CYCLONE ( CY-01 )
A.
PENDAHULUAN
Tugas
: Memisahkan Inert berupa solid yang tidak teruapkan setelah Sublimator sebanyak 15,1654 kg/s sebelum masuk ke Reaktor.
Jenisreaktor
: Reverse-flow Cyclone
Skema Cyclone ditunjukkan pada Gambar 30 :
Gambar 30. Cyclone Pada proses dalam alat Sublimator, masih terdapat inert berupa solid yang belum teruapkan. Maka untuk memisahkan inert tersebut agar tidak mengganggu kinerja Reaktor digunakan alat untuk memisahkan gas dan solid (gas-solid separator). Pada proses ini dipilih alat Reverse-flow Cyclone, alasandipilih Reverse-flow Cyclone karena alat tersebut biasa digunakan dalam industri, konstruksinya mudah, tempat yang dibutuhkan relative kecil, bahan mudah didapat dan tahan suhu tinggi serta tekanan tinggi. Berikut merupakan perbandingan alat Cyclone dengan alat separator yang lain :
Daftar 17. Perbandingan Alat Cyclone dengan Alat Separator yang lain Prinsip kerja alat ini adalah dengan memanfaatkan gaya sentrifugal. Pertama campuran gas-solid masuk lewat atas kemudian turun ke bawah dengan cara berputar menuju conical section, lalu campuran tersebut dengan cepat kembali berputar keatas, partikel padatan yang kecil kemudian akan terpisah menuju ke bawah sementara gas akan terpisah ke bagian atas cyclone (Coulson, 1983). B.
ProsedurPerancangan
Untuk ukuran diameter partikel tertentu dan efisiensi tertentu, ukuran cyclones sudah fixed , sehingga untuk memperbesar kapasitas cyclones perlu dilakukan paralel. Konfigurasi cyclones didasarkan atas Stairmand Standard untuk High Efficiency cyclone. Langkah-langkah dalam perancangan adalah : 1. 2. 3. 4.
Pilih efisiensi tergantung dari hasil yang diinginkan. Estimasi ukuran partikel yang akan dipisahkan. Estimasi jumlah Cyclone yang dibutuhkan dalam perancangan parallel. Hitung diameter yang dibutuhkan jika inlet velocity 15 m/s. kemudian buat skala untuk diameter Cyclone yang lain dengan menggunakan Fig 10.46a. (Coulson,1983) 5. Menghitung performance dari Cyclone dan efisiensinya 6. Jika hasil yang didapat belum memuaskan, dicoba dengan menggunakan diameter yang lain.
Asumsi yang digunakandalamperhitunganalat : 3
-
Densitas gas diperkirakan 1 kg/m
-
Viskositas gas diperkirakan 0.02 cp
-
Ukuran debu logam berkisar 20 m
-
Densitas partikel : 2500 kg/m
-
Flow rate gas = 15,1654 kg/s = 15,1654 m /s
3 3
Dicoba 1 buahcyclones : Flow rate gas 15,1654 m
3
s
Inlet velocity =15 m/s Area of inlet duct
15,1654 m 15 m
3
s 1,0110 m 2
s
0.5 Dc 0.2 Dc 1,0110 m Dc
1,0010 0.1
2
3,1797 m
Scaling Factor : 3 d 2 Dc2 Q1 1 2 d 1 Dc1 Q2 2 1
d1
1
2
Diameter rata-rata partikel yang diseparasi pada kondisi standard dengan tingkat effisiensi yang dipilih
d2
Diameter rata-rata partikel yang diseparasi pada desain dengan tingkat effisiensi yang sama
Dc1
Diameter dari standard cyclones, 8 inches ( 203 mm )
Dc2
Diameter dari cyclones yang didesain
Q1
Standard Flow rate; 3
- Untuk high eficiency, 223 m /hr
- Untuk high throughput design , 669 m /hr Q2 1
Flow rate daridesain, m /hr Perbedaan densitas solid-fluida pada kondisi standard, 2000 kg/ m
2
3
Perbedaan densitas solid-fluida pada desain, kg/ m o
1
Viskositas fluida standard ( air ,1 atm, 20 C ) , 0.018 cP
2
Viskositas fluida desain cP
3,1797 3 223 2000 0.02 d 1 0.203 54595,44 2500 0.018
d 2
1
2
3,7354
Particle size 20 m Fig 10.46 harus dikoreksi dengan factor scaling. Cara scaling sudah tersedia di Coulson,1983 Diperoleh efisiensi mendekati 90 % untuk partikel 20 m, jadi masih memenuhi hasil yang diinginkan. Untuk partikel yang berukuran 5
m,
efisiensi masih bias mencapai 45 %, sedangkan
untuk ukuran partikel yang lebih besar dari 30 m ,efisiensi melebihi 90 %. Berikut grafik yang menggambarkan hubungan diameter partikel dengan efisiensi cyclone sebelum dilakukan skalisasi :
Gambar 31. Hubungan Diameter Partikel dengan Efisiensi Cyclone Sebelum dilakukan Skalisasi Berikut perkiraan grafik yang menggambarkan hubungan diameter partikel dengan efisiensi cyclone setelah dilakukan skalisasi :
Gambar 32. Hubungan Diameter Partikel dengan Efisiensi Cyclone Setelah dilakukan Skalisasi
Pressure drop: Pressure drop pada cyclone biasanya 8 kali dari velocity head, (Perry, 1984) Velocity head
15
2
2 9.8
11 .5m
Pressure drop 8 11.5m 1
kg m
3
9.8
m s 2
901.6 Pa 0.0089atm