Regenerator
Pemanfaatan limbah panas adalah teknologi yang berasal dari proses pembakaran sistem. Peningkatan harga energi yang drastis membuat pemanfaatan limbah panas sering digunakan pada dua dekade terakhir. Industri manufaktur dan proses seperti kaca, semen, industri logam, dll menyumbang sebagian besar energi yang dikonsumsi pada suatu negara. Banyak energi dibuang dalam bentuk aliran gas buang bersuhu tinggi. Pemanfaatan limbah panas dari gas buang melalui heat exchanger yang dikenal sebagai regenerator dapat meningkatkan efisiensi keseluruhan pabrik dan berfungsi mengurangi kebutuhan energi nasional dan menghemat bahan bakar fosil.
Prinsip Kerja
Prinsip regenerasi pada pemanfaatan panas limbah berasal memanaskan udara sebelumnya pada furnace dan PLTU. Regenerasi dicapai dengan tiupan aliran udara panas (dari exhaust) dan dingin (udara dari atmosfer) secara bergantian melalui matriks berongga yang biasa disebut dengan regenerator bed. Matriks bed menerima energi kalor dari gas panas dan mentransfernya ke aliran dingin yang mengalir. Udara panas akan dibuang ke atmosfer dan udara dingin dari atmosfer masuk menuju sistem preheater untuk menambah energi kalor pada furnace. Kedua aliran gas dapat mengalir baik dalam arah paralel, silang, atau berlawanan arah (counterflow). Namun, aliran counterflow lebih sering dipakai karena efektivitas termal yang tinggi. Pemasukan pemanas udara awal dapat meningkatkan efisiensi boiler dan kinerja keseluruhan pembangkit.
Pertimbangan Pemilihan Material
Kekuatan dan Stabilitas pada Suhu Operasi
Logam adalah bahan ideal untuk regenerator karena keuletan dan kemudahan fabrikasi. Namun, logam tidak memiliki kemampuan menahan suhu tinggi dan rentan terhadap korosi dari gas buang. Stainless steel dan paduan berbasis nikel dan besi tertentu adalah bahan yang disukai secara konvensional.
Ketahanan Korosi
Bahan harus tahan terhadap korosi gas dan fluida suhu tinggi yang berasal dari karburasi, sulfidasi, pengoksidasi, dan efek lain dari produk pembakaran. Regenerator yang digunakan untuk pemanfaatan panas dari gas yang dihasilkan oleh ketel, tungku, pemanas, dll harus terlindungi dari korosi yang disebabkan oleh kondensasi asam sulfat dan air pada permukaan perpindahan kalor dan fluks volatil dan korosif dalam gas buang.
Contoh Peralatan Regenerasi Kalor
Economizer
Pada sistem boiler, economizer disediakan untuk memanfaatkan panas gas buang baik untuk pemanasan preheater boiler atau udara pembakaran. Untuk setiap penurunan suhu gas buang sebesar 22°C dengan melewati economizer atau preheater, ada penghematan 1% bahan bakar di boiler. Dengan kata lain, untuk setiap 6°C kenaikan suhu air umpan melalui economizer atau kenaikan suhu udara pembakaran 20°C melalui pemanas awal udara, ada penghematan bahan bakar 1% di boiler.
Heat-Pipe Heat Exchanger
Heat-pipe terdiri dari bagian penguapan di mana gas buang panas mengalir dan bagian kondensasi di mana udara dingin mengalir. Kedua bagian ini dipisahkan oleh dinding pemisah. Perpindahan kalor oleh gas buang panas pada bagian evaporasi menyebabkan fluida kerja yang terkandung di dalamnya menguap dan mentransfer kalornya ke bagian kondensasi dengan gaya kapiler pada sumbu. Kalor hasil dari kondensasi dimanfaatkan kembali oleh furnace.
Rotary Heater
Heater menyerap kalor dari gas buang pada suhu normal dan mentransfer energi ini ke rotor yang berputar. Heater ini terdiri dari dua bagian yaitu bagian panas dan dingin. Udara panas dari hasil proses pembakaran ditransferkan kalornya menuju bagian dingin dengan bantuan rotor berputar. Udara dingin dari atmosfer kemudian meningkat suhunya dan udara ini akan digunakan untuk memanaskan furnace agar energi kalor furnace bertambah.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Thulukkanam, Kuppan. 2013. Heat Exchanger Design Handbook Second Edition. New York: CRC Press.
https://www.youtube.com/watch?v=lMj-EZ9m_Mo&ab_channel=MinistryofSteel (diakses pada tanggal 14 Juli 2021)
https://www.howden.com/getattachment/products-and-services/Heaters/Air-20Pre-20Heater-20Brochure.pdf?lang=en-GB (diakses pada tanggal 14 Juli 2021)
Proses membran pada industri proses kimia
Proses membran yang biasanya dari polimer organik dapat digunakan untuk pemisahan cairan dari zat terlarut atau tersuspensi dari berbagai ukuran lebih kecil dari pemrosesan filtrasi pada umumnya. Untuk molekul terlarut kecil, fenomena yang dikenal sebagai osmosis adalah dasar untuk alat pemisahan. Osmosis terjadi ketika dua larutan pada suhu dan tekanan yang sama tetapi berbeda konsentrasi dipisahkan oleh membran semipermeabel, yaitu salah satu yang memungkinkan lewatnya pelarut tetapi tidak zat terlarut. Salah satu teori aksi membran semipermeabel adalah pelarut yang larut dalam membran di permukaan konsentrasi yang lebih tinggi atau tekanan parsial yang lebih tinggi dan dilepaskan di sisi lain di mana konsentrasinya lebih rendah.
Kecenderungan alami pelarut adalah mengalir untuk menyamakan konsentrasi. Namun, jika tekanan tertentu, seperti tekanan osmotik, aliran pelarut dapat dipaksa dalam arah dari larutan yang lebih pekat ke larutan yang lebih encer. Tekanan osmotik diatur pada rumus:
lnγwXw = (-1/RT) ∫ Vw dP = (- Vw/RT Posm)
di mana γ adalah koefisien aktivitas, X adalah fraksi mol, dan V adalah volume molal parsial; subscript w mengidentifikasi pelarut.
Konfigurasi Peralatan Proses Membran
Tubular
Membran disimpan baik pada di dalam atau di luar tabung berpori, paling sering di dalam untuk reverse osmosis dan luar untuk ultrafiltrasi. “Membran dinamis” dapat disimpan pada tabung stainless steel berpori dari larutan umpan yang mengandung 50-100 mg/L larutan pembentuk membran yang terdiri dari asam poliakrilat dan oksida zirkonium hidro. Membran seperti itu dapat disimpan dalam 1 jam dan diganti dengan cepat. Fluks sangat tinggi; 100 gal/(sqft)(hari).
Plate-and-frame
Konfigurasi peralatan proses membran ini umum digunakan pada ultrafiltrasi.
Spiral wound
Peralatan ini terdiri dari lembaran membran panjang disegel di tepi dan melampirkan bahan berpori yang berfungsi sebagai saluran untuk aliran permeat. Spacer untuk aliran larutan umpan saluran adalah bahan seperti jala di mana larutannya adalah larutan dipaksa di bawah tekanan. Panjangnya hingga 3 kaki, dan menyediakan sekitar 250 kaki persegi permukaan membran/cuft bejana. osmosis balik dapat mencapai hingga 2500 gal/(sqft)(hari).
Hollow Fiber
Berfungsi sebagai cangkang dan tabung satu ujung perangkat. Di satu ujung serat tertanam dalam epoksi tubesheet dan di ujung lainnya disegel. Aliran keseluruhan dari larutan umpan dan permeat berada dalam aliran berlawanan.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
M. Walas, Stanley. 1990. Chemical Process Equipment: Selection and Design. Kansas: Butterworth-Heinemann.
dua mode filtrasi bahan makanan
Filtrasi adalah suatu operasi pemisahan partikel padat dari cairan atau gas dengan memaksa campuran melalui media berpori yang menahan partikel. Filtrasi dibedakan menjadi dua mode filtrasi: filtrasi permukaan dan filtrasi kedalaman.
Filtrasi Kedalaman (Depth)
Dalam kasus filtrasi kedalaman, partikel padat terperangkap di seluruh kedalaman media filter. Kisaran ukuran partikel yang tertahan dari 0,1 m (mikroorganisme) hingga 0,1 mm (debu dan bubuk halus). Penghilangan partikel dalam filtrasi kedalaman tergantung pada peluang partikel yang datang dalam jangkauan efektif dari permukaan penahan (misalnya serat dalam media filter yang terdiri dari wol batu). Tingkat penghilangan partikel diatur oleh rumus:
∂C/∂z = -kC
C = konsentrasi partikel padat pada aliran (partikel / m3 )
z = kedalaman filter (m)
k = efisiensi pengumpulan partikel
jika di integralkan menjadi:
ln (C/C0) = -kZ
C, C0 =konsentrasi partikel pada aliran masuk dan keluar filter
Z = total kedalaman media filtrasi
Efisiensi pengumpulan k tergantung pada ukuran partikel yang tertahan, ketebalan dan sifat (misalnya muatan elektrostatik) dari serat filter, porositas filter dan laju aliran. Efisiensi pengumpulan lebih tinggi jika:
- Partikelnya besar. (Namun, partikel yang sangat kecil dipertahankan dengan baik, karena efek gerak Brown)
- Seratnya halus.
- Lapisan filter kurang berpori (lebih padat).
Filtrasi Permukaan (Surface)
Filtrasi permukaan (juga dikenal sebagai filtrasi penghalang) adalah jenis filtrasi yang paling umum dalam industri makanan. Dalam filtrasi permukaan, permukaan berpori hanya menahan partikel berdasarkan ukuran partikel. Berbeda dengan filtrasi kedalaman, ada ukuran cut-out yang pasti (ukuran maksimum partikel yang melewatinya) dan retensi partikel di atas ukuran cut-out adalah mutlak.
Filtrasi ini dibagi menjadi dua yaitu:
- Filtrasi buntu (dead-end atau filtrasi kue): Arah aliran suspensi normal terhadap permukaan filter. Partikel berhenti (menuju jalan buntu) pada permukaan filter dan menumpuk sebagai ‘kue’. Operasi filtrasi laboratorium adalah contoh filtrasi buntu.
- Filtrasi aliran silang (juga dikenal sebagai filtrasi tangensial): Arah aliran suspensi sejajar (tangensial) dengan permukaan filter. Partikel yang tertahan dibawa ke depan oleh aliran penangguhan.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Berk, Zeki. 2008. Food Process Engineering and Technology. United States of America: Elsevier
pentingnya kandungan air pada makanan
Air adalah zat paling melimpah di sebagian besar makanan. Klasifikasi makanan dibagi menjadi tiga kelompok menurut kadar airnya (kelembaban tinggi, sedang dan rendah). Buah-buahan, sayuran, jus, daging mentah, ikan dan susu termasuk dalam kategori kelembaban tinggi. Roti, keju keras, dan sosis adalah contoh makanan kelembaban menengah, sedangkan kelompok kelembaban rendah adalah sayuran dehidrasi, biji-bijian, susu bubuk dan campuran sup kering.
Pentingnya fungsi air dalam makanan jauh melampaui kuantitas dalam komposisi makanan. Di satu sisi, air sangat penting untuk tekstur yang baik dan penampilan buah dan sayuran. Dalam produk seperti itu, kehilangan air biasanya menghasilkan kualitas yang lebih rendah. Di sisi lain, air, menjadi kebutuhan penting untuk terjadinya dan mendukung reaksi kimia dan pertumbuhan mikroba, dan mencegah kerusakan makanan secara kimiawi.
Sekarang telah diketahui dengan baik bahwa efek air pada stabilitas makanan tidak dapat hanya terkait dengan kadar air kuantitatif. Sebagai contoh, madu yang mengandung 23% air sangat stabil di penyimpanan sementara dehidrasi kentang akan mengalami pembusukan cepat pada kadar air setengah tinggi. Untuk menjelaskan pengaruh air, diperlukan parameter yang mencerminkan kuantitas dan ‘efektivitas’ air. Parameter ini adalah aktivitas air.
Aktivitas air aw didefinisikan sebagai rasio tekanan uap air dari makanan terhadap tekanan uap air murni pada suhu yang sama.
aw = P/P0
P = tekanan parsial uap air makanan pada suhu T
P0 = kesetimbangan tekanan uap air murni pada suhu T. Jenis rasio yang sama juga menentukan kelembaban relatif udara, RH (biasanya dinyatakan dalam persentase):
RH = (P’/P0)*100%
P’ = Tekanan parsial uap air di udara
Jika makanan berada dalam kesetimbangan dengan udara, maka p = p’ . Oleh karena itu aktivitas air makanan sama dengan kelembaban relatif atmosfer dalam kesetimbangan dengan makanan. Untuk alasan ini, aktivitas air kadang-kadang dinyatakan sebagai kesetimbangan (equilibrium) kelembaban relatif, ERH.
aw = ERH/100
| Range aw | Contoh Produk |
| 0.95 keatas | Buah segar, sayuran, susu, daging, ikan |
| 0.90-0.95 | keju semi-hard, ikan asin, roti |
| 0.85-0.90 | keju keras, sosis, mentega |
| 0.80-0.85 | jus buah, jelly, makanan hewan peliharaan basah |
| 0.70-0.80 | selai, keju kering, polong-polongan, buah plum |
| 0.50-0.70 | kismis, madu, biji-bijian |
| 0.40-0.50 | kacang almond |
| 0.20-0.40 | Bubuk susu non lemak |
| <0.2 | biskuit, kopi bubuk panggang, gula |
Mekanisme utama yang berperan atas penurunan tekanan uap air dalam makanan adalah interaksi pelarut-zat terlarut, pengikatan molekul air ke kutub zat polimer (misalnya polisakarida dan protein), adsorpsi air pada matriks permukaan padat dan gaya kapiler. Dalam kelembaban tinggi makanan, seperti jus buah, depresi dapat dikaitkan sepenuhnya dengan interaksi air zat terlarut. Jika makanan tersebut dianggap sebagai ‘larutan ideal’, tekanan uap air ini berlaku hukum Raoult:
P = XwP0
di mana Xw adalah kadar air (dalam fraksi mol) makanan. Oleh karena itu air aktivitas larutan berair ideal sama dengan konsentrasi molar air Xw. Aktivitas air dari makanan dengan kelembaban tinggi (dengan aw 0,9 atau lebih tinggi) dapat dihitung cukup akurat dengan metode ini.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Berk, Zeki. 2008. Food Process Engineering and Technology. United States of America: Elsevier