Bagaimana Cara Menentukan Massa Patikulat yang Terkumpul pada Dust Collector Cyclone?

Proses desain alat pengendali emisi penting dilakukan untuk mengurangi pencemaran udara yang kini semakin memburuk. Salah satu parameter pencemar yang umum menjadi masalah adalah Particulate Matter (PM). Perlu diketahui bahwa salah satu alat yang dapat me-remove parameter ini dengan efisiensi yang besar salah satunya dengan unit cyclone. Pembahasan mengenai PM dan bagaimana men-desain alat cyclone akan dilakukan pada artikel selanjutnya. Pada artikel ini akan membahas bagaimana menentukan jumlah mass load yang akan didapatkan pada dust collector cyclone.

Cyclone sendiri merupakan alat “precleaner”. Alat ini sangat cocok untuk removal PM dengan ukuran lebih besar dari 10 mikrometer (µm). Selain itu, alat ini akan cenderung beroperasi maksimal dalam keadaan pengoperasian dengan volume udara dan kelembaban tinggi. Prinsip kerja cyclone adalah dengan menggunakan gaya centifugal dan pemisah inersia, sehingga partikel akan cenderung bergerak ke bawah searah dengan gravitasi bumi menuju dust collector. Kebutuhan bag untuk dust collector akan mencegah pattikulat kembali ke udara. Penentuan jumlah bag adalah dengan perhitungan mass load.

Menentukan mass load ini diperlukan pengetahuan tentang adanya kesetimbangan massa dan energi yang dapat di tentukan dengan persamaan berikut.

Accumulation = input – output + net generation

Pada keadaan “steady state” persamaan kesetimbangan massa dan energi didapatkan sebagai berikut.

0 = input – output + net generation

Untuk mendetilkan bagaimana cara menentukan jumlah mass load yang akan didapatkan pada dust collector cyclone saya beri contoh berikut untuk mudah dalam memahaminya.

Contoh:

Sebuah pabrik fiberglass memiliki 3 tempat penyimpanan di mana gas buang yang dihasilkan akan di alirkan menuju 1 cyclone yang sama. Cyclone ini memiliki efisiensi penyisihan 97% massa partikel gas buang. Tentukan jumlah partikulat yang akan ditampung dust collector cyclone. (suhu standar 77 F, 14,7 Psi)

Diketahui:

Sketsa alur pada proses ini menuju cyclone beserta keadaan pada ketiga gas buang yang dihasilkan terlebih dahulu.

Jawaban:

Asumsi waktu operasi (t_op) = 1 jam (60 s)

Air balance:

m_A + m_B + m_C = m_D

ρ_A Q_A t_op + ρ_B Q_B t_op + ρ_C Q_C t_op = m_D

ρ_A Q_A t_op + ρ_B Q_B t_op+ ρ_C Q_C t_op = m_D

ρ_A Q_A + ρ_B Q_B + ρ_C Q_C = m_D

Solid balance:

C_A Q_A + C_B Q_B + C_C Q_C = m_D

Samakan semua parameter ke dalam satuan standar atau satuan normal

Perlu diketahui jika Q dalam satuan standar, maka

ρ_A = ρ_B = ρ_C

maka Air balance menjadi:

Q_A + Q_B + Q_C = Q_D

1328,4 scfm + 2114,9 scfm + 1630,8 scfm= 5074,1 scfm

Asumsi tidak ada udara keluar dari dasar cyclone (titik D), maka:

Q_D = Q_E

Maka jumlah partikulat yang akan ditampung dust collector cyclone dalam rentang waktu operasi (t_op) adalah sebagai berikut:

• Solid flowrate menuju cyclone

C_A Q_A + C_B Q_B + C_C Q_C = m_D

10 gr/scf x 1328,4 scfm + 15 gr/scf x 2114,9 scfm + 15 gr/scf x 1630,8 scfm = m_D

m_D = 69469,5 gr/scf

• solid yang terkumpul pada dust collector cyclone (m_F)

efisiensi cyclone = 97%

m_F = 97% x m_D

m_F = 97% x 69469,5 gr/scf

m_F = 67385,415 gr/scf

Demikian Menentukan mass load yang akan terkumpul dalam dust collector cyclone. Penentuan ini juga akan menentukan estimasi dari konsentrasi gas outlet pada cyclone, sehingga dapat menentukan pengelolaan emisi yang perlu dilakukan.

Artikel ditulis oleh Isrinannisa Yane Aulia yang memiliki pengalaman di bidang pertek emisi dan kajian dispersi