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
disebabkan adanya gesekan antara material dengan dinding hydrocyclone dan juga pengaruh dari gaya gravitasi.
Ketinggian 0.75 m
0.5 1
1.5 2
2.5 3
3.5
-0.4 -0.3
-0.2 -0.1
Radial Position m T
a n
g e
n ti
a l
V e
lo c
it y
m s
Ketinggian 0.75 m
0.5 1
1.5 2
2.5 3
3.5
0.1 0.2
0.3 0.4
Radial Positon m
T a
n g
e n
ti a
l V
e lo
c it
y m
s
Ketinggian 0.25 m
0.5 1
1.5 2
-0.4 -0.3
-0.2 -0.1
Radial Position m
T angent
ial V
el oci
ty m
s
Ketinggian 0.25 m
0.5 1
1.5 2
0.1 0.2
0.3 0.4
Radial Position m
T angent
ial v
el oc
ity m
s
Ketinggian 0.5 m
0.5 1
1.5 2
2.5
-0.4 -0.3
-0.2 -0.1
Radial position m
T angent
ial V
el oci
ty m
s
Ketinggian 0.5 m
0.5 1
1.5 2
2.5
0.1 0.2
0.3 0.4
Radial Position m T
angent ial
P os
it ion
m s
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Predicted tangential velocity profiles pada ketinggian 0.25m, 0.5m, 0.75m dan 1m
4.1.1.b Kecepatan Aksial Aliran aksial merupakan aliran yang pergerakannya sejajar dengan sumbu
poros. Pada hydrocyclone aliran aksial berpengaruh terhadap proses pembuangan melalui spigot.
Gambar 4.3 Profil Kecepatan Aksial
Ketinggian 1 m
1 2
3 4
-0.4 -0.2
Radial position m
T angent
ial V
el oci
ty m
s
Ketinggian 1 m
1 2
3 4
0.1 0.2
0.3 0.4
Radial position m
T angent
ial V
el oci
ty m
s
Universitas Sumatera Utara
Pada posisi makin mendekati dinding maka kecenderungan nilai kecepatan aksial mendekati nol, karena adanya gesekan antara lapisan fluida dengan
dinding hydrocyclone[2].
Ketinggian 0.5 m
0.05 0.1
0.15 0.2
-0.4 -0.3
-0.2 -0.1
Radial Position mm
A xi
a l V
e lo
ci ty
m s
Ketinggian 0.5 m
0.05 0.1
0.15 0.2
0.1 0.2
0.3 0.4
Radial Velocity mm
Axi a
l Ve lo
ci ty m
s
Ketinggian 0.25 m
0.05 0.1
0.15 0.2
0.25 0.3
-0.4 -0.3
-0.2 -0.1
Radial Position mm Aksi
a l Ve
lo ci
ty m s
Ketinggian 0.25 m
0.05 0.1
0.15 0.2
0.25 0.3
0.1 0.2
0.3 0.4
Radial Position mm A
x ia
l V e
lo c
ity m
s
Ketinggian 0.75 m
0.5 1
1.5 2
2.5
-0.4 -0.3
-0.2 -0.1
Radial Velocity mm
A x
ia l V
e lo
c it
y m
s
Ketinggian 0.75 m
0.5 1
1.5 2
2.5
0.1 0.2
0.3 0.4
Radial Position mm
A x
ia l V
e lo
c it
y m
s
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Predicted axial velocity profiles pada ketinggian 0.25m, 0.5m, 0.75m dan 1m
4.1.1.c Kecepatan Radial Kecepatan radial hanya sedikit saja terlihat tidak seperti kecepatan
tangensial ataupun kecepatan aksial. Hal ini diakibatkan karena sulitnya menganalisa secara akurat. Dapat dilihat posisi dari kecepatan radial berada di
sisi dalam dinding dan besarnya akan menghilang seiring dengan berkurangnya diameter dari pusaran[2].
Gambar 4.5 Pola aliran kecepatan radial
Ketinggian 1 m
0.05 0.1
0.15 0.2
-0.4 -0.3
-0.2 -0.1
Radial Position mm
A x
ia l
V e
lo c
it y
m s
Ketinggian 1 m
0.05 0.1
0.15 0.2
0.1 0.2
0.3 0.4
Radial Position mm
A x
ia l V
e lo
c it
y m
s
Universitas Sumatera Utara
Pada penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya oleh para peneliti diketahui bahwa nilai kecepatan tangensial maupun aksial dapat diukur berdasarkan
hasil eksperimen sedangkan nilai kecepatan radial hanya ditampilkan dalam bentuk persamaan. Profil kecepatan menunjukan bahwa besarnya komponen
kecepatan radial lebih kecil dari pada komponen tangensial ataupun aksial.
4.1.1.d Distribusi tekanan Selain pengamatan terhadap distribusi kecepatan yang terdiri dari
kecepatan tangensial, aksial dan radial pada penelitian kali ini juga akan dibahas juga mengenai distribusi tekanan secara umum. Dapat dilihat secara
jelas bagaimana terjadinya pola aliran distribusi tekanan yang terjadi pada hydrocyclone. Perubahan tekanan tidak terlalu signifikan. Konsentrasi
perubahan tekanan terjadi pada dua area yaitu pada area cylindrical area dan juga pada vortex finder.
Untuk melihat penurunan tekanan yang terjadi secara signifikan dapat dilakukan dengan melakukan perubahan kecepatan aliran masuk. Adapun
penurunan tekanan dimaksudkan untuk memaksimalkan nilai efisiensi dari kerja hydrocyclone[9].
Gambar 4.6 Pola Aliran Distribusi Tekanan
Universitas Sumatera Utara
4.1.1.e Gaya Sentrifugal Dari gambar berbagai pola aliran yang telah dijelaskan maka dapat pula
ditentukan gaya sentrifugal yang terjadi pada hydrocyclone. Mengingat bahwa proses pemisahan pada hydrocyclone tersebut memanfaatkan gaya sentrifugal.
Berdasarkan persamaan 2.7.2-2 diketahui besaran gaya sentifugal yang terjadi pada hydrocyclone dapat dilihat pada gambar 4.7 a dan b.
a
b
Ketinggian 0.5 m
-1 1
3 5
7 9
11 13
-0.4 -0.2
0.2 0.4
Radial Position m
C e
n tr
if u
g a
l F
o rc
e N
Ketinggian 1 m
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
-0.4 -0.2
0.2 0.4
Radial Position mm C
e n
tr if
u g
a l
F o
rc e
N
Universitas Sumatera Utara
Dari kedua gambar diatas terlihat pola distribusi gaya sentrifugal pada hydrocyclone. Gaya sentrifugal terbesar terjadi pada bagian disekitar sumbu
poros kemudian gaya sentrifugal menurun ketika radiusnya semakin besar. Pola dari kedua gambar tersebut tidak terlalu berbeda karena gaya sentrifugal
yang terjadi pada ketinggian 0.5 m dan 1 m masih berada dalam bagian cylindrical section dari hydrocyclone.
c Gambar 4.7 a,b dan c Predicted Centrifugal Force profile pada
ketinggian 1 m, 0.5 m dan 0.3 m
Pada gambar 4.7 c masih menunjukan pola distribusi dari gaya sentrifugal. Hanya saja pola ditribusi gaya sentrifugal yang berbeda dari
gambar 4.7 a dan b. Penurunan gaya sentrifugal terjadi akibat perbedaan luasan di mana pengamatan yang dilakukan pada ketinggian 0.3 m ini berada
pada daerah conical section kerucut. Bagian dimana semakin ke bawah maka diameternya semakin kecil. Sehingga menyebabkan penurunan gaya
sentrifugal yang cukup besar pada daerah ini. Sedangkan untuk tingkat efektivitas pemisahan dapat dilihat berdasarkan
besar faktor pemisahannya. Dari persamaan 2.8-2 diketahui bahwa besar
Kategori