Perancangan Venturi Scrubber Alur Penelitian

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