TRANSPORT BAHAN GRANULER DAN TEPUNG

TRANSPORT BAHAN GRANULER DAN TEPUNG Seri Teknik Produk Pertanian

Universitas Gadjah Mada

BAB

1 SIFAT – SIFAT PADATAN CURAH 1.1 Ukuran butiran U Sifat alir bahan granuler sangat tergantung pada ukuran butiran dan kadar air. Ukuran butiran diberikan dalam satuan milimeter. Satuan micron (

= 0,001

mm) dipakai untuk ukuran butiran padat halus. Ukuran butiran ditentukan dengan ayakan yang terkalibrasi. Skala standard ayakan Tyler didasarkan pada saringan 200-mesh; yakni 200 kawat per inch linier, atau 40,000 lubang per inch persegi. Lubang dari sebuah saringan 200-mesh adalah 0,0029 inch dan diameter kawat 0,0021 inch. Dalam standard Tyler, luas lubang dari saringan berikut dalam suatu seri adalah dua kali yang didepannya. Biro Standard AS (U.S Bureau of Standard) mengadopsi Tyler standard berdasarkan saringan 200-mesh. Tabel 1.1 berisi daftar Rangkaian Ayakan A.S. (U.S Sieve Series). Tabel 1.1 Rangkaian Ayakan A.S. Sebuah daftar lengkap berisi 31 saringan. No. Ayakan

Lubang Ayakan (in)

Diameter Kawat

(mm)

(in)

(mm)

3

0,265

6,73

0,065

1,65

4

0,187

4,76

0,050

1,27

6

0,132

3,36

0,040

1,02

8

0,0937

2,38

0,0331

0,84

12

0,0661

1,68

0,0272

0,69

16

0,0469

1,19

0,0213

0,54

20

0,0331

0,84

0,0165

0,42

40

0,0165

0,42

0,0098

0,25

60

0,0098

0,250

0,0064

0,162

100

0,0059

0,149

0,0040

0,102

140

0,0041

0,105

0,0029

0,074


200

0,0029

0,074

0,0021

0,059

325

0,0017

0,044

0,0014

0,036

Untuk partikel halus Iebih kecil dari 40

tidak dapat dipisahkan dengan

saringan tetapi dengan menggunakan prinsip hukum stokes, kecepatan terminal, pada partikel tersuspensi dalam air.

1.2 Kadar air Kadar air dari padatan curah merupakan faktor terpenting yang mengendalikan sifat aliran dari bahan granuler. Kadar air dalam padatan curah dapat berada dalam beberapa bentuk : 1) Air yang terikat secara kimiawi pada bahan butiran (inherent moisture) 2) Air hygroskopis yang terserap oleh massa padatan dari udara 3) Air permukaan dari lapisan air pada permukaan partikel dan mengisi ruang antara partikel-partikel. Kadar air dapat dinyatakan dalam bentuk basis basah dan basis kering. Kadar air basis basah = Kadar air basis kering = Dimana mb = berat bahan basah (g), mp = berat bahan padat kering (g). Air permukaan cenderung meningkatkan gaya kohesi antar partikel padatan dan gaya adesive antara partikel dan dinding container atau duct. Keduanya menghambat aliran bahan padatan curah dan pada kondisi tertentu dapat sama sekali menghentikan aliran.

1.3 Angle of repose Bila suatu bahan padatan yang mengalir bebas (free flowing) dikeluarkan melalui suatu bukaan vertikal maupun horisontal, akan membentuk suatu unggunan dengan sudut tertentu dengan bidang horisontal, sudut ini disebut “angle of repose”. Angle of repose bervariasi sedikit tergantung pada komposisi ukuran butiran dan bentuk partikel butiran. Padatan

curah

yang

lembab

dan

mengandung

butiran-butiran

halus

menunjukkan efek gaya kohesi dan angle of reposenya lebih besar dari bahan


yang mengalir bebas (free flowing flowing material). Angle of repose da dari padatan kohesiv bertambah dengan ketinggian tumpukan bahan. Untuk suatu bukaan yang kecil dari Gb. 1.1 (a) padatan kohesiv akan tetap mempertahankan permukaan bebas vertikal dengan angle of repose 90°. Angle of repose tidak ak sama untuk berbagai pengukuran pada Gb 1.1(a), (b), dan (c). Angle of repose pada Gb 1.1(c) Iebih kecil dari da Gb 1.1(a) dan (b) tergantung pada ketinggian jatuhnya. Partikel-partikel Partikel partikel mencapai tumpukan da dari hopper mempunyai energi kinetik tertentu dan akan akan berguling lebih lanjut dibanding ing dengan partikel yang bergerak melalui suatu slot pada Gb. 1.1(a) atau dari ri silinder berlubang dari Gb. 1.1(b). Tambahan lagi, tergantung pada jumlah butiran halus dalam campuran partikel-partikel partikel partikel bijian, akan menjadi terfluidisasi luidisasi atau teraerasi dan menjadi lebih “mobile” membawa bijian lebih jauh dari pusat tumpukan. Dengan alasan tersebut maka pengukuran dengan cara sepertii Gb. 1.1(a) dan (b) akan memberikan memberikan hasil yang lebih konsisten.

Gb. 1.1 Berbagai cara pengukuran angle of repose


Dalam mekanika padatan istilah angle of repose mengacu pada sudut suatu bidang terhadap bidang datar dari suatu benda ketika benda padat yang lain mulai meluncur. Dalam hal ini koefisien gesek

diberikan oleh :

Dan

dimana F adalah gaya gesek yang menimbulkan gerakan dan N adalah tekanan normal pada permukaan. Bila W adalah berat benda yang meluncur, maka :

Dan

Dalam pustaka aliran bahan curah sudut

digunakan dalam mekanika padatan

disebut sebagai sudut luncur (angle of slide).


BAB

2 2.1 DESAIN PNEUMATIC CONVEYOR 1. Variabel yang mempengaruhi desain: •

bentuk dan ukuran

•

kadar air

•

abrasivitas

•

kerentanan

•

susunan pipa-pipa pengangkut terutama jumlah dan lokasi belokan

•

kerapatan udara

•

rasio bahan/udara Faktor-faktor tersebut bergabung dalam bentuk kombinasi berbagai variable yang harus dipertimbangkan dalam desain.

2. Prosedur Desain Pertama yang harus ditentukan adalah jenis sistem yang akan dipakai. Penentuan jenis sistem didasarkan pada jenis bahan yang akan diangkut dan tujuan dari sistem. (Tabel 1.) Jenis yang akan dipakai pertama ditentukan oleh ukuran partikel bahan. Selanjutnya pilihan dicirikan oleh karakteristik bahan selain ukuran, dari tabel 2. Tabel 3 menunjukkan berbagal type konveyor yang dapat dipakai untuk berbagai bahan yang diketahui. Jumlah bahan panjang lintasan, dan pengaturan sistem pengangkutan boleh jadi menyimpang dari rekomendasi yang ada. Disinilah mulai seni merancang pneumatic conveyor. Setelah jenis sistem ditentukan, kebutuhan udara untuk menggerakkan bahan melalui sistem pipa harus ditentukan. Pilihan dua alternativ yakni sistem vakum atau sistem tekan. Penentuan ini lebih banyak berdasakan pengalaman dalam


pengangkutan bahan yang sejenis pada jarak dan laju pengangkutan yang dapat komparabel. Sistem bekerja pada kecepatan mendekati minimum absolut. Rasio bahan/udara bervariasi oleh bahkan suatu perbedaan kecil dari karakteristik bahan, terutama untuk ukuran partikel dan kemampuan untuk terfluidisasi.

Tabel 1.Jenis sistem pertama ditentukan oleh ukuran partikel bahan Jenis sistem Ukuran

Vacuu

partikel

m

Tekana n rendah

Tekana

Vacuu

n

Tekana

m-

mediu

n tinggi

pressur

m

e

Air-

Close

activate

d

d

circuit

Air-

Close

activate

d

d

circuit

Lumpy/irregul ar Granular Fine Very fine

Tabel 2. Jenis Sistem Berdasarkan Karakteristik Bahan Jenis sistem Karakteristik bahan

Vacuu

Nonabrasive Agak abrasive Abrasive medium Sangat abrasive Hygroskopis Deliquescent Combustible


m

Tekana

Tekana

n

n

rendah

medium

Vacuum Tekana

-

n tinggi

pressur e

Explosive Acid Alkaline Toxic Fragile Corrosive Thermoplasti c

Tabel 3. Jenis Sistem Untuk Berbagai Jenis Bahan Jenis sistem Bahan

Vacuu m

Beet pulp kering Cereals Coffee bean Feed ingridients Feeds, soft Flaxseed Flour, wheat Gluten meal Grain, whole Grain, ground Malt,


Tekana

Tekana

n

n

rendah

medium

Tekana n tinggi

Vacuum

Air-

Close

-

activate

d

pressure

d

circuit

brewers Milk, dryed Resin Rice Rubber pellets Salt Seeds Starch Sugar, granulate d Wood chips Wood flour


BAB

3 Aliran dan Pemompaan Campuran PadatanCairan Pemakaian transport hidrolis dari bahan padatan dalam pipa terus bertambah. Pengangkutan biji kopi dalam proses pengolahan kopi basah adalah suatu contoh nyata. Pengangkutan manure (kotoran hewan ternak) dalam bentuk slurry pada industri peternakan juga makin luas dengan kemajuan teknologi industri peternakan. Transport bahan campuran padatan dan cairan juga makin meluas dalam industri makanan (soup, canned chunk-pineapples, pulp, dli). Dalam industri pertambangan dan energi, dan konstruksi pengangkutan hidrolis bahan padatan juga meningkat seperti batubara, pasir untuk dredging, campuran cement-corral untuk concrete, dsb.

3.1 Sifat Campuran Padatan-Cairan Air umumnya dipakai sebagai pembawa dalam transportasi hidrolis. Komposisi campuran padatan-cairan dapat di spesifikasikan dengan menyatakan jumlah padatan sebagai fraksi atau persentasi dari campuran berdasar volume atau berat.. Dalam membicarakan performansi dari pompa sentrifugal, penggunaan berat spesifik campuran lebih disukai karena daya untuk menggerakkan pompa dan tekanan keluaran pompa dipengaruhi langsung oieh berat spesifik campuran. Dipihak lain performansi hidrolik (kehilangan) berhubungan dengan volume bahan padatan yang mengalir melalui pompa; sehingga head dan efisiensi tergantung pada kandungan volumetris campuran. Berikut adalah persamaan untuk menentukan berat spesifik bila salah satu volume atau berat fraksi padat diketahui.


Dimana : C

= fraksi padatan berdasar volume

Ss

= berat spesiflk padatan

Sm

= berat spesifik campuran

Sw

= berat spesifik cairan

Untuk air dingin Sw = 1,0 dan formula dapat diyatakan sebagai

Bila konsentral padatan diberikan oleh fraksi berat Cw , yang adalah padatan/berat campuran, maka Penyelesaian untuk Sm, kita mendapatkan !

"

!

!

Secara numeris fraksi padatan berdasarkan berat selalu lebih tinggi dari yang berdasarkan volume untuk padatan yang lebih berat dari air.

3.2 Transportasi Hidrolis Padatan Karena pompa digunakan dalam penanganan campuran padatan—cairan dalam pipa, maka ahli teknik pompa harus memahami, secara umum, masalah transportasi

padatan.

Sejumlah

konsep

dan

istilah

dikenalkan

untuk

menjelaskan watak pompa ketika menangani campuran padatan-cairan. lstilahistilah “larutan”, “suspensi”, “fluida”, dan “campuran padatan-cairan” senng dipakai. Umumnya sebagai pengangkut dipakai air. Masalah hidrolis yang terkait dengan transportasi hidrolis padatan meliputi penentuan kehilangan gesekan dalam pipa, tekanan head pompa yang diperlukan untuk mengatasi kehilangan tersebut, dan pemilihan ukuran pipa atau kecepatan alir yang menghasilkan kebutuhan daya minimum yang


diperlukan untuk memenuhi pengangkutan pada kapasitas tertentu tanpa mengorbankan keamanan terhadap clogging (penyumbatan).

3.3 Kecepatan Terminal Partikel Kecepatan dimana partikel padatan jatuh didalam suatu cairan yang tenang adalah suatu faktor penting dan pada suatu tingkat tertentu merupakan ukuran dari efek hidrolis dari ukuran, bentuk, dan densitas partikel. Kecepatan terminal juga disebut “free-settling velocity” lstilah “free” karena anggapan tidak ada saling mengganggu antar partikel dan dengan dinding kontainer. Untuk bola, settling velocity vf diperoleh dengan menyamakan gaya seret drag force dengan berat benda tercelup,

#$

& ()

%'

!*

+

dimana d

= diamater bola, m

g

= tetapan grafitasi, m/s2

Cd

= koefisien drag.

Ss

= berat spesifik padatan,

Dalam praktek, settling velocity dari partikel tergantung pada bentuk partikel, kekasaran opipa, dan konsentrasi - semua faktor ini mengurangi settling velocity secara nyata dibawah partikel bebas. Dari berbagai pengalaman umumnya settling velocity disekitar dua per tiga dari settling velocity dari partikel bebas.

3.3 Kecepatan Batas Pengendapan dalam Aliran dalam Pipa Kecepatan batas deposit adalah kecepatan kritis dibawah kecepatan tersebut aliran dalam pipa menjadi tak stabil; dimana pipa menjadi tersumbat. Meskipun operasi pada kecepatan minimum adalah paling ekonomis (daya per kg padatan yang dipindahkan), dalam praktek kecepatan kerja dijaga pada kirakira 30 persen lebih tinggi dari kecepatan minimum.


Pada kecepatan lebih rendah dari kecepatan minimum untuk setiap konsentrasi, padatan mengendap pada bagian rendah dari pipa dan terus bergerak dengan loncatan dan bergulir (saltation). Dalam kisaran ini tahanan terhadap aliran bertambah dan kecepatan rata-rata bertambah. Durand (1953) menghasilkan hubungan berikut untuk batas kecepatan pengendapan, vL. , -./0

#,

"1 2

3

54

dimana D

= diameter pipa, m

Ss

= berat spesifik padatan,

FL

= koefisien emperis tergantung pada diameter butiran padat dan konsistensi

g


= tetapan gravitasi.

BAB

4 Pengangkutan dan Transportasi Pneumatic 4.1 Pengantar Pemindahan padatan curah dari satu lokasi dalam suatu lokasi operasi proses industri ke lokasi lain seringkali merupakan sumber kekhawatiran dan biaya, keduanya dalam desain, konstruksi dan dalam operasi peralatan. Pada satu pihak gas dan cairan dengan mudah mengalir dari satu lokasi ke lokasi lain bila diberikan momentum yang cukup, bahan padatan granuler lebih sulit diangkut karena kurang mempunyai kemampuan internal untuk mengatasi inertia secara mudah dan mengalir secara bebas dari satu titik ke titik lain. Pemanfaatan udara sebagai pembawa dalam pengangkutan bahan granuler secara komersial dimulai sejak awal 1900-an dengan pengangkatan dan pengangkutan bahan granuler dengan suatu aliran udara dengan kecepatan tinggi, suatu operasi yang meniru suatu badai debu. Sepanjang setengah abad terakhir, seni perancangan sistem pengangkutan pneumatic telah mencapai tingkat kecanggihan dan penerimaan yang tinggi dan, terutama melalui usaha yang berhasil untuk menggunakan berbagai keunggulan pengangkutan pneumatic dalam suatu situasi pengangkutan padatan multi tujuan dan fungsi. Dalam industry pertanian pengangkutan pneumatic bahan butiran memegang peranan penting dalam sistem silo, sistem fluidisasi, pemisahan dengan udara, dan flash drying (pneumatic drying).


4.2 Deskripsi Sistem Penganggkutan Pneumatic Tujuan dari suatu pneumatic conveyor adalah untuk memindahkan padatan dari satu lokasi ke lokasi lain; misalkan dari satu truck container (tanki) ke suatu bin penyimpan, dari satu hopper gudang ke suatu reaktor, dsb. Ada dua klasifikasi umum dari pneumatic conveyor, vacuum, dan tekan, tergantung dari apakah tekanan dalam conveyor lebih tinggi atau lebih rendah dari pada tekanan luar. Pada umumnya, penggerak gas dalam sistem vacuum terletak dibelakang perangkat pengumpul padatan akhir, sedang pada conveyor sistem tekan , penghembus udara terletak didepan peralatan pengumpanan bahan kedalam aliran gas. Setiap sistem mempunyai keuntungan dan kerugian masing-masing. Peralatan yang utama selain penggerak gas, adalah pengumpan padatan, sistem pipa pengangkut, dan peralatan pengumpulan padatan. Sistem pengumpan padatan harus memasok padatan secara uniform dan kontinyu kedalam aliran gas. Sistem pipa pengangkut harus dirancang sedemikan hingga jalan aliran campuran padatan - gas relatif bebas dari tahanan dan hambatan dimana padatan dapat mengendap dan berhenti bergerak, yang menyebabkan sumbatan terhadap aliran. Peralatan pengumpulan padatan harus memisahkan padatan dari medium gas sesempuma dan seefisien mungkin. Sanitasi industri dan aturan-aturan pengendalian polusi udara mengharuskan bahwa pengumpulan padatan harus lebih dari 99% eflsien bila udara pembawa dikeluarkan ke lingkungan.

4.3 Keuntungan dan Kerugian Pengangkutan Padatan secara Peneumatic Dalam membicarakan keuntungan penggunaan udara atau gas lain untuk pengangkutan partikel-partikel padatan, harus kita bandingkan dengan system pengangkutan padatan yang lain, seperti belt dan screw conveyor. Operasi

berkesinambungan

pada

suatu

industri

seringkali

sangat

menguntungkan dibanding suatu operasi yang bersifat bertahap. Dari berbagai alternatif pengangkutan padatan, pneumatic conveying mungkin adalah metode yang paling tepat untuk pengangkutan secara berkesinambungan padatan dengan ukuran kecil (granuler).


Keuntungan utama dari pneumatic conveying terhadap sistem lain adalah sifatnya

yang

sangat

flexible

(luwes)

dengan

memandang

desain

ruangan.Sepanjang pipa pengangkut dirancang dengan tepat dengan jari-jari lengkungan yang panjang dan tidak ada hambatan aliran, pneumatic conveyor dapat memindahkan padatan melewati atas, bawah, dan mengelilingi bangunan, peralatan yang berukuran besar, dan halangan yang lain, sehingga memungkinkan penggunaan ruang untuk keperluan operasi yang lain. Dengan penggunaan flexible hoose dan quick connect fittings, tempat inlet dan outlet dapat diatur posisinya secara manual sehingga memungkinkan pemuatan dan pembongkaran dari truck, atau hopper portabel , seperti pada truck, kereta api, dan kapal laut. Juga karena peralatan yang diperlukan sama dengan peralatan untuk aliran fluida maka umumnya sistem pengangkutan pneumatic siap dioperasikan dan diotomatisasikan dari station pusat. Dan segi safety maka pneumatic conveying mempunyai keunggulan dibanding sistem transport padatan yang lain. Terlebih lagi untuk pengangkutan bahan bahan yang dapat menyebabkan polusi seperti semen. Juga pengangkutan pneumatic mengurangi bahaya terhadap kebakaran dan peledakan. Penggunaan pneumatic conveyor juga mempunyai kelebihan dalam kebersihan dan kontaminasi. Pemakaian vacuum conveying system kebocoran udara adalah kedalam. Baik vacuum maupun pressurized system dapat dirancang untuk satuan tertutup, sehingga kontaminasi produk dapat minimal. Salah satu kerugian dari pneumatic conveying system adalah biaya yang relatif tinggi dan konsumsi daya yang tinggi dibanding sistem pengangkutan padatan yang lain. Juga persyaratan padatan yang dapat diangkut seperti kadar air, free flowing dan kerapuhan serta kemudahan untuk menggumpal merupakan pembatas penggunaan pneumatic conveying system.


4.3 Teori Mekanisme Aliran A. Pola Aliran Padatan-Gas dalam Pipa Datar Observasi visual gerakan padatan dalam suatu pipa gelas mengungkapkan pola aliran yang agak kompleks dan dipengaruhi oleh banyak faktor antaranya, perbandingan padatan - gas, angka reynold, dan sifat spesifik dari padatan. Seperti pada Gb. 7.1 pada ratio padatan-gas yang sangat kecil, partikel-partikel padat

terdistribusi

merata

keseluruh

pipa.

Pada

daerah

ini

disebut

“homogeneous flow region”, dicirikan oleh watak laku aliran dimana variasi kerapatan padatan axial dan radial sangat kecil sehingga cluster padatan tidak terlihat. Tetapi jelas disini bahwa beberapa partikel mental terhadap dinding pipa selama pengangkutan. Dengan kenaikan ratio padatan - gas partikel individu cenderung untuk mengendap didasar pipa dan meluncur diatas partikel lain. Ketika segregasi partikel mencapai batas tertentu, padatan bergerak dari satu dune (onggokan) ke yang berikutnya, dibawah suatu perlambatan dan percepatan yang berganti-ganti. Penambahan rasio padatan gas dapat menyebabkan suatu “slug flow” yang dicirikan oleh aliran gas dan padatan dalam “slug” yang berganti-ganti. Pada rasio padatan-gas yang lebih tinggi lagi akan terjadi padatan mengisi bagian terbesar penampang pipa, memberikan aliran yang tidak stabil (ripple flow).

B. Sistem Aliran pada Fase-Dilute 1. Transport mendatar dari Suspensi Dilute Campuran Padatan-Gas Dalam desain sistem transport pneumatic, yang paling penting adalah identifikasi rezim aliran dimana operasi akan berlangsung. Pola aliran campuran padatan-gas berbeda sangat nyata tergantung rezim aliran seperti dijelaskan dimuka. Dalam seksi ini dibicarakan rezim aliran yang paling sederhana, aliran homogen. Aliran homogen didefinisikan sebagal suatu aliran dimana variasi densitas padatan sepanjang arah axial dan radial cukup kecil sehingga pengumpulan padatan pada dasar pipa tidak dapat diidentifikasi. Aliran homogen terjadi pada angka Renold yang tinggi. Dari berbagai penelitian “rule of tumb” untuk type aliran ini: Bila angka Reynold Iebih besar dari 105 , rasio padatan-gas Iebih kecil dari 2,0, dan ukuran partikel kurang dan 200 m, maka kemudian aliran homogen dapat terjadi.


Energi yang hilang oleh gesekan untuk aliran padatan-gas mungkin merupakan hal yang paling penting dalam desain engineering dan analisis dari pneumatic system. Penurunan tekanan dalam suatu dilute pneumatic transport terlihat dalam Gb. 7.3 untuk transport biji gandum dan untuk transport tepung batubara (Gb. 7.4). Penurunan tekanan total ∆Pt adalah penjumlahan dari penurunan tekanan oleh percepatan ∆Pa, penurunan tekanan oleh gaya seret (drag force) pada partikel, ∆Pd, dan penurunan tekanan dari gas oleh gesekan sepanjang dinding pipa,∆Pf. Maka

∆Pt =∆Pa +∆Pd + ∆Pf (7.1) Gas dan partikel padat dipercepat dari pemasukan (inlet) sampai kondisi velositas tunak pada panjang tertentu kearah bawah. Pada Gb. 7.3 jarak ini kira-kira 6 m. jarak percepatan tergantung pada ukuran partikel dan laju alir padatan, tidak terpengaruh secara nyata oleh kecepatan gas dan rasio padatan-gas. Suatu analisis oleh Rose dan Duckworth, dari hasil eksperimen untuk transport berbagai bahan menunjukkan bahwa, untuk pipa dari berbagai sudut kemiringan kearah atas dari posisi horisontal ke posisi vertikal, panjang percepatan LA diberikan ,6 7

8 9:

;

<$( =5>

7

?@ A )

54

<

@ A
54

C

5'

(7.2)

2. Penurunan tekanan dan gaya yang bekerja pada partikel dalam dilute transport a. Gaya seret )1

(7.3)


D7 >

)1 :

&

4

? E$ FG$ 2 GH I :

4(J

?

Dimana : )1

4& KL

M NO8 K

L

POQ=Q

untuk 2,0 < Re < 2.000

Dengan :

RS

TH FG$ 2 GH I

UB

Hubungan antara Re dan Cds ducantumkan dalam table 7.1 Table 7.1 Harga Cds sebagai fungsi Re Re

Cds

Re

Cds

0,05

480

20

2,55

0,1

240

50

1,50

0,2

120

100

1,07

0,5

49,5

200

0,77

1,0

26,5

500

0,55

2

14,4

1,000

0,46

5

6,9

2,000

0,42

10

4,1

5,000

0,385

Drag force yang bekerja pada satu partikel dalam satu partikel dalam suatu kumpulan partikel, secara umum lebih besar dari drag force pada suatu partikel tunggal dalam suatu rentangan fluida yang tak berhingga. Drag force pada sebuah partikel dalam suatu sistem aliran multi partikel dapat dihubungkan dengan fraksi ruang kosong dan suspensi sebagai

)

D) >

)@

(7.4)


&

A E$ FG$ 2 GH I

4

4(J

Dimana :

V W

)

)1

dan

V W XW

&OY

Karena dalam dilute-phase pneumatic transport W = 0,8 - 1,0, koeflsien

drag Cd naik dengan kenaikan konsentrasi partikel.

Kalau dWs adalah berat partikel padatan dalam pipa horizontal dengan panjang dL, jumlah partikel dn, dalam bagian ini diberikan oleh [)\ < D) Q

TZ

Maka, bila Gs adalah laju alir padatan dalam kg/s, kita peroleh

T

1

]1 T^_GH

(7.5)

Dan

T`

[; ),

< D) Q a

(7.6) Fraksi ruang antara W dalam bagian dL kemudian didapat dari

W

2

&;

a

(7.7) Drag force total yang bekerja pada partikel-partikel dalam potongan dL dari pipa diperoleh dengan penjumlahan drag force pada setiap partikel individu. Maka dari persamaan 7.4 - 7.6 diperoleh


T

'

)

& )1

>

; (J

W

&OY

(7.8) )b* ),

) * _), D7 >_&

>

'7* ; (J

(7.9) Penurunan tekanan oleh drag force dari aliran gas pada partikel diberikan oleh Dengan

persamaan (7.9) menjadi )b* ),

c

menyamakan

'

FaB a I

& )1 <

) (J

>

cW

d]1 5Fe0 4 GH G$ I,

rasio

padatan-gas,

&OY

(7.10) Pada operasi dalam kondisi steady state penurunan tekanan total dari suspensi dilute yang mengalir horisontal adalah jumlah dari penurunan tekanan oleh drag force pada partikel-partikel dan penurunan tekanan dari gas oleh gesekan sepanjang dinding pipa, atau

fgh

fg) M fg$

(7.11)

fg$ dapat diperoleh dari Fanning’s friction factor berdasarkan pada laju

alir dari fase gas tanpa partikel padat. Metode penentuan fg$

menggunakan Fanning’s friction factor dapat diperoleh dari buku-buku

mekanika fluida atau aliran dalam pipa.


SIFAT-SIFAT YANG KRITIS ATAU PENTING UNTUK SETIAP SATUAN OPERASI Melting

Hygroscopicit

Angle of

Angle of

Point

y moisture

repose

slide

√C

√

√

√C

√

√

√C

√C

Size-surface

Surface

Area

Activity

Size reduction

√C

√

Conveying

√C

√

Pneumatic conveying

√C

√

Fluidisasi

√C

√

Feeders

√C

√C

√C

√

√C

Mixing/blending

√C

√

√

√

√

√C

Agglomeration granulation

√C

√

√C

√

√

√

Sintering

√C

√

√

√

√

√

Drying

√C

√

√

√

√

Additives

√C

√

√

√

√

Coating

√C

√

√

√

√

Storage

√C

√C

√C

√

√C

Classification

√C

√

√

√

√

Particle sizing

√C

√

√

√

√

SATUAN OPERASI

C = critical

;


√ = sifat penting

Hardness

Cohesion

Flowability

√

√C

√C

√C

√C

√C

√C √

√C

√C √C

√ √ √C

√

√

√

EXPLOSIVE DUSTS WITH AIR Class Agricultural

Material

Total No. of Explosion *)

Cocoa

Index Ignition sensitivity

Explosion severity

Explosibility

(max. or ave)

(max. or ave)

(max. or ave)

1.1

1.3

1.4

Coffee

12

0.4

0.1

< 0.1

Grain

205

2.8

3.3

9.2

1.6

0.9

1.4

Milk, skim Starches

55

10.0

7.0

50.0

Sugar

28

5.5

2.4

13.2

1.3

1.9

2.5

2.2

1.8

3.8

Wheat Wheat flour

88

Plastics

Gum Arabic

0.7

1.4

1.0

Polymers

Nylon

4.0

2.0

6.0 ->10.0

Organics

Polyurethane

8.0

1.6

> 10.0

Resins

Resin

34.0

4.0

-

Rubbers

Rubber

6.0

1.2

<0.1 -> 10.0

Wood

Styrene

4.0

1.5

0.9 ->10.0

Urea

<<0.1

-

<<0.1

Wood

3.0

3.0

7.0 -> 10.0


15

EXPLOSION HAZARDS INDEXES Explosion hazard

Ignition sensitivity index

Explosion severity index

Explosibility index

< 0.2

< 0.5

< 1.0

Moderate

0.2 – 1.0

0.5 – 1.0

0.1 – 0.1

Strong

1.0 – 5.0

1.0 – 2.0

1.0 – 10.0

Severe

>5.0

>2.0

>10.0

Adjective rating Weak

Characteristics of Material Measured by Its Angle of Repose Characteristics of Material

Angle of Repose (φ φ′) 25 – 35

Very free flowing ; noncohesive ; for granular material

25 – 35

Very floodable to floodable ; for fluid powders

35 – 45

Free flowing ; some cohesiveness ; for granular material

35 – 45

Fluidizable powders ; some cohesiveness

45 – 55

Non – free flowing ; cohesive

55 – 65

Very non free – flowing ; very cohesive

65 – 75

Very, very, nonfree – flowing ; very, very cohesive ; bulky


TRANSPORT BAHAN GRANULER DAN TEPUNG

Recommend Documents