Kecepatan fluidisasi dan settling velocity

Suatu ketika saya mesti berurusan dgn material padatan yg mesti divakum, tp gak boleh terbawa (entrained) sampe ke filter yg dipasang di hulu sistem vakum. Secara kasar, saya pikir akan ada dua hal;

  1. Apakah material padatan tsb akan terfluidisasi?
  2. Jika terfluidisasi, apakah akan terbawa (entrained)?

Utk menjawab pertanyaan ini, saya mesti memprediksi kecepatan minimum fluidisasi (Umf) dan kecepatan terminal atau settlingnya. Saya katakan memprediksi krn perilaku material padatan hanya akan jelas jika kita melakukan eksperimen. Tanpa eksperimen, kita hanya bisa menggunakan korelasi2 dr material2 padatan yg udah ada eksperimennya. Ini lah yg namanya memprediksi.

Dalam dunia fluidisasi (plg terkenal krn fluid catalytic cracking process), dari bawah suatu bed material padatan, dihembuskan udara dgn kecepatan tertentu. Kecepatan minimum fluidisasi (Umf) diperoleh jika beda tekanan antara hulu dan hilir bed (tumpukan material padatan tsb) sama dengan tekanan akibat gaya berat di dasar bed dan luas area bed tsb. Pada kecepatan udara yg lbh rendah dr Umf, bed tidak mengalami fluidisasi. Di daerah ini, kecepatan udara berbanding lurus dgn beda tekanan (∆P) tsb. Pada kecepatan di atas Umf, ∆P tetap konstan dengan ketinggian bed yg meningkat jika kecepatan dinaikkan. Sampai pada suatu kecepatan tertentu, material padatan akan terbawa (entrained) dengan kenaikan kecepatan udara. Kecepatan udara pada saat material akan terbawa, yg klo dinaikkan material akan terbawa, dianggap merepresentasikan kecepatan terminal partikel tsb atau settling velocity nya. Settling velocity (Ut) ini sbnrnya menandakan keseimbangan antara gaya gravitasi yg menarik partikel ke bawah dgn jumlah gaya buoyant dan gaya drag yg menariknya ke atas. Bukunya Kunii -Levenspiel yg berjudul Fluidization Engineering dgn jelas menggambarkan letak Umf dan Ut.

Begini prosedur perhitungan utk Umf dan Ut secara umum:

Perhitungan kecepatan minimum fluidisasi, Umf –> utk melihat apakah pada kecepatan udara yg kita tentukan partikel tsb terfluidisasi atau tidak:

1. Property yg diperlukan:

dp = diameter partikel (m)
ρp = density partikel (kg/m3)
ρ = density udara (kg/m3)
μ = viskositas udara (Pa.s)
Φs = sphericity particle

2. Hitung Archimedes number, Ar

3. Pilih metodenya

4. Hitung Umf

 Perhitungan settling velocity, Ut –> utk melihat apakah partikel terbawa atau entrained

1. Hitung d*;

 3. Hitung u*

 4. Hitung Ut

 5. Hitung Re

 6. Hitung CD

Perhitungan di atas adalah metode Haider-Levenspiel. Cara lain utk free-settling, dijabarkan di bawah dgn melihat kesetimbangan gaya pada partikel yg jatuh tanpa terikat (free settling).

CD adalah fungsi dr bilangan Reynold, Re = ρ*dp*v/μ. Nilai ini bisa dilihat dr grafik Cterhadap Re di buku2 spt Perry dan Kunii-Levenspiel. 

Atau dgn menggunakan pendekatan di bawah ini:

Re < 0.1 atau Stokes regime, CD = 24/Re

0.1  < Re < 1000 atau intermediate regime, CD = (24/Re)*(1+0.14Re0.7)

1000 < Re < 350000 atau Newton’s law regime, CD = 0.445

v di sini adalah kecepatan terminal atau settling velocity (ut), yg tentunya menentukan nilai Re dan CD. Oleh karena itu, perhitungan ini dilakukan secara iteratif.

Utk partikel2 yg saling berkaitan krn dipengaruhi oleh partikel2 lain di sebelahnya atau saling berkaitan atau hindered settling, biasanya digunakan metode Richardson-Zaki utk menghitung settling velocity, Ut. Tp kita mesti mengetahui voidage partikel tsb, ε.

Dgn pendekatan ini, jika laju alir udara melebihi kecepatan minimum fluidisasinya, maka partikel padatan tsb akan terfluidisasi. Dan jika terfluidisasi, maka jika laju alir udaranya jg melebihi kecepatan terminal atau settling velocitynya, maka partikel tsb akan terbawa atau entrained.

2 Comments (+add yours?)

  1. septriani
    Nov 15, 2012 @ 16:18:34

    selamat malam mas..
    kebetulan saya lagi skripsi tentang gasifikasi nih,,,
    saya sangat butuh buku kunii tentang fluidization engineering..
    mas,punya bukunya atau softcopynya ya??
    kalau softcopy, saya boleh minta gak mas??
    saya minta tolong kali..terima kasih mas

    tolong bls ya mas:
    septrianilaoli@ymail.com

    Reply

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: