bab 3 hydrocyclone sambungan rev fix

Upload: faris-naufal

Post on 07-Jul-2018

229 views

Category:

Documents


0 download

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

    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