tugas akhir (konversi energi) – tm141585

TUGAS AKHIR (KONVERSI ENERGI) – TM141585

STUDI EKSPERIMEN PENGARUHKECEPATAN UDARA PENGERING INLETCHAMBER PADA SWIRLING FLUIDIZEDBED DRYER TERHADAP KARAKTERISTIKPENGERINGAN BATUBARA

Dicky PermanaNRP. 2112100026

Dosen PembimbingProf. Dr. Eng. Prabowo, M.Eng

JURUSAN TEKNIK MESINFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya 2016

TUGAS AKHIR (KONVERSI ENERGI) – TM141585

EXPERIMENTAL STUDY OF THE EFFECT OFAIR DRYER INLET CHAMBER VELOCITYUSING SWIRLING FLUIDIZED BED DRYER ONCHARACTERISTICS OF COAL DRYING

Dicky PermanaNRP. 2112100026

Dosen PembimbingProf. Dr. Eng. Prabowo, M.Eng

JURUSAN TEKNIK MESINFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya 2016

v

STUDI EKSPERIMEN PENGARUH KECEPATAN UDARAPENGERING INLET CHAMBER PADA SWIRLING

FLUIDIZED BED DRYER TERHADAP KARAKTERISTIKPENGERINGAN BATUBARA

Nama : Dicky PermanaNRP : 2112 100 026Jurusan : Teknik Mesin FTI – ITSDosen Pembimbing : Prof. Dr. Eng. Prabowo, M.Eng

ABSTRAKEnergi listrik merupakan energi yang dominan dibutuhkan

pada kehidupan sehari-hari dan mudah untuk diubah menjadibentuk energi lain. Salah satu jenis pembangkit listrik adalahPembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang mayoritasnyamenggunakan batubara sebagai bahan bakar utama. Desain boileryang ada kebanyakan untuk penggunaan batubara dengan kaloryang tinggi sedangkan batubara yang banyak tersedia adalah yangberkalori rendah. Penggunaan batubara yang dibawah spesifikasiboiler akan mempengaruhi kinerja PLTU. Untuk memenuhikapasitas pembangkitan digunakan semua pulverizer yang tersediadi PLTU sehingga tidak ada pulverizer yang tersedia sebagaicadangan. Akibatnya ketika terjadi kerusakan pada salah satupulverizer akan berakibat pada turunnya kapasitas produksi listriksehingga dapat menimbul kerugian financial yang besar padaPLTU. Untuk menghindari hal tersebut digunakan batubara yangmemenuhi spesifikasi boiler yaitu yang memiliki kalori tinggi.Bedasarkan kondisi tersebut diperlukan teknologi yang dapatmeningkatkan nilai kalori batubara. Swirling fluidized bed coaldryer merupakan salah satu teknologi model pengeringan batubara.

Penelitian dilakukan dengan studi eksperimenmenggunakan alat percobaan yaitu swirling fluidized bed coaldryer. Eksperimen ini dilakukan dengan cara menghembuskanudara panas dengan blower menuju drying chamber yang melewatidistributor bed berupa blade dengan sudut inklinasi 20⁰ sehingga

vi

membentuk aliran swirl. Pengambilan data moisture contentdilakukan dengan menimbang batubara setelah proses pengeringanuntuk setiap 1 menit sebanyak 15 kali, 2 menit sebanyak 8 kali.Percobaan dilakukan menggunakan batubara low rank, massasebanyak 600 gram, ukuran diameter ± 6 mm denganmemvariasikan kecepatan udara pengering inlet chamber. Untukmendapatkan moisture content sisa, pengeringan dilanjutkanmenggunakan oven electric dengan temperatur 105⁰ C selama 180menit (menurut standart ASTM D 5142).

Hasil yang didapatkan dari eksperimen ini adalahtemperatur dan relative humidity pada inlet dan outlet chamberserta massa batubara basah dan kering. Dari data tersebut akandianalisa dari sisi batubara didapatkan nilai drying rate padakecepatan 2 m/s, 2,5 m/s dan 3 m/s berturut-turut sebesar 1,9806% per menit, 2,638 % per menit dan 3,1182 % per menit. Untukkoefisien perpindahan massa berturut-turut sebesar 0,65203 m/s,0,072052 m/s dan 0,078264 m/s.

Kata kunci : Swirling Fludized Bed Coal Dryer, PerpindahanPanas dan Massa, Psychrometric Chart.

vii

EXPERIMENTAL STUDY OF THE EFFECT OF AIRDRYER INLET CHAMBER VELOCITY USING SWIRLING

FLUIDIZED BED DRYER ON CHARACTERISTICS OFCOAL DRYING

Name : Dicky PermanaRegistration No. : 2112 100 026Department : Teknik Mesin FTI – ITSAcademic Advisor : Prof. Dr. Eng. Prabowo, M.Eng

ABSTRACTElectrical energy is the dominant energy needed on daily

basis and easy to be converted into other forms of energy. One typeof power plant is Steam power plan that the majority were usingcoal as the main fuel. Most existing boiler design for the use of coalwith high calorific whereas coal widely available is low calorie.The use of coal under the boiler specification will affect theperformance of the plant. To meet the generation capacitypulverizer used all available at the power plant so that nopulverizer is available as a backup. As a result, when there isdamage to one of the pulverizers it will result in a decreaseelectricity production capacity that can be causing any greatfinancial losses at the plant. To avoid the use of coal boilers whichmeet the specifications that have high calories. Based on theseconditions needed technology that can increase the calorific valueof coal. Swirling fluidized bed coal dryer is one of the models coaldrying technology.

Research carried out by experimental studies using alaboratory scale experiments that have been designed by previousresearchers that is swirling fluidized bed coal dryer. Thisexperiment was carried out by blowing hot air to the dryingchamber with a blower which passes through a distributor bed inthe form of a blade with an inclination angle of 20⁰ thus forming aswirl flow of air inside the drying chamber. Data retrieval is done

viii

by weighing the moisture content of coal after the drying processfor every 1 minute 15 times, 2 minutes 8 times. The experimentswere performed by varying the velocity of inlet drying chamber of2 m/s, 2.5 m/s and 3 m/s, low rank coal, a mass of 600 grams, witha diameter of ± 6 mm. To get the rest of the moisture content, thedrying is continued using electric oven with a temperature 105⁰ Cfor 180 minutes (according to ASTM D 5142 standard).

Results obtained from this experiment is the temperatureand relative humidity at the inlet and the outlet chamber and themass of wet and dry coal . From these data will be analyzed interms of coal drying rate values obtained at the velocity of 2 m / s, 2.5 m / s and 3 m / s , respectively for 1.9806 % per minute , perminute 2.638 % and 3.1182 % per minute. For the mass transfercoefficient row of 0.65203 m / s , 0.072052 m / s and 0.078264 m /s .

Keywords: Swirling Fludized Bed Coal Dryer, Heat andMass Transfer, Psychrometric chart.

xi

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN...................................... iiiABSTRAK ............................................................. vABSTRACT ............................................................. viiKATA PENGANTAR .............................................. ixDAFTAR ISI ............................................................. xiDAFTAR GAMBAR ................................................ xvDAFTAR TABEL..................................................... xxBAB I PENDAHULUAN ......................................... 11.1 Latar Belakang............................................... 11.2 Rumusan Masalah ......................................... 51.3 Tujuan Penelitian........................................... 61.4 Batasan Masalah............................................ 61.5 Manfaat Penelitian......................................... 61.6 Sistematika Penulisan.................................... 7

BAB II DASAR TEORI ........................................... 9

2.1 Prinsip Pengeringan....................................... 92.1.1 Mekanisme Pengeringan ............................... 92.1.2 Periode Laju Pengeringan.............................. 112.1.3 Faktor yang Mempengaruhi Pengeringan...... 132.1.3.1 Pengaruh Dimensi Partikel ........................... 132.1.3.2 Pengaruh Kelembaban Udara (RH)............... 142.1.3.3 Pengaruh Kadar Air Dalam Batubara............ 142.1.3.4 Pengaruh Kecepatan Aliran Fluida................ 152.1.3.5 Pengaruh Temperatur Pengeringan ............... 172.2 Prinsip Perpindahan Massa............................ 182.3 Swirling Fluidized Bed Dryer........................ 202.4 Prinsip Psychrometric Chart ......................... 222.5 Penelitian Terdahulu...................................... 27

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN .............. 33

3.1 Model Alat Pengeringan................................ 333.2 Skema peralatan............................................. 34

xii

3.3 Variabel Penelitian......................................... 353.4 Peralatan Penunjang Eksperimen .................. 363.5 Metodologi Eksperimen................................. 443.5.1 Tahap Persiapan............................................. 443.5.2 Tahap Pengambilan Data............................... 473.5.3 Tahap Analisa Data Eksperimen.................... 483.5.4 Tahap Analisa Data Eksperimen.................... 503.6 Lembar Pengambilan ..................................... 503.7 Flowchart Pengambilan Data ........................ 523.7.1 Flowchart Pengambilan Data ........................ 523.7.2 Flowchart Pengolahan Data Dari Batubara ... 543.7.3 Flowchart Pengolahan Data Dari Udara........ 55

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ............ 57

4.1 Data Hasil Percobaan..................................... 57

4.2 Analisa dan Contoh Perhitungan ................... 574.2.1 Contoh Perhitungan Laju Alir Massa ............ 574.2.2 Contoh Perhitungan Kalibrasi Pitot Tube...... 584.2.3 Contoh Perhitungan Humidity Ratio Pada

Sisi Udara ...................................................... 614.2.4 Contoh Perhitungan Moisture Content Pada

Sisi Batubara.................................................. 624.2.5 Contoh Perhitungan Drying Rate................... 634.2.6 Contoh Perhitungan Koefisien Perpindahan

Panas dan Massa ............................................ 644.3 Analisa Hasil dan Pembahasan Dari Sisi

Udara ............................................................. 664.3.1 Analisa Udara Pengering Pada

Psychrometric Chart...................................... 664.3.2 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap

Relative Humidity Fungsi Drying Time ......... 694.3.3 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap

Temperatur Udara Keluar Chamber FungsiDrying Time .................................................. 71

xiii

4.3.4 Analisa Pengaruh Kecepatan TerhadapSelisih Ratio Humidity (Δω) Fungsi DryingTime............................................................... 73

4.4 Analisa Hasil dan Pembadahan Dari SisiBatubara......................................................... 74

4.4.1 Analisa Pengaruh Kecepatan TerhadapMoisture Content Fungsi Drying Time ......... 74

4.4.2 Analisa Pengaruh Kecepatan TerhadapDrying Rate Fungsi Drying Time.................. 76

4.5 Analisa Perbandingan Massa Uap Air yangDilepas Batubara dan Diterima Udara padaKecepatan 2 m/s ............................................ 77

4.6 Analisa Perbandingan Massa Uap Air yangDilepas Batubara dan Diterima Udara padaKecepatan 2,5 m/s ......................................... 79

4.7 Analisa Perbandingan Massa Uap Air yangDilepas Batubara dan Diterima Udara padaKecepatan 3 m/s ............................................ 81

4.8 Analisa Pengaruh Kecepatan TerhadapDrying Rate Fungsi Moisture Content........... 83

4.9 Analisa Pengaruh Kecepatan terhadapKoefisien Perpindahan Panas ........................ 85

4.10 Analisa Pengaruh Kecepatan TerhadapKoefisien Perpindahan Massa ....................... 87

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................... 89

5.1 Kesimpulan.................................................... 89

5.2 Saran.............................................................. 90DAFTAR PUSTAKA ...............................................LAMPIRANBIODATA PENULIS

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Alur proses Pembangkit ListrikTenaga Uap Paiton unit 1 ................... 1

Gambar 1.2 Proses konversi energi dari batubaramenjadi energi listrik........................... 2

Gambar 1.3 (a) Pulverizer (b) Skema pulverizer .... 3

Gambar 2.1 Proses pengeringan.............................. 10

Gambar 2.2 Proses pengeringan pada diagrampsikometrik.......................................... 11

Gambar 2.3 (a) Grafik fungsi free moistureterhadap waktu, (b) Grafik fungsidrying rate terhadap free moisture ...... 12

Gambar 2.4 Faktor yang mempengaruhi prosespengeringan ......................................... 13

Gambar 2.5 Plot drying rate dengan variasiRelative Humidity................................ 14

Gambar 2.6 Skema swirling fluidized bed dryer..... 21

Gambar 2.7 Aliran fluida pengering ....................... 21

Gambar 2.8 Psychrometric chart ............................ 23

Gambar 2.9 Proses udara berdasarkanPsychrometric Chart ........................... 25

Gambar 2.10 Skema alat percobaan Levy dkk (2006)............................................................. 27

Gambar 2.11 Pengaruh Kecepatan terhadapPengeringan Batubara ......................... 28

Gambar 2.12 Grafik pengaruh temperatur terhadapPengeringan Batubara yang berbeda ... 29

xvi

Gambar 2.13 Skema percobaan Stevanus Fransiskus(2015) .................................................. 30

Gambar 2.14 Pengaruh kecepatan terhadap dryingrate....................................................... 30

Gambar 2.15 Pengaruh kecepatan terhadap moisturecontent ................................................. 31

Gambar 3.1 Model alat pengering swirlingfluidized bed dryer............................... 34

Gambar 3.2 Skema peralatan (a) 3D, (b) 2D........... 35

Gambar 3.3 Skema peletakan alat ukur................... 35

Gambar 3.4 Profil blade .......................................... 35

Gambar 3.5 Sudut blade.......................................... 35

Gambar 3.6 Thermocouple...................................... 37

Gambar 3.7 Data logger .......................................... 37

Gambar 3.8 Thermocontrol digital.......................... 38

Gambar 3.9 RH meter ............................................. 38

Gambar 3.10 Anemometer ........................................ 39

Gambar3.11 Voltage regulator................................. 39

Gambar 3.12 Kompor dan gas elpiji ......................... 40

Gambar 3.13 Heater .................................................. 40

Gambar 3.14 Oven .................................................... 41

Gambar 3.15 Penyaring batubara .............................. 41

Gambar 3.16 Sarung tangan karet ............................. 42

Gambar 3.17 Timbangan digital................................ 42

Gambar 3.18 Masker................................................. 43

xvii

Gambar 3.19 Pitot static tube ................................... 43

Gambar 3.20 DAQ data logger dan differentialpressure transmitter ............................. 44

Gambar 3.21 Manometer .......................................... 44

Gambar 3.22 Proses pemecahan batubara menjadiukuran kecil ......................................... 45

Gambar 3.23 Proses penyaringan batubara untukmendapatkan ukuran ± 6mm ............... 45

Gambar 3.24 Proses penimbangan batubara padakitchen scales ...................................... 46

Gambar 3.25 Memastikan sudut blade 20º padadrying chamber ................................... 46

Gambar 3.26 Memasukan akuades dalam tangki...... 46

Gambar 3.27 Batubara terfluidisasi .......................... 47

Gambar 3.28 Menghubungkan data logger kekomputer ............................................. 48

Gambar 3.29 Peletakan batubara pada aluminiumfoil ....................................................... 49

Gambar 3.30 Proses pengeringan batubaramenggunakan oven electric ................. 49

Gambar 3.31 Proses penimbangan batubara ............. 50

Gambar 3.32 Flowchart pengambilan data ............... 53

Gambar 3.33 Flowchart pengolahan data daribatubara ............................................... 54

Gambar 3.34 Flowchart pengolahan data dari udara 55

Gambar 4.1 Grafik hubungan perbedaan ketinggianmanometer (h) dengan volt dinamispada DAQ data logger......................... 61

xviii

Gambar 4.2 Psychrometric chart untuk mencariratio humidity % per menit.................. 62

Gambar 4.3 Proses pengeringan pada batubaradaam grafik psychrometric chart ........ 68

Gambar 4.4 Grafik pengaruh kecepatan terhadaprelative humidity fungsi drying time.... 69

Gambar 4.5 Grafik pengaruh kecepatan terhadaptemperatur udara keluar chamberfungsi drying time................................ 71

Gambar 4.6 Grafik pengaruh kecepatan terhadaphumidity ratio (Δω) fungsi drying time............................................................. 73

Gambar 4.7 Grafik pengaruh kecepatan terhadapmoisture content fungsi drying time.... 74

Gambar 4.8 Grafik pengaruh kecepatan terhadapdrying rate fungsi drying time............. 76

Gambar 4.9 Grafik perbandingan massa uap airyang dilepas batubara dan diserapudara fungsi drying time padakecepatan 2 m/s ................................... 78

Gambar 4.10 Grafik perbandingan massa uap airyang dilepas batubara dan diserapudara fungsi drying time padakecepatan 2,5 m/s ................................ 80

Gambar 4.11 Grafik perbandingan massa uap airyang dilepas batubara dan diserapudara fungsi drying time padakecepatan 3 m/s ................................... 82

Gambar 4.12 Grafik pengaruh kecepatan drying ratefungsi moisture content ....................... 84

xix

Gambar 4.13 Grafik Pengaruh Kecepatan TerhadapKoefisien Perpindahan Panas .............. 86

Gambar 4.14 Grafik Pengaruh Kecepatan TerhadapKoefisien Perpindahan Massa ............. 87

xx

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

xxi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Pengelompokan jenis batubaraberdasarkan nilai kalorinya ................. 3

Tabel 3.1 Lembar Data Percobaan ...................... 50

Tabel 4.1 Hasil perhitungan laju alor massa ....... 58

Tabel 4.2 Hasil perhitungan kecepatan padaselongsong........................................... 59

Tabel 4.3 Data perhitungan kalibrasi .................. 59

Tabel 4.4 Hasil kalibrasi...................................... 60

Tabel 4.5 Data perhitungan moisture contentbatubara ............................................... 63

Tabel 4.6 Data perhitungan koefisienperpindahan panas dan massa ............. 64

Tabel 4.7 Temperatur dan RH out padakecepatan 3 m/s, 2,5 m/s dan 2 m/s..... 66

xxii

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

Tugas Akhir

Jurusan Teknik Mesin 1FTI-ITS

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangEnergi listrik merupakan energi yang dibutuhkan oleh

peralatan listrik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain.Energi listrik termasuk bentuk energi sekunder yang dihasilkandari proses konversi sumber energi primer seperti energi surya,energi angin, panas bumi, minyak bumi, gas dan batubara. Salahsatu sumber penghasil listrik yaitu pembangkit listrik tenaga uap(PLTU) yang bekerja dengan mengkonversi energi kimia menjadienergi listrik. Pada umumnya PLTU menggunakan batubarasebagai bakar bakar utama. Hal ini dikarenakan batubara tersediacukup banyak di Indonesia.

Gambar 1.1 Alur proses pembangkit listrik tenaga uap Paitonunit 1 dan 2

Pada PLTU yang menggunakan bahan bakar batubara, proseskonversi energi untuk menjadi listrik dibagi dalam 3 tahap :

Tugas Akhir

2 Jurusan Teknik MesinFTI-ITS

1. Energi kimia dalam batubara diubah menjadi energipanas di boiler dalam bentuk uap bertekanan danbertemperatur tinggi.

2. Energi panas berupa uap diubah menjadi energi mekanikdi turbin dalam bentuk putaran.

3. Energi mekanik diubah menjadi energi listrik digenerator.

Gambar 1.2 Proses konversi energy dari batubara menjadienergi listrik

Karakteristik pembakaran batubara dalam sebuahpembangkit listrik tenaga uap di pengaruhi oleh beberapa hal yaitukualitas batubara, batasan yang ditentukan oleh desain boiler,posisi burner, konfigurasi fisik dan perpindahan panas dalamboiler serta kondisi operasional. Dengan adanya pengaruh tersebutmaka PLTU mendesain boiler sesuai dengan spesifikasi tertentu.Kurangnya pasokan batubara yang sesuai dengan spesifikasimenyebabkan digunakannya batubara jenis lain yang kualitasnyatidak memenuhi spesifikasi. Hal ini dapat mempengaruhioptimalisasi dan efisiensi PLTU dalam menghasilkan listrik.

Penggunaan batubara yang tidak sesuai spesifikasi padapembangkit yang telah ada (existing) dapat mempengaruhi kinerjamesin komponen PLTU. Penggunaan batubara dengan kelembaban25% sampai dengan 40% akan menyebabkan rendahnya heatingvalue, efisiensi turun pada pembangkit, berkurangnya kapasitasmill pulverizer dan naiknya biaya pemeliharaan.

Tugas Akhir


Gambar 1.5 (a) Pulverizer (b) Skema PulverizerMesin penggerus (pulverizer) berfungsi untuk

menghancurkan dan menghaluskan batubara sebelum digunakandalam boiler. Mesin ini bekerja secara kontinu untuk dapatmengoptimalkan pembangkit, biasanya dipasang standbypulverizer untuk menggantikan jika ada pulverizer yang rusak.Batubara dengan spesifikasi dibawah ketentuan boiler akanberakibat dibutuhkankannya pasokan yang lebih untuk bisamemanaskan boiler. Hal ini berdampak pada pulverizer yang harusberoperasi secara maksimum agar dapat memenuhi kapasitas yangdiinginkan dari boiler tersebut. Masalah akan timbul jika terjadikerusakan pada salah satu pulverizer, maka kapasitas mill daribatubara akan berkurang, yang berakibat supply batubara ke boilerjuga akan berkurang. Boiler akan berkerja kurang maksimal danakan berdampak pada performance PLTU.

Berdasarkan nilai kalorinya batubara dikelompokanmenjadi empat jenis. Pengelompokan ini menunjukkan kualitasbatubara yang akan memberitahukan perbedaan nilai ekonomis dankegunaan batubara tersebut. 4 jenis batubara tersebut ditunjukkansecara singkat dalam tabel sebagai berikut :Tabel 1.1 Pengelompokan batubara berdasarkan nilaikalorinya

Tugas Akhir


Sumber Klasifikasi batubara berdasarkan tingkatnya (ASTM,1981, op cit Wood et al., 1983).

Jika dilihat dari tabel 1.1, antrasit merupakan kelasbatubara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik.Batubara ini mengandung antara 86-98% unsur karbon (C) dengankadar air kurang dari 8%. Nilai heating value yang dihasilkanhampir 15000 BTU per pon. Yang kedua bituminous, mengandung68-86 unsur karbon (C) dengan kadar air 8-10%. Nilai heatingvalue yang dihasilkan antara 11500-14000 Btu per pon. Yangketiga subbituminous mengandung sedikit karbon dan banyak air.Oleh karena itu akan menjadi sumber panas yang kurang efisien dibanding dengan bituminous. Batubara jenis ini mempunyai karbon35-45% dengan kadar air 10-45% dan menghasilkan heating valueantara 8300 hingga 11500 Btu per pon. Kemudian yang keempatlignit, biasa dikenal dengan nama brown coal. Batubara jenis ini

Tugas Akhir


mempunyai tekstur yang lunak dengan mengandung kadar airsebesar 30-60%, lignit merupakan batubara geologis muda yangmemiliki kandungan karbon terendah, yaitu hanya 25-35%.Heating value yang dihasilkan berkisar antara 6300 hingga 9500Btu per pon.

Batubara dengan nilai kalori tinggi akan membuat boilerdapat bekeja secara optimal sehingga pulverizer tidak akan bekerjaekstra untuk bisa memenuhi kapasitas diboiler. Batubara yangbanyak tersedia di Indonesia tergolong jenis batubara dengankalori rendah. Teknologi untuk meningkatkan nilai kalori batubarasudah banyak dikembangkan sehingga batubara dengan nilai kalorirendah dapat menjadi batubara dengan nilai kalori tinggi.

Salah satu teknologi yang digunakan untuk meningkatkannilai kalori batubara adalah swirling fluidized bed dryer. Teknologiini memanfaatkan udara panas sebagai udara untuk pengeringanbatubara. Swirling fluidized bed dryer dipilih karena memilikibeberapa keunggulan, diantaranya proses pengeringan yangberlangsung kontinu, sesuai untuk material berbentuk granularseperti batubara dan waktu pengeringannya yang cepat.

1.2 Rumusan MasalahProses pengeringan batubara dalam penelitian swirling

fluidized bed dryer di pengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranyatemperatur udara pengeringan, sudut dan jumlah blade, dimensidan berat dari spesimen yang digunakan. Berdasarkan hal beberapafaktor tersebut, rumusan masalah yang akan di kaji antara lain :

1. Bagaimana pengaruh dari variasi kecepatan udarapengering inlet chamber terhadap laju pengeringan.

2. Bagaimana hubungan perpindahan panas dan massaterdahap pengeringan batubara.

3. Bagaimana pengaruh variasi kecepatan udara pengeringinlet chamber terhadap perubahan temperatur , relativehumidity dan rasio kelembaban sisi udara pengeringpsychrometric chart

Tugas Akhir


1.3 Tujuan PenelitianTujuan dilakukannya penelitian swirling fluidized bed dryer

adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui pengaruh variasi kecepatan udara pengeringinlet chamber terhadap laju pengeringan.

2. Mengetahui hubungan perpindahan panas dan massaterhadap pengeringan batubara.

3. Mengetahui pengaruh variasi kecepatan udara pengeringinlet chamber terhadap perubahan temperatur , relativehumidity dan rasio kelembaban sisi udara pengeringpsychrometric chart

1.4 Batasan MasalahTerdapat beberapa batasan masalah yang digunakan agar

analisa dan kajian yang dilakukan lebih terarah. Batasan masalahtersebut antara lain yaitu :

1. Massa batubara yang dikeringkan sebesar 600 gram.2. Ukuran batubara yang digunakan berdiameter ± 6 mm.3. Sudut blade yang digunakan yaitu 20⁰.4. Menggunakan heat exchanger berupa radiator yang

disusun seri.5. Dinding drying chamber yang digunakan terisolasi

sempurna.6. Kecepatan inlet drying chamber yang digunakan adalah

100%, 125% dan 150% dari kecepatan fluidisasi minimumpada perhitungan.

1.5 Manfaat PenilitianManfaat yang diharapkan dari dilakukannya penelitian ini

adalah sebagai berikut :

1. Memberikan pengetahuan tentang eksperimen prosespengeringan batubara menggunakan teknologi swirling

Tugas Akhir


fluidized bed dryer sebagai cara untuk menaikkan nilaikalori batubara.

2. Memberikan data hasil perhitungan dari eksperimen untukdapat dilakukan perkembangan untuk kedepannya.

1.6 Sistematika PenulisanSistematika penulisan yang digunakan dalam tugas akhir

ini adalah sebagai berikut :BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah,tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat dari penelitian yangdilakukan dan sistematika penulisan.BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini terdiri dari 2 bagian, yaitu dasar teori danpenelitian terdahulu yang sudah pernah dilakukan. Dasar teoriberisi tentang hal yang menunjang dalam penganalisaan hasilpenelitian. Sedangkan penelitian terdahulu berisi tentang hasilpenelitian yang sudah dilakukan yang memiliki korelasi danmenunjang dalam analisa data pada penelitian ini.BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang penjelasan skema alat percobaan danlangkah-langkah percobaan dan pengambilan data dari penelitian.BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang data hasil percobaan, contohperhitungan dari data percobaan, grafik yang sudah dihitungkemudian dianalisa dan didiskusikan lebih lanjut.BAB V PENUTUP

Bab penutup ini, terdiri dari kesimpulan hasil percobaandan saran agar penelitian selanjutnya dapat lebih baik.

Tugas Akhir


(halaman ini sengaja dikosongkan)

Tugas Akhir


BAB IIDASAR TEORI

2.1 Prinsip PengeringanProses pengeringan adalah proses perpindahan panas dan

uap air secara simultan. Sejumlah energi diperlukan untuk dapatmenguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaanbahan yang dikeringkan oleh media pengering yang biasanyaberupa panas. Kandungan air memiliki pengaruh sifat dari suatubahan. sebagai contoh, batubara memiliki kandungan kadar airtertentu. Kadar air ini menentukan golongan dari batubara tersebut.

Tujuan dari proses pengeringan adalah mengurangi kadar airsuatu bahan sampai batas tertentu, dalam hal ini bahan yangdigunakan ialah batubara. Kandungan kadar air yang tinggi dalambatubara low rank menyebabkan batubara memiliki heating valueyang rendah, sehingga apabila digunakan sebagai bahan bakar akanmenghasilkan energi yang kurang optimal dan efisien. Perludilakukan proses pengeringan terlebih dahulu untuk menurunkankadar air yang terlalu banyak pada batubara tersebut.

2.1.1 Mekanisme PengeringanPada proses pengeringan terjadi perpindahan panas antara

bahan dengan udara pengering yang diakibatkan adanyaperbedaan suhu antara keduanya. Suhu dari udara pengering lebihtinggi daripada temperatur bahan sehingga panas akan dialirkan kebahan yang menyebabkan temperaturnya menjadi naik.Meningkatnya temperatur pada bahan menyebabkan tekanan uapair dalam bahan lebih tinggi daripada tekanan uap air di udara,sehingga terjadi perpindahan uap air dari bahan ke udara yangmerupakan perpindahan massa. Perpindahan massa uap airberlangsung secara kapiler melalui celah-celah kecil padabatubara. Pada saat moisture content batubara besar prosesperpindahan massa uap air akan besar. Hal ini dikarenakankonsetrasi uap air pada batubara masih tinggi sehingga lajuperpindahan massa yang terjadi juga akan semakin besar. Begitu

Tugas Akhir


juga sebaliknya ketika konsentrasi uap air pada batubara sedikitmaka laju perpindahan massa yang terjadi juga akan kecil.

Saat proses pengeringan belum berlangsung, tekanan uap airdidalam batubara berada dalam keseimbangan dengan tekanan uapdi udara sekitar. Kemudian saat mulai terjadi proses pengeringanakan mengalami dua tahap yang diilustrasikan pada gambarsebagai berikut :

Gambar 2.1 Proses pengeringan

a. Proses pepindahan panas, yaitu proses perpindahan panasdari udara pengering ke dalam batubara yang terjadi secarakonveksi.

b. Proses perpindahan massa, yaitu proses perpindahanmassa uap air dari batubara ke udara pengering.

Proses pengeringan pada batubara oleh udara panas yangdialirkan dapat dianggap sebagai suatu proses adiabatis. Hal inimenunjukkan bahwa panas yang dibutuhkan untuk menguapkan airdari batubara hanya berasal dari udara pengering tanpa adanyatambahan energi dari luar.

Tugas Akhir


Keterangan :1-2 : prosespemanasan udara2-3 : prosespengeringan udaraTdb: temperature drybulbTwb: Temperatur wetbulb

Gambar 2.2 Proses pengeringan pada diagram psikometrik

Proses pengeringan dapat digambarkan pada diagrampsikometrik untuk memudahkan dalam menganalisa. Darigambar (2.2) terlihat bahwa selama proses pengeringanterjadi penurunan temperatur dry bulb (Tdb) disertai dengankenaikan kelembaban mutlak, kelembaban nisbi, tekanan uapdan temperatur pengembunan udara pengering. Entalpi dantemperatur wet bulb tidak menunjukkan perubahan.

2.1.2 Periode Laju Pengeringan

Proses pengeringan mempunyai dua periode utama yaituperiode dengan laju pengeringan tetap dan periode dengan lajupengeringan menurun. Kedua periode utama ini dibatasi oleh kadarair kritis. Kadar air kritis adalah kadar air terendah saat laju airbebas dari dalam batubara ke permukaan sama dengan lajupengambilan uap air maksimum dari batubara tersebut.

Tugas Akhir


Gambar 2.3 (a) Grafik fungsi free moisture terhadap waktu,(b) Grafik fungsi drying rate terhadap free moisture

Proses pengeringan pada suatu bahan terjadi dalambeberapa tahap, seperti terlihat pada gambar (2.3). Proses pertamaadalah pergerakan air menu ju permukaan bahan yang diakibatkanoleh adanya perbedaan suhu selama pemanasan saat prosespengeringan. Setelah beberapa saat akan terjadi proses kedua, yaitukandungan air bahan akan menguap dan bercampur dengan udarapemanas hingga kandungan air (free moisture) bahan hilangsampai batas tertentu. Telihat seperti pada gambar (2.3 a) titik E.kemudian untuk periode laju pengeringan yang terlihat padagambar (2.3 b) dibedakan menjadi tiga yaitu :

a. Periode laju pengeringan naikGrafik menunjukkan kenaikan pada titik A-B , terjadi saatbahan menerima panas dari udara pengering. Temperaturbahan akan naik hingga menyamai temperatur udarapengering untuk mencapai keseimbangan.

b. Periode laju pengeringan konstanSaat periode ini (B-C) temperatur uap air pada permukaansama dengan Twb udara pengering. Selama prosesberlangsung kecepatan air dari dalam bahan yangberpindah akan sama dengan kecepatan air yang diuapkan.Proses ini akan berakhir saat kadar air dalam bahanmencapai titik kritis.

c. Periode laju pengeringan turun

KeteranganA-B proses pemanasanB-C proses laju pengeringan

konstanC-D periode laju pengeringan

pertamaC kadar air kritisD-E periode laju pengeringan

kedua

Tugas Akhir


Periode ini bermula pada titik C yang menunjukkan kadarair kritis. Pada titik ini permukaan bahan tidak mampumempertahan lapisan air yang continue. Seluruhpermukaan akan terus mengering (titik E).

2.1.3 Faktor Yang Mempengaruhi Proses PengeringanTerdapat beberapa faktor yang mempengaruhi proses

pengeringan yang dibedakan menjadi dua golongan besar yaituyang berhubungan dengan udara pengeringan dan faktor yangberhubungan dengan sifat batubara yang dikeringkan. Faktor yangtergolong primer dalam proses pengeringan diantaranya adalahsuhu, kecepatan volumetrik aliran udara dan kelembaban udara.Faktor yang tergolong sekunder yaitu ukuran bahan, kadar airawal dan tekanan parsial dalam batubara.

Gambar 2.4 Faktor yang mempengaruhi proses pengeringan

2.1.3.1 Pengaruh dimensi partikelDimensi dari partikel dapat dibedakan menjadi ukuran

partikel, luas penampang partikel dan berat partikel. Dengan bebanmaterial yang sama, partikel dengan ukuran yang kecil akan lebihmudah untuk kehilangan kadar airnya. Hal tersebut terjadi karenaluas permukaan ukuran partikel kecil lebih besar sehingga bagianyang mengalami kontak langsung dengan udara pengering akansemakin banyak. Semakin luas permukaan yang terkena udarapengering maka bahan akan lebih cepat kering.

Drying

Kecepatan

KelebabanUdara

Kadar AirDimensi

Suhu

Tugas Akhir


Berat partikel merupakan hal yang juga berpengaruh dalamproses pengeringan. Dengan ukuran partikel yang sama, prosespengeringan pada partikel yang ringan memiliki nilai drying rateyang lebih besar. Hal tersebut dikarenakan besar uap air yang harusdiuapkan oleh udara semakin sedikit sehingga proses pengeringanakan berlangsung lebih cepat.

2.1.3.2 Pengaruh KelembabanTerdapat sejumlah air dalam batubara yang tidak dapat

dihilangkan dengan pengeringan udara panas atau gelembung gas,yang disebut keseimbangan kelembaban. Setiap jenis batubaramemiliki batas keseimbangan kelebabannya masing-masing.Kadar air yang keluar dari batubara tidak dapat kurang darikeseimbangan kadar air dalam batubara.

Dengan kata lain, setelah kadar air batubara mencapaikeseimbangan sebagai padatan berpori. Tidak banyak air yangdapat keluar dari batubara melalui pengeringan fluidized yangdiakibatnya kelembaban gas menolak pengeringan. Meskipun adaperbedaan dalam laju pengeringan dan temperatur yang digunakan,kadar air yang dilepas batubara yang berada dalam kondisikelembaban kurang lebih sama. Kesamaan dan perbedaan yangsignifikan diamati dalam keseimbangan saat kondisi kelembabanpengeringan relatif yang bervariasi ditunjukkan pada gambar (2.5).

Gambar 2.5 Plot drying rate dengan variasi Relative Humidity

Tugas Akhir


2.1.3.3 Pengaruh Kadar Air BatubaraPada dasarnya kadar air atau moisture content pada batubara

dapat dibagi menjadi beberapa kategori diantaranya yaitu inherentmoisture, surface moisture, hydration water of mineral water dandecomposition moisture. Inherent moisture ialah moisture yangdianggap terdapat di dalam rongga-rongga kapiler dan pori-poribatubara yang relatif kecil, dimana tingkat kelembaban udara100%. Banyaknya jumlah inherent moisture dalam suatu batubaradapat dipergunakan sebagai tolak ukur tinggi rendahnya tingkatrank batubara tersebut. Semakin tinggi nilai inherent moisturesuatu batubara, maka semakin rendah tingkat rank batubaratersebut.

Surface moisture merupakan kadar air yang ada padapermukaan batubara yang sering disebut juga free water. Surfacemoisture memiliki tekanan uap air yang sama dengan temperaturexisting. Terdapat 2 hal yang mempengaruhi jumlah surfacemoisture yaitu luas permukaan dan kekasaran permukaan. Semakinluas permuakaan batubara maka semakin besar juga nilai surfacemoisture, ini berarti semakin halus permukaan batubara makasemakin besar pula nilai surface moisture.

Hydration water of mineral water ialah bagian daristruktur kristal dalam anorganic material mineral batubara.Dibutuhkan energi yang tinggi untuk dapat menguap. Contohnyapada kaolinite, hydration water tidak bisa menguap meskipundipanaskan hingga suhu 500ºC. Decompotion moisture berasal daribagian organik dari batubara. Pada umumnya tidak bisadiperlakukan dengan analisa batubara biasa.

Kadar air pada batubara menunjukkan banyakanyakandungan air persatuan berat batubara. Terdapat dua cara untukmenentukan kadar air tersebut berdasarkan bobot kering (drybasis) dan berdasarkan bobot basah (wet basis). Dalam penentuankadar air batubara biasanya dilakukan berdasarkan bobot basah.Moisture content dihitung berdasarkan selisih batubara basah dankering yang kemudian dibandingkan dengan batubara basah.

Tugas Akhir


2.1.3.4 Pengaruh Kecepatan Aliran FluidaKecepatan volumetric udara panas akan berpengaruh pada

laju penguapan. Terjadi perpindahan panas secara konveksi antarabatubara dengan udara panas. Kadar air dalam batubara akandipindahkan ke atmosfir oleh udara panas. Semakin besarkecepatan volumetric yang digunakan laju pengeringan batubaraakan semakin banyak dan cepat. Hal tersebut dapat dikaitkandengan persamaan Reynolds berikut := . . (2.1)

Dimana :Re = bilangan Reynoldsρ = massa jenis (kg/m3)V = kecepatan aliran fluida (m/s)D = diameter (m)µ = viskositas absolut (m2/s)

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa pengaruh kecepatanaliran fluida berbanding lurus dengan bilangan Reynolds. BilanganReynolds digunakan untuk menghitung Nusselt Number sepertipada persamaan berikut := ( ∗ , ) (2.2)

Prandlt Number merupakan perbandingan antara kapasitas panasdengan konduktivitas termal yang dirumuskan sebagai berikut := = (2.3)

Nilai koefisien konveksi (h) sebanding dengan Nusselt Numberyang ditunjukan pada persamaan (2.4). semakin besar nilaikoefisien konveksi (h) maka nilai heat rate (q) akan semakin besar,seperti yang ditunjukkan pada persamaan (2.5) yang berdampakpada proses perpindahan panas yang semakin cepat.

Tugas Akhir


= . (2.4)

Dimana :Cp = spesifik heat (J/kg K)k = konduktivitas termal (W/m K)L = panjang permukaan (m)h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2 K)

Pada aliran yang melewati permukaan bola memiliki nilai NusseltNumber dapat ditentukan dari persamaan sebagai berikut :

= + ( . + . ) ∙ . ∙ ( ) (2.5)

2.1.3.5 Pengaruh Temperatur PengeringanLaju penguapan air dalam pengeringan sangat ditentukan

oleh perbedaan temperatur. Semakin besar perbedaan temperaturantara media pemanas dengan batubara yang dikeringakan,semakin besar pula kecepatan perpindahan panas yang terjadiantara keduanya. Hal ini mengakibatkan penguapan air daribatubara akan semakin banyak dan lebih cepat.

Semakin tinggi temperatur udara yang digunakan untukpengeringan semakin cepat proses terjadinya pengeringan. Hal inidi akibatkan energi yang dibawa udara semakin besar sehinggajumlah massa air yang diuapkan akan semakin besar. Namun perludiperhatikan juga jika suhu terlalu tinggi dan waktu pengeringanyang tidak sesuai maka dapat mengakibatkan self-ignition.Perpindahan panas terjadi antara bahan dengan udara pengeringan.Hal tersebut dapat dikaitkan dengan persamaan perpindahan panassebagai berikut := . . ( − ) (2.6)

Dimana :Q = heat rate (W)h = koefisien konveksi (W/m2 K

Tugas Akhir


A = luas permukaan benda (m2)Ts = temperatur permukaan bahan (K)T∞ = temperatur infinity fluida (K)

Dari persamaan (2.6) dapat disimpulkan bahwa nilai heat rateberbanding lurus dengan koefisien konveksi fluida, luaspermukaan dan perbedaan suhu antara fluida dengan bahan.koefisien konveksi fluida dipengaruhi oleh kecepatan dari fluidaitu sendiri, semakin cepat fluida itu bergerak maka koefisienkonveksi akan semakin besar.

2.2 Prinsip Perpindahan MassaProses pengeringan bahan dilakukan dengan mengalirkan

udara panas yang dianggap suatu proses adiabatik. Hal inimenunjukkan bahwa panas yang dibutuhkan bahan untukmenguapkan air hanyak berasal dari panas udara pengering. Uapberasal dari dalam bahan kemudian naik menuju permukaan danakhirnya menguap bercampur dengan udara pengering.Perpindahan massa uap air dari bahan ke udara dapat dikaitkandengan persamaan Sherwood (Handbook Fundamental of Heatand Mass Transfer, P. Incropera) sebagai berikut := . (2.7)

Bilangan Sherwood didapatkan dari nilai fungsi bilangan Reynoldsdan bilangan Schmith. Hubungan persamaannya dapat dinyatakansebagai berikut := ( ∗ , )Pada aliran fluida yang melewati permukaan bola memiliki nilaiSherwood Number yang dapat ditentukan pada persamaanSherwood yang sudah diubah sebagai berikut :

Tugas Akhir


= + ( . + . ) ∙ . ∙ ( ) (2.8)

Nilai Schmith Number merupakan perbandingan antara antaramomentum dan difusivitas massa. Hubungan tersebut dapatdinyatakan dalam persamaan berikut := (2.9)

Dimana :Hm = Koefisien perpindahan massa (m/s)L = panjang permukaanDab = difusivitas

Dari persamaan (2.6) dapat diketahui nilai koefisien perpindahanmassa. Nilai ini digunakan untuk mencari nilai laju perpindahanmassa yang dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

" = . ( , − , ) (2.10)

Persamaan lain yang dapat digunakan untuk mencari nilai lajuperpindahan massa dinyatakan dalam persamaan berikut :

" = . ( , − , ) (2.11)

Dimana :N”A = laju perpindahan massa (kg s/m2)hm = koefisien konveksi perpindahan massa (m/s)CA,S = konsentrasi uap air permukaan bahan (kg mol/m3)CA,∞ = konsentrasi uap air medium pengering (kg mol/m3)ρA,S = massa jenis uap air jenuh (kg/m3)ρA,∞ = massa jenis uap air mean (kg/m3)

Hubungan antara nilai koefisien konveksi perpindahanpanas dan koefisien konveksi perpindahan massa dapat dinyatakan

Tugas Akhir


dengan menggunakan Staton Number untuk heat and masstransfer. Berikut adala persamaan yang menghubungkankeduanya./ = /

= / (2.12)

Dari persamaan (2.12) dapat disimpulkan bahwa nilai koefisienkonveksi perpindahan panas berbanding lurus dengan nilaikoefisien konveksi perpindahan massa. Sehingga apabila nilaikoefisien konveksi perpindahan bertambah besar maka nilaikoefisien konveksi perpindahan massa akan semakin semakinbesar.

2.3 Swirling Fluidized Bed DryerFluidisasi adalah suatu proses mengkontakkan fluida dengan

partikel benda dalam ukuran tertentu. Fluida yang umumdigunakan adalah udara yang biasa dimanfaatkan untuk prosespengeringan. Cara ini digunakan karena dapat meningkatkan lajupengeringan. Ketika udara dikontakkan dengan patikel tertentumaka akan timbul drag force. Apabila nilai drag force lebih besardari berat partikel maka partikel akan melayang.

Gambar 2.6 Skema swirling fluidized bed dryer

Tugas Akhir


α

Udara pengering di alirkan pada bagian bawah sisi pinggirdrying chamber. Hal ini dimaksudkan agar udara dapat bergerakswirl naik hingga bagian atas chamber. Pada bagian tengahchamber terdapat blade dengan sudut tertentu. Sudut pada blademempengaruhi arah dan kecepatan dari udara yang dialirkan.Kecepatan fluida pengering didasarkan pada kecepatan fluidaminimum, dimana keadaan batubara dalam posisi melayang.Kecepatan fluidisasi minimum batubara didapatkan daripersamaan berikut :

Gambar 2.7 Aliran fluida pengering

(2.13)

Dimana :Fb = Buoyancy Force (diabaikan karena kecil)Fd = Drag Force (kg m/s2)W = Berat batubara (kg m/s2)

=ɵ + ɵ − ==ɵ = ∀= ∀ ɵ

Fd Fb

W

Tugas Akhir


Cd = Koefisien drag batubaraA = Luas permukaan batubara (m2)V = Kecepatan fluidisasi minimum (m/s)∀ = Volume batubara (m3)g = Percepatan gravitasi (m/s2)

2.4 Prinsip Psychrometric ChartPsychrometric adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat

termodinamika dari udara basah. Secara umum digunakan untukmengilustrasikan dan menganalisis perubahan sifat termal dankarakteristik dari proses dan siklus sistem penyegaran udara (airconditioning). Diagram psikometrik adalah gambaran dari sifat-sifat termodinamika dari udara basah dan variasi proses sistempenyegaran udara dan siklus sistem penyegaran udara. DariPsychrometric chart akan membantu dalam perhitungan danmenganalis kerja dan perpindahan energi dari proses dan siklussistem penyegaran udara. Psychrometric chart dapat ditunjukkanpada gambar berikut :

Gambar 2.8 Psychrometric chart

Beberapa istilah-istilah yang sering digunakan dalam prosespengeringan (Handbook Refrigeration and Air Conditioning,Stoecker, Wilbert F., Jones.) antara lain yaitu :

Tugas Akhir


a. Moisture ContentWet basis

Kadar air (Moisture Content) adala perbandinganberat air yang terkandung dalam suatu bahan dengan beratkering bahan tersebut. Untuk menetukan berat kering suatubahan, penimbangan dilakukan setelah bobot tersebuttidak berubah lagi selama pengeringan. Nilai kadar airbiasanya dinyatakan dalam persen (%). Persamaan yangdigunakan adalah sebagai berikut :(% ) = , ,, × % (2.14)

Dimana :MC (%) wb = kadar air bahan basis basah (%)mc, basah = massa basah sampel bahan (kg)mc, kering = massa kering sampel bahan (kg)

b. Kelembaban RelatifKelembaban relatif adalah istilah yang digunakan

untuk menggambarkan jumlah uap air yang terkandung didalam campuran air-udara dalam fase gas. Kelembabanrelatif dari suatu campuran udara air didefinisikan sebagairasio tekanan partial uap air dalam campuran terhadaptekanan uap jenuh air pada temperature tertentu. Untukmenghitung nilai kelembaban relatif dapat menggunakanpersamaan berikut := × % (2.15)

dimana :Puap = tekanan uap airPs = tekanan jenuh uap air pada temperatur yang sama

c. Rasio Kelembaban

Tugas Akhir


Rasio kelembaban (ωud) adalah massa air yangterkandung dalam setiap kilogram udara kering. Rasiokelembaban udara ditentukan berdasarkan 1 kg udarakering. Persamaan yang digunakan untuk menentukanbesarnya nilai rasio kelembaban yaitu := (2.16)

dimana :ωudara = rasio kelembaban udara (kg/kg)muap air = massa uap air yang terkandung (kguap air)mudara kering = massa udara kering (kg udara kering)

d. Fraksi MassaFraksi massa adalah istilah yang digunakan untuk

menggambarkan perbandingan antara massa uap air yangterkandung di dalam udara dengan massa uap air tersebutyang ditambah dengan massa udara kering. Hubungantersebut dapat dinyatakan dalam persamaan berikut := (2.17)

dimana:Y = fraksi massamuap air = massa uap air (kg)mudara kering = massa udara kering (kg)

Tugas Akhir


Gambar 2.9 Proses udara berdasarkan Psychrometric Chart

a. Proses Pendinginan (Cooling)Proses pendinginan adalah proses pengambilan

kalor sensibel dari udara sehingga temperatur udaratersebut mengalami penurunan. Proses ini hanyadisebabkan oleh perubahan temperatur bola kering udaratanpa perubahan rasio kelembaban. Garis proses padaPsychrometric chart adalah garis horizontal ke arah kiri.

b. Proses Pelembaban (Humidifying)Proses pelembaban adalah proses penambahan

kandungan uap air ke udara sehingga terjadi kenaikanentalpi dan ratio kelembaban. Pada proses ini terjadiperubahan kalor laten tanpa disertai perubahan kalorsensibel. Garis proses pada Psychrometric chart adalahgaris vertikal ke arah atas.

c. Proses Pemanasan (Heating)Proses pemanasan adalah proses penambahan

kalor sensibel ke udara sehingga temperatur udara tersebutnaik. Proses ini hanya disebabkan oleh perubahantemperatur bola kering udara tanpa perubahan rasio

Heating &Dehumidifying

Heating &humidifying

Cooling &Dehumidifying

Cooling &humidifying

Tugas Akhir


kelembaban. Garis proses pada Psychrometric chartadalah garis horizontal ke arah kanan.

d. Proses Penurunan Kelembaban (Dehumidifying)Proses penurunan kelembaban adalah proses

pengurangan kandungan uap air ke udara sehingga terjadipenurunan entalpi dan ratio kelembaban. Pada proses initerjadi perubahan kalor laten tanpa disertai perubahankalor sensibel. Garis proses pada Psychrometric chartadalah garis vertikal ke arah bawah.

e. Proses Pendinginan dan Pelembaban (Cooling andHumidifying)

Proses ini dilakukan dengan melewatkan udarapada ruangan semburan air yang temperaturnya lebihrendah dari temperatur udara, tetapi lebih tinggi dari titikembun udara sehingga temperatur akan mengalamipenurunan dan rasio kelembaban akan mengalamipeningkatan.

f. Proses Pemanasan dan Pelembaban (Heating andHumidifying)

Pada proses ini udara dipanaskan disertai denganpenambahan uap air, yaitu dengan mengalirkan udaramelewati ruangan semburan air atau uap yangtemperaturnya lebih tinggi dari temperatur udara, sehinggadidapatkan peningkatan kalor sensibel dan kalor latensecara bersamaan. Pada proses ini terjadi kenaikan rasiokelembaban, entalpi, Tdb, Twb dan kelembaban relatif.Garis proses pada Psychrometric chart adalah garis kearahkanan atas.

g. Proses Pemanasan dan Penurunan Kelembaban (Heatingand Dehumidifying)

Pada proses ini udara mengalami pendinginandahulu sampai temperaturnya dibawah titik embun udara,pada temperatur ini udara mengalami pengembunansehingga kandungan uap air akan berkurang, kemudianudara dilewatkan melalui koil pemanas sehingga

Tugas Akhir


temperatur udara akan meningkat. Proses ini terjadi padaalat pengering udara (dehumidifier). Pada proses ini terjadipenurunan rasio kelembaban, entalpi, Twb, entalpi dankelembaban relatif tetapi terjadi peningkatan Tdb. Garisproses pada psychrometric chart adalah garis kearahkanan bawah.

h. Proses Pendinginan dan Penurunan Kelembaban (Coolingand Dehumidifying)

Proses ini dilakukan dengan cara melewatkanudara pada koil pendingin atau ruangan semburan airdimana temperaturnya lebih rendah dari temperatur udarasehingga terjadi penurunan kalor laten dan kalor sensibel.

2.5 Penelitian Terdahulu

Gambar 2.10 Skema alat percobaan Levy dkk (2006)

Dalam penelitiannya Levy dkk (2006), terdapat beberapafaktor yang diduga berpengaruh terhadap laju pengeringanbatubara. Faktor tersebut antara lain ukuran partikel batubara,kecepatan udara pemanas, suhu tube heater dan kandungan airdalam udara pemanas. Dalam penelitiannya hal tersebutmerupakan variable yang di uji. Pada gambar 2.11 terlihatpengaruh kecepatan terhadap laju pengeringan.

Tugas Akhir


Gambar 2.11 Grafik pengaruh kecepatan terhadapPengeringan Batubara

Berdasarkan data eksperimen pada gambar 2.11, penelitianyang dilakukan Levy dkk (2006), didapatkan bahwa kecepatanudara pemanas pada sisi masuk ruangan pengering dapatberpengaruh terhadap laju pengeringan batubara. Pada penelitianini kecepatan udara pemanas pada sisi inlet akan meningkatkan lajupengeringan batubara apabila kecepatan ditingkatkan hingga nilaitertentu.

Gambar 2.12 Grafik pengaruh temperatur terhadappengeringan batubara yang berbeda

Tugas Akhir


Pada penelitian yang dilakukan oleh Levy dkk (2006),gambar 2.12 juga didapatkan pengaruh dari temperatur udarapemanas yang akan dilewatkan pada ruangan pengering. Dalampenelitian ini divariasikan temperatur udara pemanas dari suhu430C hingga 660C.

Batubara yang digunakan dalam pengambilan data adalahbatubara jenis lignite dan batubara subbituminous dari powderbasin river (PBR) Pada penelitian ini dapat diketahui bahwakenaikan temperatur udara pemanas akan meningkatkan lajupengeringan batubara.

Gambar 2.13 Skema percobaan Stevanus Fransiskus(2015)

Penelitian yang dilakukan Fransiskus dilakukan denganmenggunakan system cyclone fluidized bed dryer. Alat yangdigunakan yaitu pompa, heater, heat exchanger, blower, dan bladesudut 10⁰. Skema susunan alat yang digunakan ditunjukkan padagambar 2.13. Udara panas berasal dari air panas yang kemudiandialirkan ke heat exchanger sehingga panas air akan berpindah keudara.

Tugas Akhir


Gambar 2.14 Pengaruh kecepatan terhadap drying rate

Gambar (2.14) menunjukkan bahwa kecepatan memilikipengaruh terhadap drying rate. Kecepatan 2 m/s memiliki nilaidrying rate paling rendah dibandingkan dengan variasi kecepatanyang lain. Grafik menunjukkan nilai penurunan yang ekstrimhingga menit ke 7, setelah itu penurunan grafik mulai landai hinggaakhirnya konstan pada menit ke-16 dan seterusnya.

Gambar 2.15 Pengaruh kecepatan terhadap moisture content

Proses pengeringan merupakan proses perpindahan massauap air dari batubara ke udara pengering. gambar (2.15)menunjukkan bahwa kecepatan memiliki pengaruh terhadapmoisture content yang berkurang tiap menitnya. Grafikmenunjukan penurunan yang signifikan hingga menit ke 7.

Tugas Akhir


Kecepatan 2 m/s memiliki grafik yang lebih landai dibandingkanyang lain, sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin cepat udarapengering yang mengalir maka moisture content yang dapatdiuapkan akan semakin tinggi.

Tugas Akhir



Tugas Akhir


BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Model Alat PengeringanPenelitian ini dilakukan dengan berbasis pada penelitian

Stevanus Fransiskus, yang menggunakan penelitian dengan tipeSwirling Fluidization Technology. Penelitian terdahulu dari Wei-Cheng Wang juga dijadikan sebagai pedoman. Tipe alat inididesain untuk material berbentuk granular yang dapatdiaplikasikan pada batubara. Pengeringan batubara dilakukandidalam chamber berbentuk silinder yang ditengahnya terdapatcone yang berguna untuk mengarahkan aliran fluida.

Pada selang waktu tertentu, batubara akan berada di dalachamber untuk di keringkan. Udara pengeringan merupakan udaralingkungan yang dipanaskan menggunakan compact heatexchanger. Udara yang telah dipanaskan kemudian di alirkanmenuju chamber dengan menggunakan blower. Udara panasmasuk melalui sisi pinggir chamber dan akan melewati blade yangbertujuan untuk membentuk aliran swirl (melingkar). Udaradengan kontur swirl akan mengubah aliran udara pengeringmenjadi tubulen. Saat aliran udara ini mengenai batubara, akanterjadi olakan pada batubara sehingga udara pengering dapatmengenai seluruh permukaan batubara. Ini diharapkan akanmeningkatkan koefisien perpindahan panas dari udara pengering.Model alat pengering batubara yang digunakan dapat dilihat padagambar 3.1

Tugas Akhir


Gambar 3.1 model alat pengering swirling fluidized beddryer

Alat ini merupakan alat eksperimen untuk skalalaboratorium. Penggunaan dengan ruang dan kapasitas yangterbatas. Untuk selanjutnya diharapkan alat ini dapat digunakanuntuk menunjang sistem yang sudah ada pada sistem pembangkitdengan cara menaikan nilai kalor batubara. Dengan menaikkannilai kalor akan mempermudah boiler untuk mencapaikapasitasnya sehingga kapasitas pembangkit dapat terjaga padaposisi optimum.

3.2 Skema PeralatanAlat yang digunakan adalah tipe alat pengering swirling

fluidized bed dryer. Aliran swirl disebabkan oleh blade diletakkanpada bagian inlet dari driying chamber skema peralatan yangdigunakan pada eksperimen ini dapat dilihat pada gambar 3.2

(a)

Tugas Akhir


(b)

Gambar 3.2 Skema peralatan (a) 3D, (b) 2D

Gambar 3.3 Skema peletakan alat ukur

Gambar 3.4 Profil blade

Gambar 3.5 Sudut blade

3.3 Variabel penelitian

Variabel yang digunakan dalam penelitian ini sudahditentukan sebagai berikut :Variabel bebas : kecepatan inlet udara pengeringVariabel terkontrol : blade 20⁰, diameter batubara, massa

batubara, drying chamber, temperatureSupply udara : menggunakan blower sentrifugal

dengan daya 750 watt. Pengaturan

V cos 20⁰

V sin 20⁰V

Tugas Akhir


kecepatan dilakukan denganmenggunakan voltage regulator

Batubara : batubara dengan ukuran rata-ratadianggap 6mm didapatkan denganayakan 10 mm dan 5mm, batubaradiasumsikan berbentuk granular (butiran)

Water tank : kapasitas ± 40 literWater heater : menggunakan heater dengan daya total

mencapai 4600 watt dengan jumlahheater 500watt sebanyak 8 dan heater600 watt sebanyak 1 buah.

Heat exchange : 2 buah radiator diseri, 1 kipas indoor, 1kipas outdoor

Dimensi chamber : diameter dalam 190 mmDiameter luar 200 mmTinggi 650 mm

3.4 Peralatan penunjang eksperimen

Beberapa peralatan penunjang yang diperlukan untukeksperimen antara lain :

1. ThermocoupleThermocouple adalah alat ukur temperature pada

suatu titik yang diamati. Dalam eksperimen ini digunakanthermocouple spesifikasi K yang memiliki rangetemperatur -40⁰C sampai 750⁰C. thermocouple di pasangpada 4 titik yang berbeda yaitu titik 1 untuk mengukursuhu air, titik 2 untuk mengukur suhu udara daerah heatexchanger, titik 3 mengukur suhu udara pada inlet dryingchamber, dan titik 4 mengukur suhu udara pada outerdrying chamber.

Tugas Akhir


Gambar 3.6 ThermocoupleTipe : thermocouple tipe KBahan sisi positif : Nikel dan kromiumBahan sisi negatif : Nikel dan alumuniumRange pengukuran : 0 – 1100 ⁰C

2. Data AkuisisiAlat yang digunakan mengakuisisi data dari

termocouple yang di rekap secara otomatis berdasarkanwaktu. Waktu tersebut dapat diatur pada software yangsudah harus terinstal di laptop atau PC. Input thermocoupledapat lebih dari sepuluh, namun dalam penelitian ini hanyadigunakan empat thermocouple yang masing-masingmenunjukkan temperature air, udara di sekitar radiator,udara masuk chamber dan udara keluar chamber.

Gambar 3.7 Data loggerMerk : Daqwork YokogawaType : MX 100

3. Thermocontrol digitalThermocontrol digital adalah alat untuk mengontrol

temperatur agar selalu tetap. Prinsip alat ini adalah

Tugas Akhir


berdasarkan temperatur yang dikehendaki. Thermocontrolakan menyala apabila suhu turun kurang dari batas yangsudah ditentukan dan akan mati apabila sudah mencapaitemperatur yang diinginkan.

Gambar 3.8 Thermocontrol digitalSpesifikasiMerk : XingHeTipe : W2020Range : -55 s/d +120⁰CAkurasi : 0,1 ⁰C

4. RH meterRh meter adalah alau untuk mengukur kelembaban

relatif udara. Pada penelitian ini RH meter digunakanuntuk mengukur kelembaban udara yang keluar daridrying chamber.

Gambar 3.9 RH meterSpesifikasiMerk : OmegaTipe : RH-32

Tugas Akhir


Akurasi RH : 0,001%Akurasi suhu : 0,1 ⁰C

5. AnemometerAnemometer digunakan untuk mengukur kecepatan

udara pada pada saat masuk drying chamber.

Gambar 3.10 AnemometerSpesifikasiMerk dan tipe : Mini digital anemometerSpeed range : 1 – 25 m/sAccuracy : ± 3% ± 0,2 m/s

6. Voltage regulatorVoltage regulator digunakan untuk mengatur volt

yang akan diberikan pada blower. Volt memiliki pengaruhterhadap putaran blower, semakin besar volt yangdiberikan maka putaran dari blower semakin tinggi, begitupula sebaliknya jika volt yang diberikan rendah makaputaran blower akan rendah. Putaran blower berbandinglurus dengan kecepatan udara pada inlet drying chamber.

Tugas Akhir


Gambar 3.11 Voltage Regulator

7. Kompor dan gas elpigiKompor dan gas elpiji digunakan untuk

memanaskan aquades yang ada pada drum. Heater yangdigunakan tidak mampu menjaga suhu agar tetap konstan,sehingga diperlukan energi panas tambahan berupa apidari kompor.

Gambar 3.12 Kompor dan gas elpiji

8. HeaterHeater digunakan untuk memanaskan aquades

yang ada pada drum. Selain itu heater di sambungkandengan thermostat agar temperatur aquades pada drumkonstan.

Gambar 3.13 Heater

9. OvenOven digunakan untuk mengeringkan sample

batubara yang sudah melewati tahap pengeringan denganswirling fluidized bed dryer. Pengeringan oven dilakukanselama 180 menit dengan temperatur 105ᵒC. Hal ini

Tugas Akhir


bertujuan untuk mendapatkan berat kering dari batubarayang nantinya dapat digunakan unutk mengukur moisturecontent yang ada dalam batubara.

Gambar 3.14 Oven Electric

10. Penyaring batubaraSaringan digunakan untuk menyaring batubara yang

sudah dipecehkan. Terdapat dua ukuran saringan yangdigunakan yaitu ukuran 5 dan 10mm. Diharapkan ukuranbatubara setelah penyaringan mendapatkan ukuran rata-rata ± 6mm.

Gambar 3.15 penyaring batubara

11. Sarung tangan karetSarung tangan karet berfungsi untuk minghindari

kontak langsung batubara dengan tangan ketika batubaradiambil. Karena ketika bersentuhan langsung dengantangan tidak diharapkan moisture dari tangan akan pindahke batubara.

Tugas Akhir


Gambar 3.16 Sarung tangan karet

12. Timbangan digitalTimbangan digital digunakan untuk menimbang

batubara yang sudah mengalami penyaringan. Beratbatubara sebelum dilakukan percobaan dan sesudahnya.Diharapkan ketelitian dari timbangan digital lebih akurat.

Gambar 3.17 Timbangan digitalSpesifikasiMerk dan tipe : Digital Scale PS38Range : 0,01 – 200 gramKetelitian : 0,01 gram

13. MaskerMasker digunakan untuk menghindari masuknya

debu ke pernapasan. Debu yang keluar saat batubaramengalami fluidisasi sangat halus, tidak diinginkan debutersebut menimbulkan masalah terhadap kesehatansehingga dipelukan masker ketika mengambil datapercobaan.

Tugas Akhir


Gambar 3.18 Masker

14. Pitot static tubePitot static tube adalah alat yang digunakan untuk

mengukur kecepatan dan tekanan pada aliran fluida. Alatini dapat digunakan untuk mengukur tekanan stagnasi dantekanan dinamis yang kemudian dapat digunakan untukmencari kecepatan menggunakan persaamaan Bernoulli.

Gambar 3.19 Pitot static tube

15. DAQ data logger dan Differential pressure transmitterDAQ data logger adalah alat yang digunakan untuk

merecord data yang outputnya berupa tegangan (volt).Pressure tranduser merupakan suatu alat yang berfungsiuntuk mengirim signal pengukuran dari suatu alat ukurtekanan diferensial, dimana dalam eksperimen inidiffrential pressure transmitter akan mengirimkan signalpengukuran dari pitot static tube menuju DAQ data logger.

Tugas Akhir


Gambar 3.20 DAQ data logger danDifferential pressure transmitter

16. ManometerManometer adalah yang berfungsi untuk mengukur

tekanan dalam ruang tertutup, dimana pada eksperimen initekanan yang diukur adalah pada selongsong dari blower.Tekanan ini diukur untuk mencari kecepatan yangnantinya akan menggunakan persamaaan Bernoulli.

Gambar 3.21 Manometer

3.5 Metodologi eksperimen3.5.1 Tahap persiapan

1. Mempersiapkan dan memeriksa peralatan eksperimenberada dalam kondisi baik, yaitu thermocouple,thermocontrol, RH meter, Anemometer, Timbangandigital, voltage regulator, kompor gas, heater, dan ovenelectric.

2. Memastikan moisture content batubara berada padagolongan low rank yang memiliki moisture contentantara 30% sampai 45%.

Tugas Akhir


3. Memecah batubara menjadi butiran-butiran kecil denganmenggunakan palu dan tang.

Gambar 3.22 Proses pemecahan batubara menjadiukuran kecil

4. Menyaring batubara menggunakan dua buah ayakanukuran 5mm dan 10mm sehingga diharapkan hasilsaringan batubara memiliki rata-rata diameter sebesar6mm.

Gambar 3.23 Proses penyaringan batubara untukmendapatkan ukuran ± 6 mm

5. Menimbang batubara menggunakan timbangan beban“kitchen scales” dengan massa 600 gram untuk satu kalivariasi. Dalam eksperimen ini diperlukan 3 variasisehingga dibutuhkan batubara dengan massa total 1800gram.

Tugas Akhir


Gambar 3.24 proses menimbang batubara padakitchen scales

6. Memastikan thermocouple terpasang pada titik-titik yangtelah di tentukan dan telah terhubung pada data loggersehingga data bisa terbaca pada laptop yang sebelumnyatelah terinstal software MX100.

7. Memastikan blade dengan sudut 20ᵒ dalam kondisi baikdan terpasang dengan benar pada drying chamber.

Gambar 3.25 Memastikan sudut blade 20° padadrying chamber

8. Menghitung kecepatan dengan pitot static tube.9. Memasukkan aquades ke dalam water tank hingga terisih

¾ bagian. Hal ini dilakukan agar waktu yang digunakanuntuk memanaskan aquades tidak terlalu lama dan lebihmudah untuk dijaga keteraturan suhunya.

Gambar 3.26 Memasukkan aquades dalam tangki10. Memasang heater pada water tank dengan pemakaian

sesuai dengan kebutuhan. 1 heater di pasang padathermocontrol untuk menjaga kestabilan temperatur.Temperatur air yang diinginkan sebesar 75ᵒC.

11. Menyalakan pompa untuk mensirkulasikan aquadespanas menuju radiator. Sistem pemanas udarapengeringan batubara menggunakan heat exchangeryang terdiri dari 2 buah radiator tersusun seri. Padamasing-masing bagian radiator terdapat fan yang

Tugas Akhir


dipasang dengan tujuan mempercepat terjadinyapenukaran panas.

12. Blower dinyalakan sesuai dengan kecepatan fuidisasiyang telah dihitung. Pengaturan kecepatan udaramenggunakan voltage regulator. Kecepatan udara dariperhitungan di sesuaikan dengan kecepatan udara yangada pada drying chamber. Terdapat ketentuan untukterjadi fluidisasi sehingga perlu dipastikan terlebih dulubatubara terfluidisasi seperti yang terlihat pada gambar3.28.

Gambar 3.27 batubara terfluidisasi

3.5.2 Tahap Kalibrasi Pitot Static Tube1. Mempersiapkan dan memeriksa alat untuk kalibrasi pitot

static tube berada dalam kondisi baik, yaitu manometer,pitot static tube, differential pressure transmitter dan DAQdata logger.

2. Menghubungkan manometer dengan pitot static tube untukmelakukan tahap pengambilan data berupa perbedaantekanan. Pengambilan data dimulai dengan menyalakanblower dengan 30 volt pada voltage regulator untuk dataawal dan untuk selanjutnya dengan kenaikan tiap 10 volt.

3. Perbedaan tekanan ini di catat pada tabel yang telah dibuatdan matikan blower.

4. Setelah selesai, lepaskan manometer dan hubungkan pitotstatic tube ke differetial pressure transmitter. Selang daritekanan stagnasi dihubungkan ke high pada Kemudianhubungkan differential pressure transmitter ke DAQ datalogger.

Tugas Akhir


5. DAQ data logger dan blower dinyalakan dengan 30 voltpada voltage regulator sebagai data awal dan selanjutnyadengan kenaikan tiap 10 volt. Data yang dihasilkan berupategangan (volt) dari DAQ data logger.

6. Didapatkan persamaan hubungan yang dapat dinyatakandalam grafik antara antara data dari manometer berupaperbedaan tekanan dan dari DAQ data logger.

7. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk mencarikecepatan yang diinginkan untuk pengambilan data.

3.5.3 Tahap pengambilan data1. Setelah semua alat nyala, ditunggu beberapa saat hingga

temperatur udara menunjukkan nilai yang stabil (kondisisteady pada drying chamber).

2. Batubara diambil sebanyak ±3 gram untuk diukurterlebih dulu beratnya menggunakan timbangan digital.Hasilnya dicatat sebagai massa sampel batubara basahawal.

3. Nilai temperature dan relative humidity dicatat daamdrying chamber (Tin dan RH in).

4. Menjalankan software MX 100 pada komputerbersamaan dengan memasukkan batubara ukuran ±6 mmdengan berat 600 gram ke dalam chamber.

Gambar 3.28 Menghubungkan data logger kekomputer

5. Pengambilan sampel batubara sebanyak ±3 gram denganinterval waktu selama 1 menit sebanyak 15 menitkemudian 2 menit sebanyak 8 kali.

Tugas Akhir


6. Setiap pengambilan sample, dicatat terlebih dulu nilaikelembaban relatif menggunakan RH meter kemudiansampel ditaruh pada plastik dan diberi tanda sesuaidengan urutan.

7. Setelah pengambilan data semua selesai maka sampelditimbang menggunakan timbangan digital dan di catat.

8. Setelah semua pengambailan data selesai, dilakukanblower, pompa, kipas radiator, heater, dan kompordimatikan.

9. Kemudian sampel batubara diletakkan dalam wadahalumunium foil yang sebelumnya sudah diberikanpenanda waktu.

Gambar 3.29 Peletakan batubara pada aluminiumfoil

10. Setelah itu batubara dikeringkan lebih lanjutmenggunakan oven electric. Proses pengeringanmenggunakan standart ASTM D 5142 dimana untukmenghilangkan moisture secara keseluruhan padabatubara perlu dilakukan pemanasan dengan temperature105⁰C selama 3 jam.

Gambar 3.30 Proses pengeringan batubaramenggunakan oven electric

11. Setelah selsai dioven, batubara ditimbang lagimenggunakan timbangan digital dan dicatat sebagaimassa sampel batubara kering.

Tugas Akhir


Gambar 3.31 Proses penimbangan batubara12. Selesai.

3.5.4 Tahap analisa data eksperimenSetelah penganbilan data dilakukan analisa guna

mendapatkan nilai-nilai seperti moisture content batubara, dryingrate, koefisien perpindahan panas dan massa serta karakteristikudara dalam psychrometric chart.

3.6 Lembar penganbilan dataUntuk mempermudah dalam mencatat data percobaan

yang akan dilakukan, maka dibuat tabel yang berisi variabel yangdiperlukan dari percobaan. Lembar data percobaan ditunjukkanpada gambar berikut :

Tabel 3.1 Lembar Data PercobaanWaktumenit

Tin Tout RHin RHout Massa bbbasah

Massa bbkering

12345678910

Tugas Akhir


11121314151719212325272931

Tugas Akhir


3.7 Flowchart eksperimen

3.7.1 Flowchart pengambilan data

Start

Batubara, Swirling f luidized bed dryer, Oven,Termometer digital, Termocouple, Data

Akuisisi, Anemometer, Rh-meter, Timbangandigital, Aquaedes, Pompa, Blade 20⁰, Heater,

Water Tank, Blower, Heat exchanger(Radiator), kompor, Thermocontrol Digital

Memecah dan mengayak batubara

Menimbang sampel batubara sebesar 600 gram, dengan ukuran partikel ±6 mm

Memanaskan dan mensirkulasi aquades dalam water tank hingga mencapai temperatur 72°C

Kalibrasi pitot static tube untuk mencari kecepatan

Memasang blade dengan sudut 20° pada inlet drying chamber

Mengatur kecepatan udara inlet sebesar kecepatan hasil kalibrasi dengan bantuan voltageregulator dan menunggu hingga mencapai steady state

Menyambungkan data akuisisi ke laptop

Mencatat Tin, Rhin, Tout, dan Rhout kondisi awal

A B

Tugas Akhir


A

Memasukkan batubara ke dalam drying chamber

Pengambilan sampel dilakukan tiap 1 menit untuk 15 menitpertama, Mencatat Rhin, dan Rhout tiap pengambilan sampel

Pengambilan sampel dilakukan tiap 2 menit sampai menit ke 31setelahnya, Mencatat Rhin, dan Rhout tiap pengambilan sampel

Kecepatan fluidisasiminimum ≤ +50%

Proses pengovenan dan penimbangan kembali sampel batubara

Tdb in, Tdb out, Rhin, Rhout,Mba tubara kering, Mba tubara basah

Finish

Kecepatan Fluidisasi+25%

B

Gambar 3.32 Flowchart pengambilan data

Tugas Akhir


3.7.2 Flowchart pengolahan data dari batubara

Start

Mbb kering, Mbb basah

Kecepatan fluidisasi minimum hasilkalibrasi pitot static tube

Kecepatan fluidisasiminimum ≤+40%

Kecepatan Fluidisasiminimum +20%

Grafik MC vs waktu, Drying Ratevs waktu, Berat basah vs waktu,Berang kering vs waktu, Selisih

massa vs waktu

Finish

Gambar 3.33 Flowchart pengolahan data dari batubara

Tugas Akhir


3.7.3 Flowchart pengolahan data dari udara

START

Tdbin, Tdbout, Rhin, Rhout

Kecepatan fluidisasi Hasil kalibrasi pitotstatic tube

Plot pada psychometric chart didapat

Massa uap air = massa udara kering x ∆ω

Kecepatan fluidisasiminimum ≤ +50%

Kecepatan fluidasi +50%

Grafik Rhout vs waktu, Tdb outvs waktu, Δω vs waktu,

perbandingan uap air yangdilepas dan diserap vs waktu,

diagram psikometrik

Finish

Gambar 3.34 Flowchart pengolahan data dari udara

Tugas Akhir



Tugas Akhir


BAB IVANALISA DAN PEMBAHASAN

Pada eksperimen dan pengambilan data mengenaipengeringan batubara jenis low rank dengan metode swirlingfluidized bed coal dryer dengan variasi kecepatan 2 m/s ; 2,5 m/sdan 3 m/s untuk sudut blade 20°, menghasilkan tabel data. Data-data yang telah didapat berfungsi sebagai input, akan diolahsedemikian rupa sehinggaa menghasilkan output dalam bentukgrafik dan psycrhometric chart. Nilai relative humidity (RH) dantemperatur outlet dari chamber (tdb) akan dijadikan acuan untukmencari ratio humidity yang nantinya akan digunakan untukmencari nilai moisture content. Diharapkan besar jumlah moisturecontent yang dilepas batubara akan sama dengan yang diterimaoleh udara.Proses perpindahan uap air yang terjadi antara batubara dan udaramelalui proses perpindahan panas dan massa yang berurutan antaralain :

1. Perpindahan panas antara udara pengering denganpermukaan batubara terjadi secara konveksi.

2. Perpindahan panas dari permukaan menuju ke dalambatubara terjadi secara konduksi.

3. Perpindahan massa uap air dari dalam batubara menuju kepermukaan terjadi secara difusi atau kapiler.

4. Perpindahan uap air dari permuakaan batubara ke udarapengering.

4.1 Data Hasil PercobaanData hasil percobaan terdapat pada lampiran laporan hasil

eksperimen pengeringan batubara ini.

4.2 Analisa dan Contoh Perhitungan4.2.1 Contoh Perhitungan Laju Alir Massa

Laju alir massa adalah banyaknya volume suatu fluida persatuan waktu. Perhitungan laju alir massa dilakukan berdasarkan

Tugas Akhir


laju alir massa pada kecepatan 2 m/s ; 2,5 m/s dan 3 m/s denganluasan yang digunakan yaitu pada blade. Berikut perhitungan lajualir massa :Diketahui : v1 = 2 m/s= (0,090 − 0,055 )= 0,01594Sehingga didapatkan nilai laju alir massa== 2 (0,01594 )= 0,03188Kemudian perhitungan laju alir massa dapat ditabelkan sebagaiberikut :Tabel 4.1 Hasil perhitungan laju alir massa

No v(m/s)

A (m2) Q(m3/s)

1 2 0,01594 0,031882 2,5 0,01594 0,039853 3 0,01594 0,04783

4.2.2 Contoh Perhitungan Kalibrasi Pitot TubePerhitungan kalibrasi pitot tube digunakan untuk mencari

kecepatan pada selongsong yang memiliki luasan penampang yangberbeda. Berikut perhitungan kecepatan pada selongsong :

Diketahui = 0,03188= 4 0,0762= 0,00456== 0,031880,00456= 7 ⁄

Tugas Akhir


Kemudian perhitungan kecepatan pada selongsong dapatditabelkan sebagai berikut :Tabel 4.2 Hasil perhitungan kecepatan pada selongsong

No Q(m3/s)

A (m2) v(m/s)

1 0,03188 0,01594 72 0,03985 0,01594 8,893 0,04783 0,01594 10,5

Kecepatan pada selongsong akan digunakan untukmenghitung kalibrasi pitot tube sehingga nilai volt pada voltageregulator dapat diketahui. Perhitungan kalibrasi pitot tubemenggunakan alat sebagai berikut :1. Pitot tube2. Manometer3. Different pressure transmitter4. DAQ data logger

Perhitungan dilakukan dengan kalibrasi antara manometer denganpressure tranduser yang dihubungkan dengan DAQ data logger.Berikut data yang diketahui :Tabel 4.3 Data perhitungan kalibrasi

Diketahui Voltage = 60Y awal = 8,3 cmY akhir = 8,9 cm

Sehingga didapatkan nilai (h) perubahan ketinggian manometerℎ = ( − ) sin 15 (0,01)= 0,003

Tugas Akhir


Nilai h digunakan untuk menghitung tekanan dinamis (Pd)sebagai berikut : = (ℎ)= (0,827)(996)(9,81)(0,003)= 25,0964Nilai Pd digunakan untuk menghitung kecepatan pada selongsonghasil kalibrasi sebagai berikut := 2

= ( , )= 3,76866 /

Sehingga hasil kalibrasi dapat ditabelkan sebagai berikut :Tabel 4.4 Hasil kalibrasi

Berikut adalah grafik hubungan antara h dengan volt pada DAQdata logger yang nilainya nanti akan di masukkan ke persamaangrafik untuk mendapatkan kecepatan pada selongsong :

Tugas Akhir


Gambar 4.1 Grafik hubungan perbedaan ketinggianmanometer (h) dengan volt dinamis pada DAQ data logger

Pada gambar 4.1 menunjukkan hubungan antaraketinggian manometer (h) dengan volt dinamis yang ada padaDAQ data logger. Semakin besar nilai ketinggian manometer (h)maka nilai volt yang dihasilkan akan semakin tinggi. Nilai voltpada DAQ data logger menunjukkan besarnya nilai kecepatan yangdiukur. Hubungan tersebut berbanding lurus, sehingga semakinbesar nilai volt pada DAQ data logger maka akan semakin besarnilai kecepatan yang diukur.

4.2.3 Contoh Perhitungan Humidity Ratio Pada Sisi UdaraDari percobaan yang telah dilakukan didapatkan

data relatif humidity (RH) outlet dan temperatur outlet(tdb) yang akan digunakan untuk mencari rasiokelembaban pada menit tertentu. Dalam mencari rasiohumidity digunakan psychrometric chart. Ratio humiditydigunakan untuk menghitung massa uap air yang diterimaoleh udara selama proses pengeringan berlangsung yangnantinya akan dibandingkan dengan massa uap air yangdilepas oleh batubara.

Tugas Akhir


Tout1 33,1Rhout1 55,6

Gambar 4.2 Psychrometric chart untuk mencariratio humidity % per menit∆ = −= 17,84 − 11,6 /= 6,24=

= 0,052836 kg/s x 60 s= 3,1701 gram = ∆= 6,24 3,1701= 19,7817

4.2.4 Contoh Perhitungan Moisture Content Pada SisiBatubaraDari percobaan yang telah dilakukan didapatkan data yang

dapat digunakan untuk menghitung moisture content. Moisturecontent merupakan perbandingan berat air yang terkandung dalamsuatu bahan dengan berat kering bahan tersebut. Untuk menetukan

Tugas Akhir


berat kering suatu bahan, penimbangan dilakukan setelah bobottersebut tidak berubah lagi selama pengeringan. Nilai kadar airbiasanya dinyatakan dalam persen (%). Berikut merupakan contohperhitungan untuk mencari moisture content dengan menggunakandata pada menit ke-0 dan ke-1 :

Tabel 4.5 Data untuk perhitungan moisture content batubara

0 = ( ) x 100%0 = (3,69 − 2,66)2,66 x 100%0 = 36,655 %1 = ( ) x 100%1 = (4,17 − 3,07)3,07 x 100%1 = 33,537 %4.2.5 Contoh Perhitungan Drying Rate

Drying rate merupakan waktu yang dibutuhkanuntuk menghilangkan moisture content pada batubara padawaktu tertentu. Perhitungan ini digunakan untukmengetahui moisture content yang hilang dari batubara persatuan waktu yang nantinya akan dibuat dalam bentukgrafik. Variasi kecepatan pengeringan menggunakancontoh dari perhitungan moisture content dengan

Tugas Akhir


menggunakan data dari perhitungan moisture content(4.2.5) sebagai berikut :0 = 36,655 %1 = 33,537 %== 36,655 − 33,5371= 3,1182 %/menit

4.2.7 Contoh Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas danMassa

Proses perpindahan panas adalah proses perpindahan panasdari udara pengering ke dalam batubara yang terjadi secarakonveksi sedangkan perpindahan massa adalah proses perpindahanmassa uap air dari batubara ke udara pengering. Pada masing-masing proses tersebut terdapat koefisien yang dapat digunakanuntuk menetukan besarnya panas maupun massa yang berpindahantara batubara dan udara pengeiring. Saat proses pengeringanberlangsung perpindahan panas dan massa berlangsung secarasimultan dan hampir bersamaan. Untuk menghitung koefisienperpindahan panas dan massa digunakan data sebagai berikut :

Tabel 4.6 Data perhitungan koefisien perpindahan panas danmassa

a. Menghitung Reynolds Number (ReD)= ∙ ∙

Tugas Akhir


= , × × ,, × ∙ = 1029b. Menghitung Nusselt Number (NuD)

= 2 + 0,6 ∙= 2 + 0,6 1029 0,705= 2 + 19,247 0,89= 19,12983c. Nilai koefisien perpindahan panas (h)ℎ = ×ℎ = 19,12983 × , ,ℎ = 87,041 .d. Menghitung Schmitdt Number (Sc)== , ,= 0,709126e. Menghitung Sherwood Number (Sh)= 2 + 0,6 ∙ℎ = 0.037 × 1029 × 0.704ℎ = 19,16521f. Nilai koefisien perpindahan massa konveksi (hm)ℎ = ℎ ∙ℎ = 19,16521 ∙ , ,

Tugas Akhir


ℎ = 0,078264 /4.3 Analisa Hasil dan Pembahasan dari Sisi Udara4.3.1 Analisa udara Pengering Pada Psychrometric Chart

Tabel 4.7 Temperatur dan RH out pada kecepatan 3 m/s, 2,5m/s dan 2 m/s

t3 m/s 2,5 m/s 2 m/s

T.outlet RHout T.outlet RH out T.outlet RH

out(Menit) (oC) (%) (oC) (%) (oC) (%)

0 44,1 20,2 43,70 20,20 43,2 20,31 33,1 55,6 34,50 51,80 34,9 49,92 33,8 48,8 34,80 47,50 35,3 45,63 34,3 44,2 35,20 44,10 35,7 41,54 34,8 40,5 35,50 41,20 36,0 38,25 35,3 38,9 35,90 36,80 36,4 36,46 35,8 36,8 35,70 38,50 36,7 35,57 36,2 35,1 36,00 35,70 36,9 34,48 36,6 34,6 36,30 34,50 37,3 33,79 36,8 33,6 36,50 33,70 37,5 33,1

10 37 32,6 37,00 32,40 37,8 32,211 37,3 32 36,80 33,00 38,1 31,412 37,5 31,1 37,30 31,8 38,4 30,413 37,4 31,2 37,40 31,20 38,5 29,414 37,8 30,2 37,80 30,50 38,7 28,815 38,2 29,2 38,00 29,60 39,0 28,117 38,6 28,4 38,30 28,90 39,4 27,219 39 27,5 38,70 28,00 39,6 26,621 39,4 26,7 38,90 27,40 39,8 25,9

Tugas Akhir


23 39,7 26,1 39,20 26,80 40,0 25,425 40,1 25,1 39,40 26,20 40,1 25,127 40,4 25 39,90 25,20 40,3 24,729 40,7 24,6 39,70 25,7 40,4 24,331 40,9 24,3 40,20 24,70 40,6 23,9

Pada proses pengeringan terjadi 2 proses utama yaituproses perpindahan panas dan perpindahan massa. Selama prosespengeringan berlangsung, kadar air dalam batubara atau yang biasadisebut moisture content akan terus berkurang sehingga massa darbatubara juga akan berkurang. Terdapat beberapa kriteria agarperpindahan massa uap air dari batubara menuju udara pengeringdapat berlangsung, diantaranya yaitu :

1. Terdapat perbedaan temperatur antara batubara dengan udarapengering. udara pengering yang digunakan memiliki temperaturlebih tinggi dari batbara agar proses perpindahan panas dapatterjadi.

2. Ketika temperatur udara pengering panas maka akan memilikirelative humidity yang rendah, hal ini akan mempermudah udarapengering untuk menyerap uap air dari batubara.

3. Saat udara di permukaan batubara lebih panas daripada didalambatubara maka akan terjadi perbedaan tekanan sehingga uap airakan bergerak dari dalam menuju permukaan batubara.

Setelah dilakukan eksperimen maka akan dilakukan analisauntuk menentukan hasil yang didapat. Analisa ditinjau dari sisiudara dan batubara. Untuk analisa yang ditinjau dari sisi udaradilakukan dengan psychrometric chart. Data yang digunakan untukanalisa melalui psychrometric chart yaitu relative humidity sisioutlet (RHout) dan temperatur sisi outlet (Tout), yang nantinya akandi plot untuk mengetahui ratio humidity (ω). Ratio humidity (ω)adalah perbandingan antara massa uap air pada udara dan massaudara kering. Nilai humidity ratio dapat digunakan untuk

Tugas Akhir


menentukan besarnya nilai uap air yang yang berpindah ke udarapengering dari batubara.

Gambar 4.3 Proses pengeringan pada batubara dalamgrafik psychrometric chart

Pada gambar 4.3 terlihat proses pengeringan yang terjadipada batubara, yang mengalami beberapa fase yaitu yang pertamaproses pemanasan atau (heating). Pada fase ini udara ambient akandipanaskan pada heat exchanger yang tersusun secara seri. Hal inidimaksudkan agar udara yang dihasilkan mendapat panas yangmaksimal sehingga dapat lebih cepat digunakan untuk prosespengeringan. Kedua yaitu fase cooling and humidifying, dimana initerjadi saat batubara dimasukkan kedalam chamber yangmengakibatkan suhu udara mengalami penurunan karena terjadiperpindahan panas antara udara dengan batubara. Tidak hanyaterjadi proses perpindahan panas, namun diiringi jua prosesperpindahan massa. Proses perpindahan massa uap air menujuudara pengering. Seiring berjalannya waktu temperatur udara danbatubara akan mencapai keseimbangan sehingga akan terjadi faseselanjutnya yaitu heating dan humidifying. Humidifying adalahproses penambahan kandungan uap air pada udara sehingga terjadi

Tugas Akhir


kenaikan entalpi dan ratio humidity. ketika temperatur udarasemakin naik seiring berjalannya waktu, maka nilai dari relativehumidity akan turun. Dari ketiga variasi kecepatan yang digunakanyaitu 2 m/s , 2,5 m/sdan 3 m/s, didapatkan bahwa penurunan nilairasio humidity tercepat yaitu pada variasi 3 m/s.

4.3.2 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap RelativeHumidity Fungsi Drying Time

Gambar 4.4 Grafik pengaruh kecepatan terhadap relativehumidity fungsi drying time

Pada gambar 4.4 terlihat grafik pengaruh kecepatan terhadaprelative humidity sebagai fungsi waktu. Relative humidity adalahistilah yang digunakan untuk menggambarkan jumlah uap air yangterkandung di dalam campuran air-udara dalam fase gas. Trendlinegrafik menunjukkan besarnya nilai relative humidity pada udarakeluar chamber dengan variasi kecepatan yang digunakan yaitu 2m/s, 2,5 m/s dan 3 m/s. Nilai perubahan relative humidity padakecepatan 2 m/s dari 50,1 % pada menit ke-1 menuju 24,4 % padamenit ke-31. Nilai perubahan relative humidity pada kecepatan 2,5m/s dari 52,7% pada menit ke-1 menuju 24,3% pada menit ke-31.

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40

Rela

tive

Hum

idity

Drying time

Relative Humidity vs Drying Time

3 m/s

2,5 m/s

2 m/s

Tugas Akhir


Nilai perubahan relative humidity pada kecepatan 3 m/s dari 54,7%pada menit ke-1 menuju 24,6 % pada menit ke-31. Nilai relativehumidity mengalami penurunan secara signifikan pada menit-menit awal kemudian cenderung konstan pada menit akhir. Nilairelative humidity untuk setiap variasi kecepatan akan cenderungmendekati nilai relative humidity awal dari udara pengering.

Terjadi penurunan pada relative humidity untuk masing-masing variasi kecepatan mengindikasikan perubahan massa uapair yang ada di dara pengering. Perubahan relative humidityberlangsung tiap waktu yang disebabkan adanya mositure contentdari batubara yang berpindah ke udara pengering selama prosespengeringan. Kecepatan tinggi memiliki relative humidity yangtinggi, begitu pula sebaliknya. Hal ini dikarenakan kecepatanberbanding lurus dengan Reynolds Number, dimana semakin tinggikecepatan maka Reynolds Number = . . . Nilai Reynoldsini akan mempengaruhi Sherwood Number = +( . + . ) ∙ . ∙ ( ) , dimana semakinbesar Reynolds Number maka Sherword Number akan semakinbesar pula. Nilai Sherwood Number akan mempengaruhi koefisienperpindahan massa = . , dimana semakin besarSherwood Number maka nilai koefisien perpindahan massa akansemakin besar. Nilai koefisien perpindahan massa mempengaruhilaju perpindahan massa " = . ( , − , ), dimanasemakin besar nilai koefisien perpindahan massa maka lajuperpindahan massa akan semakin besar.

Dari gambar 4.4 dapat dilihat bahwa kecepatan 3 m/smemiliki nilai relative humidity terbesar diikuti kecepatan 2,5 m/sdan 2 m/s. Nilai relative humidity pada kecepatan 3 m/s mangalamipenurunan terbesar pada menit awal sehingga pada menit ke-10menunjukkan trenline grafik yang sejajar dengan trendline relativehumidity pada kecepatan 2,5 m/s dan 2 m/s. Seharusnya pada menitawal-awal nilai relative humidity pada kecepatan 3 memiliki nilaipenurunan Relative humidity paling rendah karena terjadi laju

Tugas Akhir


pengeringan naik yang relatif tinggi sehingga pada suatu waktu lajuperpindahan massa dari kecepatan yang lebih tinggi akan lebihkecil karena laju pengeringan menurun yang lebih awal daripadakecepatan rendah.

4.3.3 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap TemperaturUdara Keluar Chamber Fungsi Drying Time

Gambar 4.5 Grafik pengaruh kecepatan terhadap temperaturudara keluar chamber fungsi drying time

Pada gambar 4.5 dapat dilihat bahwa trendline untukmasing-masing variasi kecepatan menunjukkan penurunan dimenit awal kemudian naik hingga menit akhir. Pada kecepatan 3m/s memiliki temperatur sebesar 33,4 ˚C pada menit ke-1 danmemiliki temperatur sebesar 40,6 ˚C pada menit ke-31 , kecepatan2,5 m/s memiliki temperatur sebesar 34,2˚C pada menit ke-1 danmemiliki temperatur sebesar 40,5 ˚C pada menit ke-31, sertakecepatan 2 m/s memiliki temperatur sebesar 34,9 ˚C pada menitke-1 dan memiliki temperatur sebesar 40,2 ˚C pada menit ke-31.Pada menit awal trendline untuk masing-masing variasi kecepatan

30

32

34

36

38

40

42

44

46

0 10 20 30 40

Tem

pera

tur (

°C)

Drying Time

Temperature outlet vs Drying time

3 m/s

2,5 m/s

2 m/s

Temperatur Inlet

Tugas Akhir


menunjukkan kenaikan, namun setelah menit ke-25 trendlinemenunjukkan kondisi relatif konstan. Hasil output yang didapatberdasarkan data inlet temperatur sebesar 45 ˚C yang diberikansecara konstan, dimana temperatur inlet dijaga denganmenggunakan thermocontrol.

Kenaikan temperatur paling cepat terjadi pada kecepatan3m/s, dikarenakan pada menit awal memiliki temperatur yangrendah namun memiliki kenaikan temperatur pengeringan yangtinggi di akhir proses pengeringan. Hal ini dikarenakan kecepatanberbanding lurus dengan Reynolds Number, dimana semakin tinggikecepatan maka Reynolds Number = . . . Nilai Reynoldsini akan mempengaruhi Nusselt Number = +( . + . ) ∙ . ∙ ( ) , dimana semakinbesar Reynolds Number maka Nusselt Number akan semakin besarpula. Nilai Nusselt Number akan mempengaruhi koefisienperpindahan panas = , dimana semakin besar NusseltNumber maka nilai koefisien perpindahan panas akan semakinbesar. Nilai koefisien perpindahan panas mempengaruhi lajuperpindahan panas = . . ( − ), dimana semakin besarnilai koefisien perpindahan panas maka laju perpindahan panasakan semakin besar.

Pada gambar 4.5 terlihat bahwa trendline grafikmenunjukan penurunan udara pengering di menit awal dan naikseiring bertambahnya waktu yang dikarenakan adanya prosesperpindahan panas antara udara pengering dengan batubara. Padaawal proses pengeringan, panas yang diterima batubara cukupbesar karena perbedaan antara permukaan batubara dengan udarapengering cukup besar. Setelah beberapa waktu temperaturpermukaan batubara akan bartambah sehingga menyebabkanselisih temperatur antara udara pengering dan batubara semakinkecil. Hal ini menyebabkan proses perpindahan panas yang terjadiakan semakin kecil, sehingga pada menit-menit akhir akan terjadi

Tugas Akhir


proses perpindahan panas yang cenderung konstan karenaperbedaan temperatur yang kecil.

4.3.4 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap Selisih RatioHumidity (Δω) Fungsi Drying Time

Gambar 4.6 Grafik pengaruh kecepatan terhadap humidityratio (Δω) fungsi drying time

Pada gambar 4.6 terlihat grafik humidity ratio fungsi dryingtime dengan variasi kecepatan 3 m/s, 2,5 m/s dan 2 m/s. Humidityratio adalah massa air yang terkandung dalam setiap kilogramudara kering. Humidity ratio udara ditentukan berdasarkan 1 kgudara kering. Grafik di atas memiliki trendline yang menurunsetiap variasi kecepatan. Pada kecepatan 3 m/s memiliki penurunanpaling tinggi dibanding kecepatan yang lainnya. Hal inimenunjukkan bahwa kadar uap air yang diterima udara terusberkurang dari waktu sebelumnya. Pada kecepatan 3 m/spenurunan nilai humidity ratio (Δω) lebih tinggi bila dibandingkan

0,0000

1,0000

2,0000

3,0000

4,0000

5,0000

6,0000

7,0000

0 10 20 30 40

Δω

Drying Time

Δω vs drying time

3 m/s

2,5 m/s

2 m/s

Tugas Akhir


dengan variasi kecepatan 2,5 m/s dan 2 m/s. Kecepatan 3 m/s padamenit ke-1 memiliki nilai humidity ratio (Δω) sebesar 6,24 g/kg,kecepatan 2,5 m/s memiliki nilai humidity ratio sebesar 6,62 g/kg,dan kecepatan 2 m/s memiliki nilai humidity ratio (Δω) sebesar6,64 .

Pada menit ke-1 sampai menit ke-6 terjadi penurunanrelative humidity yang cukup signifikan. Hal ini terjadi karenaproses pengeringan yang maksimal terjadi pada menit tersebut.Kadar air yang masih tinggi pada batubara menyebabkan uap airmudah berpindah ke udara. Pada menit ke-23 selisih relativehumidity relatif konstan. Hal ini menandakan proses pengeringanhanya terjadi sedikit karena kadar air pada batubara tersisa sangatsedikit sehingga uap air yang berpindah ke udara juga sangatsedikit.

4.4 Analisa Hasil dan Pembahasan dari Sisi Batubara4.4.1 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap Moisture

Content Fungsi Drying Time

Gambar 4.7 Grafik pengaruh kecepatan terhadap moisturecontent fungsi drying time

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

0 10 20 30 40

Moi

stur

e Co

nten

t

Drying Time

Moisture Content vs Drying Time

3

2,5

2

Tugas Akhir


Moisture content merupakan perbandingan berat air yangterkandung dalam suatu bahan dengan berat kering bahan tersebut.Untuk menentukan moisture content biasanya digunakan basisbasah. Pada gambar 4.7 menunjukkan grafik pengaruh kecepatanterhadap mositure content fungsi drying time. Pada menit ke-0kecepatan 3 m/s terjadi penurunan nilai moisture content dari36,655 % menjadi 20,712%, kecepatan 2,5 m/s terjadi penurunannilai moisture content dari 37,023 % menjadi 20,588%, dankecepatan 2 m/s terjadi penurunan nilai moisture content dari35,827 % menjadi 20,712 %.

Kecepatan yang tinggi akan mengalami penurunanmoisture content paling tinggi. Hal ini dikarenakan kecepatanberbanding lurus dengan Reynolds Number, dimana semakin tinggikecepatan maka Reynolds Number = . . . Nilai Reynoldsini akan mempengaruhi Sherwood Number = +( . + . ) ∙ . ∙ ( ) , dimana semakinbesar Reynolds Number maka Sherword Number akan semakinbesar pula. Nilai Sherwood Number akan mempengaruhi koefisienperpindahan massa = . , dimana semakin besarSherwood Number maka nilai koefisien perpindahan massa akansemakin besar. Nilai koefisien perpindahan massa mempengaruhilaju perpindahan massa " = . ( , − , ), dimanasemakin besar nilai koefisien perpindahan massa maka lajuperpindahan massa akan semakin besar.Pada kecepatan 3 m/s memiliki penurunan moisture content palingcepat hal ini dikarenakan kecepatan mempengaruhi ReynoldsNumber, dimana semakin tinggi kecepatan maka Reynolds Numberjuga akan semakin besar. Hal ini menyebabkan aliran semakinturbulen sehingga kontak udara pengering dan batubara akan lebihsering terjadi yang menyebabkan perpindahan massa akan semakinbesar yang berarti moisture content yang terlepas ke udara jugaakan semakin banyak.

Tugas Akhir


4.4.2 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap Drying RateFungsi Drying Time

Gambar 4.8 Grafik pengaruh kecepatan terhadapdrying rate fungsi drying time

Pada gambar 4.8 menunjukkan grafik drying time fungsiwaktu dengan variasi kecepatan 3 m/s, 2,5 m/s dan 2 m/s. Trendlinepada ketiga grafik tersebut menunjukan penurunan nilai dryingrate yang signifikan pada menit ke-1 hingga menit ke-8. Padakecepatan 3 m/s memiliki nilai drying rate sebesar 3,1182 % permenit, kecepatan 2,5 m/s memiliki nilai drying rate sebesar 2,638% per menit, dan kecepatan 2 m/s memiliki nilai drying rate sebesar1,9806 % per menit. Setelah menit ke-8 penurunan sudah tidak lagisignifikan dan setelah menit ke-17 besar drying rate menunjukannilai yang konstan.

Penurunan nilai drying rate menunjukkan besarnya nilaimoisture content yang hilang tiap satuan waktu. Besarnyapenurunan ini dipengaruhi oleh kecepatan yang digunakan dalamproses pengeringan. Hal ini dikarenakan kecepatan berbandinglurus dengan Reynolds Number, dimana semakin tinggi kecepatan

0,00000,50001,00001,50002,00002,50003,00003,50004,0000

0 10 20 30 40

Dryi

ng R

ate

(%)

Drying Time (s)

Drying Rate vs Drying Time

3 m/s

2,5 m/s

2 m/s

Tugas Akhir


maka Reynolds Number = . . . Nilai Reynolds ini akan

mempengaruhi Sherwood Number = + ( . +. ) ∙ . ∙ ( ) , dimana semakin besar ReynoldsNumber maka Sherword Number akan semakin besar pula. NilaiSherwood Number akan mempengaruhi koefisien perpindahanmassa = . , dimana semakin besar Sherwood Numbermaka nilai koefisien perpindahan massa akan semakin besar. Nilaikoefisien perpindahan massa mempengaruhi laju perpindahanmassa " = . ( , − , ), dimana semakin besar nilaikoefisien perpindahan massa maka laju perpindahan massa akansemakin besar.

Nilai drying rate terbesar terjadi pada kecepatan 3 m/s.Moisture content akan cepat berkurang pada menit awal yaitusampai menit ke-8 kemudian menunjukkan nilai yang konstantsetelan menit ke-17. Nilai yang konstan pada drying ratedikarenakan moisture content yang tersisa pada batubara hanyasedikit sehingga massa uap air yang berpindah ke udara juga akansemakin sedikit. Dari grafik drying rate ini digunakan untukmengetahui besarnya moisture content yang dilepas batubara keudara tiap satuan waktu.

4.5 Analisa Perbandingan Massa Uap Air yang DilepasBatubara dan Diterima Udara pada Kecepatan 2 m/s

Tugas Akhir


Gambar 4.9 Grafik perbandingan massa uap air yang dilepasbatubara dan diserap udara fungsi drying time pada

kecepatan 2 m/sPada gambar 4.9 menunjukkan grafik perbandingan massa

uap air yang dilepas batubara dan diserap oleh udara. Trenlinegrafik tersebut terlihat menurun yang menandakan bahwa uap airyang dilepas batubara akan berkurang seiring berjalannya prosespengeringan sehingga uap air yang diserap oleh udara juga akanberkurang seiring berjalannya waktu. Pada menit ke-1 dengankecepatan 2 m/s, nilai massa uap air yang yang dilepas batubarasebesar 11,8837 gram dan yang diterima udara sebesar 13,7767gram. Pada menit ke-31, nilai massa uap air yang dilepas batubarasebesar 0,6552 gram dan yang diserap udara sebesar 0,6224 gram.

Massa uap air yang dilepas batubara dihitung berdasarkanmoisture content batubara. Massa uap air dihitung denganmenggunakan persamaan =

, untuk mengetahui jumlah uap air totalyang ada pada batubara. Saat moisture content batubara tinggimaka jumlah uap air yang ada pada batubara juga akan tinggi.Jumlah massa uap air yang dilepas batubara pada menit 1 adalahhasil pengurangan H2O pada batubara menit 0 dengan H2O pada

0,0000

5,0000

10,0000

15,0000

0 10 20 30 40

Mas

sa u

ap a

ir (g

r)

Drying time (menit)

Massa uap air yang dilepas batubaradan diterima udara kecepatan 2 m/s

M. Uap air dilepasbatubara

M. Uap air diterimaudara

Tugas Akhir


batubara pada menit ke 1= ( −( . Sedangkan untuk massa uao air yangditerima oleh udara dihitung berdasarkan selisih Humidity ratio∆ = − . kemudian= ṁ , dimanapersamaan ini digunakan untuk mencari= ∆ .Secara teori besarnya massa uap air yang dilepas batubara samadengan yang diterima udara.

Dari percobaan didapatkan trendline grafik menurun secarasignifikan hingga menit ke-7 kemudian grafik cenderung konstansampai menit ke-31. Terjadi proses laju pengeringan naik saat darimenit ke-1 hingga menit ke-7, yang menyebabkan trendline grafikturun signifikan yang berarti massa uap air yang berpindah cukupbanyak pada saat menit tersebut. Secara teori besar nilai massa uapair yang dilepas batubara seharusnya sama dengan massa uao airyang diserap udara, namun pada percobaan yang telah dilakukanterjadi perbedaan nilai massa uap air yang lepas batubara dan yangdiserap oleh udara. Perbedaaan itu dapat diakibatkan human errorsaat pengamatan dan pengambilan data, serta dari alat ukur yangkurang akurat.

4.6 Analisa Perbandingan Massa Uap Air yang DilepasBatubara dan Diterima Udara Kecepatan 2,5 m/s

Tugas Akhir


Gambar 4.10 Grafik perbandingan massa uap air yangdilepas batubara dan diserap udara fungsi drying time pada

kecepatan 2,5 m/s

Pada gambar 4.10 menunjukkan grafik perbandingan massauap air yang dilepas batubara dan diserap oleh udara. Trenlinegrafik tersebut terlihat menurun yang menandakan bahwa uap airyang dilepas batubara akan berkurang seiring berjalannya prosespengeringan sehingga uap air yang diserap oleh udara juga akanberkurang seiring berjalannya waktu. Pada menit ke-1 dengankecepatan 2,5 m/s, nilai massa uap air yang yang dilepas batubarasebesar 15,8283 gram dan yang diterima udara sebesar 17,5108gram. Pada menit ke-31 nilai massa uap air yang dilepas batubarasebesar 0,5447 gram dan yang diserap udara sebesar 0,5555 gram.


, untuk mengetahui jumlah uap air totalyang ada pada batubara. Saat moisture content batubara tinggimaka jumlah uap air yang ada pada batubara juga akan tinggi.Jumlah massa uap air yang dilepas batubara pada menit 1 adalah

0,0000

5,0000

10,0000

15,0000

20,0000

0 10 20 30 40

Mas

sa u

ap a

ir (g

r)

Drying Time (menit)

Massa uap air yang dilepas batubaradan diterima udara kecepatan 2,5 m/s

M. Uap air dilepasbatubara


Tugas Akhir


hasil pengurangan H2O pada batubara menit 0 dengan H2O padabatubara pada menit ke 1= ( −( . Sedangkan untuk massa uao air yangditerima oleh udara dihitung berdasarkan selisih Humidity ratio∆ = − . kemudian= ṁ , dimanapersamaan ini digunakan untuk mencari= ∆ .Secara teori besarnya massa uap air yang dilepas batubara samadengan yang diterima udara.

Dari percobaan didapatkan trendline grafik menurun secarasignifikan hingga menit ke-7 kemudian grafik terjadi penurunanyang cenderung konstan sampai menit ke-31. Terjadi proses lajupengeringan naik saat dari menit ke-1 hingga menit ke-7, yangmenyebabkan trendline grafik turun signifikan yang berarti massauap air yang berpindah cukup banyak pada saat menit tersebut.Secara teori besar nilai massa uap air yang dilepas batubaraseharusnya sama dengan massa uap air yang diserap udara. Padapercobaan yang telah dilakukan terjadi perbedaan nilai massa uapair yang lepas batubara dan yang diserap oleh udara. Perbedaaanitu dapat diakibatkan human error saat pengamatan danpengambilan data, serta dari alat ukur yang kurang akurat.

4.7 Analisa Perbandingan Massa uap air yang DilepasBatubara dan Diterima Udara Kecepatan 3 m/s

Tugas Akhir


Gambar 4.11 Grafik perbandingan massa uap air yangdilepas batubara dan diserap udara fungsi drying time pada

kecepatan 3 m/s

Pada gambar 4.11 menunjukkan grafik perbandingan massauap air yang dilepas batubara dan diserap oleh udara. Trenlinegrafik tersebut terlihat menurun yang menandakan bahwa uap airyang dilepas batubara akan berkurang seiring berjalannya prosespengeringan sehingga uap air yang diserap oleh udara juga akanberkurang seiring berjalannya waktu. Pada menit ke-1 dengankecepatan 3 m/s, nilai massa uap air yang yang dilepas batubarasebesar 18,7093 gram dan yang diterima udara sebesar 19,7817.Pada menit ke-31, nilai massa uap air yang dilepas batubara sebesar0,8096 gram dan yang diserap udara sebesar 0,6654 gram.


, untuk mengetahui jumlah uap air totalyang ada pada batubara. Saat moisture content batubara tinggimaka jumlah uap air yang ada pada batubara juga akan tinggi.Jumlah massa uap air yang dilepas batubara pada menit 1 adalah

0,0000

5,0000

10,0000

15,0000

20,0000

25,0000

0 10 20 30 40

Mas

sa u

ap a

ir (g

r)

Drying Time (menit)

Massa uap air yang dilepas danditerima batubara kecepatan 3 m/s

M. uap air dilepasbatubara


Tugas Akhir


hasil pengurangan H2O pada batubara menit 0 dengan H2O padabatubara pada menit ke 1= ( −( . Sedangkan untuk massa uao air yangditerima oleh udara dihitung berdasarkan selisih Humidity ratio∆ = − . kemudian= ṁ , dimanapersamaan ini digunakan untuk mencari= ∆ .Secara teori besarnya massa uap air yang dilepas batubara samadengan yang diterima udara.

Dari percobaan didapatkan trendline grafik menurun secarasignifikan hingga menit ke-7 kemudian grafik terjadi penurunanyang cenderung konstan sampai menit ke-31. Terjadi proses lajupengeringan naik saat dari menit ke-1 hingga menit ke-7, yangmenyebabkan trendline grafik turun signifikan yang berarti massauap air yang berpindah cukup banyak pada saat menit tersebut.Secara teori besar nilai massa uap air yang dilepas batubaraseharusnya sama dengan massa uap air yang diserap udara. Padapercobaan yang telah dilakukan terjadi perbedaan nilai massa uapair yang lepas batubara dan yang diserap oleh udara. Perbedaaanitu dapat diakibatkan human error saat pengamatan danpengambilan data, serta dari alat ukur yang kurang akurat.

4.8 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap Drying RateFungsi Moisture Content

Tugas Akhir


Gambar 4.12 Grafik pengaruh kecepatan drying rate fungsimoisture content

Pada gambar 4.12 terlihat bahwa pengaruh kecepatan dryingrate fungsi moisture content, dimana grafik ini merupakanperbandingan antara perubahan moisture content pada batubaradengan drying rate yang terjadi pada suatu kondisi tertentu. Padagrafik tersebut terdapat 3 variasi kecepatan yaitu 3 m/s, 2,5 m/s dan2 m/s yang diindikasikan mempunyai pengaruh pada drying ratefungsi moisture content. Kecepatan 3 m/s memiliki nilai dryingrate paling besar yaitu 3,1182 % per menit, kemudian kecepatan2,5 m/s yang memiliki nilai drying rate 2,638 % per menit dankecepatan 2 m/s memiliki nilai drying rate sebesar 1,9806 % permenit. Pada saat moisture content diatas 30 % memiliki nilai dyingrate paling besar, kemudian akan berkurang seiring denganberkurangnya moisture content. Setelah moisture content batubaraberkurang sampai 22 % nilai drying rate akan cenderung konstan,hal ini dikarenakan moisture content pada batubara sudahmencapai batas maksimal untuk diuapkan ke.udara.

0,0000

1,0000

2,0000

3,0000

4,0000

20,0 25,0 30,0 35,0 40,0

Dryi

ng R

ate

Moisture COntent

Drying Rate vs Moisture Content

3 m/s

2,5 m/s

2 m/s

Tugas Akhir


Terjadi perbedaan nilai drying rate dan moisture contentpada batubara dengan variasi kecepatan. Hal ini dikarenakankecepatan berbanding lurus dengan Reynolds Number, dimanasemakin tinggi kecepatan maka Reynolds Number = . . .Nilai Reynolds ini akan mempengaruhi Sherwood Number =+ ( . + . ) ∙ . ∙ ( ) , dimanasemakin besar Reynolds Number maka Sherword Number akansemakin besar pula. Nilai Sherwood Number akan mempengaruhikoefisien perpindahan massa = . , dimana semakinbesar Sherwood Number maka nilai koefisien perpindahan massaakan semakin besar. Nilai koefisien perpindahan massamempengaruhi laju perpindahan massa " = . ( , − , ),dimana semakin besar nilai koefisien perpindahan massa maka lajuperpindahan massa akan semakin besar. Ketika perpindahan massabesar maka nilai drying rate juga akan semakin besar. Pada saatmoisture content tinggi maka nilai drying rate juga akan tinggi,begitu juga sebaliknya saat moisture content rendah makan nilaidrying rate akan rendah.

Pada percobaan yang telah dilakukan didapatkan massabatubara basah dan batubara kering setelah di oven. Data inidigunakan untuk mencari nilai moisture content dan drying rateyang bertujuan untuk mengetahui mengetahui besarnya massa uapair yang dilepas batubara dan yang di serap udara yang terjadi tiapsatuan waktu.

4.9 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap KoefisienPerpindahan Panas

Tugas Akhir


Gambar 4.13 Grafik Pengaruh Kecepatan TerhadapKoefisien Perpindahan Panas

Perpindahan massa merupakan proses perindahan massa uapair bari batubara ke udara pengering. Gambar 4.13 merupakangrafik pengaruh kecepatan terhadap koefisien perpindahan panasyang mempunyai variasi kecepatan 2 m/s, 2,5 m/s dan 3 m/s.Trendline grafik menunjukkan kenaikan seiring denganbertambahnya kecepatan. Pada saat kecepatan 2 m/s nilai koefisienperpindahan massa adalah 71,4939 W/m2.K, kecepatan 2,5 m/smemiliki nilai koefisien perpindahan massa sebesar 79,5205W/m2.K dan kecepatan 3 m/s memiliki nilai koefisien perpindahanmassa sebesar 86,1744 W/m2.K.

Trendline grafik menunjukkan bahwa dengan semakinbertambahnya kecepatan maka nilai koefisien perpindahan panasakan semakin besar. Hal ini dikarenakan kecepatan berbandinglurus dengan Reynolds Number, dimana semakin tinggi kecepatanmaka Reynolds Number = . . . Nilai Reynolds ini akan

mempengaruhi Nusselt Number = + ( . +. ) ∙ . ∙ ( ) , dimana semakin besar Reynolds

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

2 2,5 3Heat

tran

sfer

coe

ffici

ent

(W/m

2.K)

Kecepatan (m/s)

heat transfer coefficient

heat transfercoefficient

Tugas Akhir


Number maka Nusselt Number akan semakin besar pula. NilaiNusselt Number akan mempengaruhi koefisien perpindahan panas= , dimana semakin besar Nusselt Number maka nilaikoefisien perpindahan panas akan semakin besar. Nilai koefisienperpindahan panas mempengaruhi laju perpindahan panas =. . ( − ), dimana semakin besar nilai koefisienperpindahan panas maka laju perpindahan panas akan semakinbesar.

Dari gambar 4.13 dapat diketahui bahwa kecepatan 3 m/smemiliki nilai koefisien perpindahan panas paling besar. Hal inisesuai dengan teori bahwa semakin besar kecepatan maka nilaikoefisien perpindahan panas juga akan semakin besar. Nilai inidapat digunakan untuk mengetahui besarnya panas yangberpindah selama proses pengeringan berlangsung.

4.10 Analisa Pengaruh Kecepatan Terhadap KoefisienPerpindahan Massa

Gambar 4.14 Grafik Pengaruh Kecepatan TerhadapKoefisien Perpindahan Massa

0,0500

0,0550

0,0600

0,0650

0,0700

0,0750

0,0800

2 2,5 3

Mas

s tra

nsfe

r coe

ffici

ent (

m2/

s)

Kecepatan (m/s)

Mass Transfer Coefficient vs Velocity

Tugas Akhir


Perpindahan massa merupakan proses perindahan massa uapair bari batubara ke udara pengering. Gambar 4.14 merupakangrafik pengaruh kecepatan terhadap koefisien perpindahan massayang mempunyai variasi kecepatan 2 m/s, 2,5 m/s dan 3 m/s.Trendline grafik menunjukkan kenaikan seiring denganbertambahnya kecepatan. Pada saat kecepatan 2 m/s nilai koefisienperpindahan massa adalah 0,064595 m/s, kecepatan 2,5 m/smemiliki nilai koefisien perpindahan massa sebesar 0,072052 m/sdan kecepatan 3 m/s memiliki nilai koefisien perpindahan massasebesar 0,078264 m/s.

Trendline grafik menunjukkan bahwa dengan semakinbertambahnya kecepatan maka nilai koefisien perpindahan massaakan semakin besar. Hal ini dikarenakan kecepatan berbandinglurus dengan Reynolds Number, dimana semakin tinggi kecepatanmaka Reynolds Number = . . . Nilai Reynolds ini akan

mempengaruhi Sherwood Number = + ( . +. ) ∙ . ∙ ( ) , dimana semakin besar ReynoldsNumber maka Sherword Number akan semakin besar pula. NilaiSherwood Number akan mempengaruhi koefisien perpindahanmassa = . , dimana semakin besar Sherwood Numbermaka nilai koefisien perpindahan massa akan semakin besar. Nilaikoefisien perpindahan massa mempengaruhi laju perpindahanmassa " = . ( , − , ), dimana semakin besar nilaikoefisien perpindahan massa maka laju perpindahan massa akansemakin besar.

Dari gambar 4.14 dapat diketahui bahwa kecepatan 3 m/smemiliki nilai koefisien perpindahan panas paling besar. Hal inisesuai dengan teori bahwa semakin besar kecepatan maka nilaikoefisien perpindahan massa juga akan semakin besar. Nilai inidapat digunakan untuk mencari besarnya massa uap air yangdipindahkan pada waktu tertentu, sehingga dapat di ketahui nilaidrying rate dari proses pengeringan yang terjadi pada percobaanini.

LAMPIRAN 1

Tabel Data Hasil Percobaan

LAMPIRAN 2Tabel Hasil Kalibrasi Pitot Static Tube

Tabel Data Untuk Perhitungan Kecepatan

Tabel Perhitungan Kecepatan Berdasarkan Hasil Kalibrasi Pitot Static Tube

LAMPIRAN 3

Tabel Hasil Perhitungan Kecepatan 3 m/s

LAMPIRAN 4

Tabel Hasil Perhitungan Kecepatan 2,5 m/s

LAMPIRAN 5

Tabel Hasil Perhitungan Kecepatan 2 m/s

LAMPIRAN 6

Tabel Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas

Tabel Perhitungan Koefisien Perpindahan Massa

Tugas Akhir


BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KesimpulanPada eksperimen swirling fluidized bed coal dryer dan

analisa yang telah dilakukan untuk mendapat hasil pengujianberupa grafik-grafik hasil eksperimen, dapat disimpulkan bahwa :

1. Dari variasi kecepatan yang telah ditentukan, kecepatan 3m/s memiliki nilai penurunan relative humidity palingtinggi yaitu dari 54,7 % pada menit ke-1 menuju 24,6 %pada menit ke-31. Penurunan relative humiditydikarenakan massa uap air yang berpindah ke udara daribatubara semakin banyak pada kecepatan 3 m/s jikadibandingkan dengan kecepatan 2,5 m/s dan 2 m/s.

2. Dari ketiga variasi kecepatan yang telah ditentukan,kecepatan 3 m/s memiliki selisih kenaikan temperaturpaling tinggi, yaitu dari temperatur 33,4 ˚C pada menit ke-1 menuju temperatur 40,6 ˚C pada menit ke-31. Selisihpaling tinggi ini dikarenakan pada kecepatan 3 m/smoisture content pada batubara lebih cepat menguapsehingga temperatur outlet akan hampir sama dengantemperatur inlet.

3. Dari ketiga variasi kecepatan yang telah ditentukan, padamenit ke-1 kecepatan 3 m/s memiliki nilai penurunanhumidity ratio paling besar dibanding dengan kecepatan2,5 m/s dan kecepatan 2 m/s.

4. Dari ketiga variasi yang telah ditentukan, kecepatan 3 m/sdapat mengurangi moisture content batubara awal sebesar36,655 % menjadi 20,712 %. Kecepatan 2,5 m/s dapatmengurangi moisture content batubara awal sebesar37,023 % menjadi 20,558 %. Kecepatan 2 m/s dapatmengurangi moisture content batubara awal sebesar35,827 % menjadi 20,712 %.

5. Dari ketiga variasi yang telah ditentukan, kecepatan 3 m/smemiliki nilai drying rate sebesar 3,1182 % per menit.

Tugas Akhir


Kecepatan 2,5 m/s memiliki nilai drying rate sebesar 2,638% per menit. Kecepatan 2 m/s memilki nilai drying ratesebesar 1,9806 % per menit.

6. Koefisien perpindahan panas paling besar terjadi padakecepatan 3 m/s dengan nilai 86,1744 W/m2.K. kecepatan2,5 m/s memiliki koefisien perpindahan panas sebesar79,5205 W/m2.K. kecepatan 2 m/s memiliki koefisienperpindahan panas sebesar 71,4939 W/m2.K.

7. Koefisien perpindahan massa paling besar terjadi padakecepatan 3 m/s dengan nilai 0,078264 m/s. Kecepatan 2,5m/s memiliki nilai koefisien perpindahan massa sebesar0,072052 m/s. Kecepatan 2 m/s memiliki nilai koefsienperpindahan massa sebesar 0,065203 m/s.

5.2 SaranPada eksperimen ini terdapat saran-saran yang dapat

digunakan untuk meningkatkan kualitas penelitian studi ekperimenswirling fluidized bed dryer, antara lain :

1. Perlu adanya pembaharuan alat ukur pada alat ekperimenguna meningkatkan keakuratan data hasil eksperimen.

2. Perlu dilakukan studi numerik untuk dapatmembandingkan hasil eksperimen dan hasil numerik.

3. Melakukan perawatan pada alat eksperimen agar performadan kualitas data yang dihasilkan akurat.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Hyun-Seok Kim, Yohsuke Matsushita, Motohira Oomori,Tatsuro Harada, Jin Miyawaki, Seong-Ho Yoon & IsaoMochida. 2013. Fluidized Bed Drying of Loy Yang BrownCoal with Variation of Temperature, Relative Humidity,Fluidization Velocity and Formulation of its Drying Rate.Kyushu University. Japan.

[2} Tan Chee Sheng, Shaharin Anwar Sulaiman & VinodKumar. One-Dimensional Modeling of Hydrodynamics ina Swirling Fluized Bed. International journal of mechanical& mechatronics engineering. Vol:12 No:06, 2012.

[3] Stevanus, Fransiskus. 2015. Studi Eksperimen KarakteristikPengaruh Kecepatan Inlet Drying Chamber TerhadapLaju Pengeringan Batubara Low-Rank Swirling FluidizedBed Dryer. ITS Surabaya, Indonesia.

[4] Incropera Frank P & Dewitt David P. Fundamentals of Heatand Mass Transfer 7th Edition. John Wiley & Sons Inc :2008.

[5] Kunii Daizo. Fluidization Engineering 2nd Edition.Butterworth-Heinemann : 1991

[6] Speight, James G. Handbook of Coal Analysis. A John Wiley& Sons, INC, Publication. 2005.

[7] Levy, Edward K., Sarunac, Bilirgen & Caram. 2006. Use ofCoal Drying To Reduce Water Consumed in PulverizedCoal Power Plants. Energy Research Center LehighUniversity. Bethlehem. Moran MJ, Shapiro HN.Fundamentals of Engineering Thermodynamics. JohnWiley & Sons Inc.; 2006.

[8] Alexander Rattner & Jonathan Bohren. 2008. Heat and MassCorrelations.https://www.stwing.upenn.edu/~salexa/Documents/Correlations.pdf Februari 2016

[9] Stoecker, Wilbert F. & Jones. 1982. Refrigeration and AirConditioning, 2nd Edition. McGraw-Hill Inc. Urbana-Champaign.

[10] Rees, O.W., Chemistry, Uses, And Limitation of CoalAnalysis. 1966. Department of Registration andEducation. Urbana, Illinois.

RIWAYAT PENULIS

Dicky Permana lahir di Malang, 28 Desember1993 merupakan anak kedua dari duabersaudara. Riwayat pendidikan penulisdimulai dari TK Kedanyang, kemudianpenulis melanjutkan pendidikan di SDNPetrokimia Gresik selama 6 tahun yakni padatahun 2000-2006. Lalu penulis melanjutkanpendidikan di SMPN 1 Gresik selama 3 tahunyakni di tahun 2006-2009 kemudianmelanjutkan di SMAN 1 Gresik selama 3

tahun yakni tahun 2009-2012. Lalu penulis melanjutkanpendidikan tingginya menempuh jalur sarjana di Institut TeknologiSepuluh Nopember Surabaya Fakultas Teknologi Industri JurusanTeknik Mesin dengan NRP : 2110100026.

Selama berkuliah di Teknik Mesin ITS banyak sekalipengalaman yang penulis tidak pernah rasakan selama duduk dibangku sekolah. Dari awal masuk kuliah di Teknik Mesin penulismendapat kaderisasi dari para senior. Penulis juga terdaftar sebagaiHimpunan Mahasiswa Mesin. Penulis juga terlibat dalam kegiatankemahasiswaan himpunan mulai menjadi staff pada tahun2013/2014 kemudian menjadi Kabiro Entrepreneurship pada tahun2014/2015. Penulis aktif mengikuti kegiatan laboraturiumPerpindahan Panas dan Massa, menjabat sebagai AsistenPraktikum selama 2 periode. Kegiatan pelatihan yang pernahdiikuti penulis lebih ke arah peningkatan diri diantaranya LKMMPra Tingkat Dasar 2011, LKMM Tingkat Dasar 2012, PelatihanSolidwork dan Inventor serta Green Belt Training, kemudiandiluar lingkup ITS mengikuti perkumpulan Berkah Surabaya padatahun 2016. Untuk informasi dan masukan tentang penulisan inibisa langsung diberikan pada email [email protected]