 0 , 02 × 0 , 0154 = 0 , 000308


m

m

2

3


Tugas Akhir

3.1.4

26

Tinggi Bed Dimana:

Hmf

= Tinggi hamparan pasir minimum 0,02m s.d 0,06m

H H

= Tinggi bed (m)

= 1, 5 × H

1

-----------------------------3.1.4{4:243}

mf

= 1 , 5 × 0 , 02 = 0 , 03 m

Tabel. 3.1.1 Dari perhitungan diatas dapat dibuat tabel sebagai berikut :

3.1.5

Hmf (m)

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

A (m2)

0,0154

0,0154

0,0154

0,0154

0,0154

V (m3)

0,000308

0,000123

0,0154

H(m)

0,03

0,12

0,15

0,000616 0,000924 0,06

0,09

Menghitung Density Pasir

ρ Β ali =

M V

---------------------------------------3.1.5

1,06 = 0,000308 = 3441 ,56 kg / m 3


Jenis Pasir

V

M

ρ

Pasir Bali

0,000308 m3

1,06 kg

3441,56 kg/m3



Tugas Akhir

3.1.6

27

Kecepatan Rata-rata Udara pada Blower. Dimana :

Ditanya

Uo =

π .r .n

r

= 15cm – 0,15m

n

= 138,4 sd 2984

Uo

= …………….? ---------------------------------------3.1.6

(m / s)

60 3,14 .0,15 .138 , 4 = 60 = 1,1 m / s



I (Ampere)

n (rpm)

Uo (m/s)

25

138,4

1,1

50

2805

22

75

2901

22,77

100

2942

23,1

125

2960

23,23

150

2971

23,32

175

2982

23,41

200

2984

23,42


Tugas Akhir

3.1.7

28

Bed Volidage Dimana :

Vo

= Kecepatan udara minimum dari fan blower (m/s)

ε

ε =

= Bed volidage

ub + 1 ub + 2

-----------------------------3.1.7{4:242}

1 ,1 m / s + 1 1 ,1 m / s + 2 = 0 , 677 = 0 , 68 =

Tabel. 3.1.4 Dari perhitungan diatas dapat dibuat tabel sebagai berikut : Uo

1,1

22

22,77

23,10

23,23

23,32

23,41

23,42

ε

0,68

0,96

0,96

0,96

0,96

0,96

0,96

0,96

3.1.8

Pressure drop disepanjang hamparan bed Dimana :

ρp

= Massa jenis pasir bali = 0,01630kg/m3

ΔPb

= penurunan tekanan disepanjang hamparan bed (N/m2)

Δ Pb = ρ p (1 − ε ) × H × g = 3441 ,5 (1 − 0 , 68 )× 0 , 03 × 9-----,8 = 323 , 78 N / m 2


----------

3.1.8{4:241}


Tugas Akhir

29

Tabel. 3.1.5 Dari perhitungan diatas dapat dibuat tabel sebagai berikut : ε

0,68

0,96

0,96

0,96

0,96

H

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

Δpb (N/m2)

323,78

80,94

121,42

161,89

202,36

ε

0,68

0,96

0,96

0,96

0,96

H

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

Δpb (N/m2)

427,63

106,91

160,36

213,82

267,27

ε

0,68

0,96

0,96

0,96

0,96

H

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

Δpb (N/m2)

445,96

111,49

167,24

222,98

278,73

Pasir Bali ρp : 3441,56 kg/m3

Pasir Alam ρp : 4545,45 kg/m3

Pasir Malang ρp : 4740,26 kg/m3

3.1.9

Pressure drop pada plat distributor Dimana :

Hmf

= Tinggi hamparan pasir (m)

ΔPdist = Penurunan tekanan pada plat distributor (N/m2) 1

[

ΔPdist = {0,01 + 0,02 1 − exp (− Drb / 2 × H mf

) ] }× ΔPb

= {0,01 + 0,02 [1 − exp (− 0,14 / 2 × 0,02)] }× 323,78 = 48,548 N / m 2

-----------------------------------------------------------------3.1.9{4:241}



Tugas Akhir

30

Tabel. 3.1.6 Dari perhitungan diatas dapat dibuat tabel sebagai berikut : Hmf

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

H

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

Δpb (N/m2)

323,78

80,94

121,42

161,89

202,36

ΔPdist

48,546

1,193

0,859

0,692

0,592

Hmf

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

H

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

Δpb (N/m2)

427,63

106,91

160,36

213,82

267,27

ΔPdist

64,117

8,023

1,132

0,911

0,779

Hmf

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

H

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

Δpb (N/m2)

445,96

111,49

167,24

222,98

278,73

ΔPdist

66,864

8,3668

8,3673

8,3678

8,3669

Pasir Bali ρp : 3441,56 kg/m3

Pasir Alam ρp : 4545,45 kg/m3

Pasir Malang ρp : 4740,26 kg/m3

3.1.10 Koefisien drag Dimana :

Cd

= Koefisien drag

Dor

= diameter orifice pada distributor = 0,07m

t

= Tebal Plat distributor = 0,01m

Cd = 0,82(t / d or )

----------------------------------------3.1.10{4:241}

Perhitungan Cd ini didasari pada pilihan jenis distributor, bentuk dasar distributor ada beberapa gambar pilihan, distribusi bubbling pasir pada saat terfluidisasi. Berikut ini adalah bentuk bentuk distributor yang akan dipilih dalam rancangan ini:



Tugas Akhir

31

A

B

C

D

Gambar 3.1.1 Bentuk-bentuk Distributor

Dari bentuk distributor yang ada, dan gambaran distribusinya. Penulis mencoba satu pilihan sebagai dasar rancangan bentuk bed, yaitu tipe A.

Adapun syarat-syarat distributor adalah sebagai berikut: 1. Harus sama dan stabil serta tetap terjaganya terfluidisasi, tidak boleh terjadi local defluidization, dimana terjadi jeting yang masuk kedalam bed. 2. Dapat beroprasi dalam waktu yang lama tampa terjadi blocked atau pemampetan. 3. Tidak ada pasir atau partikel yang masuk kedalam plenum, yaitu zona bagian bawah bed, yang terjadi saat start up, oprasi dan shutdown. 4. Tidak terjadi agglomerasi pada material bed.



Tugas Akhir

32

5. Material bed harus mampu menahan ekspansi thrmal dan berat bed.

⎛ t ⎞ Cd = 0,82⎜ ⎟ ⎝ dor ⎠ ⎛ 0,01 ⎞ = 0,82⎜ ⎟ ⎝ 0,07 ⎠ = 0,636 = 0,64

0,13

0,13

3.1.11 Kecepatan udara melalui orifie

⎛ 2 .ΔΡ dist ⎞ ⎟⎟ U or = Cd ⎜⎜ ⎝ ρb ⎠ ⎛ 2 . 48 ,548 ⎞ = 0 , 64 ⎜ ⎟ ⎝ 1,1614 ⎠ = 53 ,506 m / s

Dimana :

------------------3.1.11{4:242}

Uor

= Kecepatan udara melalui orifis (m/s)

Cd

= Koefisien drag

Δpdisi = Pressure drop pada plat distributor (N/m2) ρgor

= Massa jenis udara pada bed T = 27 oC = 1,1614 kg/m3 (4:242)

μ

= Viskositas dinamik pada T = 27 oC = 1,84.10-5



Tugas Akhir

33

Tabel 3.1.7 Dari perhitungan diatas dapat dibuat tabel sebagai berikut :

Cd

ρgor (kg/m3)

Δpdist (N/m2)

Uor (m/s)

0,64

1,1614

48,548

53,506

3.1.12 Kecepatan minimum Fluidisasi Kecepatan minimum fluidisasi dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :

U mf =

μ udara ρ b . d v------

------------------------------3.1.12{4:24}

atau : U mf =

μ udara ρ b . dv 1

Dimana :

{ (1135 ,7 + 0 ,0408 × Ar )

1/ 2

1

− 33 , 7

}

Re

= Bilangan reynold

ρb

= Massa jenis bed pada temperature, 27 oC = 1,1614.10-6 kg/m3

μ

= Viskositas dinamik pada T = 27 oC = 1,84.10-6 kg s/m3



Tugas Akhir

34

Perhitungan Umf sebagai berikut : ¾ Bed density Umf : ρ U

mf

=

M A .H

=

1 , 06 kg 0 ,1099 m 2 . 0 , 09 m

= 107 ,17 kg / m

3

¾ Bed voidage pada saat Umf εUmf

Umf ε U mf

= ρ Bed / ρ Ρ asir bali = 107 ,17 / 0 , 01630 = 6574 ,85

¾ Pressure drop yang melewati fluidisasi bed. 0,1.M A 0,1.0,107.10−3 = 0,1099

ΔΡf =

= 0,973.10−4 kg / m2

¾ Diameter Volume dp1 : Pasir Bali

dv 1 = 1,13 .dp = 1,13 . 0 ,8 = 0 , 90 m ¾ Pasir pada temprature 27 oC = 1,1614kg/m3

)}

Ar Temperatur 27 o C = {ρ Τ empratur (ρ Ρ asir bali . g .d v 3 / μ 2

{ (

= 1,1 3441 ,56 × 9,8 × 0,90

3

)} / 18,4 . 10

Ar1 = 0,799 . 10 − 6

Remf1 = (1.135,7 + (0,0408× Ar1)) − 33,7 1/ 2

(

(

= 1.135,7 + 0,0408× 0,799. 10−6 = 1102, 000181


))

1/ 2

− 33,7


−6

Tugas Akhir

35

¾ Kecepatan minimum fluidisasi Umf : U mf =

μ udara ρ g .dv Atau :

U mf =

Re mf 1 . μ udara

ρ g .dv 1

1102 ,000181 . 1,84 .10 − 6 1,1614 . 0 ,90 = 0 ,019402153 m / s

= U mf 1


dv (m)

0,90

Ar

0,799 . 10-6

Remf

1102,000181

Umf (m/s)

0,019402153

3.1.13 Kecepatan Minimum Bubbling Untuk menghitung kecepatan minimum bubbling dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

Umb = 2,07 exp (0,716 F ) . d p . (ρg Dimana :

ρg

0,06

/ μ 0,347 )

----3.1.13{4:25}

= Massa jenis udara pada tempratur 27 oC = 1,1612 kg/m3

dp


= Diameter pasir bali 0,8 mm


Tugas Akhir

36

μ

= Viskositas udara pada tempratur 27 oC = 18,4 x 10-6 kg s/m3

F

= Fraksi massa besar atau sama dengan = 45.10-6

U mb = 2,07 exp (0,716 F ) . d p1 ( ρ g

0, 06

/ μ 0,347 )

= 2,07 exp (0,716.45.10−6 ) 0,8 (1,16120,06 / 18,4.10−6

0 , 347

)

−6

= 7,436 .10 m / s



dv (m)

0,90

Ar

0,799 . 10-6

Remf

1102,000181

Umf (m/s)

0,019402153

Umb (m/s)

7,436 .10-6


Tugas Akhir

3.2

37

Pengujian Blower Dan Variabel Mesin blower ini adalah mesin yang mengubah kerja menjadi energi mekanis atau energi potensial, energi tekan, energi kinetic. Dengan spesifikasi sebagai berikut : Diketahui : I (Ampere)

n (rpm / 5 menit )

25

138,4

1,1

50

2805

22

75

2901

22,77

100

2942

23,1

125

2960

23,23

150

2971

23,32

175

2982

23,41

200

2984

23,42

Uo (m/s)

Keterangan : Kecepatan dapat diatur melalui alat Regulator, sedangkan Rpm dapat dilihat dengan menggunakan Tacometer. Dalam perencanaan blower ini harus dilihat pada bentuk pengaturan yang dikehendaki sehingga akan didapat pilihan jenis blower yang dibutuhkan, jenis pengaturan yang dimaksud adalah : a. Tekanan konstan pada sisi masuk dan sisi buang. b. Volume atau massa alir pada sisi masuk yang konstan. c. Pencegahan pulsasi atau denyutan.



Tugas Akhir

38

Gambar: 3.2.1 : Mesin Blower. Adapun perhitungan daya motor adalah sebagai berikut: − Daya blower

P = 2 HP = 1492 Watt

− Tegangan listrik pada motor

V = 220 Volt

− Gravitasi

g = 9,8 m/s2

Daya motor listrik yang digunakan dalam satuan watt, maka : 1 HP = 746 watt P = 2 x 746 = 1492 Watt

3.2.1

Kebutuhan Listriknya adalah P = VI cos ϕ ---------------.3.2.1

Untuk:

V

= 220Volt

P

= 2 HP = 1492 Watt

Cos ϕ = 0,8



Tugas Akhir

39

Ρ Cos ϕ . V 1492 = Cos 0,8 . 220 = 8,477 A

Ι= Maka I :

3.2.2

Pengujian di Blower Q = V .A = 1,1 . 0 , 0154

-------------------------------------------3.2.2

= 0 , 0169 m 3 / s

3.2.3

Pengujian Kecepatan di Elbow

Tout = 27 oC Pout = 1,318KJ/Kg.m3

Tin = 26 oC Uin = 28,052 m/s Pin = 1,311KJ/Kg.m3

Gambar: 3.2.1 Temperatur di Ruang Elbow

Di mana

: m = disini dibuat konstan = 1 : U = Kecepatan Udara

(m/s)

: T = Temperatur

(oC)

: R = Udara = 0,286 kj/(Kg.k) ----------------- (3.582)



Tugas Akhir

40

Tin = 26 0C

= 78,8 0F

= hin 128,812 Btu/lbm

Tin = 27 0C

= 80,6 0F

= hout 129,244 Btu/lbm

Q = m (h out − hin )

= 1 (129 , 244 − 128 ,812 ) = 0, 432 Btu

Q A ---0 , 432 = 0 , 0154 = 28 , 052 m / s

------------------------------------3.2.3

U =

R . T in U 0 , 286 . 128 , 572 = 28 , 052

Pin =

------------------------------------------------3.2.4

------------------------------------------------3.2.5

= 1, 311 KJ / Kg .m 3

R . Tin U 0,286 . 129,244 = 28,052

Pout =

------------------------------------------------3.2.6

= 1,318KJ / Kg .m3



Tugas Akhir

3.2.4

41

Pengujian Kecepatan di Flenum Tout = 27 oC Pout = 1,322KJ/Kg.m3

Tin = 27 oC Uin = 28,052 m/s Pin = 31,318 KJ/Kg.m3

Gambar: 3.2.1 : Temperatur di Ruang Plenum Di mana

: m = disini dibuat konstan = 1 : U = Kecepatan Udara

(m/s)

: Pin = Pengujian kecepatan diplenum waktu tekanan udara masuk (KJ/ Kg.m3) : Pout = Pengujian kecepatan diplenum waktu tekanan udara keluar (KJ/ Kg.m3) : T = Temperatur

(oC)

: R = Udara = 0,286 kj/(Kg.k) -------------- (3.582)

Tin = 27 0C

= 80,6 0F

= hin 129,244 Btu/lbm

Tin = 28 0C

= 82,4 0F

= hout 129,676 Btu/lbm

Q = m (hout − hin )

= 1 (129,676 − 129,244) = 0,432 Btu


---------------------------------------3.2.7


Tugas Akhir

42

Q A --0, 432 = 0 ,0154 = 28 ,052 m / s

U =

------------------------------------------------3.2.8

R . Tin U 0,286.129,244 = 28,052

Pin =

---------------------------------------3.2.9

= 31,318 KJ / Kg.m 3

R . Tin U 0, 286 .129 ,676 = 28 ,052

Pout =

-------------------------------------3.2.10

= 1,322 KJ / Kg .m 3



Tugas Akhir

43

BAB IV PENGUJIAN AWAL FLUIDISASI

4.1

Pengujian Pasir Dengan Alat Uji Fluidisasi Dari pengujian ini diperoleh tiga jenis pasir, yaitu pasir malang, pasir bali, dan pasir alam. Pada distributor yang akan diuji adalah bagaimana tekanan dari blower dapat terbentuk dan dapat melampaui Umf = atau minimum fluidisasi pada jenis pasir yang telah dipilih tersebut, ditambah lagi tercapainya bubbling sehingga terbentuk mekanisme fluidisasi.

4.1.1

Pengujian Pada Distributor. Pengujian pada distributor ini ditunjukan untuk mengetahui fenomena fluidisasi yang terjadi pada distributor, dan berapa besar daya motor yang dibutuhkan dari blower sehingga kecepatan minimum fluidisasi tercapai.


43


Tugas Akhir

4.1.2

44

Prosedur Pengujian Pada Distributor Adapun prosedur pengujian yang dilakukan adalah: a. Menghidupkan semua sistem pendukung tenaga untuk blower b. Distributor diuji tanpa pasir dan dengan pasir diatas bed.

4.1.3

Hasil Pengujian Pada Distributor. Setelah pengujian dilakukan ternyata terdapat beberapa permasalahan, yaitu: 1. Udara yang keluar dari distributor kecil kurang dari 23,42 m/s, sehingga jika pasir diberikan diatasnya terlalu banyak, maka pasir tidak akan fluidisasi dan tidak terbentuknya bubbling. 2. Pengujian dilanjutkan dengan pemberian pasir diatas bed dan hasil pengujian diperoleh, selain tidak terjadi fluidisasi, motor pada blower tidak berfungsi lama, blower segera trip / drop dan hal lain jga terlihat pada motor induksi yang cepat panas dan kabel-kabelnya nyaris terbakar. Hal ini diakibatkan karena beban daya yang berlebihan.

4.1.4

Peralatan Pengujian. a. Foto Kamera berfungsi untuk mefoto alat dan mefoto pasir waktu terjadi fluidisasi dan bubbling. b. Meteran berfungsi untuk menentukan ketinggian pasir waktu diuji dan untuk menentukan ketinggian fluidisasi serta bubbling waktu diuji.



Tugas Akhir

45

c. Timbangan gunanya untuk mengetahui massa pasir atau untuk mengetahui density dari pasir itu sendiri. d. Termocopel berfungsi untuk mengukur suhu didalam bed, plenum, dan didalam tabung acrilyc. e. Tacometer berfungsi untuk mengukur kecepatan pada mesin blower.

4.2

Pengujian Fluidisasi. 4.2.1

Pengujian Pasir Bali Beberapa perhitungan dalam melengkapi penelitian ini, maka data diperoleh dari pengukuran dan perhitungan. Contoh data yang diambil dari percobaan pada pasir bali dengan diameter dp = 0,8 mm dan massa M = 1,06 kg data percobaan dan hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel Jnw Fluidisasi and Fluid Bed dibawah ini.

Tabel 4.2.1 : Data-data partikel: Material :

Pasir Bali

Mean Particle Size

: (dp)

0,8 mm

Density of Particele

: (ρP)

0,016,56 kg/m3

Cross Sectional Area : (A)

150 mm

Massa of Particele

1,06 kg


: (M)


Tugas Akhir

46

Tabel 4.2.2 : Pengujian dengan Pasir Bali

Kecepatan udara

1,1

22

22,77

23,1

23,23

23,32

23,41

23,42

0,02 / H fluidisasi

2

2

4

4,2

4,7

5

5,5

6

0,04 / H fluidisasi

4

4

6

6,5

7

7,5

8

8,5

0,06 / H fluidisasi

6

6

8

8,5

9

9,5

10

11

0,08 / H fluidisasi

8

8

8

8

8

8

8

8

0,10 / H fluidisasi

10

10

10

10

10

10

10

10

Hmf / H fluidisasi

Ketinggian pasir 0,02m



Gambar.4.2.1 : Foto Hasil Pengujian Fluidisasi dengan ketinggian pasir bali 0,02m s/d 0,06m



Tugas Akhir

47

Gambar.4.2.2 : Foto Hasil Pengujian Fluidisasi dengan kecepatan rendah sampai tinggi.



Tugas Akhir

48

Ketinggian Pasir dan Fluidisasi

12 10 8 6 4 2 0 1.1

22

22.77 23.1 23.23 23.32 23.41 23.42 Pasir Bali 0,02m Pasir Bali 0,04m Pasir Bali 0,06m

Kecepatan Udara m/s

Grafik 4.2.1 : Fluidisasi Dengan ketinggian pasir 0,02m s/d 0,06m, didalam tabung Acerilyc

Keterangan dari grafik fluidisasi dengan ketinggian pasir 0,02m s/d 0,06m didalam tabung Acerilyc Media :

1,1

22

22,77

23,1

23,23

23,32

23,41

23,42

Pasir Bali

2

2

4

4,2

4,7

5

5,5

6

Pasir Bali

4

4

6

6,5

7

7,5

8

8,5

Pasir Bali

6

6

8

8,5

9

9,5

10

11



Tugas Akhir

4.3

49

Pengujian Bubbling. 4.3.1

Pengujian dengan Pasir Bali. Beberapa perhitungan dalam melengkapi penelitian ini, maka data diperoleh dari pengukuran dan perhitungan. Contoh data yang diambil dari percobaan pada pasir bali dengan diameter dp = 0,8 mm dan massa M = 1,06 kg data percobaan dan hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel Jnw Fluidisasi and Fluid Bed dibawah ini.

Tabel 4.3.1 : Data-data partikel: Material :

Pasir Bali

Mean Particle Size

: (dp)

0,8 mm

Density of Particele

: (ρP)

0,016,56 kg/m3

Cross Sectional Area : (A)

150 mm

Massa of Particele

1,06 kg


: (M)


Tugas Akhir

50

Tabel 4.3.2 : Pengujian dengan Pasir Bali

Kecepatan udara

1,1

22

22,77

23,1

23,23

23,32

23,41

23,42

0,02 / H Bubbling

2

2

11

12

14

15

17

18

0,04 / H Bubbling

4

4

10

12

14

16

18

20

0,06 / H Bubbling

6

6

14

16

17

18

19

20

0,08 / H Bubbling

8

8

8

8

8

8

8

8

0,10 / H Bubbling

10

10

10

10

10

10

10

10

Hmf / H Bubbling



Tugas Akhir

51

Ketinggian Pasir dan Fluidisasi

24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1.1

22

22.77 23.1 23.23 23.32 23.41 23.42 Pasir Bali 0,02m Pasir Bali 0,04m Pasir Bali 0,06m

Kecepatan Udara m/s

Grafik 4.3.1 : Bubbling Dengan ketinggian pasir 0,02m s/d 0,06m, didalam tabung Acerilyc

Keterangan dari grafik bubbling dengan ketinggian pasir 0,02m, s/d 0,06m didalam tabung Acerilyc Media :

1,1

22

22,77

23,1

23,23

23,32

23,41

23,42

Pasir Bali

2

2

8

10

12

14

16

18

Pasir bali

4

4

10

12

14

16

18

20

Pasir bali

6

6

14

16

17

18

19

21



Tugas Akhir

4.4

52

Pengujian Temperatur Tabung Fluidisasi. Pengujian temperature pada tabung acrylic fluidisasi ini dilakukan setelah semuah komponen utama berjalan dengan baik, sebelum dilakukan pengujian, disetting terlebih dahulu alat ukur temperature yang digunakan pada titik-titik pengukuran. T6

T5 T4 T3

Tinggi pasir

T2 T1

Gambar. 4.4.1 Penempatan Thermocoupels

¾ T1 Ditempatkan di plenum atau tempat dibawah distributor, hal ini untuk mengetahui temperatur masuk ruang bakar. ¾ T2 Ditempatkan diatas bed, untuk mengetahui temperatur waktu tidak ada pasir.



Tugas Akhir

53

¾ T3 Ditempatkan didalam pasir, untuk mengetahui temperature pasir saat fluidisasi berlangsung. ¾ T4 Ditempatkan di atas pasir, untuk mengetahui temperatur waktu adanya pasir didalam tabung acrylic. ¾ T5 Ditempatkan ditengah-tengah tabung acrilyc, untuk mengetahui temperatur yang berada ditengah-tengah tabung. ¾ T6 Ditempatkan diarea keluar tabung atau yang berada paling atas tabung, untuk mengetahui temperatur waktu udara terbuang.

Alat ukur yang digunakan adalah Thermocouples tipe K-Alumel, dengan dihubungkan ke instrument pengukuran sistem transduser, dimana tegangan yang diukur diubah dengan efek seebeck menjadi satuan temperatur yang dikonversi secara analog menjadi data digital sehingga keluar pada layer mikro controller harga T oC dalam bentuk sevent segment.

4.4.1

Hasil Pengujian. Tabel. 4.4.1 : Hasil Pengujian Temperatur.


Temperatur (T)

Waktu (s)

T1 : 27 oC

5 menit

T2 : 28 oC

5 menit

T3 : 26 oC

5 menit

T4 : 27 oC

5 menit

T5 : 28 oC

5 menit

T6 : 29 oC

5 menit


Tugas Akhir

54

.

Temperatur

30 29 28 27 26 25 24 5 5 5 5 5 5 menit menit menit menit menit menit Waktu

Temperatur

Grafik 4.4.1 : Pengujian Temperatur



Tugas Akhir

55

BAB V PENUTUP

5.1

Kesimpulan Dari alat uji fluidisasi skala laboratorium ini telah berfungsi dengan baik, sehingga dapat dipergunakan oleh industri-industri dan mahasiswa untuk pengembangan lebih lanjut. Kesimpulan-kesimpulan dari alat ini meliputi beberapa hal yaitu : ¾ Pengaruh variasi diameter terhadap kecepatan fluidisasi minimum. Adanya variasi diameter memungkinkan perbedaan kecepatan fluidisasi minimum, dengan densitas yang sama tetapi berbeda ukuran partikelnya, maka berbeda juga kecepatan fluidisasinya. Pada ukuran partikel yang lebih kecil, lebih cepat terfluidisasi dibandingkan dengan ukuran partikel yang lebih besar, sehingga variasi diameter / ukuran partikel mempengaruhi kecepatan fluidisasi.


55


Tugas Akhir

56

¾ Pengaruh massa jenis terhadap kecepatan fluidisasi minimum. Massa jenisa pasir yang lebih kecil menyebabkan pasir lebih mudah terfluidisasi, mangkin besar massa jenis pasir maka pasir semangkin sulit untuk terfluidisasi. Untuk massa jenis pasir yang besarnya 1,46 kg, bed sedapat mungkin untuk mempertahankan agar tetap stabil sehingga ekspansi bed tetap stabil. ¾ Mesin blower yang digunakan dalam pengujian fluidisasi ini mempunyai daya 2 Hp atau 1492 Watt, dan dilengkapi dengan Regulator, untuk mendapatkan tekanan yang diinginkan. ¾ Untuk pengembangan alat fluidisasi skala laboratorium selanjutnya; dapat ditambahkan dibagian-bagian tertentu, untuk menyempurnakan alat yang telah ada. contoh, dengan ditambahkan pemanas didalam tabung acrylic, atau disebut heater, maupun ditambahkannya tekanan udara pada blower itu sendiri.

5.2

Saran Dalam melakukan pengujian konsep bed terfluidisasi ada beberapa hal yang perlu diperhatikan.

¾ Ketelitian pada saat pengukuran tingginya pasir, karena sukarnya ditentukan tempatnya ketinggian pasir yang berfluktuatif.

¾ Perlunya sempel berwarna terang, sehingga memudahkan pengujian dalam melakukan pengujian terhadap ketinggian pasir, waktu terfluidisasi..



Tugas Akhir

57

¾ Ukuran partikel jangan terlalu kecil untuk menghindari sempel agar tidak jatuh kedistributor.

¾ Dibagian tabung acrylic sebaiknya diberikan alat ukur, agar memudahkan waktu pengisian ketinggian pasir, maupun waktu pasirpasir terfluidisasi atau terjadinya bubbling.



DAFTAR PISTAKA

1. Wiliam C. Reynolds, Henry C. Perkins. Termodinamika Teknik. 2. Anthony,E.J. Fuidized bed combustion of Alternative Solid Fuels. Successes and problems of the Technology`, Prog. Energy Combust. Sci. vol. 21,pp.239268 (1995). 3. Bulewicz, E. M., Kandefer, S. Jurys, C. Fluid Bed Combustion of Waste Material and Difficult. Fuels`. 10th International Conference on FBC, California, April 30-May 1989. 4. Basu, P, Fraser, S. A. Circulating Fluidized Bed Boilers. ButterworthHeinemann (1991). 5. Basu, P.,` Design considerations for circulating fluidized bed combustor, Journal of the Institute of Energy 6. Victor. L. Streeter. E. Benjamin. Wylie Mekanika Fluida. Edisi Delapan, Jilid Satu (1999)

RANCANG BANGUN ALAT UJI FLUIDISASI SKALA LABORATORIUM

Recommend Documents