48
3.3.3. Perancangan Venturi Scrubber
Langkah perancangan venturi scrubber dibuatkan ke dalam diagram alir seperti dibawah ini.
Gambar 3.9 Step by step perancangan venturi scrubber
Menggambar blueprint venturi scrubber
Pabrikasi
End Start
Data awal 1. Mengetahui kelembapan producer gas
2. Menentukan ukuran saluran masuk venturi 3. Menentukan kecepatan aliran prod.gas asumsi
4. Temperatur producer gas asumsi
Menghitung volume flow rate dan volume flow rate
pada temperatur standar persamaan 6 dan 7
Menghitung kondisi pada sisi masukan
1. mass flow udara kering dan uap air pada sisi masukan
Persamaan 2. Humidity ratio persamaan 9
Menghitung kondisi pada sisi luaran 1. mass flow uap air
Persamaan 10 2. Mass flow uap air yang
terevaporasi persamaan 11 3. Banyaknya makeup water
Persamaan 12
Menentukan dimensi 1. Menghitung
σ persamaan 13, Gambar 2.10.a 2. Menentukan d
cut
Gambar 2.10. 3. Menentukan scrubber power dan pressure drop
Gambar 2.10.c 4. Menentukan luas penampang throat persamaan 16
dan Gambar 2.10.d 5. Menentukan diameter thro at, panjang throat, dan
panjang diverging section
49
2 3
3
. 32,8 fts .
. 0,2 fts 4
1, 03 ft s = 61,8 ft min Q
V A
Q Q
Data awal yang harus diketahui dalam merancang venturi scrubber adalah mengetahui karakteristik producer gas yang akan dibersihkan. Berikut adalah
karakteristik producer gas hasil gasifikasi sekam padi [47] :
Kandungan kelembapan
H2O
: 25 Particulate loading
: 3 grainsscf Specific density of particulate
: 1,8 Semua satuan yang dipakai dalam perhitungan desain dalam satuan
inggris, untuk menyesuaikan referensi yang didapat. Selain itu data yang harus ditentukan untuk perancangan yaitu :
Volume flowrate Q :
Flowrate dihitung dengan menentukan kecepatan syngas masuk ke dalam
venturi dimana :
V = 10 ms = 32,8 fts
Ukuran saluran masuk venturi = diamater 2,5 inch = 0,2 ft Sehingga volume flowrate =
Pada bagian inlet venturi properties producer gas antara lain :
Volume flowrate Q :
Flowrate pada temperatur standar dihitung dengan menggunakan hukum
gas ideal seperti yang ditunjukan dalam persamaan 8 yaitu :
2 2
2 1
2 1
1 1
3 2
3 2
atau 70
460 61,8 ft min
350 460
46,15 ft min T
T V
V Q
Q T
T F
R Q
F R
Q
50
Mass flow udara kering dan uap air
Besarnya mass flow kedua data diatas dihitung melalui persamaan 9 :
2 2
H O H O
. . 1-
wv wv in
m in in
mole a
a in m in
in mole
MW m
Q V
MW m
Q V
Dimana MW
wv
= Berat molekul uap air = 18 MW
a
= Berat molekul udara kering = 29 V
mole
= Volume lb-mol udara = 385 ft
3
Sehingga
3
3
18 40,15 ft min . 25
385 0,54 lbmin
29 40,15 ft min . 1-25
385 2, 60 lbmin
wv in wv in
a in a in
m m
of water vapour m
m of dry air
Humidity ratio Humidity ratio
pada temperatur standar dihitung dengan persamaan 10:
0,54 2, 607
0, 2068
wv a
m m
Gas yang keluar dari outlet venturi sudah berada dalam keadaan jenuh RH 100 dengan asumsi temperatur luaran venturi 160
o
F. Dengan bantuan psy- chometric chart
, dapat ditentukan nilai humidity ratio untuk mengetahui besarnya air yang menguap saat berkontak dengan gas panas. Dengan mengetahui
51
banyaknya air yang menguap, kebutuhan makeup water dapat disediakan guna menutupi kekurangan air sebagai scrubbing liquid pada venturi.
Mass flow uap air sisi luaran
. lb wv
0, 26 . 2, 607 lbmin .
lb air 0, 678 lbmin
wv out out
a wv out
wv out
m w
m m
m
Mass flow uap air yang terevaporasi
0, 678 0,539 lbmin 0,1385 lbmin
wv evap wv out
wv in wv evap
wv evap
m m
m m
m
Banyaknya makeup water
2
0,1385 62, 4
0, 00221 0, 0176
wv evap wv evap
H O wv evap
wv evap
m Q
Q Q
cfm gpm
Langkah berikut adalah merancang ukuran venturi, dimana metode yang
digunakan adalah Calvert Cut Diameter. Dengan konstanta B=2,0 untuk venturi. Parameter awal yang mesti dicari yaitu ukuran partikel berikut standar deviasinya.
Ukuran rata-rata partikel dapat dilihat dari persentil diameter aerodinamis partikel ke-50 Disebut pula diameter partikel massa median. Standar deviasi dari
distribusi tersebut adalah rasio kumulatif fraksi massa partikel ke-84 dan ke-50 yang dihitung menggunakan persamaan 13 dimana :
84 50
d d
Nilai d
50
dan d
84
diketahui dengan membaca grafik pada gambar 2.10.a, dan didapatkan standar deviasinya adalah :
52
3
2 2
2
1 0,133
0,78 2
Dimana 1
1 22
ditentukan dari grafik pada gambar 2.10.d dimana 10 gal 1000acf
270 sec
72900 sec
Luas permukaan 1270 .
. .
g
g
lb ft w
L v
G v
ft v
ft throat
P A
L v
G
5,1 3
1, 7
Langkah selanjutnya menentukan d
cut
melalui bantuan gambar 2.10.b, dengan efisiensi koleksi
d
untuk partikel 5 µm yaitu 0,99 sesuai tabel 2.8 sehingga :
1, 7 1
1 0,99 0, 01
d
Pt Pt
Berdasarkan grafik diperoleh nilai d
cut
d
50
= 0,25 dan d
50
=3 maka d
cut
adalah 0,75. Nilai d
cut
kemudian dicocokkan terhadap garis gas atomized spray pada grafik di Gambar 2.10.c, guna mengetahui scrubber power dan pressure drop. Berdasarkan
grafik didapatkan nilai power = 3 hp per 1000 ft
3
min dan pressure drop = 9 in.H
2
O. Selanjutnya menentukan luas permukaan throat melalui persamaan 14:
1 0,133
0,78 2
1270 . .
.
g
P A
L v
G
1 0,133
0,78 2
1270 . 9 1
72900 . . 10
22 0, 015 ft
A A
53
Untuk mengoptimalkan presure recovery, panjang throat dibuat 3 kali lebar throat dan tinggi diverging section 4 kali lebar throat. Karena bentuknya
rec-tangular apabila diambil ukuran lebar = 37 mm, sehingga panjang throat = 3
x 37 mm =111 mm, dan tinggi diverging section = 4 x 37 mm = 148 mm. Terakhir ukuran ventury scrubber yang sudah didapatkan dibuat menjadi geometri seperti
yang terlihat pada gambar 3.11.
3.3.4 Perancangan Rotary Separator