Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
-
Upload
rafika-ratik-srimurni -
Category
Documents
-
view
244 -
download
0
Transcript of Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
1/21
TUGAS MATA KULIAH
MANAJEMEN LINGKUNGAN INDUSTRI LANJUT
TEKNIK PENGENDALIAN PENCEMARAN DEBU
MENGGUNAKAN METODE CYCLONE
Oleh:
Rafika Ratik Srimr!i
"#$%%$&%'%
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
"AKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
(&%)
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
2/21
I* PENDAHULUAN
A* Latar Belaka!+
Kualitas udara dilingkungan semakin menurun disebabkan oleh aktivitas
sektor industri di Indonesia yang semakin meningkat. Perkembangan industri
yang pesat dapat meningkatkan taraf hidup dan pencemaran udara akibat proses
pengolahan atau hasil industri tersebut. Berbagai zat dapat mencemari udara
seperti debu, zat-zat kimia, gas beracun, dan lain-lain.
Debu merupakan salah satu enis partikel pencemar di udara. Partikelmerupakan polutan yang paling berbahaya. !edangkan yang paling rendah
toksisitasnya adalah karbonmonoksida. "eknik untuk mengontrol emisi partikel
semua didasarkan pada penangkapan partikel sebelum dilepaskan ke atmosfer.
#etode yang digunakan untuk mencapai tuuan tersebut dipengaruhi oleh ukuran
partikel.
Debu dan asap yang tersuspensi di udara dapat dihilangkan dari aliran udara
dengan menggunakan beberapa alat pengendali. "erdapat tiga buah alat yang
dapat menyisihkan partikulat dari udara, yaitu $ Cyclonee, Electrostatic
Precipitator , dan Baghouse Filter . Ketiga alat diatas memiliki spesifikasi dan
efisiensi yang berbeda-beda, sehingga digunakan untuk keperluan dan keadaan
yang berbeda-beda disesuaikan dengan karakteristik alat tersebut. Cyclonee
merupakan alat mekanis sederhana yang digunakan untuk menyisihkan partikulat
%debu& dari aliran gas.
B* T,a!
'. #engetahui teknik pengendalian pencemaran debu dengan metode cyclone.
(. #engetahui perkembangan teknologi pengendalian pencemaran debu
menggunakan metode cyclone.
). #engetahui desain cyclone yang paling tepat dan efisien dalam mengendalikan
pencemaran debu.
*. #engetahui model cyclone dalam mengendalikan pencemaran debu.
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
3/21
II* TINJAUAN PUSTAKA
A* Partikel De-
%* Pe!+ertia! De-
#enurut !arudi %(+'+&, debu %partikulat& adalah bagian yang besar dari
emisi polutan yang berasal dari berbagai macam sumber sepeti mobil, truk,
pabrik baa, pabrik semen, dan pembuangan sampah terbuka. kuran partikel
debu yang dihasilkan dari suatu proses sangatlah bervariasi. kuran partikel
yang besar akan tertinggal pada permukaan benda atau turun kebaah%menetap sementara diudara& dan ukuran partikel yang kecil akan terbang atau
tersuspensi diudara. Debu umumnya dalam ukuran micron, sebagai
pembanding ukuran rambut adalah +-/+ micron.
#enurut 0ardhana %(++'&, debu sebagai pencemar udara mempunyai
aktu hidup, yaitu pada saat partikel masih melayang-layang sebagai pencemar
di udara sebelum atuh ke bumi. 0aktu hidup partikel berkisar antara beberapa
detik sampai beberapa bulan. !edangkan kecepatan pengendapannya
tergantung pada ukuran partikel, massa enis partikel serta arah dan kecepatan
angin yang bertiup. Partikel yang sudah mati karena atuh mengendap di bumi,
dapat hidup kembali apabila tertiup oleh angin kencang dan melayang-layang
lagi di udara.
(* Sifat De-
#enurut Departemen Kesehatan 1I tahun '22* dalam !itepu %(++(&,
sifat-sifat debu adalah sebagai berikut$
'& !ifat Pengendapan
!ifat pengendapan adalah sifat debu yang cenderung selalu mengendap
karena gaya gravitasi bumi. 3amun karena kecilnya ukuran debu, kadang-
kadang debu ini relatif tetap berada di udara.
(& !ifat Permukaan Basah
!ifat permukaan debu akan cenderung selalu basah, dilapisi oleh lapisan air
yang sangat tipis. !ifat ini penting dalam pengendalian debu dalam tempat
kera.
)& !ifat Penggumpalan
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
4/21
Penggumpalan dapat teradi karena permukaan debu selalu basah, sehingga
dapat menempel satu sama lain. "urbulensi udara meningkatkan
pembentukan penggumpalan debu. Kelembaban di baah saturasi, kecil
pengaruhnya terhadap penggumpalan debu. Kelembaban yang melebihi
tingkat huminitas di atas titik saturasi mempermudah penggumpalan debu.
*& !ifat 4istrik !tatis
Debu mempunyai sifat listrik statis yang dapat menarik partikel lain yang
berlaanan. Dengan demikian, partikel dalam larutan debu mempercepat
teradinya proses penggumpalan.
& !ifat 5ptis
Debu atau partikel basah atau lembab lainnya dapat memancarkan sinar
yang dapat terlihat dalam kamar gelap.#* Sm-er.Sm-er De-
!umber pencemar partikel %debu& dapat berasal dari peristia alami dan
dapat uga berasal dari kegiatan manusia %0ardhana (++'&. !umber
pencemaran partikel akibat kegiatan manusia sebagian besar berasal dari
pembakaran batubara, proses industri, kebakaran hutan dan gas buangan alat
transportasi. 6enis industri yang menghasilkan debu dan banyak mencemari
lingkungan atau udara adalah seperti konstruksi, agrikultur dan pertambangan.
Didalam proses manufaktur, debu uga dapat dihasilkan dari berbagai aktifitas
seperti crushing, grinding, abrasion dan lain-lain. Banyaknya debu yang
dihasilkan oleh aktifitas industri sangat tergantung kepada enis proses dan
bahan yang digunakan atau diproses. !edangkan pencemaran partikel yang
berasal dari alam antara lain$
'& Debu tanah7pasir halus yang terbang terbaa oleh angin kencang.
(& 8bu dan bahan-bahan vulkanik yang terlempar ke udara akibat letusan
gunung berapi.)& !emburan uap air panas di sekitar daerah sumber panas bumi di daerah
pegunungan.
/* Ma0am.Ma0am De-
#enurut 9!P 8cademy "raining :enter %(+''&, dari sisi occupational
health, debu diklasifikasikan menadi tiga kategori, yaitu$
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
5/21
1) Respirable Dust
Respirable dust adalah debu atau partikel yang cukup kecil yang dapat
masuk kedalam paru-paru bagian dalam. Partikel yang masuk kebagian
paru-paru bagian dalam secara umum akan tinggal selama-lamanya didalam
paru-paru.
2) Inhalable Dust
Inhalable dust yaitu debu yang bisa masuk kedalam tubuh akan tetapi
terperangkap atau tertahan di hidung, tenggorokan atau sistem pernapasan
bagian atas, ukuran inhalable dust berdiameter kira-kira '+ mikron.
3) otal Dust
otal dust adalah semua airborne partikel tanpa mempertimbangkan ukuran
dan komposisinya.
$* Nilai Am-a!+ Bata1 !tk De- 3ilai ambang batas adalah kadar tertinggi suatu zat dalam udara yang
diperkenankan, sehingga manusia dan makhluk lainnya tidak mengalami
gangguan penyakit atau menderita karena zat tersebut %8gusnar, (++;&. Kadar
debu yang melampaui ambang batas yang ditentukan dapat mengurangi
penglihatan, menyebabkan endapan pada mata, hidung, dan telinga dan dapat
uga mengakibat kerusakan pada kulit. 3ilai ambang batas kadar debu di udara
berdasarkan Permenakertrans 1I 3omor ') tahun (+'' tentang 3ilai 8mbang
Batas Bahan
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
6/21
pengendap gravitasi, kolektor cyclone %cyclone&, penggosok7sikat basah %!et
scrubber & dan presipitator elektrostatik %1atnani 1.D, (++;&.
%* Pe!+e!a4 Gra3ita1i
Dalam ruang pengendapan gravitas, aliran gas dilalukan kedalam
ruangan yang cukup besar sehingga velositas gas akan menurun dan aktu
tinggal didalam ruangan tersebut cukup lama untuk mengendapkan debu.
Biasanya ukuran partikel lebih dari + mikron yang dapat dilakukan dengan
cara ini. !edangkan untuk ukuran yang lebih kecil tidak praktis untuk
menggunakan cara ini.
(* K2lekt2r C;0l2!e 8Cyclone9
!istem kolektor cyclone digunakan berdasarkan gas yang mengalir spiral
berputar menghasilkan tenaga sentrifugal terhadap partikel tersuspensi
sehingga partikel terdorong keluar dari aliran gas ke dinding tabung dimana
partikel tersebut dikumpulkan. nit ini mempunyai efisiensi pembersihan
sebesar 2 > untuk partikel dengan ukuran diameter antara ? (+ mikron.
#* Wet Scrubber
"et scrubber adalah alat pembersih yang menggunakan air untuk membantu
menghilangkan kontaminan padatan, cairan, atau gas. :airan menurun melalui
suatu bed yang dipak dalam tabung, sedangkan gas yang berisi partikel akan
naik melalui bed % stripper &. @fektifitas alat ini dipengaruhi oleh tingkat kontak
dan interaksi atara fase cairan dengan kontaminan yang akan dibersihkan
/* Pre1i4itat2r Elektr21tatik
!istem presipitator elektrostatik didasarkan pada kenyataan baha partikel
yang bergerak melalui suatu bagian yang mempunyai potensial elektrostatik
tinggi mempunyai tendensi untuk bermuatan, dimana partikel-partikel tersebutkemudian akan tertarik kebagian lain yang muatannya berlaanan dimana
partikel tersebut akan mengumpul.
III* PEMBAHASAN
A* Ma!a,eme! Pe!+e!alia! Cemara! De-
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
7/21
#enurut Peraturan Pemerintah 3o '* "ahun '222, Pengendalian pencemara
udara meliputi pencegahan dan penanggulangan pencemaran, serta pemulihan
mutu udara dengan melakukan inventarisasi mutu udara ambien, pencegahan
sumber pencemar, baik dari sumber bergerak maupun sumber tidak bergerak
termasuk sumber gangguan serta penanggulangan keadaan darurat.
Debu sebagai materi partikulat memerlukan penanganan tersendiri. @misi
debu bisa dikendalikan dengan alat khusus agar debu bisa terpisah dari aliran gas
buang. 8lat yang digunakan harus mempertimbangkan aspek ekonomis dan tuuan
akhir pengolahan. Perancangan pengendalian cemaran debu dapat dilihat pada
Aambar '.
Aambar '. Perencanaan pengendalian debu.
Pengendalian pencemaran dapat dilakukan dengan pengendalian pada
sumber pencemar dan pengenceran sehingga senyaa pencemar itu tidak
berbahaya lagi baik untuk lingkungan fisik dan biotic maupun untuk kesehatan
manusia. Pengendalian pencemaran dapat dicapai dengan pengubahan$
a& 6enis senyaa pembantu yang digunakan dalam proses
b& 6enis peralatan proses
c& Kondisi operasi, dan
d& Keseluruhan proses produksi itu sendiri.
Berbagai enis alat pengumpul debu %collectors& didasarkan atas
pengurangan kadar debu atau kadar debu dan gas. #etoda pemisahan ini
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
8/21
diterapkan dalam berbagai rancangan alat pemisah debu dari aliran gas atau udara.
8lat pemisah debu ini dapat dipilah dalam pemisahan secara mekanis, cara
penapisan, cara basah, dan pemisahan secara elektrostatik.
B* Cyclone
Cyclone merupakan salah satu peralatan yang paling umum digunakan
untuk mengendalikan emisi debu dari aliran gas pada proses industri.
Perkembangan rekayasa teknologi tentang cyclone semakin pesat, diantaranya
yaitu cyclone saat ini telah memungkinkan untuk mengaplikasikan cyclone
sebagai pengering dan reaktor. Cyclone dapat menyisihkan partikulat kasar
dengan diameter '+ mm. Prinsip penyisihan partikulat dari aliran gas pada alat
ini adalah dengan memanfaatkan gaya sentrifugal. 8liran gas berdebu akan masuk
dengan sudut tertentu kemudian berputar dengan cepat. Aaya sentrifugal yang
dihasilkan dari aliran yang berputar akan membuat partikel debu terbuang ke
dinding. Debu akan atuh ke hopper yang lokasinya di baah. 6ika gaya
sentrifugalnya besar maka efisiensi penyisihan partikulat uga akan tinggi
%3urelyza 9, et al (+'*&.
Kelebihan Cyclone yaitu desainnya sederhana, tidak mahal, biaya
pemeliharaan rendah, dan kemampuan beradaptasi untuk berbagai kondisi operasi
seperti pada suhu dan tekanan tinggi. %!amee et al , (++2&. Kekurangan dari
cyclone adalah efisiensi rendah dan biaya operasi tinggi karena tingginya pressure
drop. Cyclone digunakan sebagai pengumpul aal % pre#collector &, pelindung alat
pengendali partikulat efisiensi tinggi %seperti $abric $ilter, electrostatic
precipitator &. "idak cocok digunakan bagi industri yang mengemisikan partikulat
basah, karena dapat terkumpul di dinding cyclone atau di inlet %inlet spinner
%anes&. 6enis-enis cyclone yaitu sebagai berikut$
1& 'ydrocyclone
'ydrocyclone adalah suatu alat yang berfungsi untuk memisahkan
padatan atau gas dari cairan berdasarkan perbedaan gravitasi setiap komponen.
Cyclone ini biasanya digunakan pada industri pengolahan batubara.
Keunggulan dari hydrocyclone yaitu biaya yang dikeluarkan relatif lebih
murah, tidak memerlukan sumber energi yang terpisah, biaya peraatan yang
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
9/21
murah, mudah diterapkan dalam berbagai dunia industri, pemasangan yang
cepat, dan kemungkinan kesalahan dalam pemasangan relatif kecil.
%a& %b&
Aambar (. %a& hydrocyclone, dan %b& cara kera hydrocyclone.
'ydrocyclone bekera dengan cara memutar zat yang dimasukan di
dalam ruang dalam yang berkontur. #aterial yang lebih berat dialirkan ke
baah melalui alur spiral di sepanang dinding ruangan, sementara material
yang lebih ringan diarahkan ke ruang penampungan di bagian atas.
2& (ulticyclone
Ketika harus menangani volume gas dalam umlah besar dan efisiensi
tinggi maka digunakan beberapa cyclone dengan diameter kecil yang biasanya
dipasang bersama membentuk multicyclone seperti pada Aambar ).
Aambar ). (ulticyclone diameter kecil.
!iklon sering digambarkan sebagai peralatan dengan efisiensi rendah.
3amun dalam perkembangannya, tercatat, siklon mampu menghasilkan efisiensi
2;> bahkan lebih untuk partikel yang lebih besar dari microns %:ooper and
8lley '2;C&. @fisiensi lebih dari 2;> uga tercatat pada siklon untuk partikel yang
diameternya lebih dari )*C microns %
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
10/21
C* De1ai! Cyclone
Pada umumnya cyclone dirancang dengan kesamaan geometris dimana
perbandingan dimensinya bersifat konstan untuk berbagai diameter %Diameter
body Do&. 3ilai perbandingan ini akan menentukan apakah cyclone tersebut
termasuk enis konvensional, efisiensi tinggi atau high throughput . Dapat dilihat
pada "abel ( berikut ini perbandingan dimensi untuk cyclone.
"abel (. !tandar pendimensian cyclone.
Dimensi
"ipe Cyclone
@fisiensi "inggi Konvensional 9igh "hrouhput
' ( ) * C
Diameter casing %D7D& ' ' ' ' ' '"inggi saluran inlet %97D& +. +.** +. +. +./ +.;
4ebar saluran inlet %07D& +.( +.(' +.( +.( +.)/ +.)
Diameter keluaran gas %De7D& +. +.* +. +. +./ +./
"inggi vorte= %!7D& +. +. +.C( +.C +.;/ +.;
"inggi casing %4 b7D& '. '.* ( './ '. './
"inggi kerucut %4o7D& (. (. ( ( (. (
Diameter keluaran debu %Dd7D& +.)/ +.* +.( +.* +.)/ +.*
Bentuk dasar dan fungsi dari cyclone debu tidak banyak berubah selama '++
tahun. 6enis cyclone yang paling aal yaitu desain E Pot#Bellied E atau desain
tekanan rendah % o!#Pressure& merupakan desain dengan fisiensi tinggi yang
lebih kecil dengan diameter relatif terhadap aliran gas inlet volumetrik. Desain
efisiensi tinggi ini mempunyai persentase yang lebih besar dari partikel yang
masuk karena aliran gas %dan partikel& kecepatan mereka lebih tinggi. Kecepatan
tinggi uga mengakibatkan peningkatan penurunan tekanan %
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
11/21
Aambar *. Perubahan desain cyclone secara umum.
Komponen atau bagian-bagian penting cyclone %centri$ugal separator &
adalah dust collector yang prinsipnya terdiri dari$
'. !ilinder vertikal dengan bagian baah berbentuk corong %conical &.(. Pipa outlet pada bagian baah untuk mengeluarkan partikulat.
). Pipa outlet gas pada bagian atas.
!ecara umum terdapat dua bentuk utama dari cyclone adalah a=ial dan
tangensial cyclone. Pada a=ial $lo! cyclone materi masuk melalui bagian atas
cyclone dan dipaksa untuk bergerak membentuk sudut pada bagian atas. Pada
tangential cyclone materi masuk dari celah pada sisi yang be posisi menyudut
dengan badan cyclone. Bentuk-bentuk cyclone dapat dilihat pada Aambar .
Aambar . Bentuk-bentuk cyclone.
"erdapat ) parameter terpenting dari sebuah cyclone dalam pemisahan
berbagai enis materi yakni$
'& Cut diameter %d pc&
d pc [9 μ Bc /2¶ N v i ( ρ p− ρ ) ]0,5
Dimana$
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
12/21
F viskositas %lb7ft.s.Pa.s&G 3 nilai efektif giliran %-'+ untuk cyclone pada
umumnya&G vi viskositas gas inlet ft7s%m7s&G H p densitas partikel
lb7ft)%kg7m)&G H densitas gas, lb7 ft)%kg7m)&G Bc lebar inlet, ft%m&
(& Pressure drop %P&
P +.++(/J(7k cDc(Bc9c%4c7Dc&
'7)%Lc7Dc&'7)M
Dimana$ J volume rata-rata aliranG k c faktor dimensi deskriptif dari
baling-baling inlet cyclone.
*) +%erall collection e$$iciency
@i '-e-(%c &N'7%(nO(&Mᴪ
Dimana$ c faktor dimensi cyclone G ψ parameter impaksiG n eksponen
vorte= .
D* Ki!er,a Cyclone
#ekanisme kera utama cyclone yaitu gaya sentrifugal, gaya gravitasi, dan
gerakan spiral.
a& Aaya sentrifugal, aliran yang masuk akan bergerak berputar secara spiral,
karena adanya gaya momentum dan inersia menyebabkan partikulat terlepas
dari aliran gas dan mengenai dinding cyclone yang menyebabkan partikulat
atuh ke hopper .
b& Aaya gravitasi, partikulat yang telah menumbuk dinding cyclone, karena berat
sendiri partikulat secara gravitasi akan atuh ke dalam hopper .
c& Aerakan spiral dari aliran gas bergerak sepanang dinding cyclone, berputar
beberapa kali secara spiral kearah baah hingga mencapai dasar cyclone.
Kemudian gerakan akan berputar ke arah berlaanan dan menuu kepusat
tabung dan bergerak ke atas keluar melalui vorte=.
Kinera cyclone dapat diketahui oleh efisiensi cyclone& @fisiensi cyclone
dipengaruhi oleh viskositas gas, lebar saluran inlet, kecepatan gas inlet, densitas
antara partikel dan gas, dan diameter partikel.
'. kuran partikel, semakin besar ukuran partikel, maka efisiensi cyclone akan
semakin meningkat karena berdasarkan 9ukum !tokes, diameter partikel
berbanding lurus dengan terminal settling %elocity.
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
13/21
(. Diamater cyclone, diameter cyclone berbanding terbalik dengan sentrifugalnya,
sehingga semakin kecil diameter cyclone maka semakin besar efisiensinya.
). iskositas gas, berdasarkan 9ukum !tokes, semakin besar viskositas maka
efisiensi cyclone semakin kecil.*. "emperatur gas buang, mempengaruhi sifat dari fluida.
. Densitas partikel, semakin besar densitas partikel maka akan semakin besar
efisiensi cyclone.
& Dust loading , semakin banyak dust loading maka akan semakin baik efisiensi
karena memungkinkan teradinya tumbukan antar partikel semakin besar.
-& Inlet %elocity, semakin besar inlet %elocity maka akan semakin besar efisiensi
cyclone.
@fisiensi dari alat cyclone dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut$
Dimana$ Q efisiensi penyisihan untuk rentang partikel G d p karakteristik
partikel pada rentang G d pc diameter yang dapat tersisihkan sebesar + >.
Diameter yang dapat tersisihkan sebesar +> %dpc& memiliki hubungan erat
dengan dimensi dari cyclone, dpc dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut
ini$
Dan efisiensi keseluruhan dari alat cyclone merupakan rerata untuk seluruh
rentang ukuran partikel yaitu$
Qo R Q m
Performa cyclone uga dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor. 8dapun
factor-faktor yang dapat mengurangi performa cyclone antara lain$ kerusakan
mekanik dari cyclone, penyumbatan unit disebabkan endapan debu, dan
penggunaan yang berlebihan %biasanya disebabkan oleh abrasi&.
E* M2el Cyclone
#enurut !uyitno %(++&, model perhitungan matematik cyclone dapat
dihitung dengan model tubulen, !palart-8llmaras #odel dan 13A k- model.ɛ
%* M2el Tr-le!
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
14/21
"urbulen akan teradi ketika gaya inersia dalam fluida menadi sangat
dominan dibandingkan gaya viskos %dicirikan dengan tingginya 1eynolds, 1e&.
"erdapat ) pendekatan utama dalam pemodelan turbulen, yaitu 183!
% Reynolds .%eraged /a%ier 0toes&, 4@! % arge Eddy 0imulation& dan D3!
% Direct /umeric 0imulation&. "urunan dari model 183! adalah @# % Eddy
iscosity (odel & dan 1!# % Reynolds 0tress (odels&. @# uga mempunyai
turunan dari 3ero E4uation (odel, 'al$ E4uation (odel, +ne E4uation
(odel, dan !o E4uation (odel& !o E4uation (odel mempunyai turunan k-ɛ
model, k-S model, k-T model dan v(-f model. k- model mempuyai turunanɛ #ɛ
standar model , R/5 # ɛ model dan Reali6able # ɛ model . !palart-8llmaras
model merupakan salah satu dari one e4uation model . ntuk aliran fluida yang
stabil dan incompressible dalam siklon, berikut persamaan kontinuitas dan
1eynolds-rata 3avier-!tokes untuk aliran gas yang bekera$
dimana -HU U, adalah stres 1eynolds, yang meakili pengaruh
fluktuasi turbulen pada aliran fluida. u dan P adalah kecepatan dan tekanan
rata-rata. !ubskrip, i, ', (, dan ), menunukkan komponen dalam sistem
koordinat :artesian. Pada 1!#, persamaan transportasi ditulis sebagai $
Dimana , , V , dan ! didefinisikan oleh persamaan berikut$
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
15/21
!alah satu karakterisasi partikel padatan dapat ditinau dari distribusi ukuran
partikel menggunakan metode distribusi 1osin-1ammler seperti pada
persamaan '+.
1 e−( D Dn )
n
%'+&
dimana$ 1 > partikel yang tertahan pada ukuran D, D ukuran partikel
%mm&, Dn diameter rata-rata, dan n konstanta distribusi ukuran. !ementara
"raektori partikel dihitung dengan persamaan ''.
dxdt
=u p %''&
(* S4alart.Allmara1 M2el
!palart-8llmaras model merupakan model turbulen sederhana karena
tidak perlu menghitung skala panang %length scale&. !palart-8llmaras efektif
untuk memodelkan turbulen pada 1e yang rendah. Persamaan yang terlibat
dalam model !palart-8llmaras dapat dilihat dari Persamaan '( sampai (+.
∂
∂t ( ρ `v )+
∂
∂ x i ( ρ`v u i )
=C b1 ρ
`
S `v+ 1
σ p
[ ∂
∂ x j (( μ+
ρ `v )
∂ v̀
∂ x j )+
C b2 ρ
( ∂ v̀
∂ x j )2
]−
C w1 ρ f w
( v̀
d
)
2
+Sv
%'(&
Dimana W p, : b' dan : b( adalah konstanta. % adalah viskositas kinematik
molekular. 0% adalah sumber yang didefinisikan oleh pengguna.
μt = ρ~v f v1
%')&
Dimana f v' adalah fungsi redaman viskos.
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
16/21
f v1=(~v
v )3
(~v /v )3+C v 13
%'*&
~S=S+
~v
K 2
d2 (1− (
~v
v )( ~v
v ) f v 1 )%'&
Dimana d adalah arak dari dinding. ! adalah ukuran skalar dari tensor
deformasi.
S=√ 2Ωij Ωij
%'C&
Ωij=1
2 (∂ui
∂ xi−
∂uj
∂ xi )%'/&
f w=g[ 1+C w 36
g6
+C w36 ]
1/6
%';&
g=~v
~S K
2d2+C w2 {(
~v~S K
2d
2 )6
−( ~v
~S K
2d
2 )}
%'2& Konstanta yang digunakan dalam persamaan model !palart dan 8llmaras
adalah$
: b' +,'), : b( +,C((, W p (7),
:v' /,', :' 7
C b1
K 2 +
(1+C b2 )σ p
,
%(+&
:( +,), :) (,+, K +,*';/
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
17/21
#* RNG k.ɛ m2el
#odel 13A % Renormali6ed 5roup& k- merupakan model dua persamaanɛ
dimana energi kinetik turbulen %k& dan lau disipasi % & dimodelkan. iskositasɛ
@ddy dihitung dari hubungan k dan . #odel 13A k- mempunyai respon yangɛ ɛ
lebih baik terhadap pengaruh regangan dan sudut garis arus yang cepat dibanding
model k- standar. Persamaan yang berlaku dalam model 13A k- dapat dilihatɛ ɛ
pada Persamaan (' sampai (*. Persamaan k$
∂
∂t ( ρk )+ ∂
∂ xi( ρk ui )=
∂
∂ x j (α k μeff ∂ k
∂ xi )− ´ ρ ui u j∂ u j
∂ xi−g i
μ1
ρ Pr1
∂ ρ
∂ xi− ρ−2 ρ !
1
2+Sk
%('&
Persamaan $ɛ
∂
∂t ( ρ )+
∂
∂xi( ρui )=
∂
∂ x i (α μeff ∂
∂ x j )+C 1
k ( ´ ρu iu j∂u j
∂xi+C
3 gi μt
ρPr t
∂ ρ
∂ x i )−C 2 ρ2
k −
C μ ρ"3 (1−
1+ # "
%((&
iskositas turbulen dinyatakan dengan$
μt = ρC μk 2
%()&
Beberapa konstanta yang dipakai dalam 13A k- adalah$ɛ
:F +,+;*, Q !k7 , Qɛ + *,);, X +,+'(,
:'ɛ ',*( , :(ɛ ',C;, Yk Yɛ ',)2) %(*&
"* Ha1il Pe!elitia!
Penelitian mengenai cyclone sudah banyak berkembang, mulai dari desain
ukuran cyclone sampai pada aplikasi cyclone pada motor bakar. !ebagai contoh
yaitu penelitian Zusuf, # et al mengenai penggunaan cyclone untuk efisiensi
motor bakarG serta penelitian 0idayana, A %(+')& mengenai penggunaan I
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
18/21
Industri uga menggunakan cyclone untuk kontrol emisi, %Aimbun et al&,
(++&, recovery produk %Bernardo et al ., (++C&, proses atau peningkatan
pembakaran %Parker et al ., '2;'&, pemanas, %egini, et al&, (++;&, pengeringan
semprot %Koch dan 4icht, '2//&, sumber sampling dan monitoring %9siao et al .,
(++2&, bahkan cyclone digunakan pada pembersih vakum rumah tangga$ %Dyson
"eknologi, (+'(G 9ong dan 4ee, (+'', !mith, (+'+&.
Desain cyclone telah lama menadi fokus penelitian. 3amun, detail-detail
kecil hanya sebagai besar pengaruh pada kinera. #isalnya, semakin besar
diameter outlet kerucut baah terbukti dapat menurunkan pressure drop %[iang et
al ., (++'& dan meningkatkan efisiensi massa %Baker dan 9ughs, '222&. Perubahan
lain ke outlet debu bisa memiliki dampak yang signifikan terhadap efisiensi
pengumpulan, termasuk seperti ruang ekspansi %Baker et al&, '22/G 9olt et al .,
'222G 5bermair dan !taudinger, (++'&.
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
19/21
I
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
20/21
DA"TAR PUSTAKA
8gusnar, 9., %(++;&, 8nalisa Pencemaran dan Pengendalian Pencemaran, #edan$! Press. 9al$ '/ ? ';.
Baker, 1.. and !.@. 9ughs. '222. Influence of air inlet and outlet design and
trash e=it size on 'D)D cyclone performance. "rans. 8!8@ *(%'&$'/?('.
Baker, 1.. and .4. !tedronsky. '2C/a. :ollection efficiency of small diameter
cyclones. "he :otton Ain and 5il #ill Press C;%'(&$/?;.
Bernardo, !., #. #ori, 8.P. Peres and 1.P. Dionisio. (++C. )-D computational
fluid dynamics for gas and gas-particle flos in a cyclone ith different
inlet section angles. Poder "ech. 'C($'2+?(++.
:ooper, :.D. and 8lley,
-
8/17/2019 Rafika Ratik f351150191-Debu (Cyclon)
21/21
3urelysa, 9., #. 1ashid, !. 9aar, 8. 3urnadia. (+'*. #1-deDuster$ 8 Dust
@mission !eparator in 8ir Pollution :ontrol. 6urnal "eknologi %!ciences ]
@ngineering& C;$ %(+'*&, ('?(*.
5bermair, !. and A. !taudinger. (++'. "he dust outlet of a gas cyclone and its
effects on separation efficiency. :hem. @ng. "echnol. (*%'(&$'(2?'(C).
Parker, 1., 1. 6ain, !. :alvert, D. Drehmel and 6. 8bbott. '2;'. Particle collection
in cyclones at high temperature and high pressure. @nviron. !ci. "echnol.
'%*&$*'?*;.
Peraturan Pemerintah. '222. PP 3o. *' tentang Pengendalian Pencemaran dara.
6akarta$ !ekretariat Kabinet 1I.
1atnani, 1.D. (++;. "eknik Pengendalian Pencemaran dara Zang Diakibatkan
oleh Partikel. 6urnal #omentum, ol. *, 3o. (, 5ktober (++; $ (/ - )(.
!arudi, D. 8esehatan ingungan. Karya Putra Darati, (+'+. Bandung.
!itepu, @. (++(. 8nalisis Kuantitatif Debu Pada Beberapa Kilang Padi Di Desa
Payah Bakung Kabupaten Deli !erdang. !kripsi