LABORATORIUM SATUAN OPERASI

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL : FLUIDISASI

PEMBIMBING : Ir. Umar Khayam

Oleh :

Kelompok : VI (Enam)

Nama : 1. Fidihana Noviyanti NIM.121411043

2. Sandra Sopian NIM.121411058

Kelas : 2B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

Praktikum : 22 Mei 2014Penyerahan : 30 Mei 2014

(Laporan)

FLUIDISASI

I. TUJUAN

1. Membuat kurva karakteristik fluidisasi.

2. Menentukan rapat massa butiran padat.

3. Menentukan harga kecepatan alir minimum Umf dari kurva karakteristik dan dari

perhitungan.

4. Mengetahui pengaruh ukuran partikel dan tinggi unggun terhadap Umf.

DATA PENGAMATAN

ukuran0.2 s/d 0.355 mm 0.355 s/d 0.63

mm0.63 s/d 1 mm

pikno kosong (Wa) 33.22 33.22 33.22pikno isi air penuh (Wb) 58.46 58.46 58.46pikno isi padatan setengah (Wc)

52.86 45.87 49.99

pikno isi padatan + air( Wd)

66.53 65.29 66.55

1. Ukuran partikel sangat halus

Q (lt/men) Q (m3/s) unggun 4 cmnaik turun

7 0.000116 0.3 0.48 0.000133 0.3 1.29 0.000150 0.3 1.010 0.000166 0.5 1.211 0.000183 0.7 1.312 0.000200 1.1 1.413 0.000216 1.5 1.514 0.000233 1.7 1.715 0.000250 1.9 1.9

Q (lt/men) Q (m3/s) unggun 5 cmnaik turun

7 0.000116 0.7 1.48 0.000133 0.9 1.59 0.000150 0.9 1.8

10 0.000166 2.0 1.911 0.000183 2.0 2.012 0.000200 2.1 2.113 0.000216 2.4 2.314 0.000233 2.5 2.515 0.000250 2.5 2.5

Q (lt/men) Q (m3/s) unggun 6 cmnaik turun

7 0.000116 0.5 1.88 0.000133 0.9 2.09 0.000150 1.5 2.1

10 0.000166 1.9 2.111 0.000183 2.4 2.312 0.000200 2.6 2.413 0.000216 2.7 2.714 0.000233 2.8 2.815 0.000250 2.8 2.8

2. Ukuran Partikel sedang

Q (lt/men) Q (m3/s) unggun 4 cmnaik turun

7 0.000117

1.0 1.2

8 0.000133

1.3 1.5

9 0.000150

1.6 1.8

10 0.000167

2.0 1.9

11 0.000183

2.0 2.0

12 0.000200

2.1 2.3

13 0.00021 2.3 2.4

714 0.00023

32.4 2.4

15 0.000250

2.5 2.5

Q (lt/men) Q (m3/s) unggun 5 cmnaik turun

7 0.000117

1.8 1.5

8 0.000133

2.1 1.9

9 0.000150

2.4 2.1

10 0.000167

2.7 2.9

11 0.000183

2.9 2.9

12 0.000200

3.0 3.0

13 0.000217

3.2 3.1

14 0.000233

3.3 3.3

15 0.000250

3.3 3.3

Q (lt/men) Q (m3/s) unggun 6 cmnaik turun

7 0.000117

1.9 1.8

8 0.000133

2.5 2.2

9 0.000150

2.9 2.6

10 0.000167

3.2 3.2

11 0.000183

3.5 3.4

12 0.000200

3.8 3.9

13 0.00021 4.0 4.0

714 0.00023

34.1 4.2

15 0.000250

4.3 4.3

3. Ukuran Partikel kasar

Q (lt/men) Q (m3/s) unggun 4, 5 dan 6 cm

naik turun7 0.00011

70 0

8 0.000133

0 0

9 0.000150

0 0

10 0.000167

0 0

11 0.000183

0 0

12 0.000200

0 0

13 0.000217

0 0

14 0.000233

0 0

15 0.000250

0 0

Fluidisasi partikel berukuran 0.2 s/d 0.355

Q (L/menit)

Q (m3/s) unggun 4 cm unggun 5 cm unggun 6 cmnaik turun naik turun naik turun

6 0.000100 1.2 1.6 1.5 1.6 1.9 1.87 0.000116 1.4 1.4 2.0 2.0 1.9 2.28 0.000133 1.8 1.7 2.5 2.4 2.9 2.69 0.000150 2.0 2.0 3.0 2.9 3.3 3.110 0.000166 2.4 2.2 3.5 3.3 3.7 3.511 0.000183 2.7 2.5 3.6 3.5 4.0 3.812 0.000200 3.0 2.6 3.8 3.8 4.2 4.213 0.000216 3.2 2.8 4.0 3.9 4.4 4.314 0.000233 3.1 2.9 4.0 4.0 4.4 4.5

15 0.000250 3.0 3.0 4.0 4.0 4.5 4.5

Fluidisasi Partikel Ukuran 0.355 s/d 0.6300 mm

Q (L/menit) Q (m3/s) unggun 4 cm unggun 5 cm unggun 6 cmNaik Turun Naik Turun Naik Turun

7 0.000116 0.1 0.3 0.7 0.6 0.4 0.58 0.000133 0.3 0.4 0.9 0.7 0.6 0.79 0.000150 0.5 0.5 1.1 1.0 0.8 0.8

10 0.000166 0.6 0.7 1.2 1.1 1.0 1.011 0.000183 0.7 0.8 1.4 1.3 1.1 1.212 0.000200 0.8 1.0 1.5 1.5 1.3 1.313 0.000216 1.0 1.1 1.7 1.6 1.5 1.514 0.000233 1.1 1.2 1.9 1.9 1.6 1.715 0.000250 1.2 1.2 2.0 2.0 1.9 1.9

Fluidisasi Partikel Ukuran 0.6300 s/d 1.000 mm

Q (Lt/menit)

Q (m3/s) unggun 4 cm unggun 5 cm unggun 6 cmNaik Turun Naik Turun naik turun

7 0.000116 0 0 0.1 0.1 0.3 0.38 0.000133 0.1 0.1 0.2 0.2 0.5 0.59 0.000150 0.3 0.2 0.3 0.3 0.6 0.610 0.000166 0.4 0.3 0.4 0.4 0.8 0.811 0.000183 0.4 0.3 0.5 0.5 0.9 0.912 0.000200 0.5 0.4 0.6 0.6 1.0 1.013 0.000216 0.5 0.5 0.7 0.7 1.2 1.214 0.000233 0.7 0.6 0.8 0.8 1.3 1.315 0.000250 0.7 0.7 0.9 0.9 1.5 1.5

PENGOLAHAN DATA

Menghitung Rapat Massa Partikel

1. Ukuran partikel 0,200-0,355 mm

a. Menghitung volume piknometer

Volume piknometer = volume air penuh

Volumeair penuh= Massaair penuhRapatmassaair

Rapat massa air ρa (1 atm, 250 C) = 0,9971 gr/mL= 997,1 kg/m3

massa air=W b−W a

Volumeair penu h=0,05846 kg−0,03322 kg

997,1 Kg /m3

Volume piknometer=2,531 x10−5 m3

\

b. Menghitung volume air pada pikno berisi padatan dan air sampai penuh

Volumeair penuh=massa air dalam piknometerrapat massa air

massa air dalam piknometer=W d−W c

Volumeair penuh=0,06653 kg−0,05286 kg

997,1 Kg /m3

Volumeair penuh=1,37 x10−5 m3

c. Menghitung rapat massa butiran

Rapat massa butiran ρp=massa butiranvolumebutiran

massa butiran=W c−W a

Rapat massa butiran ρp=0,05286−0,03322

2,531 x10−5−1,37 x10−5

Rapat massa butiran ρp=1691,64 Kg /m3

2. Ukuran partikel 0.355-0.630 mm

d. Menghitung volume piknometer

Volume piknometer = volume air penuh

Volumeair penuh= Massaair penuhRapatmassaair

Rapat massa air ρa (1 atm, 250 C) = 0,9971 gr/mL= 997,1 kg/m3

massa air=W b−W a

Volumeair penu h=0,05846 kg−0,03322 kg

997,1 Kg /m3

Volume piknometer=2,531 x10−5 m3

e. Menghitung volume air pada pikno berisi padatan dan air sampai penuh

Volumeair penuh=massa air dalam piknometerrapat massa air

massa air dalam piknometer=W d−W c

Volumeair penuh=0,06529 kg−0,04587 kg

997,1 Kg /m3

Volumeair penuh=1,947 x10−5 m3

f. Menghitung rapat massa butiran

Rapat m assabutiran ρp=massa butiranvolumebutiran

massa butiran=W c−W a

Rapat massa butiran ρp=0,04587−0,03322

2,531 x10−5−1,947 x10−5

Rapat massa butiran ρp=2166,09 Kg /m3

3. Ukuran partikel 0.630-1.000 mm

g. Menghitung volume piknometer

Volume piknometer = volume air penuh

Volumeair penuh= Massaair penuhRapatmassaair

Rapat massa air ρa (1 atm, 250 C) = 0,9971 gr/mL= 997,1 kg/m3

massa air=W b−W a

Volumeair penu h=0,05846 kg−0,03322 kg

997,1 Kg /m3

Volume piknometer=2,531 x10−5 m3

h. Menghitung volume air pada pikno berisi padatan dan air sampai penuh

Volumeair penuh=massa air dalam piknometerrapat massa air

massa air dalam piknometer=W d−W c

Volumeair penuh=0,06655 kg−0,04999 kg

997,1 Kg /m3

Volumeair penuh=1,66 x10−5 m3

i. Menghitung rapat massa butiran

Rapat massa butiran ρp=massa butiranvolumebutiran

massa butiran=W c−W a

Rapat massa butiran ρp=0,0499−0,03322

2,531 x10−5−1,66 x10−5

Rapat massa butiran ρp=1915,04 Kg /m3

Menghitung Umf Berdasarkan Perhitungan

a) Rapat massa udara ( P = 1atm )

Tf = 298 K

ρ f = 28,97 (1

22,414¿( 273,2

T f

)

= 28,97 (1

22,414¿( 273,2

298)

= 1,18 kg/m3

b) Laju alir linear linear udara ( U )

Menghitung luas tabung (A) :

Keliling =πD

19 cm = (3,14) D

Diameter luar = 6,05 cm ≈ 6,05 x 10-2 m

Tebal tabung = 0,8 cm ≈ 0,8 x 10-2 m

Diameter dalam (D) = D luar – tebal

= 6,05 x 10-2 m – 0,8 x 10-2 m

= 5,25 x 10-2 m

Luas tabung (A) = 14

π D2

= 14

(3,14 )(0,0525)2

= 2,164 x 10-3 m2≈

U = QA

dimana Q = laju alir volume (m3/s)

Q (L/menit) Q (m3/s) A (m2) U (m/s)

7 0.000116 0,002164

0,002164

0,002164

0,002164

0,002164

0,002164

0,002164

0.0491238 0.000133 0.0561409 0.000150 0.06315810 0.000166 0.07017511 0.000183 0.07719312 0.000200 0.08421113 0.000216 0.09122814 0.000233 0.09824615 0.000250 0.105263

c) Bilangan Reynold

NRE = ρu D

μ

ρ Ukuran Partikel 0,630 – 1,000 = 1915,04 kg/m3

ρ Ukuran Partikel 0,355 – 0,630 = 2166,09 kg/m3

ρ Ukuran Partikel 0,2-0,355 = 1691,64 kg/m3

D Padatan Ukuran Partikel 0,630 – 1,000 = 0,000815 m

D Padatan Ukuran Partikel 0,355 – 0,630 = 0,0004925 m

D Padatan Ukuran Partikel 0,200 – 0,355 = 0,0002775 m

μ udara = 0,0000186 kg/ms

U (m/s) Bilangan Reynold

0,630 – 1,000 0,355 – 0,630 0,2 – 0,355

0.049123 9635,93 5765,85 1239.7750.056140 10324,21 6177,70 1416.8710.063158 11012,49 6589,54 1593.9930.070175 11700,77 7001,39 1771.0890.077193 12389,05 7413,24 1948.2110.084211 13077,33 7825,08 2125.3320.091228 13765,61 8236,93 2302.4280.098246 14453,89 8648,78 2479.55

0.105263 15142,17 9060,62 2656.646

Ukuran Partikel 0,630 – 1,000

NRE > 1000 (Turbulen)

Umf =Dp x ( ρp−ρf )

24,5 ρf

= 0,000815 x(2040−1,18)

24,5 x1,18

= 0.057 m/s

Ukuran Partikel 0,355 – 0,630

NRE > 1000 (Turbulen)

Umf =Dp x ( ρp−ρf )

24,5 ρf

= 0,0004925 x(2020−1,18)

24,5 x1,18

= 0.034 m/s

Ukuran Partikel 0,200 – 0,355

NRE> 1000 (Turbulen)

Umf =Dp x ( ρp−ρf )

24,5 ρf

= 0,0002775 x(1691,64−1,18)

24,5 x1,18

= 0.016 m/s

Menghitung Umf Berdasarkan Kurva Karakteristik

a) Fluidisasi Padatan Diameter 0.630 – 1.000

Lajualir Q (L/menit)

Lajualir Q (m3/s)

A (m2) U (m/s) log U Log ΔP (cmH2O)Unggun 4 cm

Unggun 5 cm

Unggun 6 cm

7 0.000116 0,002164 0.049123 -1.308 0 -1 -0.522888 0.000133 0,002164 0.056140 -1.250 -1 -0.6989 -0.301039 0.000150 0,002164 0.063158 -1.199 -0.52288 -0.5228 -0.22185

10 0.000166 0,002164 0.070175 -1.153 -0.39794 -0.3979 -0.0969111 0.000183 0,002164 0.077193 -1.112 -0.39794 -0.3010 -0.0457612 0.000200 0,002164 0.084211 -1.074 -0.30103 -0.2218 013 0.000216 0,002164 0.091228 -1.039 -0.30103 -0.1549 0.07918114 0.000233 0,002164 0.098246 -1.007 -0.1549 -0.0969 0.11394315 0.000250 0,002164 0.105263 -0.977 -0.1549 -0.0457 0.176091

Kurva karakteristik fluidisasi setiap unggun :

-1.35 -1.3 -1.25 -1.2 -1.15 -1.1 -1.05 -1 -0.95

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

Unggun 4 cm

Naik

Log U

Log

∆P

(Tidak terfluidisasi)

-1.35 -1.3 -1.25 -1.2 -1.15 -1.1 -1.05 -1 -0.95

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

unggun 5 cm

Naik

log U

log

∆P

(Tidak terfluidisasi)

-1.35 -1.3 -1.25 -1.2 -1.15 -1.1 -1.05 -1 -0.950

2

4

6

8

10

12

unggun 6 cm

unggun 6 cm

Log U

log

∆P

(Tidak terfluidisasi)

b) Fluidisasi Padatan Diameter 0,355 – 0,630

Lajualir Q (L/menit)

Lajualir Q (m3/s)

A (m2) U (m/s) log U Log ΔP (cmH2O)Unggun 4 cm

Unggun 5 cm

Unggun 6 cm

7 0.000116 0,002164 0.04912 -1.308 -1 -0.1549 -0.39798 0.000133 0,002164 0.05614 -1.250 -0.52288 -0.04576 -0.22189 0.000150 0,002164 0.06315 -1.199 -0.30103 0.04139 -0.096910 0.000166 0,002164 0.07017 -1.153 -0.22185 0.07918 011 0.000183 0,002164 0.07719 -1.112 -0.15490 0.14612 0.0413912 0.000200 0,002164 0.08421 -1.074 -0.09691 0.17609 0.1139413 0.000216 0,002164 0.09122 -1.039 0 0.23044 0.1760914 0.000233 0,002164 0.09824 -1.007 0.041393 0.27875 0.2041015 0.000250 0,002164 0.10526 -0.977 0.079181 0.30103 0.27875

Kurva karakteristik fluidisasi setiap unggun :

-1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

Unggun 4 cm

NaikTurun

Log U

Log

∆P

log Umf = -1,007

Umf = 10(-1,007)

Umf = 0.098 m/detik

-1.35 -1.3 -1.25 -1.2 -1.15 -1.1 -1.05 -1 -0.95

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Unggun 5 cm

NaikTurun

Log U

Log

∆P

log Umf = -1.01

Umf = 0.098

Umf = 0.098 m/detik

-1.35 -1.3 -1.25 -1.2 -1.15 -1.1 -1.05 -1 -0.95

-0.5

-0.4-0.3-0.2-0.1

00.10.20.30.4

unggun 6 cm

NaikTurun

Log U

log

∆P

log Umf = -1.20

Umf = 0.063

Umf = 0.063 m/detik

c) Fluidisasi Padatan Diameter 0,200 – 0,355

Q (L/men)

Q (m3/s) A (m2) U (m/s) log U Log ΔP (cmH2O)Unggun 4 cm

Unggun 5 cm

Unggun 6 cm

6 0.000100 0,002164 0.0421 -1.37566 0.07918 0.17609 0.278757 0.000116 0,002164 0.0491 -1.30872 0.14612 0.30103 0.278758 0.000133 0,002164 0.0561 -1.25072 0.25527 0.39794 0.462399 0.000150 0,002164 0.0631 -1.19957 0.30102 0.47712 0.5185110 0.000166 0,002164 0.0701 -1.15381 0.38021 0.54406 0.5682011 0.000183 0,002164 0.0771 -1.11242 0.43136 0.55630 0.6020612 0.000200 0,002164 0.0842 -1.07463 0.47712 0.57978 0.6232413 0.000216 0,002164 0.0912 -1.03987 0.50514 0.60206 0.6434514 0.000233 0,002164 0.0982 -1.00769 0.49136 0.60206 0.64345

Kurva karakteristik fluidisasi setiap unggun :

-1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.90

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6Unggun 4 cm

Naik

Log U

log

∆P

log Umf = -1.05

Umf = 0.089

Umf = 0.089 m/detik

-1.4 -1.35 -1.3 -1.25 -1.2 -1.15 -1.1 -1.05 -1 -0.950

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

unggun 5 cm

Naik

Log U

Log

∆ P

log Umf = -1.30

Umf = 0.05

Umf = 0.05 m/detik

-1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.90

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

unggun 6 cm

Naik

Log U

log

∆P

log Umf = -1.15

Umf = 0.071

Umf = 0.071 m/detik

Tabel Harga Umf

Diameter butiran (mm)

Umf (m/s) berdasarkan kurva karakteristik

Umf (m/s) berdasarkan perhitungan

Unggun 4 cm

Unggun 5 cm

Unggun 6 cm

20 <Nre< 1000

NRe> 1000

0.630-1.000 Tidak terfluidisas

i

Tidak terfluidisas

i

Tidak terfluidisas

i

(Tidak ada) 0.057 m/s

0.355-0.630 0.098 m/s 0.098 m/s 0.063 m/s (Tidak ada) 0.034 m/s

0.200 – 0.355 0.089 m/s 0.05 m/s 0.071 m/s (Tidak ada) 0.016 m/s

KESIMPULAN

1. Nilai Umf dapat diperoleh dengan perhitungan dan dengan menggunakan kurva

karakteristik fluidisasi. Perhitungan dipengaruhi oleh nilai bilangan reynold dan diameter

partikel sedangkan kurva karakteristik fluidisasi dipengaruhi oleh beda tekanan dan cara

pembacaan grafik.

2. Rapat massa partikel :

ρ Ukuran Partikel 0.630 – 1.000 = 1915,04 kg/m3

ρ Ukuran Partikel 0.355 – 0.630 = 2166,09 kg/m3

ρ Ukuran Partikel 0.200 – 0.355 = 1691,64 kg/m3

D Padatan Ukuran Partikel 0,630 – 1,000 = 0,000815 m

D Padatan Ukuran Partikel 0,355 – 0,630 = 0,0004925 m

D Padatan Ukuran Partikel 0,200 – 0,355 = 0,0002775 m

μ udara = 0,0000186 kg/ms

3. Nilai Umf

Berdasarkan Perhitungan

Ukuran Diameter Partikel 0,630 – 1,000

Umf = 0.057 m/s

Ukuran Diameter Partikel 0,355 – 0,630

Umf = 0.034 m/s

Ukuran Diameter Partikel 0,200 – 0,355

Umf = 0.016 m/s

Kurva Karakteristik Fluidisasi

Ukuran Diameter Partikel 0,630 – 1,000

Tidak Terfluidisasi

Ukuran Diameter Partikel 0,355 – 0,630

Tinggi Unggun 4 cm, Umf = 0.098 m/detik

Tinggi Unggun 5 cm, Umf = 0.098 m/detik

Tinggi Unggun 6 cm, Umf = 0.063 m/detik

Ukuran Diameter Partikel 0,200 – 0,355

Tinggi Unggun 4 cm, Umf = 0.089 m/detik

Tinggi Unggun 5 cm, Umf = 0.050 m/detik

Tinggi Unggun 6 cm, Umf = 0.071 m/detik

4. Semakin tinggi unggun maka semakin tinggi nilai Umf, Sementara semakin besar ukuran

diameter partikel maka semakin besar nilai dari Umf.

5. Zeolit lebih mudah terfluidisasi dibanding pasir silica, dengan waktu yang relative cepat

untuk membuat seluruh permukaan partikelnya merata.

DAFTAR PUSTAKA

Djauhari, Agus.”Modul Praktikum Fluidisasi Padat Gas”.Bandung : Politeknik NegeriBandung

“Fluidisasi-Layanan Akademik Teknik Kimia ITB”. Dari situs akademik.che.itb.ac.id