BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan waktu penelitian
Penelitian dilakukan di PT Perkebunan Nusantara IV Persero Kebun Adolina, Deli Serdang, Sumatera Utara. Penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal
pengesahan sampai dinyatakan selesai,yang direncanakan berlangsung selama ± 6
bulan yaitu pada bulan Oktober 2009 sampai dengan April 2010.
3.2 Bahan dan Metode penelitian 3.2.1 Bahan
Dalam penelitian ini, subjek penelitian adalah hydrocyclone beserta instalasinya seperti Gambar 3.1. Adapun spesifikasi hydrocyclone sebagai berikut:
Tabel 3.1 Dimensi dari bagian-bagian Hydrocyclone Hydrocyclone
No. Item
Simbol Dimensi mm
1. Diameter Hydrocyclone
Dc 600
2. Diameter inlet
Di 152
3. Diameter vortex finder
Do 152
4. Tinggi vortex finder
l 256
5. Tinggi tabung silinder
lt 1000
6. Tinggi kerucut
lk 355
7. Diameter spigot
Du 148
8. Included cone angle °
θ 33°
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Dimensional Hydrocyclone
Gambar 3.2 Hydrocylone pada industri pengolahan kelapa sawit Adapun bahan dari hydrocyclone menggunakan carbon steel, C8531ST pada
cylinder section dan C8533ST pada conical section.
Universitas Sumatera Utara
Ada beberapa alat yang digunakan pada stasiun pemisahan inti, yaitu pompa yang mengalirkan campuran inti,cangkang dan air masuk kedalam silinder.
Adapun spesifikasi dari pompa yang dipergunakan adalah: Pompa :
- Merk : Warmen
- Tipe : RC 150
- Kapasitas : 50 m
3
h - Putaran
: 1263 - Hub.penggerak : Fan belt
- Diameter puli : 190 mm
Motor penggerak : - Merk
: NEC - Tipe
: DPI 180 L4 - Daya
: 30 KW - Voltamp
: 38041,7 - Putaran
: 1455 rpm - Diameter puli
: 230 mm
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Instalasi dari hydrocyclone Keterangan gambar :
1. Hydrocyclone 2. Pipa saluran masuk
3. Pipa saluran keluar 4. Pompa
5. Dewatering Drum 6. Pipa saluran dari vortex finder
3.2.2 Metode penelitian
Ada beberapa tahapan yang dilakukan dalam melakukan penelitian, yaitu: a. Tahap pertama, pengumpulan literatur
Tahapan pertama dalam memulai penelitian adalah pengumpulan literatur yang berkenaan dengan bahan yang akan diteliti. Pengumpulan literatur dilakukan
sebagai awal pengenalanan seluruh variabel yang berkaitan. Alat yang diteliti adalah Hydrocyclone. Literatur yang diperoleh berasal dari buku-buku, literatur
dan jurnal-jurnal yang terdapat diperpustakaan dan sebagian lagi didapat dari hasil
Universitas Sumatera Utara
pencarian melalui internet. Literatur yang didapat kemudian dikumpulkan lalu dipelajari sebagai teori analisa pada tahapan selanjutnya.
b. Tahap kedua, survey di pabrik Setelah didapatkan literatur dari berbagai sumber maka tahap selanjutnya
adalah survey langsung di pabrik. Selama survey berlangsung sebisa mungkin mengambil data-data yang diperlukan, seperti : foto, spesifikasi teknik, gambar
mesin Hydrocyclone lengkap dengan dimensinya dan gambar instalasinya, data- data inspeksi rutin perawatan dan perbaikan dari hydrocyclone. Data-data tersebut
sangat diperlukan untuk melakukan analisa data dan perhitungan dari segala proses kerja yang terjadi pada hydrocyclone seperti analisa aliran vortex, kerja
proses pemisahan separation process, besar gaya angkat yang diperlukan terhadap material yang akan dipisahkan inti dan cangkang dan juga efisiensi
kerja dari hydrocyclone. c. Tahap ketiga, pengolahan data dan analisa data
Pada tahap pengolahan data adalah mensimulasi bentuk geometri yang diperoleh dari penelitian di lapangan berikt dengan data-data tambahan yang
menyangkut kinerja dari hydrocyclone tersebut. Data-data yang diperoleh selanjutnya dipakai pada proses simulasi dengan bantuan software CFD.
Universitas Sumatera Utara
3.3 Variabel yang diamati
Adapun variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah: 1. Kecepatan Tangensial, Kecepatan Aksial, Kecepatan Radial dan
Tekanan 2. Gaya Sentrifugal yang terjadi di berbagai level ketinggian dari
hydrocyclone 3. Parametric studies, berbagai pengaruh yang terjadi terhadap parameter
penting yang terjadi pada hydrocyclone seperti pengaruh diameter spigot dan diameter vortex finder.
Universitas Sumatera Utara
3.4 Pelaksanaan Penelitian
Secara garis besar pelaksanaan penelitian ini dilaksanakan berurutan dan sistematis,seperti ditunjukkan pada gambar 3.3.
Gambar 3.4 Diagram alir pelaksanaan penelitian
START
Indentifikasi masalah dan menetapkan tujuan penelitian
STUDI AWAL:
Studi literatur
SURVEY:
- Kunjungan langsung ke pabrik - Pencarian data-data yang dibutuhkan
PENGUMPULAN DATA:
- Spesifikasi teknik - Kapasitas aliran yang masuk m
3
s - Tekanan pada lubang masuk kgfcm
2
- Besar penurunan tekanan pressure drop - Besar faktor pemisahan
- Perbandingan antara inti,cangkang dan air.
ANALISA DATA
KESIMPULAN
SELESAI
Proses Diskritisasi
PENGOLAHAN DATA:
Simulasi data statistik komputer
Universitas Sumatera Utara
3.5 Prosedur Simulasi 3.5.1 Pembentukan model hydrocyclone
Merupakan tahap awal dimana benda kerja sebenarnya dimodelkan dengan ukuran yang sama dengan ukuran aslinya.
Gambar 3.5 Hasil permodelan hydrocyclone
3.5.2 Penentuan Meshing scheme
Setelah terbentuk pemodelan hydrocyclone dalam bentuk tiga dimensi maka tahap selanjutnya adalah melakukan meshing scheme pada pemodelan tersebut.
Pembuatan mesh dilaksanakan dengan bantuan perangkat lunak yang sudah terdapat dalam paket simulasi yang digunakan. Sementara itu, pemilihan jumlah
grid dilakukan dengan pertimbangan ketelitian, kecepatan perhitungan dan efisiensi pemakaian memori komputer
.
Ukuran mesh yang ditentukan adalah 10 mm. Ukuran tersebut dipilih dikarenakan dari berbagai ukuran meshing yang telah
dicoba berulang kali, ukuran meshing 10 mm dapat menampilkan hasil pemodelan dengan jelas dan presisi tanpa membebani waktu selama proses interasi
berlangsung dalam penentuan aliran pada hydrocyclone. Adapun hasil meshing scheme dapat dilihat pada gambar 3.6.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 Hasil dari meshing pada model hydrocyclone
3.5.3 Penentuan Kondisi batas
Setelah grid selesai dibuat maka selanjutnya perangkat simulasi akan mendefinisikan material, tekanan kerja acuan dan kondisi batas yang diterapkan
pada model. Kemudian dilakukan pengendalian solusi, inisialisasi, pemantauan proses dan iterasi. Dalam perhitungan ini diterapkan kriteria konvergensi untuk
persamaan kontinuitas dan komponen kecepatan dalam arah x, y dan z. Kondisi batas yang ditentukan pada proses simulasi adalah sebagai berikut:
1. Jenis fluida yang ditentukan adalah water-liquid dengan densitas 998 kgm
3
nilai viskositas 1,003 x 10
-6
kgm.s 2. Kecepatan fluida yang mengalir adalah 0,897 ms, kecepatan rotasi
s rad
05 ,
3
dan tekanan sebesar 161,12 Pa 3. Dinding solid didefenisikan v = 0
4. Diameter saluran masuk 0,1404 m
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.7 Penentuan kondisi batas pada model hydrocyclone
Pada penelitian sebelumnya diketahui bahwa pemodelan dari hydrocyclone dalam bentuk 3 dimensi memiliki hasil analisa yang mendekati dengan hasil pengujian
secara eksperimental. Mesh yang berbentuk hexahedral, cocok dengan bagian- bagian dari hydrocyclone yang memilki sudut-sudut kecil digunakan untuk
melakukan meshing scheme disebagian besar dari permukaan hydrocylone. Mesh yang berbentuk hexahedral juga memilki kemampuan untuk menyebar ke seluruh
permukaan lebih baik dibandingkan dengan tipe mesh lainnya.
Universitas Sumatera Utara
3.7 Pelaksanaan Simulasi
Tidak Ya
Gambar 3.8 Diagram alir pelaksanaan simulasi
Pembuatan Geometri dan Meshing
Penentuan kondisi batas
Proses Numerik
Iterasi Eror?
Plot distribusi kecepatan dan
tekanan S
T A
R T
Mesh baik? Pendefinisian bidang batas
pada geometri
Data sifat fisik
Pengecekan mesh
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL SIMULASI DAN DISKUSI
4.1 Hasil Simulasi
4.1.1 Perilaku Distribusi Aliran Secara Umum General flow behavior 4.1.1.a Kecepatan Tangensial
Dari gambar 4.1 dapat dilihat pola aliran yang terjadi di dalam Hydrocyclone. Dapat dilihat pula pola perubahan kecepatan aliran mulai dari
lubang masuk inlet ,area silinder cylinder section, area kurucut conical section, lubang vortex finder hingga pada lubang keluar spigot. Secara
keseluruhan analisa terhadap kecepatan aliran difokuskan pada tiga area utama, yaitu lubang masuk, disekitar silinder dan vortex finder.
Gambar 4.1 Profil Kecepatan Tangensial Peningkatan kecepatan tangensial terjadi pada daerah yang menuju inti
dari pusaran. Secara perlahan semakin menjauhi daerah pusaran maka kecepatan tangensial akan semakin menurun. Penurunan kecepatan tangensial
Universitas Sumatera Utara