TUGAS PERANCANGAN ALAT PROSES
Hydrocyclone Hydrocyclone for Solid Clasific Clasification ation
“
”
KELOMPOK 3 KELAS C
FADRIAN OKTORI
(1507113715)
ALFIRANDI
(1507113804)
AGUS TRIANDI
(1507113815)
TONI ARDI
(1507114719)
ABDULLAH AGUNG HAYYUKA
(1507114795)
ANTON ALGRINOV
(1507114913)
ULFIANA PUTERI AL MASRI
(1507116847)
UTARI AVISA
(1507117613)
DOSEN PEMBIMBING :
ZULFANSYAH, ST. MT
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2018
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas berkat dan rahmat karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “ Hydrocyclone Hydrocyclone for solid Clasification Clasification ” tepat pada waktunya. Tugas ini ditujukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Perancangan Alat Proses. Pada kesempatan ini tidak lupa penulis sampaikan terima kasih kepada Bapak Zulfansyah, ST. MT yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan makalah ini. Kami menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan kelemahannya, baik dalam isi maupun ma upun sistematika penulisannya. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan pengetahuan dan wawasan kami. Oleh sebab itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat menyempurnakan makalah ini. Akhirnya, kami mengharapkan semoga makalah ini dapat memberikan manfaat, khususnya bagi kami dan umumnya bagi pembaca.
Pekanbaru, 16 April 2018 2018
Penyusun
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dalam perekonomian Indonesia, komoditas kelapa sawit memegang peranan yang cukup cukup strategis karena komoditas komoditas ini mempunyai mempunyai prospek yang cerah sebagai sumber devisa. Di samping s amping itu, minyak sawit merupakan bahan baku utama minyak goreng yang banyak dipakai di seluruh dunia, sehingga perusahaan minyak kelapa sawit ini mampu menciptakan kesempatan kerja yang luas dan meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Indonesia bukan satu-satu negara yang memiliki industri pengolahan kelapa sawit, negara Malasyia juga merupakan negara yang juga memiliki industri pengolahan kelapa sawit dan juga merupakan saingan dari Indonesia. Oleh sebab itu perkembangan teknologi pada industri pengolahan kelapa sawit mutlak harus dilakukan secara berkala di Indonesia Indonesia untuk dapat menghasilkan hasil olahan yang lebih baik lagi dan dapat menghasilkan kapasitas olahan yang lebih banyak lagi. Langkah sederhana yang dapat dilakukan ialah peningkatan efisiensi kerja dari mesin-mesin produksi yang ada di pabrik pabrik pengolahan. Hydrocyclone merupakan salah satu mesin produksi CPO (Crude Palm Oil) pada stasiun pengolahan biji. Hydrocyclone berfungsi untuk memisahkan inti dengan cangkang. Prinsip kerjanya dengan menggunakan gaya sentrifugal, terjadinya pemisahan berdasarkan atas adanya perbedaan densitas. Hydrocyclone banyak digunakan sebagai alat pemisah karena konstruksi dari hydrocyclone yang sederhana, cara pemakaian yang mudah, biaya perawatan yang minim. Seiring perkembangan teknologi maka diperlukan perbaikan ataupun pengembangan lebih lanjut mengenai hydrocyclone tersebut. Dengan demikian, dibutuhkan pembelajaran lebih lanjut mengenai hydrocyclone ini agar kerja yang dihasilkan oleh hydrocyclone ini dapat berjalan maksimal. 1.2
Tujuan
1.
Untuk mengetahui mekanisme pemisahan padatan dengan menggunakan hydrocyclone ( Dense Medium Medium Hydrocyclone Hydrocyclone )
2.
Untuk mengetahui spesifikasi hydrocylone yang digunakan dalam pemisahan padatan.
3.
Untuk memberikan penjelasan tentang baga
BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Pengertian Hydrocyclone Pada dasarnya hydrocyclone merupakan gabungan dari dua kata yaitu hydro
dan cyclone. Hydro dapat diartikan air ataupun cairan, sedangkan cyclone dapat diartikan sebagai pusaran. Sehingga hydrocyclone diartikan sebagai pusaran air. Dalam penggunaanya secara nyata hydrocyclone dapat diartikan sebagai suatu alat yang dapat memisahkan material ataupun partikel dari suatu komposisi campuran baik berbentuk padatan dengan cairan ataupun cairan dengan cairan.
2.2
Prinsip kerja Hydrocyclone
Prinsip kerja dari hydrocyclone adalah terdapatnya kumpulan partikel dan air yang masuk dalam arah tangensial ke dalam siklon pada bagian puncaknya. Kumpulan air dan partikel ditekan ke bawah secara spiral ( primary vortex ) karena bentuk dari siklon. Gaya sentrifugal menyebabkan partikel terlempar ke arah luar, membentur dinding dan kemudian bergerak turun ke dasar hydrocyclone . Dekat dengan bagian dasar hydrocyclone , air bergerak membalik dan bergerak ke atas dalam bentuk spiral yang lebih kecil ( secondary vortex ) partikel yang lebih ringan bergerak keluar dari bagian puncak hydrocyclone sedangkan partikel yang berat keluar dari dasar hydrocyclone .
Gambar 2.1 Prinsip kerja Hydrocycl
Ada beberapa alasan mengapa hydrocyclone dipakai sebagai alat pemisah, yaitu: 1. Biaya operaional yang relatif murah 2. Prosesnya dapat dilakukan pada satu tempat 3. Desain ataupun modelnya sederhana, berupa kombinasi konstruksi silinder dan kerucut 4. Tidak memiliki bagian yang bergerak 5. Minim biaya perawatan 2.3
Jenis Hydrocyclone
2.3.1 Hydrocyclone tipe konvensional Pada Hydrocyclone tipe konvensional memiliki bagian berbentuk silinder dan bagian berbentuk kerucut. Memiliki dua jenis tipe yang berbeda yang berdasarkan sudut kemiringannya. Tipe yang pertama memiliki sudut kemiringan o
o
o
20 – 25O, sedangkan jenis yang lain memiliki sudut > 25 hingga 180 . Fluida dialirkan melalui dari lubang inlet bagian atas pada silinder dan aliran tersebut menghasilkan gerakan berbentuk pusaran yang kuat pada dinding Hydrocyclone.
Gambar 2.2 Hydrocyclone tipe konvensional
Pada proses klarifikasi ataupun pada proses klasifikasi untuk ukuran partikel yang sangat kecil biasanya dipergunakan hydrocylone dalam jumlah yang banyak. Tetapi ukuran dari hydrocyclone yang digunakan tidak sebesar hydrocyclone pada umumnya. Hal ini dimaksudkan karena diperlukannya proses pemisahan yang berulang-ulang dan kualitas hasil pemisahan yang sangat baik sehingga dibuatlah konstruksi multicyclone. Secara umum dapat dilihat terdapat 2 jenis konstruksi multicyclone yang dapat dijumpai, yaitu : konstruksi linear dan konstruksi circular . Kedua jenis konstruksi tersebut memiliki fungsinya masing-masing, seperti pada konstruksi circular yang memungkinkan tiap hydrocyclone dapat terhubung dalam jumlah
banyak dimana mengelilingi satu pipa atau lubang utama sehingga panjang pipa penghubung tiap hydrocyclone tetap sama. 2.3.3 Round Desilter Hydrocyclone Terdiri dari 10 hingga 20 Hydrocyclone yang digabungkan secara melingkar menjadi satu bagian. Pada Hydrocyclone ini dilengkapi dengan Shut-off valves pada setiap konstruksinya. Sehingga memungkinkan untuk memindahkan atau mengganti salah satu Hydrocyclone jika rusak tanpa menganggu kinerja Hydrocyclone lainnya dan juga memudahkan operator untuk mengawasi kinerja
disetiap Hydrocyclone.
Gambar 2.3 Round Desilter Hydrocyclone
2.3.3 Inline Desilter Hydrocyclone Terdiri dari 10 – 20 Hydrocyclone yang disusun secara pararel. Inline Desilter Hydrocyclone biasanya digunakan pada tempat yang tidak memiliki
area yang cukup luas untuk menampung banyak konstruksi instalasi mesin. Sehingga dapat menghemat pemakaian tempat.
Gambar 2.4 Inline Desilter Hydrocyclone
2.3.4 Hydrocyclone aliran aksial Pada umumnya digunakan pada industri pengolahan air bersih. Berfungsi memisahkan sisi minyak dari campuran air kemudian sisa minyak tersebut ditampung dan dibuang. Karateristik dari Hydrocyclone aliran aksial : a.) Konsentrasi penyerapan minyak hingga 10.000 ppm b.) Besar penurunan tekanan balik 2 - 3,5 bar c.) Besar penurunan tekanan buang 4 – 7,5 bar d.) Penurunan tekanan dapat diminimalkan dengan menambah jumlah pipa didalam Hydrocyclone
Gambar 2.5 Hydrocyclone aliran aksial
2.4 Bagian-bagian dari Hydrocyclone
Secara umum bagian-bagian dari Hydrocyclone dapat dilihat dari gambar berikut :
Lubang Keluar Feed Chamber Lubang Masuk Vortex Finder
Cone Section (Bagian Kerucut)
Tail Pipe
Apex Valve (Katup keluar)
(Pipa bawah) Lubang Keluar Gambar 2.6 Bagian-bagian Hydrocyclone
Keterangan: 1. Lubang masuk 2. Cylindrical section 3. Vortex finder 4. Cone section 5. Lubang keluar 2.4.1 Lubang masuk (Inlet area) Ada beberapa tipe dari lubang masuk ( Inlet area), yaitu : lubang masuk tipe involute, lubang masuk tipe ramp dan lubang masuk tipe scroll . Berbagai tipe tersebut dimaksudkan untuk lebih memaksimalkan kinerja dari Hydrocyclone. Dengan konstruksi lubang masuk dengan tipe involute, lubang masuk tipe ramp dan lubang masuk tipe scroll dapat mengurangi efek dari turbulensi yang terjadi disekitar dinding lubang masuk dan daerah antara lubang masuk dengan cylinder section
Gambar 2.7 Beberapa tipe dari lubang masuk ( Inlet area)
2.4.2 Cylindrical section Pada dasarnya diameter dari cylindrical section memilki diameter sebesar diameter dari Hydrocyclone . Konstruksi dari cylindrical section yang panjang dimaksudkan untuk memperbesar kapasitas dan juga mengurangi dari kecepatan tangensial. Besar kecilnya dari konstruksi dari cylindrical section dapat mempengaruhi besarnya tekanan.
Gambar 2.8 Beberapa tipe dari cylindrical section
2.4.3 Vortex finder Pada umumnya besar dari vortex finder 20 - 45 % dari diameter Hydrocyclone. Besar dari vortex finder dapat kualitas pemisahan yang dihisap. 2.4.4 Cone section Besar sudut pada cone section didasarkan pada jenis pemakaiannya. Pada cone section besudut 20° merupakan standar pemakaian pada industri
pertambangan mineral. Sedangkan untuk Hydrocyclone yang memiliki bagian bawah datar diperuntukan untuk pemisahan material-material berstruktur kasar.
Gambar 2.9 Beberapa tipe dari cone section 2.5
Hydrocyclone pada industri kelapa sawit
Digunakan pada stasiun pengolahan inti. Hydrocyclone berfungsi untuk memisahkan antara inti dengan cangkang. Adapun proses pengolahan dari kelapa sawit hingga mencapai pada proses pemisahan menggunakan
hydrocyclone terdiri dari beberapa tahapan yaitu:
Fresh Friut Bunch
Sterilization
Digestion
Pressing
Depericarper
Silo Drier
Nut Cracker
Cracked Nut Blower
Hydrocyclone
Kernel Drier
Kernel Storage
Gambar 2.10 Tahapan proses pengolahan hingga mencapai hydrocyclone
2.5.1 Proses kerja unit Hydrocyclone Campuran cangkang dan inti yang keluar dari separating coloum dimasukan kedalam bak 1, lalu oleh pompa hydrocyclone (P1) dipompakan kedalam hydrocyclone (H1), campuran ini akan diputar oleh gaya sentrifugal, inti yang mempunyai berat jenis lebih kecil berkumpul ditengah cyclone lalu melalui vortex finder keluar ke sebelah atas. Inti yang bercampur dengan air ini kemudian masuk ke dewatering screen untuk memisahkan air, selanjutnya inti secara teratur banyaknya (atau diatur water lock ) masuk ke kernel transport fan untuk dimasukan ke pemeraman inti
(kernel bin) melalui saringan kernel sterilizer . Sedangkan cangkang yang mempunyai berat jenis besar akan berkumpul dibagian pinggir cyclone lalu keluar dari bawah bersama air ke bak 2. Produk pada bak 2 masih terdapat inti bercampur cangkang. Campuran ini dipompakan oleh pompa hydrocyclone (P2) dipompakan ke hydrocyclone (H2) proses pemisahan disini sama dengan pada hydrocyclone (H1). Inti keluar sebelah atas pipa melalui vortex finder masuk kembali ke bak 3.
Gambar 2.11 Skema kerja unit hydrocylone
Proses pada bak 3 mengandung sedikit inti. Campuran ini dipompakan oleh pompa hydrocyclone (P3) dipompakan ke hydrocyclone (H3), proses pemisahan disini sama dengan pada hydrocyclone (H1) dimana cangkang akan keluar ke shall dewatering screen , selanjutnya secara teratur (diatur water lock ) masuk ke shall transport fan untuk direbus ke shall hopper sebagai bahan bakar ketel. Inti akan keluar melalui pipa dari atas dan masuk ke bak 2. Inti kemudian dibawa ke kernel dryer untuk dikeringkan dan disimpan di kernel storage[4].
2.5.2 Bagian-bagian unit Hydrocyclone a.
Tabung pemisah ( Hydrocyclone) Alat ini bekerja bersarkan karena ga ya senrtifugal yang di timbulkan
oleh aliran air yang membentuk pusaran ( vortex ). Akibat gaya sentrifugal yang di timbulkan oleh aliran vortex maka Inti kelapa sawit yang memiliki massa jenis 1080 kg/
akan berada pada pusat pusaran sedangkan cangkang
kelapa sawit yang memiliki massa jenis 1300 kg/
akan terlempar hingga ke
dinding hydrocyclone .
Gambar 2.12 Proses pemisahan di dalam tabung
b.
Bak penampung Bak penampung campuran hasil pemisahan yang dilakukan oleh tabung
pemisah (hydrocylone ), yang dilengkapi dengan dewatering drum. Hasil pemisahan yang dikeluarkan hydrocylone melalui pipa bawah akan masuk ke dalam bak ini yang selanjutnya akan dibawa keluar oleh shall transport fan untuk dibawa ke proses selanjutnya untuk direbus ke shall hopper sebagai bahan bakar ketel[4].
Gambar 2.13 Jalur distribusi inti dan cangkang
2.6
Kecepatan settling sentrifugal
Kecepatan settling sentrifugal atau kecepatan pengendapan sentrifugal ditinjau dari sebuah sebuah partikel berdiamater Dp, berotasi pada jari-jari = r, maka gaya sentrifugal seperti perilaku gerak partikel dalam fluida, tetapi gaya gravitasi diganti dengan gaya sentrifugal[1]. Adapun kecepatan settling sentrifugal dapat dilihat pada persamaan 2.6-1 ( Coulson,1986). v
v
=
v
gt
2
t
T
(2.6-1)
gr
vgt = gravitational terminal velocity (m/s) vt = kecepatan tangensial (m/s)
Gambar 2.14 Variasi kecepatan tangensial dan kecepatan
radial [Ter linden, Inst.page165.(1949)] 2.7 Aliran Vortex Vortex adalah massa fluida yang partikel-partikelnya bergerak berputar
dengan garis arus (streamline) membentuk lingkaran konsentris[7]. Gerakan vortex berputar disebabkan oleh adanya perbedaan kecepatan antar lapisan
fluida yang berdekatan. Dapat diartikan juga sebagai gerak alamiah fluida yang diakibatkan oleh parameter kecepatan dan tekanan. Vortex sebagai pusaran yang merupakan efek dari putaran rotasional dimana viskositas berpengaruh
didalamnya. Sebuah vortex mewakili sebuah aliran yang garis-garis arusnya adalah lingkaran-lingkaran sepusat (konsentris). Aliran vortex awalnya dianggap sebagai kerugian dalam suatu aliran fluida. Belakangan ini prinsip aliran vortex digunakan untuk pengembangan teknologi penegeboran minyak, pemisahan partikel ataupun material padatan dengan cairan, industri kimia dan lain sebagainya. Pergerakan aliran fluida dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: 1. Translasi murni atau translasi irrotasional 2. Rotasi murni atau translasi rotasional 3. Distorsi atau deformasi murni, baik angular ataupun linier Aliran irrotasional terjadi apabila elemen fluida di setiap titik tidak mempunyai kecepatan sudut netto terhadap titik tersebut. Sebaliknya aliran rotasional terjadi apabila elemen fluida mempunyai kecepatan sudut netto. Gerak vortex dapat dikategorikan sebagai dalam aliran rotasional. Vortex digambarkan sebagai aliran yang bergerak dan ber putar terhadap sumbu vertikal sehingga terjadi perbedaan tekanan antara bagian sumbu dan sekelilingnya. Tetapi pada beberapa kondisi vortex juga dapat dikategorikan sebagai ali ran irrotasional. Kelihatannya agak mengherankan bahwa gerakan vortex irrotasional. Namun demikian harus diingat kembali bahwa rotasi mengacu pada orientasi pada elemen fluida bukan lintasan yang diikuti oleh elemen tersebut. Jadi, untuk sebuah vortex irrotasional, jika sebuah tongkat pendek ditempatkan di dalam medan aliran pada lokasi A, seperti pada gambar 2.16, tongkat-tongkat itu kan berotasi selagi bergerak ke lokasi B. Salah satu tongkat yang sesuai garis-garis akan mengikuti sebuah lintasan yang melingkar dan berputar dengan arah berlawanan dengan arah jarum jam. Tongkat yang lain akan berotasi searah putaran jarum jam karena sifat alamiah dari medan aliran, di mana bagian tongkat yang terdekat dengan titik asal bergerak cepat dari pada ujung lainya.
Gambar 2.15 Pola garis arus untuk sebuah vortex
Berdasarkan klasifikasi aliran berputar yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari maka aliran vortex dapat dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu : 2.7.1 Aliran vortex Bebas Aliran vortex terjadi walaupun tidak adanya gaya yang dilakukan pada fluida tersebut. Karateristik dari vortex bebas adalah kecepatan tangensial dari partikel fluida yang berputar pada jarak tertentu dari pusat vortex . Hubungan kecepatan partikel fluida v terhadap jaraknya dari pusat putaran r dapat dilihat pada persamaan 2.7.1-1 (Munson et al,2003).
Gambar 2.16 Gerakan elemen fluida dari A ke B : vortex bebas
Pada aliran vortex bebas dengan menganggap elemen air memiliki : l
= panjang elemen air
dr
= ketebalan elemen air
v
= kecepatan tangensial
dP = beda tekanan dari elemen air dan aliran bebas mempunyai gaya, tekanan yang sebanding dengan aksi gaya sentifugal
Dalam vortex bebas, tidak ada perubahan energi melintas pada aliran lurus. 2.7.2 Aliran Vortex Paksa Apabila suatu gaya diberikan pada suatu fluida dengan maksud membuat aliran fluida berputar. Hubungan kecepatan partikel fluida v terhadap jaraknya dari pusat putaran r dapat dilihat pada persamaan 2.7.2-1 (Munson et al,2003).
v ω =
⋅ r
(2.7.2-1)
dimana : ω
= kecepatan sudut
r = jari-jari putaran (m)
Gambar 2.17 Gerakan elemen fluida dari A ke B : Vortex paksa
Air dalam tabung diputar dengan gaya torsi, partikel P pada permukaan air, berjarak x pada sumbu putaran, bekerja gaya-gaya: 1. Berat partikel, arah ke bawah (W) 2. Gaya sentrifugal dengan arah menjauhi pusat putaran (F C) 3. Gaya reaksi zat cair yang mendesak partikel (R) Bekerjanya gaya selain gaya gravitasi pada air dala m tabung menghasilkan gaya vortex yang dikenal sebagai aliran vortex paksa. Pada putaran silinder, N dan
kecepatan sudut
ψ ,
partikel P mempunyai sudut tangen
dan gaya sentrifugal FC.
ψ ,
berat partikel W
2.7.3 Aliran Vortex Kombinasi Aliran Vortex Kombinasi adalah vortex dengan vortex paksa pada inti pusatnya dan distribusi kecepatan yang sesuai dengan vortex bebas pada luar intinya. Jadi untuk sebuah votex kombinasi dapat dilihat pada persamaan berikut (Munson et al ,2003)
Gambar 2.18 Tipe-tipe Vortex
Tipe vortex 1 merupakan awal aliran air berputar di permukaan. Tipe 2 putaran air mulai menunjukkan adanya cekungan kedalam di bagian tengah pusaran. Tipe 3 pusaran air mulai membentuk kolom udara ( vortex) yang bergerak menuju oulet. Tipe 4 kekuatan vortex mampu menarik material apung masuk ke dalam pusaran. Tipe 5 adalah vortex dimana gelembung-gelembung udara pecah di ujung pusat pusaran yang masuk konstruksi silinder. Tipe 6 vortex dengan lubang udara penuh menuju outlet .
2.8 Aliran berputar dalam tabung
Sebuah tulisan yang dibuat oleh F.Chang dan V.K Dhir mengemukakan sebuah penelitian eksperimental untuk memahami karateristik daerah turbulen pada aliran berpusar secara tangensial dalam tabung. Profil kecepatan aksial menunjukkan terjadinya aliran balik dibagaian tengah tabung yang mengecil ukurannya sesuai berkurangnya intensitas putaran, kecepatan aksial minimum didekat dinding juga berkurang sesuai berkurangnya intensitas pusaran. Profil kecepatan tangensial menunjukkan bahwa daerah kecepatan tangensial maksimum akan bergerak secara radial menuju tengah putaran, sesuai denagn penambahan
jarak aksial putaran dari fluida yang masuk. Aliran yang berputar dapat dibagi dua bagian tengahnya terbentuk vortex paksa dan pada bagian tepinya merupakan vortex bebas dengan daerah transisi diantaranya. Maka aliran yang terbentu dalam
tabung tersebut merupakan aliran vortex Rankine. Parameter yang paling penting pada Hydrocyclone sebagai alat pemisah adalah efisiensi pengumpulannya dan titik tekan antar unit. Efisiensi pengumpulan Hydrocyclone ditentukan oleh kemampuannya menangkap dan menyimpan partikel atau material dimana titik tekanan sejumlah dengan kekuatan yang dibutuhkan unit untuk melakukan hal tersebut. Distribusi kecepatan tangensial tidak bervariasi secara signifikan terhadap arah aksial. Perbedaan antara kecepatan tangensial dalam silinder bagian atas dan kerucut bagian bawah tidak terjadi. Hal ini menunjukkan bahwa tidak terjadi percepatan kecepatan dalam kerucut akibat penurunan luas penampang kerucut. Bagaimanapun, terjadi perbedaan kecepatan tangensial pada ketinggian yang berbeda. Kecepatan tangensial secara signifikan turun ketika ketinggian hydrocyclone meningkat dan ini bertanggung jawab pada rendahnya efisiensi
pemisahan. Fenomena ini terjadi pada kerucut yang panjang. Satu perkecualian adalah bahwa jika hydrocyclone nya sangat pendek sehingga menyebabkan pipa keluar menonjol ke bagian kerucut sehingga efisiensi dari siklon akan turun akibat aliran pintas ke pipa keluar. Menurut Kim dan Lee lapisan batas kecepatan yang terbentuk pada permukaan dinding siklon memegang peranan penting sebagai penghalang deposisi partikel karena terjadinya penurunan gaya sentrifugal yang tajam di daerah dekat dinding. Pemodelan turbulen perlu memperhitungkan difusi turbulen dalam daerah inti aliran dan gerakan partikel di dalam lapisan batas ini.Turbulen merupakan bentuk aliran yang berfluktuasi terhadap ruang dan waktu. Turbulen merupakan proses yang kompleks.Aliran turbulen adalah bagian dari disiplin ilmu mekanika fluida. Dalam analisanya, mekanika fluida selalu menggunakan pendekatan bahwa fluida sebagai kontinum, suatu ukuran fluida yang jauh lebih besar dari ukuran molekul, tetapi lebih kecil dari ukuran partikel. Karakter aliran turbulen tidak ditentukan oleh jenis fluida tetapi oleh karakter aliran itu sendiri. Turbulensi aliran pada fluida air dengan udara akan memiliki karakter yang sama jika memiliki bilangan Reynolds
yang sama. Tegangan geser yang terjadi pada lapisan batas turbulen berasal dari viskositas fluida/viskositas molekuler (sifat molekuler fluida) dan viskositas turbulensi (sifat aliran). Turbulen akan terjadi ketika gaya inersia dalam fluida menjadi sangat dominan dibandingkan gaya viskos (dicirikan dengan tingginya Reynolds, (Re). Nilai absolut dari bilangan Reynolds untuk turbulen selalu relatif terhadap konfigurasi aliran. Misalnya aliran eksternal akan memiliki bilangan Reynolds yang lebih tinggi daripada aliran internal. Tetapi nilai relatif bilangan Reynolds aliran turbulen selalu lebih tinggi daripada aliran laminer. Karena bilangan Reynolds merupakan rasio antara gaya inersia aliran dan gaya gesek, pengaruh gaya inersi pada aliran turbulen jauh lebih dominan dibandingkan dengan pengaruh gaya gesek. 2.9
Dense Media Hydrcyclone Prinsip dan dasar dari perancangan hidrosiklon konvensional pertama kali
dipatenkan pada tahun 1891 tetapi hanya sebatas aplikasi yang signifikan ditemukan dalam industri setelah Perang Dunia Kedua (Svarovsky, 1984). Hidrosiklon yang sering disebut sebagai siklon (Arterburn, 1982), telah menjadi suatu metode standar untuk mendegradasi sludge di industri mineral sejak pertengahan 1950-an (Plitt, 1976). Dense Media Hydrocyclone (DMH ) memisahkan partikel padat atas dasar
ukuran. Prosesnya adalah dengan menggunakan air sebagai pembawa dan memisahkan partikel yang tidak diinginkan dengan menggunakan magnetit atau ferosilikon dicampur dengan air sebagai pembawa
Gambar 2.19 Dense Material Hydrocyclone
2.9.1 Test Work Procedure Proses media padat didasarkan pada prinsip-prinsip mengapung dan tenggelam . Percobaan pertama untuk menggunakan prinsip mengapung dengan menggunakan westafle pada skala industri adalah Sir HenryBesssemer yang dipatenkan sebagai proses media padat pertama pada tahun 1858 (England et al, 2002). Dalam laboratorium, batubara bersih dipisahkan dari pengotor dengan cara merendam batubara mentah dalam cairan memiliki densitas diantara batubara bersih dan gangue bahan (England et al, 2002). Untuk wastafel batu bara dan analisis float, cairan organik seperti Certigrav, atau campuran karbon tetraklorida, petroleum eter dan bromoform, atau larutan seng klorida dalam air, bisa digunakan untuk mendapatkan pemisahan yang hampir sempurna dari batubara dari kotoran berdasarkan densitas relatifnya. Pengaruh ukuran dan bentuk untuk partikel yang lebih besar dari 0.5mm dapat diabaikan (England et al, 2002).
Gambar 2.20 Prinsip pemisahan pada “ Dense Medium “
Teknik Mengapung dan tenggelam atau HLS ( Heavy Liquid Separation ) ini dilakukan karena tiga alasan utama (England etal, 2002): •
Penentuan karakteristik pencucian batubara atau mineral.
•
Evaluasi efisiensi pemisah.
•
Untuk pengontrolan Industri
Kemudian, parameter yang digunakan pada analisa HLS ini adalah (England et al, 2002) : •
Densitas Pemisah : titik di mana kurva melewati faktor partisi 50% dan biasanya didefinisikan sebagai densitas partisi (d50). Hal ini juga dikenal sebagai titik Cut Tromp
•
Ecart Probable (moyen) (EPM): didefinisikan sebagai salah satu setengah
dari perbedaan antara relatif density yang sesuai dengan 75% dan 25% koordinat seperti yang ditunjukkan dalam kurva partisi ((D75 - D25) / 2). 2.9.2
Media Pemisah ( Separation Media ) Media pemisah dalam proses media yang padat merupakan media yang
ideal karena biayanya murah, bercampur dengan air, mampu penyesuaian atas berbagai kepadatan relatif, stabil, tidak beracun, non - korosif dan rendah viskositas (England et al, 2002). Meskipun cairan yang digunakan dalam biasanya pada pengujian dilaboratorium, namun terlalu mahal untuk skala industri (England et al, 2002) dan sering beracun (Wills, 1997). Medium yang digunakan sekarang dalam semua proses sedang padat komersial seluruh dunia adalah suspensi dalam air dari partikel padat tidak larut dari kepadatan relatif tinggi. Bubuk padat yang biasa digunkan adalah ferosilikon atau magnetit dalam air. Ferrosilicon, juga dikenalsebagaiFeSi,adalah digunakan untuk aplikasi kepadatan tinggi (medium density 3.2-4.2t / m3) (Grobler et al, 2002). Sebuah FeSi suspensi harus memiliki sebagian besar padatan dalam air untuk mencapai kepadatan yang tinggi. Sebagai contoh, untuk mencapai kepadatan media 4t / m3, 7 ton FeSi (kerapatan padat 7t / m3) harus ditambahkan untuk 1m3 air untuk membuat 2m3 media berat (Grobler et al, 2002). Demikian pula, 1 ton magnetit (density padat 5t / m3), dicampur dengan 2m3 air, akan memberikan 2.2m3 medium heavy dengan kepadatan pulp 1.36t / m3. England et al (2002) mencatat bahwa magnetit sekarang satu-satunya yang solid digunakan dalam industri batubara Afrika Selatan, meskipun pasir telah digunakan di masa lalu. Pabrik batu bara Afrika Selatan beroperasi antara 1.3t / m3 dan 2.0T / m3 cut poin (England et al, 2002). Magnetit relatif murah dan digunakan untuk mempertahankan densitas campuran hingga 2.5T / m3(Wills, 1997). Ukuran partikel medium berperan penting dalam berbagai sifat media. Semakin kasar suatu partikel, maka semakin besar risiko keluar dari padatan. Sebuah media dari mana padatan menetap cepat dikatakan stabil. Oleh karena itu, partikel kasar menciptakan kondisi yang tidak stabil, sedangkan partikel halus menciptakan kondisi yang stabil (Inggris et al, 2002). Bentuk media partikel (FeSi dan magnetit) tergantung pada proses manufaktur (milling atau atomisasi)(Grobler
et al,2002). Stabilitas medium adalah suspensi dan dianggap sebagai non homogen dua sistem fase - itu adalah reologi dari fase padat dalam lingkungan dibentuk oleh fase cair. Gerakan relatif dari padatan dalam fase cair di bawah massa dan permukaan gaya menentukan tingkat homogenitas suspensi, dan properti menengah penting pada DMS (Grobler et al, 2002). Dengan kata lain stabilitas suspensi media dapa tdiukur dengan lamanya waktu yang dibutuhkan untuk media padatan untuk menyelesaikan suatu proses (England et al, 2002). Grobler et al ( 2002) lebih lanjut mencatat bahwa stabilitas media menentukan gradien densitas menengah di zona pemisahan dan dengan demikian secara langsung mempengaruhi ketajaman pemisahan . Ukuran padatan yang halus dalam medium, merupakan suspensi yang lebih stabil. Dan semakin rendah kepadatan relatif dari suatu padatan, maka suspensinya lebih stabil (England et al, 2002). Sebuah media yang ideal memiliki tinggi stabilitas yang menghasilkan kepadatan menengah tinggi, partikel menengah halus dan kontaminasi padatan yang rendah dari bijih slimes (Grobler etal,2002). Reologi media (tebal dan cepat suspensi menetap) dapat digambarkan oleh viskositas dan stabilitas. Viskositas adalah ukuran ketahanan media cairan sementara aliran stabilitas adalah ukuran dari kecenderungan media untuk menyelesaikan. Kedua sifat yang sangat dipengaruhi oleh parameter seperti densitas sedang, bentuk partikel, distribusi ukuran partikel dan tingkat kontaminasi dengan slimes. Karakteristik kental dari medium padat yang umumnya non Newtonian (viskositas adalah fungsi dari laju geser) dan viskositas jelas jangka (Pada tingkat geser didefinisikan) lebih disukai (Grobler et al, 2002). Suspensi tanah halus dari konsentrasi di bawah 30% volume air berperil aku cairan Newtonian dasarnya yang sederhana. Di ata s konsentrasi ini, bagaimanapun, suspensi menjadi non-Newtonian dan tertentu stres minimum, atau str es hasil, harus diterapkan sebelum geser akan terjadi dan pergerakan partikel dapat dimulai (Wills, 1997). Lebih lanjut dicatat oleh Grobler et al (2002) media yang ideal memiliki viskositas rendah untuk memaksimalkan pemisahan dan memompa efisiensi. Sebuah viskositas tinggi tidak diinginkan karena mengurangi kecepatan partikel mineral yang dipisahkan, meningkatkan kemungkinan salah penempatan dan
mengurangi efisiensi pemisahan. Sebuah viskositas rendah biasanya diperoleh untuk densitas rendah menengah, partikel kasar, partikel bulat halus dan bersih media tidak terkontaminasi. Faktor mengendalikan viskositas dirangkum oleh Napier-Munn dan Scott (1990): •
Medium density - viskositas meningkat dengan konsentrasi padatan dan dengan demikian dengan media density, dengan cara non linear, peningkatan menjadi cepat di atas konsentrasi kritis tertentu.
•
Densitas Padatan - ini mengendalikan konsentrasi padatan yang diperlukan untuk mencapai media tertentu massa jenis; kepadatan tinggi padatan memerlukan konsentrasi yang lebih rendah (viskositas rendah) untuk mencapai media tertentu.
•
Ukuran partikel distribusi - partikel bulat atau halus menghasilkan viskositas rendah dari sudut atau kasar partikel.
•
Kontaminasi baik - kontaminan, seperti slimes dari bijih atau batubara, biasanya meningkatkan viskositas, baik untuk padatan rendah kepadatan dan ukuran partikel halus.
•
Demagnetisation - media komersial umumnya magnetik (FeSi dan magnetit) untuk memungkinkan pemulihan dan regenerasi proses sederhana. Perjalanan melalui magnetik pemisahan di sirkuit pemulihan media menginduksi magnet sisa yang menyebabkan flokulasi atau aglomerasi partikel magnetised. Efek ini umumnya meningkat viskositas. Efeknya dapat diminimalkan dengan demagnetising atau depolarisasi medium setelah pemulihan media.
2.9.3 Dense Media Separator ( Media pemisahan padatan ) Ada banyak varian dari DM ( Dense Media ) dan lembar aliran tetapi prinsip tetap sama. Seperti yang telah disebutkan, campuran padat dan pemisah sentrifugal adalah DM yang paling umum dari proses pemisahan yang digunakan. Hanya beberapa desain DM yang sekarang digunakan secara komersial. Mandi DM bath diklasifikasikan ke dalam kelas dua utama, bath dalam dan bath dangkal. Bath dalam berisi lebih menengah dari bath dangkal dengan kapasitas dinilai sama tetapi
kurang rentan untuk dipengaruhi oleh selain disengaja air untuk media (England et al, 2002). Mendalam mandi termasuk Kesempatan pasir kerucut, Barvoys dan
Tromp bath dalam. Mandi dangkal termasuk drum Wemco, Drewboy, Teska, dan Norwalt bath. Media pemisah padatan kini menjadi banyak digunakan dalam perlakuan bijih dan batubara. Siklon DM memberikan gaya sentrifugal yang tinggi dan viskositas rendah dalam medium memungkinkan banyak pemisahan halus yang akan dicapai dibandingkan pemisah gravitasi (Wills, 1997). England et al (2002) merangkum sejarah siklon DM sebagai berikut: Pada saat treatment pemisahan batu bara pada media padat di Eropa loess digunakan sebagai medium padat. Kemudian barulah dikembangkan siklon yang digunakan untuk merebut kembali dan mengentalkan suspensi loess. Pada kesempatan ketika siklon pengental di tambang Maurits di Belanda tersumbat, overflow ditemukan diisi dengan batu bara yang bersih dari kotoran. Pengamatan ini menyebabkan perkembangan topan sebagai perangkat pembersih. Selama periode 1950-1980, penggunaan siklon DM secara bertahap menjadi luas di seluruh dunia dan, selama bertahun-tahun terakhir ini, beberapa mesin pemisah sentrifugal lain dikembangkan. Prinsip operasi dari siklon DM dikembangkan oleh tambang negara Belanda (DSM) yang sangat mirip dengan yang dari hidrosiklon konvensional di mana kedua bijih dan menengah dengan prinsip gaya sentrifugal, meskipun siklon DM memisahkan berdasarkan kepadatan (densitas) dan tidak ukuran (Bosman dan Engelbrecht, 1997). Umpan ke siklon DM, yang merupakan campuran bubur media padat dan batubara / bijih, memasuki tangensial dekat bagian atas bagian silinder di bawah tekanan, sehingga meningkatkan kuat aliran berputar-putar. Kotoran atau abu tinggi partikel bergerak ke arah dinding di mana kecepatan aksial vektor menunjuk ke bawah, dan dibuang melalui keran. Batubara bersih ringan (atau mineral gangue) bergerak ke arah sumbu longitudinal dari pusat aliran di mana biasanya ada inti udara aksial hadir dan kecepatan vektor aksial poin aliran lumpur ke atas dan melewati melalui pusaran finder (Wang et al, 2009). Aliran siklon DM sangat rumit dengan adanya putaran turbulensi, inti udara dan pemisahan partikel dan melibatkan beberapa fase: gas, cair, batubara dan magnetik / non partikel magnetik dari berbagai ukuran dan kepadatan. Biasanya, bubur air, magnetit dan konten non magnetik disebut media (Wang et al, 2009).
Dengan kata lain, siklon DM yang menggunakan gaya sentrifugal untuk mendapatkan kekuatan yang lebih besar yang dapat beroperasi pada partikel. Hal ini menyebabkan "lebih berat" partikel bergerak cepat menuju dinding siklon dan "ringan" partikel bergerak cepat menuju pusat siklon (England et al, 2002). Besarnya gaya gravitasi dan apung yang memisahkan partikel adalah perti mbangan utama karena mengatur kecepatan dengan mana partikel-partikel terpisah, yang pada gilirannya menentukan kapasitas pabrik (England et al, 2002). Dalam bath statis gaya gravitasi bersih dikurangi gaya apung dapat diberikan sebagai: Fg = (Mp – Mf ) g....................................................................(2.9.3-1 ) Ket : Fg = Gaya gravitasi Mp = Massa partikel Mf = Massa fluida G = Acceleration of gravity Untuk partikel mengambang, Fg akan memiliki nilai negatif, yaitu Mf> Mp. Untuk partikel wastafel ( tenggelam ), Mf
mineral pada rentang ukuran lebar, 80mm - 0.1mm, dengan dua kualifikasi utama: •
Ukuran dari siklon diperlukan meningkat dengan ukuran atas diproses (maksimum ukuran partikel diambil sebagai sepertiga dari diameter inlet siklon).
•
Efisiensi pemisahan fraksi -4mm memburuk secara signifikan dengan siklon besar lebih besar dari 800mm diameter. Pernyataan ini bertentangan dengan Mengingat industri batubara Australia, di mana Sedgman saja dipasang delapan puluh + Siklon 1000mm DM sejak tahun 1999. Selain itu, tidak ada data operasional membuktikan bahwa Ep memburuk untuk lebih besar siklon diameter DM, atau dari breakaway ukuran untuk besar siklon diameter DM (Mackay et al, 2009). Gaya sentrifugal yang bekerja pada partikel di wilayah inlet biasanya 20 kali
lebih besar darigaya gravitasi di bath statis. Pada bagian kerucut dari siklon DM, yang tangensial kecepatan yang lebih meningkat dan pada puncak itu adalah lebih dari 200 kali lebih besar dari gravitasi (England et al, 2002). Parameter operasi penting lainnya untuk siklon DM adalah tekanan umpan atau tekanan di yang pulp dimasukkan ke pusaran. Tekanan pakan mengontrol kekuatan dalam DM siklon dan, batubara, biasanya bervariasi antara 70kPa dan 105kPa. Pakan dapat diperkenalkan baik melalui pompa atau gravitasi (England et al, 2002). Kapasitas topan meningkatkan sebanding dengan akar kuadrat dari kepala operasi yang biasanya ditetapkan pada minimum 9 x "D", diameter siklon. Tekanan adalah kompromi antara sistem kebutuhan daya, ukuran pompa dan memakai, versus efisiensi pemisahan minimum yang dapat diterima (England et al, 2002).
2.9.4 Dense Media Cyclone Developments DSM mencatat banyak pedoman prinsip siklon DM yang digunakan sampai hari ini. Pedoman DSM dirangkum dalam tabel 2.1.
Tabel 2.1 DSM DM cyclone slection guidelines vs current trends
Meskipun pola aliran normal dari siklon DM mirip dengan siklon klasifikasi, pekerjaan penelitian baru-baru ini sedang dilakukan menggunakan CFD dan model lainnya untuk menggambarkan aliran dan kinerja siklon DM lebih akurat. Seperti disebutkan, CFD adalah Pendekatan pilihan untuk pemodelan berdasarkan fundamental
kinerja
hidrosiklon. Lengkap pemodelan
aliran
hydrocyclone yang melibatkan memprediksi fase kecepatan cair, bubur profil konsentrasi, viskositas turbulen dan kecepatan slip partikel sehubungan dengan fase cair untuk berbagai ukuran partikel sebelum memprediksi kurva partisi. Solusinya adalah kompleks karena persamaan aliran fluida yang mengatur adalah nonlinear, simultan parsial persamaan diferensial (Cilliers, 2000). Berbagai publikasi tersedia menggambarkan pemodelan CFD. Suasnabar dan Fletcher (1999) mengembangkan model Newtonian berdasarkan pendekatan Euler-Lagnarian. Hu et al (2001) mengembangkan model untuk memprediksi kurva partisi dari fraksi ukuran partikel yang lebih kecil dari data eksperimen tes tracer kepadatan pada ukuran partikel besar dalam siklon DM. Narasimha et al (2006a) digunakan Besar Eddy Simulation (LES) ditambah dengan model campuran dan pelacakan partikel Lagrangian untuk mempelajari pemisahan menengah dan partisi partikel batubara di DM siklon menggunakan perangkat lunak Fluent. Nilai Ep diprediksi berasal dari simulasi ini adalah sangat dekat dengan nilai-nilai eksperimental meskipun sedikit penyimpangan dalam prediksi titik potong yang diamati. Narasimha et al (2006b) juga digambarkan bahwa simulasi numerik bergolak didorong mengalir dalam siklon DM dengan
media magnetit menggunakan Lancar dapat digunakan untuk memprediksi inti udara bentuk dan diameter dekat dengan hasil eksperimen ketika diukur dengan tomografi sinar gamma. Narasimha et al (2006b) mencatat bahwa model turbulensi LES dengan Campuran model multi phase dapat digunakan untuk memprediksi udara / antarmuka bubur akurat meskipun LES mungkin perlu grid halus. Narasimha et al (2007b) mengembangkan simulasi fase multi turbulen didorong aliran di DM siklon dengan media magnetit di Fasih menggunakan aljabar Model slip Campuran untuk model membubarkan fase dan inti udara dan kedua model turbulensi LES dan Reynolds Stres Model (RSM) penutupan turbulensi. Diprediksi bentuk inti udara dan diameter yang ditemukan dekat dengan hasil eksperimen diukur dengan tomografi sinar gamma. Narasimha et al (2007b) selanjutnya menyimpulkan bahwa adalah mungkin untuk menggunakan model turbulensi LES dengan ASM model multi phase untuk memprediksi antarmuka udara / bubur akurat. Narasimha et al (2007a) lebih lanjut mengembangkan model CFD dari siklon DM menggunakan Lancar oleh kopling model komponen untuk inti udara, media magnetit dan partikel batubara. Selama pengerjaan ini, karakteristik partisi untuk siklon DM untuk partikel antara 0.5mm dan 8mm diameter dimodelkan menggunakan pelacakan partikel Lagrangian. Untuk pertama kalinya poros. Fenomena, di mana kurva partisi untuk ukuran yang berbeda dari batubara melewati poros umum titik, telah berhasil dimodelkan menggunakan CFD. Nilai-nilai Ep diprediksi oleh Lagrangian yang pelacakan partikel yang sangat dekat dengan nilainilai eksperimental meskipun prediksi titik potong menyimpang sedikit. Model CFD komprehensif ini menyediakan alat untuk desain DM siklon baru dengan jelas keunggulan dibandingkan pendekatan berdasarkan membangun dan uji coba desai n baru eksperimental. Simulasi numerik lanjut menggunakan software C FD Fluent dilakukan oleh Shen et al (2009) di siklon DM kecil. Hal ini diikuti oleh model matematika untuk menggambarkan sistem aliran di DM siklon dengan cara menggabungkan Metode Discrete Element (DEM) dengan CFD (Chu et al, 2009a). Hal ini diikuti oleh penelitian numerik lanjut pada 1000mm DM siklon oleh Wang et al (2009) dan
kepadatan partikel studi distribusi memanfaatkan CFD-DEM pada siklon 1000mm DM oleh Chu et al (2009b). Analisis CFD pada siklon DM besar akan membuat perbaikan DM Siklon mungkin tanpa data eksperimen dan juga memungkinkan pengembangan besar diameter DM siklon untuk pengobatan benefisiasi batubara halus seperti yang diminta oleh van der Walt (2002).
2.10
Contoh Hydrocyclone pemisah padatan ( Desander Hydrocikcone )
2.10.1 Description Simulasi numerik lanjut menggunakan software CFD Fluent dilakukan oleh Shen et al (2009) disiklon DM kecil. Hal ini diikuti oleh model matematika untuk menggambarkan sistem aliran di DM siklon dengan cara menggabungkan Metode Discrete Element (DEM) dengan CFD (Chu et al, 2009a). Hal ini diikuti oleh penelitian numerik lanjut pada 1000mm DM siklon oleh Wang et al (2009) dan kepadatan partikel studi distribusi memanfaatkan CFD-DEM pada siklon 1000mm DM oleh Chu et al (2009b). Analisis CFD pada siklon DM besar akan membuat perbaikan DM Siklon mungkin tanpa data eksperimen dan juga memungkinkan pengembangan besar diameter DM siklon untuk pengobatan benefisiasi batubara halus seperti yang diminta oleh van der Walt (2002).
Gambar 2.21 Desander Hydrocyclone
2.10.2 Specification
Sebagai acuan, efisiensi pemisahan meningkatkan sebagai penurunan diameter Hydrocyclone dan meningkat kerugian head. Miniatur Hidrosiklon dapat digunakan untuk memudahkan pengambilan sampel cairan, untuk menentukan penyaring (termasuk Hidrosiklon lebih besar) operasi dan efisiensi dan untuk menguji kelayakan operasi untuk masalah yang dihadapi. Setiap filter dirancang dan diproduksi untuk mencapai standar kualitas tertinggi dan selesai. •
kerugian head Direkomendasikan untuk operasi yang efektif: 3-8 psi
•
Maksimum direkomendasikan tekanan kerja: 120 psi
•
Tekanan Maksimum: 150 psi
•
inlet dan outlet Air: horizontal dan vertikal
•
Sisipan: standar pada semua ukuran kecuali 3 "dan 4"
•
Pelindung lapisan: polyester pada lapisan seng-fosfat
•
katup Tekanan: harus dimasukkan sebelum instalasi penyaringan jika tekanan tidak terkontrol
•
Tersedia ukuran: 3 ", 4", 6 ", 8", 12 ", 16", 20 ", 24" dan 30 "
•
koneksi End: Thread (TH), Flange (FL), Groove (GR)
•
koneksi Sedimentasi Tank: - Thread: 3 "dan 4" ukuran - Flange: 12 ", 16", 20 ", 24" dan 30 "ukuran - Groove: 6 "dan 8" ukuran Tabel 2.2 Laju Alir yang di Rekomendasikan
2.10.3 Operation Berdasarkan prinsip centrifuge, partikel yang berputar di dinding luar Hydrocyclone dan tertarik pada bagian bawah ke dalam Sedimentasi Tank. Kecepatan di mana air mengalir melalui Hydrocyclone menentukan efisiensi di mana partikel dipisahkan dari air. •
kondisi kerja normal dicapai ketika headloss pada Hydrocyclone tidak kurang dari 3 psi dengan berbagai direkomendasikan 3-8 psi. - Sebuah headloss kurang dari 3 psi akan mengurangi efisiensi pemisahan dan headloss lebih dari 8 psi mungkin menyebabkan erosi meningkat.
•
Hydrocyclone ini dirancang untuk maksimum direkomendasikan tekanan kerja 120 psi dan tidak boleh melebihi 150 psi.
2.10.4 Installation Menginstal
dan
menghubungkan
Hydrocyclone
vertikal
dengan
Sedimentasi Tank bawah Hydrocyclone. •
Perhatian khusus harus diberikan terhadap arah aliran yang benar: inlet dan outlet horisontal vertikal atas jelas ditandai dengan panah.
•
Pasang bola katup manual ke port siram dari Sedimentasi Tank.
•
Periksa bahwa laju alir aktual melalui Hydrocyclone adalah dalam kisaran yang
direkomendasikan.
Laju
aliran
yang
tidak
memadai
akan
menghasilkan kinerja berkurang. •
Jika lebih dari satu Hydrocyclone diinstal, meninggalkan ruang yang cukup antara unit untuk memudahkan pemeliharaan.
•
manifold dirancang khusus tersedia untuk pemasangan beberapa filter.
•
Sebuah katup tekanan harus dipasang hulu Hydrocyclone jika tekanan ti dak dikendalikan
2.10.5 Installation With Optional Automatic Flushing Kit Menginstal katup ric terpilih pada pembukaan outlet Sedimentasi Tank. •
Hubungkan controller untuk katup listrik.
•
Masukkan baterai di dalam controller (atau plug in untuk AC) dan menutup penutup erat.
•
Sesuaikan controller sebagai berikut:
- Waktu Flushing untuk Tank Sedimentasi dengan 1,3-16 galon: 15-20 detik - Waktu Flushing untuk Tank Sedimentasi dengan 32-85 galon: 30-40 detik - Waktu antara flushings: 30-120 menit - Jika air mengandung beban tinggi dari kotoran, mempersingkat waktu antara flushings.
Gambar 2.22 Multiple Hydrocylone and Sedimentation Tank Installation
2.10.6 Sedimentation Tank Flushing •
Tangki Sedimentasi dapat digunakan secara manual atau otomatis dengan pengendali irigasi atau komputer secara berkala.
•
Ketika katup manual diinstal, menguras Tangki Sedimentasi secara periodik sesuai dengan rekomendasi.
•
Tangki sedimentasi harus dikeringkan ketika 1/3 penuh
•
Jangan biarkan Tangki sedimentasi diisi lebih dari ½ dari volume, jika pasir tidak akan flush dengan benar. Akibatnya, pasir akan berputar, tidak memiliki tempat untuk menguras, dan menyebabkan lubang pin di leher Hydrocyclone.
2.10.7 Sedimentation Tank Periodic Cleaning •
Periksa insert karet tidak dipakai atau rusak dan ganti jika perlu. Ketika memisahkan pasir, insert karet mungkin perlu diganti setiap 2-3 tahun.
Ketika memisahkan lumpur, insert karet mungkin perlu diganti setiap tahun. •
Tutup katup pada saluran masuk dari Hydrocyclone.
•
Buka katup pembuangan yang terletak di bagian bawah Sedimentasi Tank untuk melepaskan tekanan dan tiriskan.
•
Lepaskan penutup.
•
Hapus semua sedimen dikumpulkan di Sedimentasi Tank.
•
Benar-benar bilas bagian dalam kosong Sedimentasi Tank.
•
Pasang kembali penutup pada Sedimentasi Tank sehingga gasket penutup cocok di atasnya.
•
Gunung pengetatan braket dan mengencangkan pegangan benar.
2.10. 8 Maintenance •
Oleskan lapisan lemak untuk menangani benang setahun sekali.
•
Segera memperbaiki kerusakan lapisan pelindung tangki.
Gambar 2.23 Contoh Perancangan “ Desander Hydrocyclone”
2.11 Tahapan dalam Mendesain Hydrocyclone •
Hitung neraca massa komponen berdasarkan informasi yang tersedia
•
Hitung D50 Dalam menentukan D50 dapat menggunakan tabel berikut.
Required Overflow Size
Multiplier (To be multiplied
Distribution of Specified
times micron size)
Micron Size
•
98.8
0.54
95
0.73
90
0.91
80
1.25
70
1.67
60
2.08
50
2.78
Hitung diameter cyclone Mula-mula hitung C 1, C2, dan C3. a. Menentukan C1 (koreksi terhadap pengaruh konsentrasi padatan yang terdapat dari umpan), dapat menggunakan persamaan berikut.
−.4
1 = (− )
maupun grafik berikut
b. Menentukan C2 (koreksi untuk pressure drop), dapat menggunakan persamaan berikut.
2 = 3.27 ∆−.8 maupun grafik berikut
c. Menentukan C3 (koreksi untuk pengaruh specific gravity ), dapat menggunakan persamaan berikut.
.6 3 = (− )
.
maupun grafik berikut
d. Selanjutnya berdasarkan factor koreksi diatas, maka D 50C dapat ditentukan dengan persamaan berikut.
50 = 50 1 2 3 Lalu berdasarkan D50 dapat ditentukan diameter cyclone melalui grafik berikut.
•
Selanjutnya menentukan jumlah unit yang digunakan, dapat menggunakan grafik berikut
•
Lalu hitung ukuran proper apex, dapat menggunakan grafik berikut.
2.12 Contoh Perhitungan Perancangan Dense Medium Hydrocyclone
1. Soal 1 Padatan dari slurry encer harus dipisahkan menggunakan hidrosiklon. Dimana Densitas padatan adalah 2900 kg / m 3, dan cairannya adalah air. Efisiensi pemisahan 95 persen untuk partikel yang lebih besar dari 100 um diperlukan. Suhu operasi minimum adalah 10 oC dan maksimal 30 oC. Flow rate nya sebesar 1200 Liter / menit Penyelesaian :
Densitas padatan = 2900 kg/m3 Pada Suhu 10 oC : Densitas Cairan = 999,73 kg/m3 Viskositas Cairan = 1,3077 cp Pada Suhu 30
0C
:
Densitas Cairan = 995,68 kg/m 3 Viskositas Cairan = 0,8007 cp Sehingga, Pada Suhu 10 oC (minimum ) :
Dari gambar 10.22 (Coulson and Richardsons, 1999), untuk efisie nsi 95 % pada ukuran partikel diatas 100 um , d50 = 64 um Dan pada gambar 10.23 (Coulson and Richardsons, 1999) pada viskositas cairan 1,3077 cp , Dc = 110 cm
Pada Suhu 30 oC ( maksimum ) :
Pada Gambar 10.23 ( Coulson and Richardsons, 1999 ) pada viskositas cairan 0,8007 cp, Dc = 150 cm
Sehingga nilai Dc untuk perancangan Hydrocyclone ini berada antara 110 cm – 150 cm Yang diambil, Dc = 120 cm Dc/ 2 = 60 cm Dc/3 = 40 cm Dc/5 = 24 cm Dc/7 = 17,142 cm Dc/10 = 12 cm Sehingga, Gambar Rancangannya adalah :
DAFTAR PUSTAKA
Arterburn, R A. 1982, The sizing and selection of hydrocyclones , Krebs Engineers, MenloPark, CA, p1-19. Bosman, J. and Engelbrecht, J. 1998, Size really counts , Multotec Process Equipment PTY Ltd. Johannesburg Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi. (2003). Mekanika Fluida jilid II . PT. Erlangga. Jakarta.
Chu, K. W. Wang, B. Yu, A. B. Vince, A. 2009a , CFD-DEM modelling of multiphase flow in dense medium cyclones , Powder Technology 193,
2009, p235-247. Chu, K. W. Wang, B. Yu, A. B. Vince, A. Barnett, G. D. Barnett, P. J. 2009b,CFDDEM study of the effect of particle density distribution on the multiphase flow and performance of dense medium cyclone, Minerals Engineering 22, 2009, p893- 909.
Cilliers, J. J. 2000, Hydrocyclones for particle size separation , Academic press, p1819 – 1825, Manchester, UK. Coulson & Richardson's. (1999). Chemical Enginnering Design, vol 6, 3st, New York: R.K. Sinnott. England, T. Hand, P. E. Michael, D, C. Falcon, L. M. Yell, A. D. 2002. Coal Preparation in South Africa, 4th Edition , South African Coal
Processing Society. Grobler, J. D. Sandenbergh, R. F. Pistorius, P. C. 2002, The stability of ferrosilicon dense medium suspensions , The Journal of the South African Institute
of Mining and Metallurgy, March 2002, Volume 102, nr 02, p83. Hu, S. Firth, B. Vince, A. Lees, G. 2001, Prediction of dense medium cyclone performance from large size density tracer test , Minerals Engineering,
Vol. 14, No. 7, pp 741-751. Mackay, L. Hoffman, D. Clarkson, C. Mitchell, K. 2009, The use of large diameter cyclones , SACPS International Conference Secunda, Coal, Powering
the Future, 2009
Napier-Munn, T. J. Scott, I. A. 1990, The effect of demagnetisation and ore contamination on the viscosity of the medium in a dense medium cyclone plant , Minerals Engineering, Vol. 3. No. 6, pp 607-613, 1990.
Narasimha, M. Brennan, M. Holtham, P. N. 2007b, Prediction of magnetite segregation in dense medium cyclone using computational fluid dynamics technique , International Journal for Mineral Processing. 82,
2007 p41-56. Narasimha, M. Brennan, M. S. Holtham, P. N. 2006b, Numerical simulation of magnetite segregation in a dense medium cyclone , Minerals
Engineering 19, 2006, p1034-1047. Narasimha, M. Brennan, M. S. Holtham, P. N. Napier-Munn, T. J. 2007a, A comprehensive CFD model of dense medium cyclone performance ,
Minerals Engineering 20, 2007, p414-426. Narasimha, M. Brennan, M. S. Holtham, P. N. Purchase, A. Napier-Munn, T. J. 2006a, Large eddy simulation of a dense medium cyclone – prediction of medium segregation and coal portioning Fifth International
Conference on CFD in the Process Industries, CSIRO, Melbourne, Australia Plitt, L. R. 1976, A mathematical model of the Hydrocyclone Classifier , CIM bulletin, December 1976, Edmonton Alta. Ridwan,
Indra
Siswantara
A.,
Suprianto.2002. Kajian
Model
Cyclone
Separator .KOMMIT Universitas Gunadarma hal 484 - 493
Shen, L. Hu, Y. Chen, J. Zhang, P. Dai, H. 2009, Numerical simulation of the flow field in a dense media cyclone , Mining Science and Technology 19,
2009, p225-229. Suasnabar, D. J. Fletcher, C. A. J. 1999, A CFD model for dense medium cyclones, Second International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries, CSIRO, Melbourne, Australia. Svarovsky, L. 1984, Hydrocyclones, Pennsylvania, Holt, Rinehart and Winston Ltd. van der Walt, P. J. 2002, Comment on G. J. de Korte’s ‘Dense medium benef iciation of fine coal revisited’ , The South African Institute for Mining and Metallurgy, January/February 2003, Vol 103, nr 1, p073.
