Rotary Dryer

Rotary Dryer

Tujuan percobaan rotary dryer adalah sebagai berikut :

1.       Mempelajari performance rotary dryer berdasarkan perubahan kandungan air dan efisiensi thermal serta efisiensi drying rotary dryer pada kondisi operasi yang berbeda-beda.

2.       Membuat material balance dan heat balance.

Kriteria Pemilihan alat pengering dipengaruhi juga oleh faktor-faktor berikut:

1.       Kondisi bahan yang dikeringkan (bahan padat yang dapat mengalir, pasta, suspensi).

2.       Sifat – sifat bahan yang dikeringkan, misalnya apakah menimbulkan bahaya kebakaran, kemungkinan terbakar, ketehanan panas, kepekaan terhadap pukulan, bahaya ledakan debu, dan sifat oksidasi.

3.       Jenis cairan yang terkandung dalam bahan yang dikeringkan, misalnya : air, pelarut organik, dapat terbakar, beracun, korosif.

4.       Kuantitas bahan yang dikeringkan.

5.       Operasi kontinu atau tidak continue.

Humidifikasi adalah proses untuk memperbesar humidity gas atau campuran gas atau udara

Dehumidifikasi adalah proses untuk mengurangi atau memperkecil humidity gas campuran atau campuran gas atau udara.

Dry bulb temperature (Td)

Merupakan suhu campuran uap air dan udara yang ditunjuk sebuah termometer yang ditempatkan pada suatu campuran.

Wet Bulb Temperature (Tw)

Wet bulb temperature adalah temperatur pada keadaan steady dan tidak setimbang yang dicapai saat sejumlah kecil air dikontakkan pada kondisi adiabatis dengan aliran gas kontinyu. Karena jumlah liquida kecil, suhu dan humidity dari gas tidak berubah. Metode yang digunakan untuk mengukur wet bulb temperature diilustrasikan sebagai berikut : sebuah termometer ditutup dengan kapas basah dan ditempatkan dalam aliran udara-uap air yang memiliki temperatur T dan humidity H. Pada kondisi steady state, air diuapkan ke aliran gas. Kapas dan air didinginkan sampai temperatur T_W dan berhenti pada suhu konstan ini. Panas laten penguapan sama dengan panas konveksi dari aliran gas pada suhu T ke kapas pada T_W.

Operasi Drying

1.       Metode Operasi

a.  Batch/semi batch, dimana peralatan yang dioperasikan hanya berlangsung sesaat     atau berulang pada kondisi unsteady state, dryer diisi dengan bahan, yang akan tetap tinggal dalam peralatan sampai kering, kemudian dikosongkan dan diisi dengan bahan yang baru.

b.  Continuous, dimana dryer dioperasikan dalam kondisi steady state.

2.       Metode pemberian panas yang diperlukan untuk penguapan kandungan air

a.       Direct dryer, dimana panas yang diberikan terjadi dengan mengontakkan secara langsung bahan yang dikeringkan dengan gas panas (biasanya udara panas). Direct dryer disebut juga adiabatic dryer.

b.      Indirect dryer, dimana panas dipindahkan ke zat padat melalui medium eksternal, biasanya melalui dinding logam yang dikontakkan dengan bahan yang akan dikeringkan. Indirect dryer disebut juga nonadiabatic dryer.

3.       Sifat dari bahan yang akan dikeringkan

Bahan yang berupa solid seperti papan serat atau kayu, bahan yang fleksibel seperti kertas atau kain, butiran padat, atau suatu larutan. Bentuk fisik dari bahan dan metode penanganannya akan menentukan tipe dryer yang akan digunakan.

mg, Tgb, Yb, Hgb

Neraca Massa dan Neraca Panas untuk Continuous Dryer 

ms, tsa, Has, Xa

                m_g, T_ga, Y_a, H_ga                                                                                  

Gambar II.1 Neraca Massa dan Panas untuk Continuous Dryer

Bila solid masuk pada ms (berat padatan kering/waktu) dan dikeringkan dari X_a ke X_b (berat moisture/berat padatan kering) dan berlangsung pada perubahan suhu T_sa dan T_sb.

Neraca massa komponen air adalah sebagai berikut :

m_s.X_a + m_g.Y_b  =  m_s.X_b + m_g.Y_a

   m_s (X_a - X_b)   =  m_g (Y_a - Y_b)

Neraca panas :

                                m_s.H_sa + m_g.H_gb  = m_s.H_sb + m_g.H_ga + Q

Keterangan:

                H_sa          =  entalpi bahan yang akan dikeringkan masuk pada suhu Tsa

                H_sb          =  entalpi bahan yang telah dikeringkan keluar pada suhu Tsb

                H_ga          =  entalpi gas keluar

                H_gb          =  entalpi gas masuk

                Q             =  energi yang masuk/hilang.

IV.2 Grafik dan Pembahasan

Grafik IV.2.1 Hubungan antara Kecepatan Putar Rotary Dryer dengan Effisiensi Thermal

Grafik IV.2.1 menunjukkan hubungan antara Kecepatan putar RD dengan Effisiensi thermal yang dapat diketahui bahwa efisiensi thermal makin naik dengan meningkatnya kecepatan putar RD. Kenaikan kecepatan putar RD menyebabkan efisiensi film udara terhadap dinding RD semakin besar dan kehilangan panas karena kontak dengan RD semakin kecil, sehingga efisiensi thermal semakin tinggi. Kehilangan panas pada rotary dryer dipengaruhi oleh luas permukaan kontak perpindahan panas antara udara panas dengan RD. dengan luas permukaan kontak yang besar maka kehilangan panas juga besar. Hasil percobaan pada kecepatan putar 11 rpm dan 16 rpm untuk feed 35gr/5sec dan 55gr/5sec sesuai dengan literatur karena mengalami kenaikan effisiensi thermal. Sedangkan pada kecepatan putar 22 rpm untuk feed 45gr/5det tidak sesuai dengan literatur karena mengalami penurunan effisiensi thermal, tetapi kemudian mengalami kenaikan pada kecepatan putar 22 rpm. Ketidaksesuaian percobaan dengan literatur mungkin disebabkan karena adanya feed yang masih tertinggal di dalam pengering sehingga effisiensi thermal menurun.

Grafik IV.2.2 Hubungan antara Kecepatan Putar Rotary Dryer dengan Effisiensi Drying

Grafik IV.2.2 menunjukkan hubungan antara kecepatan putar rotary dryer dengan effisiensi drying dimana untuk rate feed 45gr/5det dan 55gr/5det effisiensi drying semakin menurun. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa effisiensi drying mengalami penurunan dengan bertambahnya kecepatan putar rotary dryer. Pada rate feed 35gr/5det effisiensi drying menurun tetapi pada kecepatan 22 rpm cenderung semakin besar. Hal ini tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa effisiensi drying mengalami penurunan dengan bertambahnya kecepatan putar rotary dryer. Pada Penurunan effisiensi drying disebabkan karena semakin cepatnya putaran rotary dryer mengakibatkan waktu tinggal feed di dalam pengering menjadi semakin singkat. Ini berarti proses pengeringan yang berlangsung menjadi lebih singkat sehingga panas yang digunakan untuk pengeringan semakin kecil oleh karena itu efisiensi pengering menjadi turun. Demikian pula untuk rate feed 35gr/5det pada kecepatan putar 16 rpm mengalami penurunan effisiensi drying namun mengalami kenaikan pada kecepatan putar 22 rpm. Ketidaksesuaian percobaan dengan literatur mungkin disebabkan karena adanya feed yang masih tertinggal di dalam pengering sehingga effisiensi drying pun meningkat.

Grafik IV.2.3 Hubungan antara Rate Feed dengan Effisiensi Thermal

Grafik IV.2.3 menunjukkan hubungan antara rate feed dengan effisiensi thermal. Grafik tersebut menunjukkan pada kecepatan putar 11 rpm dan 16 rpm  sesuai dengan literatur karena mengalami kenaikan effisiensi thermal. Namun pada kecepatan putar 22 rpm tidak sesuai dengan literatur karena mengalami penurunan effisiensi thermal kemudian pada rate feed 55 gr/5det mengalami kenaikan efisiensi thermal. Pada literatur menyatakan bahwa dengan bertambahnya feed maka effisiensi thermal cenderung tinggi yang disebabkan karena semakin banyaknya feed yang masuk berarti panas yang digunakan untuk pengeringan akan meningkat. Kondisi ini ditandai dengan turunnya suhu sistem dimana semakin banyak panas yang digunakan berarti Q loss akan semakin turun. Sesuai dengan persamaan berikut:

h thermal            =  [ 1- (Q_loss / Q_input) ] x 100%

Sementara. Ketidaksesuaian pada percobaan yang kami lakukan disebabkan karena alat Rotary Dryer yang dipakai dalam percobaan sering mengalami gangguan seperti habisnya gas ketika proses drying sedang berlangsung sehingga  kurangnya panas yang diberikan pada feed dan adanya kesalahan dalam mengamati nilai Td dan Tw.

Grafik IV.2.4 Hubungan antara Rate Feed dengan Effisiensi Drying

Pada Grafik IV.2.4 menunjukkan hubungan antara rate feed dengan effisiensi drying. Pada kecepatan putar 11 rpm dan 16 rpm effisiensi drying cenderung mengalami kenaikan dimana hal ini tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa dengan rate feed yang semakin besar maka effisiensi drying turun. Pada grafik dengan kecepatan putar 22 rpm effisiensi drying cenderung mengalami penurunan pada rate feed 45gr/5det, namun pada rate feed 55gr/5det mengalami kenaikan sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa dengan rate feed yang semakin besar maka effisiensi drying turun. Hal ini disebabkan karena panas yang diperlukan untuk proses pengeringan semakin besar sehingga panas yang diserap oleh feed semakin besar pula. Ketidaksesuaian percobaan dengan literatur disebabkan karena alat Rotary Dryer yang dipakai dalam percobaan sering mengalami gangguan seperti kurangnya panas yang diberikan dan adanya kesalahan dalam mengamati nilai Td dan Tw.

 

Grafik IV.2.5 Hubungan antara Rate Feed dengan Resident Time

Grafik IV.2.5 menunjukkan hubungan antara rate feed dengan resident time dimana resident time semakin kecil dengan bertambahnya rate feed. Seperti yang terlihat pada grafik, pada percobaan dengan rate feed dengan kecepatan putar 11 rpm, 16 rpm dan 22 rpm cenderung menurun. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa untuk aliran countercurrent semakin besar feed, maka resident time semakin kecil dan resident time juga dipengaruhi oleh kemiringan dari rotary dryer yang diterapkan. Semakin besar kemiringan dari rotary dryer maka resident time semakin kecil.

Grafik IV.2.6 Hubungan antara Kecepatan Putar dengan Resident Time

Grafik IV.2.6 menunjukkan hubungan antara kecepatan putar rotary dryer dengan resident time dimana resident time semakin kecil dengan bertambahnya kecepatan putar rotary dryer. Semakin besar kecepatan putar rotary dryer, maka waktu tinggal feed dalam rotary dryer semakin kecil. Seperti yang terlihat pada grafik, untuk rate feed 35gr/5det, 45gr/5det, dan 55gr/5det pada semua kecepatan putar telah sesuai dengan literatur untuk semua rate feed karena mengalami penurunan resident time seiring naiknya kecepatan putar.

Neraca massa

Berdasarkan hasil percobaan dapat diketahui bahwa total massa yang masuk rotary dryer hampir sama dengan total massa yang keluar rotary dryer, seperti terlihat pada Tabel III.5. Pada tabel tersebut tampak bahwa total massa yang keluar (M₂) lebih kecil daripada total massa yang masuk (M₁). Hal ini disebabkan karena adanya akumulasi di dalam rotary dryer yaitu adanya feed yang tertinggal di dalamnya sehingga jumlah feed yang keluar rotary dryer menjadi lebih kecil.

Neraca panas

Dari semua hasil perhitungan terjadi adanya Q_loss atau panas yang hilang ke lingkungan. Pada literatur  disebutkan bahwa seharusnya panas yang dihasilkan oleh pemanas sama dengan panas yang digunakan untuk menguapkan air di dalam feed, dengan kata lain tidak ada panas yang hilang. Hal ini disebabkan karena adanya panas yang terserap oleh dinding rotary dryer dan sebagian lagi lepas ke udara luar.

Lifting Flights

Dalam silinder terdapat lifting flight yang menempel pada dinding sepanjang dryer yang berfungsi mengangkat feed dan menebarkannya melewati udara panas. Bahan yang akan dikeringkan masuk pada ujung pengering yang tinggi, dengan adanya perputaran dari pengering serta didukung oleh adanya lifting flight di dalamnya. Produk akan keluar secara perlahan-lahan pada ujung yang lebih rendah.

Direct rotary dryer panas biasanya dilengkapi dengan lifting flight untuk mengangkat dan bahan yang masuk dalam bentuk padatan melalui aliran gas selama perjalanan melalui silinder. Lifting flight ini biasanya offset setiap 0,6-2 m untuk memastikan lebih kontinu dan seragam tirai padat dalam gas. Bentuk lifting flight tergantung pada karakteristik penanganan feed padat. Untuk bahan mengalir bebas, radial lifting flight dengan 90° bibir yang digunakan. untuk bahan lengket, radial flat penerbangan bibir tanpa digunakan. Ketika bahan perubahan karakteristik selama pengeringan, desain penerbangan berubah pengering sepanjang panjang. Banyak desain Pengering standar rata mempekerjakan penerbangan tanpa bibir dalam sepertiga pertama dari pengering diukur dari akhir pakan, penerbangan dengan 45° bibir di tengah satu-ketiga, dan penerbangan dengan 90° bibir di final sepertiga dari silinder. Spiral penerbangan biasanya diberikan dalam meter atau pertama sehingga pada akhir pakan untuk mempercepat maju mengalir dari bawah parasut feed atau conveyor dan untuk mencegah kebocoran atas pengikut feed-akhir cincin ke dalam gas segel.

                Ketika cocurrent aliran gas-padat digunakan, penerbangan dapat dibiarkan keluar untuk meter atau akhir sehingga pada akhirnya keluar untuk mengurangi entrainment kering produk di keluar gas. Mandi basah pakan pakan di akhir pengering counter current akan, disisi lain, sering berfungsi sebagai efektif untuk menggosok entrained kering padatan dari aliran gas sebelum meninggalkan silinder.

Beberapa pengering disediakan dengan gigi gergaji penerbangan untuk mendapatkan seragam mandi, sementara yang lain menggunakan rantai panjang, melekat pada bagian bawah penerbangan, untuk menggores atas dan memukul dinding silinder, sehingga menghilangkan lengket padatan yang mungkin biasanya mengikuti itu. Pada kiln, rantai dapat memberikan kontribusi yang signifikan untuk perpindahan panas, namun penggunaannya memberikan kontribusi untuk biaya pemeliharaan ketika penerbangan langsung hadir dalam pengering. Padat menempel pada penerbangan dan dinding biasanya dilepas lebih efisien oleh shell knockers eksternal. Dalam pengering penampang besar, unsur-unsur internal atau partisi kadang-kadang digunakan untuk meningkatkan efektivitas distribusi bahan dan mengurangi dampak debu dan grinding. Gunakan anggota internal meningkatkan kesulitan dalam pembersihan dan pemeliharaan, kecuali cukup wilayah bebas yang tersisa di antara partisi untuk memudahkan akses seseorang. Beberapa contoh yang lebih umum pengaturan penerbangan ditunjukkan pada Gambar. 12-58.

KESIMPULAN

1.      Semakin tinggi kecepatan putar rotary dryer, maka efisiensi thermal cenderung semakin turun dan efisiensi drying cenderung semakin naik.

2.      Dalam percobaan tidak terjadi neraca massa yang balance (In = Out), yang disebabkan oleh adanya massa yang terakumulasi dalam rotary dryer.

3.      Jadi semakin besar rate feed masuk, maka, efisiensi drying cenderung mengalami kenaikan. %.

4.       Jadi semakin besar rate feed masuk, maka, efisiensi thermal cenderung mengalami kenaikan.