bab 3 hydrocyclone sambungan rev fix
TRANSCRIPT
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
1/22
3.5 Study Case : Hydrocyclone pada industri kelapa sawit
Digunakan pada stasiun pengolahan inti. Hydrocyclone berfungsi
untuk memisahkan antara inti dengan cangkang. Adapun proses
pengolahan dari kelapa sawit hingga mencapai pada proses pemisahan
menggunakan hydrocyclone terdiri dari beberapa tahapan yaitu:
Fresh Friut
Bunch
Sterilization
Digestion
Pressing Depericarper
Silo Drier
ut
!racker
!racked
ut Blower
"ydrocyclone
#ernel
Drier
#ernel
Storage
Gambar 17 $ahapan proses pengolahan hingga mencapai hydrocyclone
20
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
2/22
%.&.' Proses ker(a unit Hydrocyclone
!ampuran cangkang dan inti yang keluar dari separating coloum
dimasukan kedalam bak ') lalu oleh pompa hydrocyclone *P'+ dipompakan
kedalam hydrocyclone *"'+) campuran ini akan diputar oleh gaya sentrifugal)
inti yang mempunyai berat (enis lebih kecil berkumpul ditengah cyclone lalu
melalui vortex finder keluar ke sebelah atas.
,nti yang bercampur dengan air ini kemudian masuk ke dewatering
screen untuk memisahkan air) selan(utnya inti secara teratur banyaknya *atau
diatur water lock + masuk ke kernel transport fan untuk dimasukan ke
pemeraman inti *kernel bin+ melalui saringan kernel sterilizer . Sedangkan
cangkang yang mempunyai berat (enis besar akan berkumpul dibagian pinggir
cyclone lalu keluar dari bawah bersama air ke bak -.
Produk pada bak - masih terdapat inti bercampur cangkang. !ampuran
ini dipompakan oleh pompa hydrocyclone *P-+ dipompakan ke hydrocyclone
*"-+ proses pemisahan disini sama dengan pada hydrocyclone *"'+. ,nti
keluar sebelah atas pipa melalui vortex finder masuk kembali ke bak %.
Proses pada bak % mengandung sedikit inti. !ampuran ini dipompakan
oleh pompa hydrocyclone *P%+ dipompakan ke hydrocyclone *"%+) proses
pemisahan disini sama dengan pada hydrocyclone *"'+ dimana cangkang akan
keluar ke shall dewatering screen) selan(utnya secara teratur *diatur water
lock + masuk ke shall transport fan untuk direbus ke
Gambar 18 Skema ker(a unit hydrocylone
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
3/22
shall hopper sebagai bahan bakar ketel. ,nti akan keluar melalui pipa dari
atas dan masuk ke bak -. ,nti kemudian dibawa ke kernel dryer untuk
dikeringkan dan disimpan di kernel storage/0.
%.&.- Bagian1bagian unit
Hydrocyclone Alat ini terdiri
dari :
a. $abung pemisah * Hydrocyclone+ yang dilengkapi dengan pompa
pengutip *vortex Finder + dan konus dibawahnya.
b. Bak penampung
a. $abung pemisah * Hydrocyclone+
Alat ini beker(a bersarkan karena gaya senrtifugal yang di timbulkan oleh
aliran air yang membentuk pusaran *vortex+. Akibat gaya sentrifugal yang
di timbulkan oleh aliran vortex maka ,nti kelapa sawit yang memiliki
massa (enis '232 kg4 akan berada pada pusat pusaran sedangkan
cangkang kelapa sawit yang memiliki massa (enis '%22 kg4 akan
terlempar hingga ke dinding hydrocyclone.
Gambar 19 Proses pemisahan di dalam tabung
#apasitas aliran masuk pada saluran inlet:
Q =v
* -.&.-1'+ A
dimana: 5 6 kapasitas aliran *kg4s+
v 6 kecepatan aliran *m4s+
A 6 luas penampang *m-+
Dimana kecepatan aliran dapat diperoleh dari :
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
4/22
di6 diameter pipa inlet *m+
sedangkan la(u aliran massa dapat ditentukan dari: m =
ρ ⋅Q
7aya1gaya yang ter(adi *!oulson)'839+:
F C = m ⋅aC
atau dapat di tulis
F C = m ⋅r ⋅ω-
dimana: F C 6 gaya sentrifugal
m 6 massa benda yang mengalami gaya sentrifugal 6
kecepatan sudut
aC 6 percepatan sudut
ika :
ω =
v
r
v 6 kecepatan tangensial *m4s+
ika kecepatan rotasi dinyatakan dalam rpm:
ω = - ⋅π ⋅ N
92
* -.&.-1-+
* -.&.-1%+
*-.&.-1/+
*-.&.-1&+
*-.&.-19+
Perbandingan gaya gra;itasi dan gaya sentrifugal *!oulson)'839+:
7aya gra;itasi: F = m ⋅ g *-.&.-1
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
5/22
=aka gaya sentrifugal yang di alami oleh inti adalah :
F = m ⋅r ⋅ω-
*-.&.-13+C ' ' '
dimana : F C '
6 gaya sentrifugal yang dialami oleh inti
m' 6 massa dari inti
r ' 6 (arak terlemparnya inti dari pusat pusaran
Dan gaya yang dialami oleh cangkang adalah :
F
=
m-
⋅r ⋅ω-
*-.&.-18+C - -
dimana : F C -
m-
r -
6 gaya sentrifugal yang dialami oleh cangkang
6 massa dari cangkang
6 (arak terlemparnya cangkang dari pusat pusaran
b. Bak penampung
Bak penampung campuran hasil pemisahan yang dilakukan oleh
tabung pemisah *hydrocylone+) yang dilengkapi dengan dewatering
drum. "asil pemisahan yang dikeluarkan hydrocylone melalui pipa
bawah akan masuk ke dalam bak ini yang selan(utnya akan dibawa
keluar oleh shall transport fan untuk dibawa ke proses selan(utnya
untuk direbus ke shall hopper sebagai bahan bakar ketel/0.
Gambar 20 alur distribusi inti dan cangkang
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
6/22
3.. !ecepatan settling sentri"u#al
#ecepatan settling sentrifugal atau kecepatan pengendapan sentrifugal
ditin(au dari sebuah sebuah partikel berdiamater Dp) berotasi pada (ari1(ari 6 r)
maka gaya sentrifugal seperti perilaku gerak partikel dalam fluida) tetapi gaya
gra;itasi diganti dengan gaya sentrifugal'0. Adapun kecepatan settling
sentrifugal dapat dilihat pada persamaan -.91' *!oulson)'839+.
v = vv -
*-.91'+t
gr gt
v gt 6 gravitational terminal velocity *m4s+
vt 6 kecepatan tangensial *m4s+
Gambar 21 >ariasi kecepatan tangensial dan kecepatan radial
$erlinden) ,nst.page'9&.*'8/8+0
=aka) v = vr ⋅ g ⋅d out *-.91-+v - gt
Dimana: v = ! *-.91%+r
- ⋅π ⋅r
v 6 kecepatan air ;olumetrik massa4waktu0 *m%4s+
ika dinyatakan dalam luas penampang masuk *Ain+:
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
7/22
v = A - ⋅d
out ⋅ g
*-.91/+in
π ⋅d in ⋅v gt
3.7. $liran Vortex
!ortex adalah massa fluida yang partikel1partikelnya bergerak berputar dengan
garis arus * streamline+ membentuk lingkaran konsentris
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
8/22
Gambar 2.15 Pola garis arus untuk sebuah ;orte?
Gambar 2.18 %ipe&tipe Vortex
$ipe vortex ' merupakan awal aliran air berputar di permukaan. $ipe - putaran
air mulai menun(ukkan adanya cekungan kedalam di bagian tengah pusaran. $ipe %
pusaran air mulai membentuk kolom udara *vortex+ yang bergerak menu(u oulet. $ipe /
kekuatan vortex mampu menarik material apung masuk ke dalam pusaran. $ipe & adalah
vortex dimana gelembung1gelembung udara pecah di u(ung pusat pusaran yang masuk
konstruksi silinder. $ipe 9 vortex dengan lubang udara penuh menu(u outlet .
3.8. 'onto( Hydrocyclone pemisa( padatan ) Desander Hydrocikcone *
%.3.'. #escription
Simulasi numerik lan(ut menggunakan software !FD Fluent dilakukan oleh
Shen et al *-228+ disiklon D= kecil. "al ini diikuti oleh model matematika untuk
menggambarkan sistem aliran di D= siklon dengan cara menggabungkan =etode
Discrete lement *D=+ dengan !FD *!hu et al) -228a+. "al ini diikuti oleh penelitian
numerik lan(ut pada '222mm D= siklon oleh ang et al *-228+ dan kepadatan partikel
27
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
9/22
studi distribusi memanfaatkan !FD1D= pada siklon '222mm D= oleh !hu et al
*-228b+. Analisis !FD pada siklon D= besar akan membuat perbaikan D=
Siklon mungkin tanpa data eksperimen dan (uga memungkinkan pengembangan besar
diameter D= siklon untuk pengobatan benefisiasi batubara halus seperti yang diminta
oleh ;an der alt
*-22-+.
Gambar 22 Desander "ydrocyclone
%.3.- $pecification
Sebagai acuan) efisiensi pemisahan meningkatkan sebagai penurunan diameter
"ydrocyclone dan meningkat kerugian head. =iniatur "idrosiklon dapat digunakan
untuk memudahkan pengambilan sampel cairan) untuk menentukan penyaring
*termasuk "idrosiklon lebih besar+ operasi dan efisiensi dan untuk mengu(i kelayakan
operasi untuk masalah yang dihadapi. Setiap filter dirancang dan diproduksi untuk
mencapai standar kualitas tertinggi dan selesai.
• kerugian head Direkomendasikan untuk operasi yang efektif: %13 psi
• =aksimum direkomendasikan tekanan ker(a: '-2 psi
• $ekanan =aksimum: '&2 psi
• inlet dan outlet Air: horizontal dan ;ertikal
• Sisipan: standar pada semua ukuran kecuali % Cdan /C
• Pelindung lapisan: polyester pada lapisan seng1fosfat
28
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
10/22
• katup $ekanan: harus dimasukkan sebelum instalasi penyaringan (ika tekanan
tidak terkontrol• $ersedia ukuran: % C) /C) 9 C) 3C) '- C) '9C) -2 C) -/C dan %2 C
• koneksi nd: $hread *$"+) Flange *F+) 7roo;e *7@+
• koneksi Sedimentasi $ank:
1 $hread: % Cdan /C ukuran
1 Flange: '- C) '9C) -2 C) -/C dan %2 Cukuran
1 7roo;e: 9 Cdan 3C ukuran
%abel 2 a(u Alir yang di @ekomendasikan
%.3.%. %peration
Berdasarkan prinsip centrifuge) partikel yang berputar di dinding luar
"ydrocyclone dan tertarik pada bagian bawah ke dalam Sedimentasi $ank.
#ecepatan di mana air mengalir melalui "ydrocyclone menentukan efisiensi di
mana partikel dipisahkan dari air.
• #ondisi ker(a normal dicapai ketika headloss pada "ydrocyclone tidak kurang
dari % psi dengan berbagai direkomendasikan %13 psi.1 Sebuah headloss kurang dari % psi akan mengurangi efisiensi pemisahan dan
headloss lebih dari
3 psi mungkin menyebabkan erosi meningkat.
• "ydrocyclone ini dirancang untuk maksimum direkomendasikan tekanan ker(a
'-2 psi dan tidak boleh melebihi '&2 psi.
%.3./. &nstallation
=enginstal dan menghubungkan "ydrocyclone ;ertikal dengan Sedimentasi
$ank bawah "ydrocyclone.
29
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
11/22
• Perhatian khusus harus diberikan terhadap arah aliran yang benar: inlet dan
outlet horisontal ;ertikal atas (elas ditandai dengan panah.• Pasang bola katup manual ke port siram dari Sedimentasi $ank.
• Periksa bahwa la(u alir aktual melalui "ydrocyclone adalah dalam kisaran yang
direkomendasikan. a(u aliran yang tidak memadai akan menghasilkan kiner(a
berkurang.
• ika lebih dari satu "ydrocyclone diinstal) meninggalkan ruang yang cukup
antara unit untuk memudahkan pemeliharaan.
• manifold dirancang khusus tersedia untuk pemasangan beberapa filter.
• Sebuah katup tekanan harus dipasang hulu "ydrocyclone (ika tekanan tidak
dikendalikan
Gambar 23 'ultiple Hydrocylone and $edimentation ank &nstallation
%.3.&. 'aintenance
• Eleskan lapisan lemak untuk menangani benang setahun sekali.
• Segera memperbaiki kerusakan lapisan pelindung tangki.
30
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
12/22
Gambar 2+ !ontoh Perancangan Desander "ydrocycloneG
3.9. 'onto( ,er(itun#an ,erancan#an Dense Medium Hydrocyclone
'. -oal 1
Padatan dari slurry encer harus dipisahkan menggunakan hidrosiklon. Dimana
Densitas padatan adalah -822 kg 4 m%) dan cairannya adalah air. fisiensi pemisahan 8&
persen untuk partikel yang lebih besar dari '22 um diperlukan. Suhu operasi minimum
adalah '2 o! dan maksimal %2 o!. Flow rate nya sebesar '-22 iter 4 menit
,enyelesaian :
Densitas padatan 6 -822 kg4m%
Pada Suhu '2 o! :
Densitas !airan 6 888)iskositas !airan 6 ')%2iskositas !airan 6 2)322< cp
Sehingga)
Pada Suhu '2 o! *minimum + :
Dari gambar '2.-- *!oulson and @ichardsons) '888+) untuk efisiensi 8& H pada ukuran
partikel diatas '22 um ) d&2 6 9/ um
31
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
13/22
Dan pada gambar '2.-% *!oulson and @ichardsons) '888+ pada ;iskositas cairan ')%2
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
14/22
kandungan komponen menggunakan alat hydrocyclone untuk mengetahui seberapa
besar kandungan liLuid dan solid tiap komponen.
%utorial
1 emasukkan !omponen yan# terkandun# dari suspensi yaitu '1+ dan
$luminium.
Gambar 1
#lik tab compenent list M add component M pili( '&1+ M klik add M klik tab
hypothetical solid M pili( aluminium M klik add.
2 emasukkan /luid ,acka#e
Ga
mbar 2
33
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
15/22
#lik tab fluid package M Basis1' M pilih $ntoine pada Property Package Selection
3 emasukkan $liran aterial
Gambar 3
#lik tab Simulation M muncul kotak dialog Palette M double click pada pana( biru
*material stream+. #emudian akan muncul panah biru pada simulasi.
+ emasukkan !ondisi $liran
Gambar 4
Atur kondisi aliran material seperti temperatur 100 o' ) tekanan 1 atm) dan mass flow
1000 k#( pada worksheet condition.
34
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
16/22
5 emasukkan !omposisi -uspensi
Gambar 5
#lik composition pada worksheet M klik edit M pilih =ass FractionM isi asumsi awal 0.5
'&1+ dan 0.5 $luminium dengan total fraksi adalah ' M ok *hi(au+. oteN perhatikan
tab warna indikasi pada bagian bawah (endela worksheet) (ika masih merah berarti ada
kesalahan pada kondisi) (ika berwarna kuning masih diperlukan parameter lain atau data
lain) (ika sudah berwarna hi(au berarti data sudah ready dan dapat masuk ke simulasi
alat.
emasukkan $lat
35
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
17/22
Gambar 6
Double click alat (ydrocyclone pada tab common di palette.
Gambar 7
Gambar 8
36
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
18/22
#emudian akan muncul (endela "ydrocyclone O1'22 seperti 7ambar
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
19/22
Gambar 10
Kntuk melihat kondisi pada produk yang dihasilkan) double click pada alat
*hydrocyclone+ di simulasi M klik tab worksheet.
Gambar 11
Kntuk melihat hasil solid product pada bagian bottom hydrocyclone) double click pada
pana( -olid,roduct) maka akan muncul (endela =aterial Stream:SolidProduct M klik
!omposition seperti 7ambar ''.
38
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
20/22
Gambar 12
Kntuk melihat hasil liLuid product pada bagian top hydrocyclone) double click pada
pana( iuid,roduct) maka akan muncul (endela =aterial Stream:iLuidProduct M
klik !omposition seperti 7ambar '-.
4$4 6
,%,
$. #esimpulan
'. Dalam memilih metode separasi yang tepat) faktor I faktor yang perlu diperhatikan
adalah ukaran partikel) kehomogeneousan) bentuk partikel) parameter produk) dan harga
operasi.
-. !lassifier didesain untuk menghasilkan dua produk) yaitu mengalir di bagian atas)
overflow *produk yang berukuran kecil4halus4kecepatan pengendapan rendah *slimes+
dan underflow yang berukuran lebih besar4kasar *sands atau o;ersize+4kecepatan
pengendapan tinggi.
%. enis klasifier ada dua yaitu) mechanical classifier dan centrifugal classifier.
/. "ydrocyclone meruapakan contoh centrifugal classifier.
&. "ydrocylone terdiri dari bagian) lubang masuk) cylindrical section) ;orte? finder)
cone section) lubang keluar.
39
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
21/22
9. "ydrocylone banyak digunakan dalam pemisahan mineral) kerosene dengan mineral
pengotor *Al) !u)dll+) industry kelapa sawit memisahkan dengan pengotornya.
ince) A. -228a ) CF#*#+' modelling of multiphase
flow in dense medium cyclones) Powder $echnology '8%) -228) p-%&1-/
-
8/19/2019 BAB 3 Hydrocyclone Sambungan Rev Fix
22/22
alas)'882) !hemical Process Luipment) ashington : Knited Stated of America.
41