Fun for Future

MAKE YOUR DREAMS COME TRUE

Fouling

Posted by van on October 29, 2008

Dalam ilmu perpindahan kalor fouling adalah Pembentukan lapisan deposit pada permukaan perpindahan panas dari bahan atau senyawa yang tidak diinginkan. Bahan atau senyawa itu berupa kristal, sedimen, senyawa biologi, produk reaksi kimia, ataupun korosi. Pembentukan lapisan deposit ini akan terus berkembang selama alat penukar kalor dioperasikan. Akumulasi  deposit pada permukaan alat penukar kalor menimbulkan kenaikan pressure drop   dan menurunkan efisiensi perpindahan  panas.  Untuk  menghindari penurunan performance alat penukar kalor yang terus berlanjut dan terjadinya unpredictable cleaning, maka diperlukan suatu informasi yang jelas  tentang tingkat pengotoran  untuk menentukan jadwal pembersihan (cleaning  schedule).

Lapisan fouling dapat berasal dari partikel-partikel atau senyawa lainnya yang terangkut oleh aliran fluida. Pertumbuhan lapisan tersebut dapat meningkat apabila permukaan deposit yang terbentuk mempunyai sifat adhesif yang cukup kuat. Gradien temperatur yang cukup besar antara aliran  dengan permukaan dapat juga meningkatkan kecepatan pertumbuhan deposit. Pada umumnya proses pembentukan lapisan fouling merupakan phenomena yang sangat kompleks sehingga sukar sekali dianalisa secara analitik. Mekanisme pembentukannya sangat beragam, dan metode-metode pendekatannya juga berbeda-beda.

Proses Pembentukkan

Berdasarkan proses terbentuknya endapan atau kotoran, faktor pengotoran dibagi 5 jenis, yaitu :

1.     Pengotoran akibat pengendapan zat padat dalam larutan (precipitation fouling).

Pengotoran ini biasanya terjadi pada fluida yang mengandung garam-garam yang terendapkan pada suhu tinggi, seperti garam kalsium sulfat, dll.

2.    Pengotoran akibat pengendapan partikel padat dalam fluida (particulate fouling).

Pengotoran ini terjadi akibat pengumpulan partikel-partikel padat yang terbawa oleh  fluida di atas permukaan perpindahan panas, seperti debu, pasir, dll.

3.    Pengotoran akibat reaksi kimia (chemical reaction fouling).

Pengotoran  terjadi akibat reaksi kimia di dalam fluida, di atas permukaan perpindahan panas, dimana material bahan permukaan perpindahan panas tidak ikut bereaksi, seperti adanya reaksi polimerisasi, dll.

4.    Pengotoran akibat korosi (corrosion fouling).

Pengotoran terjadi akibat reaksi kimia antara fluida kerja dengan material bahan permukaan perpindahan panas.

5.    Pengotoran akibat aktifitas biologi (biological fouling).

Pengotoran ini berhubungan dengan akitifitas organisme biologi yang terdapat atau terbawa dalam aliran fluida seperti lumut, jamur, dll.

Akibat pembentukan fouling tersebut, maka kemampuan alat penukar kalor akan mengalami penurunan. Dalam beberapa kasus, pembersihan lapisan fouling dilakukan secara kimia dan mekanis. Salah satu cara mekanis yang umum dilakukan adalah dengan metode on-line cleaning dengan menggunakan bola taprogge

Mekanisme terjadinya fouling

Pada umumnya mekanisme terjadinya fouling, pembentukan dan pertumbuhan deposit, terdiri dari :

a.    Initiation, pada periode kristis dimana temperatur, konsentrasi dan gradien kecepatan, zona deplesi oksigen dan kristal terbentuk dalam waktu yang singkat.

b.    Transport partikel ke permukaan

  • secara mekanik = imfaction
  • secara turbulen = difusion
  • Thermophoresis dan Electrophoresis

c.    Adhesi dan Kohesi pada permukaan.

d.    Migration, berupa perpindahan foulant (bahan atau senyawa penyebab fouling) menuju ke permukaan, dan berbagai mekanisme perpindahan difusi.

e.    Attchment, Awal dari terbentuknya lapisan deposit.

f.    Transformation or Aging, periode kristis dimana perubahan fisik ataupun struktur kimia/kristal dapat meningkatkan kekuatan dan ketahanan lapisan deposit.

g.    Removal or Re-entrainment, perpindahan lapisan fouling dengan cara pemutusan, erosi atau spalling.

Kecepatan aliran dan temperatur fluida (atau beda temperatur) dapat menjadi variabel signifikan terjadinya fouling. Peningkatan kecepatan menyebabkan transfer massa spesies fouling dapat meningkat,  seiring dengan terbentuknya deposit pada permukaan perpindahan kalor. Secara terus menerus, shear force pada fluida/permukaan perpindahan kalor meningkat, melalui mekanisme removal deposit. Temperatur yang digunakan pada alat penukar kalor dapat mempengaruhi besarnya luasan fouling pada permukaan perpindahan kalor.

Kondisi terjadinya fouling

Kondisi yang mempengaruhi terjadinya fouling yaitu :

1.    Parameter operasi alat penukar kalor, yaitu: velocity, surface tempareture, dan fluids temperature.

2.    Parameter alat penukar kalor, yaitu: Konfigurasi alat penukar kalor, permukaan material, dan struktur permukaan.

3.    Fluids properties, yaitu : Suspended solid, Dissolved solid, Dissolved gases, dan Trace element.

Deposit partikel pada permukaan perpindahan kalor banyak dijumpai pada aliran gas-partikel dengan temperatur tinggi. Proses terjadinya fouling ini dapat ditemukan di power plant system seperti di economizer, superheater, peralatan penukar kalor pipa air pendingin, dan beberapa proses di industri kimia. Salah satu contoh adalah fenomena fouling pada boiler. Partikel yang dikenal dengan fly ash (abu terbang) berasal dari sisa hasil pembakaran batubara di boiler. Fly ash ini tersuspensi dalam aliran gas yang kemudian akan masuk ke peralatan penukar kalor. Aliran gas-fly ash ini akan membentuk lapisan deposit/fouling pada dinding luar tube.

Tiga modus utama ash transport dalam pembentukan lapisan deposit yaitu:

1.    Inertial and eddy impaction, modus ash transport ini dapat membentuk tipe fouling deposit jenis Upstream dan downstream.

2.    Vapor-phase and small-particle diffusion, modus ash transport ini dapat membentuk tipe deposit jenis Inner Layer.

3.    Thermophoresis/Electrophoresis, modus ash transport ini dapat membentuk tipe deposit jenis Inner Layer.

mekanisme terbentuknya deposite partikel pada dinding luar tube

Lapisan deposit paling tebal terdapat pada bagian depan tube (upstream) atau pada sudut 0o. Jumlah deposit partikel yang jatuh (removed) semakin besar dengan semakin besarnya sudut sampai pada sudut 90o. Untuk sudut mendekati nol, kecepatan aliran adalah minimal, sehingga daya lepas deposit partikel (detaching force) karena aerodynamic force dapat diabaikan (Anatoli D. Zimon). Untuk sudut mendekati 90o, boleh dibilang hampir semua deposit partikel jatuh, hal ini disebabkan oleh impact dari pergerakan partikel. Sebaliknya ketika aliran melalui sisi bagian atas tube, detaching force meningkat sesuai dengan kecepatan aliran, dimana pada sisi ini kecepatan aliran adalah maksimum.

Setelah deposit mencapai kondisi jenuh pada waktu tertentu, sejumlah deposit pada bagian depan (upstream) terjatuh, namun tidak semua bagian dari deposit itu terjatuh. Setelah itu terbentuk lagi deposit, kemudian setelah mencapai kondisi jenuh, terjatuh lagi. Fenomena ini terus berulang-ulang, dan keadaan akhir distribusi ketebalan deposit.

Referensi

1.    Somerscales, E.F.C., “Fouling of Heat Transfer Surfaces:An Historical Review”, Heat Transfer Engineering, vol.:11, no.:1, 19-36, New York, (1990).

2.    Hans Mûller-Steinhagen.,”Fouling of Heat Exchanger Surfaces”,Chemistry and Industry,(1995).

3.    Chandrasa,S dan Antonius Anton.,”Pengaruh Karakteristik Dinamik Tahanan Termal Deposit Terhadap Kinerja Sebuah Condenser”, Proceedings

4.    The 2000 FTUI Seminar-Quality in Research,vol.:III, III-1-4-1 s.d III-1-4-9, Jakarta, (2000).

5.    4. Boris, O.K., “Kajian Kalor Yang Hilang Pada Aliran Paralel Alat Penukar

6.    Kalor Pipa Ganda”,Tugas Akhir, Jurusan Mesin FT-UI,Jakarta, (2000).

7.    Sulaiman, A. “Air Laut.”, Lembaga Metallurgi Nasional, LIPI, Jakarta,(1977)

Advertisements

2 Responses to “Fouling”

  1. supriadi said

    saya mahasiswa jurusan t.kimia semester 6 dan lagi buat tugas akhir..
    saya mau tanyak,
    kalo korelasi fouling terhadap korosi itu seperti apa ya..

    mohon balasannya di email aj
    terima kasih atas jawabannya..

  2. Lylae said

    Thank’s infonyaaaa.. 🙂

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: