7/17/2019 Pengertian Fluidisasi

http://slidepdf.com/reader/full/pengertian-fluidisasi 1/6

Pengertian Fluidisasi

Fluidisasi dipakai untuk menerangkan atau menggambarkan salah satu cara

mengontakkan butiran-butiran padat dengan fluida (gas atau cair). Sebagai ilustrasi dengan

apa yang dinamakan fluidisasi ini, kita tinjau suatu bejana dalam air di dalam mana

ditempatkan sejumlah partikel padat berbentuk bola, melalui unggun padatan ini kemudian

dialirkan gas dengan arah aliran dari bawah ke atas. Pada laju alir yang cukup rendah

 partikel padat akan diam. eadaan yang demikian disebut sebagai unggun diam atau

! fixedbed”. alau laju alir gas dinaikkan, maka akan sampai pada suatu keadaan dimana

unggun padatan tadi tersuspensi di dalam aliran gas yang melaluinya. Pada kondisi partikel

yang mobil ini, sifat unggun akan menyerupai sifat-sifat suatu cairan dengan "iskositas

tinggi, misalnya ada kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat hidrostatik. eadaan

demikian disebut # fluidized bed”.

KehilanganTekanan ( Pressure Drop)

$spek utama yang akan ditinjau di dalam percobaan ini adalah untuk mengetahui

 besarnya kehilangan tekanan di dalam unggun padatan yang cukup penting karena selain

erat sekali hubungannya dengan banyaknya energi yang diperlukan, juga bisa memberikan

indikasi tentang kelakuan unggun selama operasi berlangsung. orelasi-korelasi matematik 

yang menggambarkan hubungan antara kehilangan tekanan dengan laju alir fluida di dalamsuatu sistem unggun diperoleh melalui metode-metode yang bersifat semi empiris dengan

menggunakan bilangan-bilangan tak berdimensi.

%ntuk aliran laminer dimana kehilangan energi terutama disebabkan oleh #viscous

loses”, &lake memberikan hubungan sebagai berikut '

∆ P

 L  . gc=

k . μ . s2

ε3

  u ...............................................................................()

dP* ' ehilangan tekanan per satuan panjang atau tinggi ukuran

gc ' Faktor kon"ersi

+ ' iskosita fluida

' Porositas unggun yang didefinisikan sebagai perbandingan "olume ruang kosong di

dalam unggun dengan "olume unggunnya

' ecepatan alir superficial fluida

7/17/2019 Pengertian Fluidisasi

http://slidepdf.com/reader/full/pengertian-fluidisasi 2/6

s ' *uas permukaan spesifik partikel

*uas permukaan spesifik partikel (luas permukaan per satuan "olume unggun)

dihitung berdasarkan korelasi berikut'

s=

6(1−ε )dp ..............................................................................................()

sehingga persamaan () menjadi '

∆ P

 L  . gc=

36k . μ .(1−ε)2

dp2

. ε3

  . u ....................................................................(/)

atau'

∆ P

 L  . gc=

k ' . μ .(1−ε )2

dp2

. ε3

  . u .......................................................................(0)

Persamaan (0) ini kemudian diturunkan lagi oleh ko1eny dengan mengasumsikan

 bahwa unggun 1at padat tersebut adalah ekui"alent dengan satu kumpulan saluran-saluran

lurus yang partikelnya mempunyai luas permukaan dalam total dan "olume total masing-

masing sama dengan luas permukaan luar partikel dan "olume ruang kosongnya. 2arga

konstanta 3k4 yang diperoleh beberapa peneliti sedikit berbeda misalnya'

o1eny (56) k47 89

:arman ( 5/6) k47 ;9%S &ureau of <unes (58) k47 99

%ntuk aliran turbulen, persamaan (0) tidak bias dipergunakan lagi, sehingga =rgun

(58) kemudian menurunkan rumus lain dimana kehilangan tekanan digambarkan sebagai

hubungan dari ' #viscous losses” dan #kinetic energy losses”.

∆ P

 L  . gc=

k 1. μ .(1−ε)2

dp2

. ε3

  . u+k 2(1−ε)

ε3

  . ρg

dp μ

2

.........................................(8)

dimana ' k 7 89k 7 ,68

Pada tekanan ekstrim, yaitu'

. $liran laminer (>e79), sehingga term ?? bisa diabaikan

. $liran turbulen (>e7999), sehingga term ? bisa diabaikan

7/17/2019 Pengertian Fluidisasi

http://slidepdf.com/reader/full/pengertian-fluidisasi 3/6

Unggun Terfluidakan (Fluidized Bed)

%ntuk unggun terfluidakan, persamaan yang menggambarkan  pressure drop adalah

 persamaan =rgun yaitu'

∆ P

 L   . gc=150(1−ε )2

dp2

. εf 3   .u+

1.75(1−ε)

ε3   .

 ρg

dp μ2

..........................................(@)

Aimana f adalah porositas unggun pada keadaan terfluidakan. Pada keadaan ini

dimana partikel-partikel 1at padat seolah-olah terapung di dalam fluida, akan terjadi

kesetimbangan antaraberat partikel dengan gaya berat dan gaya apung dari fluida di

sekelilingnya.

Baya berat oleh fluida yang naik 7 berat partikel C gaya apung atau'

Dkehilangan tekanan pada unggunE Dluas penampangE 7 D"olume unggunE Ddensitas 1at padat

- densitas fluidaE.

[ ∆ P ] [ A ]= ( A . L ) (1−εf  ) ( ρp− ρf  )  g

gc ........................................................(6)

∆ P

 L  =(1−εf  ) ( ρp− ρf  )

  g

gc ........................................................................(;)

Kecepatan Minimum Fluidisasi

ang dimaksud kecepatan minimum fluidisasi (%mf), adalah kecepatan  superficial 

fluida minimum dimana fluida mulai terjadi. 2arga %m bisa diperoleh dengan

mengkombinasikan persamaan (@) dengan persamaan (;)

150 (1−εmf  ) .dp.ρg

εmf . μ  . μmf +

1.75d p2 ρ g

2

εm f 3 μ

2  μm f 

2=d p

3. ρg ( ρs− ρg ) g

 μ2 ....(5)

%ntuk keadaan ekstrim, yaitu'

a. $liran laminar (>e79) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah '

 μmf =d p

2( ρs− ρg)

150. μ  .g.εmf 

.............................................................(9)

b. $liran turbulen (>e7999) kecepatan fluidisasi minimumnya adalah '

 μmf =d p

2( ρs− ρg)1.75 . μ

  .g.εmf  .............................................................()

Karakteristik Unggun Tidak Terfluidakan

7/17/2019 Pengertian Fluidisasi

http://slidepdf.com/reader/full/pengertian-fluidisasi 4/6

Log U

Log ΔP Kecepatan Naik

Kecepatan Turun

B D

A E

Daerah Unggun DiamDaerah Unggun Terfuidakan

C

arakter unggun terfluidakan biasanya dinyatakan dalam bentuk grafik antara

 penurunan tekanan (GP) dan kecepatan  superficial fluida (%). %ntuk keadaan yang ideal,

kur"a hubungan ini berbentuk seperti terlihat dalam gambar '

Bambar ..ur"a arakteristik Fluidisasi ?deal

eterangan'

Baris $& ' menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam

Baris &: ' menunjukkan keadaan dimana unggun telah terfluidakan

Baris A= ' menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam pada waktu kita

menurunkan kecepatan air fluida. 2arga penurunan tekanan untuk kecepatan

aliran fluida tertentu, sedikit lebih rendah daripada harga penurunan tekanan

 pada saat awal operasi.

Fluidisasi Heterogen ( Agregative Fluidization)

$pabila dalam fluidisasi partikel-partikel padatnya terpisahnya secara sempurna tetapi

 berkelompok membentuk suatu agregat. eadaan yang seperti ini disebut sebagai fluidisasi

heterogen (agregative fluidization).

Higa jenis fluidisasi yang biasa terjadi adalah karena timbulnya'

a. Penggelembungan (bubbling)

b. Penolakan ( slugging)

c. Saluran-saluran fluida yang terpisah (channeling)

7/17/2019 Pengertian Fluidisasi

http://slidepdf.com/reader/full/pengertian-fluidisasi 5/6

(a) () (c)

Bambar .. Higa Ienis Fluidisasi 2eterogen

Keuntungan dan Kerugian dari fluidisasi

Penggunaan operasi fluidisasi didalam industry

$. Proses fisika ' transprtasi, penukar panas, pengeringan, pencampuran serbuk halus,

 pelapisan bahan plastik pada permukaan logam, pengecilanpembesaran partikel dan

adsorpso.&. Proses kimia ' oksidasi etilena, pembuatan anhidrida ftalat, cracking hidrokarbon

dan lain-lain.

Ai dalam pemakaiannya, unggun terfluidakan mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan

dengan unggun diam, antara lain '

. Sifat unggun yang menyerupai fluida memungkinkan adanya aliran 1at padat secara

kontinu

. ecepatan pencampuran padatan yang tinggi menyebabkan reactor selalu berada pada

kecepatan isothermal, sehingga memudahkan pengendaliannya.

/. Perpindahan massa dan panas antara fluida dan padatan lebih baik dibandingkan

dengan unggun diam.

0. Perpindahan panas antara unggun terfluidakan dengan media pemindah panas yang

 baik memungkinkan pemakaian alat penukar panas yang mempunyai luas permukaan

lebih kecil.8. <emungkinkan operasi dalam skala besar.

&eberapa kerugian pemakaian unggun terfluidakan '

7/17/2019 Pengertian Fluidisasi

http://slidepdf.com/reader/full/pengertian-fluidisasi 6/6

. Selama operasi partikel-partikel padat mengalami pengikisan sehingga karakteristik

fluidisasi bias berubah dari waktu ke waktu.

. &utiran halus akan terbawa aliran fluida sehingga mengakibatkan kehilangan sejumlah

tertentu padatan.

/. . Herjadinya erosi terhadap bejana dan system pendingin oleh partikel padatan.

0. Herjadinya gelembung dan kekosongan local didalam unggun seringkali tidak bisadihindarkan. Peristiwa ini mengakibatkan kontak antara fluida dengan padatan tidak

merata sehingga kon"ersi reaksi menjadi kecil.

8. Pencampuran padatan yang terlau cepat akan mengakibatkan ketidak seragaman waktu

tinggal padatan didalam reactor. %ntuk proses kontinu, hasil yang didapatkan tidak

seragam dan kon"ersi rendah, khususnya untuk tingkat kon"ersi yang tinggi.

Sedangkan untuk proses batch, pencampuran ini menguntungkan karena diperoleh hasil

yang seragam. %ntuk reaksi katalitik, gerakan partikel katalis berpoti yang menangkap

dan membebaskan molekul gas pereaksi secara kontinu akan menambah pencampuran

ulang sehingga menurunkan hasil.