STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH JUMLAH LUBANG DISTRIBUTOR UDARA TERHADAP KARAKTERISTIK GELEMBUNG PADA BUBBLING FLUIDIZED BED DENGAN VARIASI PARTIKEL BED

NUR AKLIS, Bapak Dr. Eng Tri Agung Rohmat, B.Eng, M.Eng

2013 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh distributor udara terhadap karakteristik gelembung yang meliputi; kecepatan minimum fluidisasi, bentuk dan ukuran gelembung dan kecepatan gelembung pada bubbling fluidized bed dengan beberapa jenis partikel. Penelitian dilakukan dengan menggunakan instalasi fluidized bed 2 dimensi yang terbuat dari kaca dengan ukuran 260 x 35 x 800 mm. Distributor udara yang digunakan adalah tiga jenis distributor udara yang terdiri dari distributor tipe 1 (jumlah lubang 3), Tipe 2 (jumlah lubang 5) dan distributor tipe 3 (jumlah lubang 7). Sedangkan partikel yang digunakan terdiri dari : partikel 100 % pasir kuarsa, partikel campuran 75 % pasir, 21,7 % kokas, 3,3 % kapur dan partikel campuran 80 % pasir, 5% kokas, 15 % kapur. Nilai kecepatan minimum fluidisasi ditentukan dari titik dimana saat debit udara yang masuk ke bed ditambah, tekanan di bed tetap. Debit udara kemudian dikonversi menjadi kecepatan superfisial. Metode pengukuran dan pengamatan gelembung dilakukan dengan menggunakan video kamera. File video diubah menjadi gambar untuk dianalisis bentuk gelembung, ukuran gelembung dan kecepatan gelembung. Untuk partikel 100 % pasir kuarsa dan partikel campuran 75 % pasir, 21,7 % kokas, 3,3 % kapur pengamatan dilakukan pada debit udara masuk ke bed 20 lpm, 22,5 lpm dan 25 lpm yang jika dikonversi menjadi kecepatan superfisial besarnya masingmasing 0,074 m/s, 0,083 m/s dan 0,092 m/s, sedangkan untuk partikel campuran 80 % pasir, 5% kokas, 15 % kapur debit udara yang digunakan 10 lpm, 12,5 lpm dan 15 lpm atau 0,046 m/s, 0,055 m/s dan 0,065 m/s. Data ukuran dan kecepatan gelembung dianalisis dengan metode statistik kemudian dibandingkan untuk mengetahui pengaruh lubang terhadap ukuran dan kecepatan gelembung. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah lubang pada distributor udara berpengaruh terhadap kecepatan minimum fluidisasi dimana semakin banyak jumlah lubang akan menyebabkan kecepatan minimum fluidisasi turun. Analisis data ukuran menunjukkan pada semua jenis partikel, jumlah lubang pada distributor udara berpengaruh terhadap diameter equivalen gelembung dimana semakin sedikit jumlah lubang cenderung menghasilkan ukuran gelembung lebih besar. Berbeda dengan ukuran gelembung, pengaruh jumlah lubang udara terhadap kecepatan gelembung menunjukkan kecenderungan yang berbeda untuk tiap jenis partikelnya. Pada partikel campuran distributor dengan jumlah lubang lebih sedikit akan menghasilkan kecepatan gelembung lebih besar, sedangkan pada partikel 100 % pasir jumlah lubang yang semakin bayak menghasilkan kecepatan gelembung yang lebih besar.

The aim of research is to determine the effect of air distributor on bubble characteristics, that cover; minimum fluidization velocity, shape and size of the bubble and the bubble velocity in bubbling fluidized bed with several particle. The research was conducted by using 2-dimensional fluidized bed installation which made of glass with a size of 260 x 35 x 800 mm. There were three types of air distributor that used to study, namely; Type 1 (3 holes distributor), Type 2 (5 holes distributor) and distributor type 3 (7 holes distributor). Whereas particles which used are: with 100% of quartz sand particles, a mixture of 75% of sand particles, 21.7% of coke,3.3% of chalks and 80% of sand mixture particles, 5% of cokes, 15% of chalk. The value of the minimum fluidization velocity is determined from the point at which the air flow into bed added and the pressure in the bed was constant. Then, air flow is converted to the superficial velocity. Methods of measurement and observation of bubbles is done by using a video camera. Video file is converted into an image to be analyzed as bubble shape, bubble size and bubble velocity. for particles of 100% quartz-sand and a mixture of 75% of sand particles, 21.7% of cokes, 3.3% of chalks where observations were done at discharge air flow into the bed that 20 lpm, 25 lpm and 22.5 lpm which if converted into superficial velocity equal 0.074 m/s, 0.083 m/s and 0.092 m/s respectively, whereas for a mixture particles 80% of sand, 5% of cokes, 15% of chalks where air flow that used were 10 lpm, 15 lpm and 12.5 lpm or 0.046 m/s, 0.055 m/s and 0.065 m/s. Data of bubble size and its velocity were analyzed with statistical methods then compared to determine the effect of the hole to the size and velocity of the bubble. The results show that the number of holes in the air distributor effect on the minimum fluidization velocity where greater number of holes caused the minimum fluidization velocity went down. Analysis of the data shows the size of all types of particles, the number of holes on the air distributor had affect the equivalent diameter of the bubble that fewer the number of holes tend to produce larger bubble size. Unlike the bubble size, the influence of the number of air holes on the velocity of the bubble shows a different trend for each type of particle. In the mixed particle distributors with less number of holes produced higher bubbles velocity, while at the 100% of sand particles are increasingly corpulent number of holes produces larger bubbles velocity.

Kata Kunci : Distributor Udara, Kecepatan Minimum Fluidisasi, Diameter Equivalen Gelembung, Kecepatan Gelembung.