56 bidang ABCD, DCGH, dan EFGH didefinisikan sebagai bidang simetry
yang berarti bahwa kondisi udara di luar bidang domain dengan kondisi udara di dalam bidang domain dianggap sama. Bidang ABFE sebagai
permukaan tanah dan dinding cerobong didefinisikan sebagai dinding padatan wall. Sedangkan permukaan cerobong yang diilustrasikan oleh
poin i merupakan inlet aliran gas polutan ke dalam sistem atau dikenal dengan mass flow inlet.
Fluida gas polutan yang diinput dari cerobong hanya satu jenis polutan dengan konsentrasi 100 atau 10
6
ppm. Artinya bahwa polutan yang menjadi bahan kontaminan pada udara ambien hanya satu jenis dan
dilakukan satu per satu dari bahan kontaminan yang akan dianalisa. Hal ini dilakukan untuk memudahkan proses pendefinisian dan analisa fluida serta
menganggap bahwa gas polutan tidak mengalami reduksi akibat faktor reaksi kimia dengan senyawa lain selama proses simulasi. Temperatur gas
yang diemisikan dari cerobong sebesar 200
o
C sedangkan debit massa aliran gas polutan dari cerobong besarnya sesuai dengan Tabel 7 dan alirannya
seragam.
4. Analisis Aliran
Pola aliran suatu fluida sangat tergantung pada nilai parameter yang disebut Angka Reynolds Reynolds number, dimana besarnya nilai Re
didefinisikan pada Persamaan 1.
berdasarkan input kecepatan udara, nilai viskositas dinamik, dan jarak x yang didefinisikan pada domain, dimana L = x, dengan nilai standar densitas
udara dari NIST U.S adalah sebesar 3,2 kgm
3
, dan aliran udara yang mengalir ke dalam sistem simulasi tersebut dianggap seragam atau dalam
kondisi steady state, maka nilai angka Reynolds yang terjadi pada aliran udara dalam domain sistem dapat dihitung yaitu :
= 1,07 x 10
8
m r
UL
L
= Re
÷ ø
ö ç
è æ
´ ´
´ =
- 5
10 789
, 1
300 2
2 ,
3 Re
L
57 dengan R
e
5 x 10
5
, maka sudah dapat dipastikan bahwa aliran udara yang terjadi adalah aliran turbulen eksternal.
Dari hasil simulasi, fenomena turbulensi atau pola aliran pada permukaan dapat terlihat dari vektor kecepatan fluida di wilayah permukaan
silinder yang divisualisasikan oleh software EFD seperti pada Gambar 18.
Gambar 18. Kontur dan vektor aliran kecepatan udara dengan melewati silinder cerobong tampak atas.
Gambar 18 menunjukan bahwa terjadi perubahan kecepatan udara secara fluktuatif ketika aliran udara itu melewati silinder cerobong.
Besarnya nilai kecepatan udara ditunjukan oleh gradasi level warna pada gambar kontur tersebut. Warna merah menunjukan nilai kecepatan yang
tinggi sedangkan warna biru menunjukan nilai kecepatan yang minimum. Pada titik tengah atau centerline dari silinder terjadi stagnasi aliran udara,
sehingga nilai kecepatan aliran udara pada titik tersebut rendah. Sedangkan peningkatan kecepatan udara terjadi pada permukaan silinder sebelah
samping dimana pada wilayah tersebut merupakan tempat fluida bersinggungan dengan permukaan silinder. Pada titik itu juga terjadi
peristiwa pembentukan lapisan geser yang dipengaruhi oleh faktor tegangan geser, dan disini pula tumbuhnya potensi terbentuknya vortex dalam aliran
yang disebut dengan vorticity. Kemudian aliran tersebut akan terpisah sejalan dengan titik tumbuh meningkatnya gaya gesek friction pada
permukaan silinder. Grafik nilai sebaran kecepatan udara dan tekanan dinamik aliran udara di sekitar permukaan silinder ditunjukan oleh Gambar
19, dimana data tersebut diambil dengan garis plot setengah lingkaran tepat
58 pada posisi 1 cm dari permukaan silinder membentuk simetris terhadap arah
aliran udara.
19.a
19.b Gambar 19. Sebaran kecepatan udara dan tekanan dinamik aliran udara di
sekitar permukaan silinder. Dari Gambar 19, terlihat jelas bahwa hubungan kecepatan udara
berbanding lurus dengan tekanan dinamik udara di sekitar permukaan silinder, yaitu sama-sama mengalami peningkatan pada titik dimana
terbentuknya lapisan geser dan meningkatnya gaya gesek fluida terhadap permukaan solid benda. Sebaran tegangan geser dan koefisien gesek pada
permukaan silinder dipresentasikan oleh grafik yang terdapat pada Gambar 20 dan data Gambar 19 dan 20 disajikan pada Lampiran 5.
-0.5 0.5
1.5 2.5
3.5
2 4
6 8
V el
oc it
y m
s
Length m
kece…
-1 1
3 5
2 4
6 8
D yn
am ic
P re
ss u
re P
a
Length m
tekan an …
59 20.a
20.b Gambar 20. Sebaran tegangan geser dan koefisien gesek di sepanjang
permukaan silinder. Jika dilihat dari parameter kecepatan udara, maka kecepatan
maksimum aliran fluida yang terjadi pada permukaan silinder terdapat pada titik singgung arah aliran terhadap permukaan silinder. Pada posisi tersebut
terjadi perubahan tekanan secara signifikan karena pada wilayah bagian belakang permukaan silinder deformasi tekanan udara terhadap dinding
silinder sangat rendah sehingga udara yang terdapat pada wilayah tersebut juga bertekanan rendah. Karena sifat udara lebih cenderung bergerak dari
-0.002 0.002
0.004 0.006
0.008 0.01
0.012 0.014
0.016
1 2
3 4
5 6
7
S h
e a
r S
tr e
ss P
a
Length m
tegang an
geser
-0.005 0.005
0.015 0.025
0.035
1 2
3 4
5 6
7
F ri
ct ion
C oe
ff ic
ie n
t
Length m
koefis ien …
60 tekanan tinggi menuju tekanan rendah, oleh karena itu udara udara yang
berada pada titik singgung permukaan silinder akan cepat bergerak mengisi ruang parsel udara di belakang cerobong silinder. Namun, pergerakan udara
tersebut akan terhalang sejalan dengan terbentuknya vortex. Sedangkan pada bagian depan permukaan dinding silinder tepat pada titik simetris, terjadi
stagnasi kecepatan udara dan nilai deformasi tekanan maksimum. Nilai tekanan pada permukaan silinder dipresentasikan dalam Persamaan 10.
Sebaran densitas ρ dari titik pusat silinder hingga ujung domain pada bidang
pemukaan tanah centerline dapat dilihat pada Gambar 21.
Gambar 21. Grafik sebaran densitas disepanjang centerline.. Permukaan luar dinding silinder terletak pada jarak 2 meter dari titik
nol, oleh karena itu nilai densitas fluida yang berada di sekitar permukaan cerobong dapat dilihat dari grafik yaitu sekitar 1,1758 kgm
3
. Sedangkan, untuk nilai kecepatan udara rata-rata dan tekanan udara lingkungan
ditentukan dari hasil iterasi yang konvergen seperti terlihat pada Gambar 22 dengan keterangan data terdapat pada Lampiran 6.
1.175 1.176
1.177 1.178
1.179 1.18
1.181 1.182
1.183
20 40
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
D e
n si
ty k
g m
3
Length m
q r
2 2
sin 4
1 2
1 -
+ =
U p
p
s
61 Gambar 22. Grafik tekanan dan kecepatan udara hasil iterasi.
Proses iterasi mencapai nilai yang konvergen pada iterasi ke 119. Nilai tekanan udara rata-rata p
o
menurut hasil iterasi simulator adalah sebesar 2,17502263 Pa, sedangkan nilai kecepatan rata-rata udara U adalah
sebesar 1,850696735 ms. Maka dari itu, tekanan yang terjadi pada permukaan silinder cerobong selama simulasi dapat dihitung. Tekanan yang
terjadi pada sudut kemiringan θ, dimana jika sudut kemiringan tersebut
adalah sebesar 120
o
, adalah :
= -1,8521846 Pa. Iterations
Iterations
120 sin
1 850696735
, 1
1758 ,
1 2
1 17502263
, 2
2 2
- ´
´ +
=
s
p
62 Tanda negatif pada nilai tekanan hasil perhitungan di atas menunjukan
bahwa arah tekanan berlawanan arah terhadap arus aliran fluida. Kontur kecepatan aliran udara dengan tampak samping dapat dilihat
pada Gambar 23.
Gambar 23. Kontur kecepatan tampak samping. Input kecepatan udara ambien adalah sebesar 2 ms, namun pada
Gambar 23 terlihat bahwa terjadi peningkatan kecepatan di atas cerobong tempat keluarnya polutan. Peningkatan kecepatan tersebut disebabkan oleh
perbedaan temperatur, dimana temperatur fluida gas polutan pada saat keluar dari cerobong dikondisikan sebesar 200
o
C. Sementara itu kondisi temperatur di ambien hanya sebesar 27
o
C. Perbedaan inilah yang memicu pergerakan fluida, karena sifat gas akan sangat reaktif ketika dalam kondisi
temperatur tinggi, sehingga fluida yang bertemperatur rendah akan bergerak mengisi ruang parsel udara yang reaktif tadi sampai pada kondisi setimbang.
Sumber panas yang masuk ke dalam sistem berasal dari gas polutan yang diemisikan dari cerobong. Panas yang terbawa oleh material polutan
menyebar di udara sejalan dengan proses dispersinya, dimana penyebaran material tersebut dipengaruhi oleh faktor eksternal dan faktor internal.
Faktor eksternal adalah kecepatan udara yang menerpa material polutan yang diemisikan, dimana dengan kecepatan udara tersebut partikel material
polutan akan terbawa oleh hembusan parsel udara yang diketahui kecepatannya. Di sisi lain faktor internal dalam material juga mempengaruhi
potensi terjadinya dispersi gas polutan, diantaranya adalah nilai viskositas kinematis dan difusivitas panas. Viskositas kinematik merupakan nilai
satuan viskos dinamika per kerapatan material. Semakin besar nilai viskositas kinematik suatu material, maka potensi penyebaran material
63 tersebut juga akan semakin besar. Karena ia memiliki kerapatan material
yang kecil sehingga sifat material tersebut akan semakin reaktif. Sifat beberapa material fluida yang disimulasikan dapat diprediksi
melalui nilai kimiawi material itu sendiri. Jika nilai densitas material diketahui, maka nilai viskositas kinematik dan difusifitas panas dari
parameter Tabel 8 dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 3 dan 4. Nilai densitas yang diketahui diukur pada kondisi standar yaitu pada
tekanan 1 atm dan pada temperatur titik didih. Maka viskositas kinematik untuk parameter hydrogen sulfide H
2
S dihitung dengan nilai viskositas dinamik dibagi satuan densitas, yaitu :
Sedangkan nilai difusivitas panas hydrogen sulfide H
2
S adalah :
Sehingga, dengan rumus perhitungan yang sama, nilai viskositas kinematik dan difusivitas panas untuk masing-masing parameter dapat
disajikan pada Tabel 10. Tabel 10. Nilai viskositas kinematik dan difusivitas panas
udara dan gas polutan.
No Parameter
viskositas kinematik m
2
s difusivitas panas
m
2
s
1 Udara
5,59063E-06 0,257974138
2 Sulfur dioxide SO2
3,79797E-06 0,072154805
3 Carbon Monoxide CO
3,89208E-06 0,182327091
4 Hydrogen Sulfide H2S
6,10881E-06 0,197805547
Tabel 10 menunjukan bahwa nilai viskositas kinematik yang dimiliki oleh gas hydrogen sulfide adalah paling besar diantara parameter fluida
m
2
s
m
2
s r
m
= v
93 ,
1 10
179 ,
1
5 -
´ =
6
10 109
, 6
-
´ =
p
C k
.
r a
=
034 ,
93 ,
1 01298
, ´
=
1978 ,
=
lainnya. Hal ini bera paling reaktif diantara
gas yang paling kura ini memiliki ikatan m
Nilai difusivita panas material. Sema
semakin cepat kem lingkungan sekitarnya
panas yang ada dalam bahwa nilai difusivit
rendah. Hal ini menunj nilai panas jenis pada
Maka dari itu, dapat simpan panas yang cuku
Penjelasan kasus Lagrangian, dimana
fluida tersebut. Jika sebagai partikel, ma
perubahan partikel fl kemudian disebut de
partikel fluida dalam 2006 pada Gambar 24.
Gambar 24. Ilustrasi ge berarti bahwa gas hydrogen sulfide merupakan ga
ara gas lainnya. Sedangkan gas sulfur dioxide me kurang reaktif diantara yang lainnya, dengan kata
n molekul yang lebih kuat. vitas panas berbanding lurus terhadap nilai kondu
akin besar nilai difusivitas panas suatu materi kemampuan material tersebut menyebarkan pa
ya sehingga semakin cepat juga material itu me am partikel material tersebut. Dari Tabel 10, dapa
vitas panas yang dimiliki oleh gas sulfur dioxide nunjukan bahwa konduktifitas panasnya sangat ke
da tekanan konstan dari gas sulfur dioxide bernila pat dikatakan bahwa gas sulfur dioxide memil
cukup tinggi. kasus fluida bergerak dapat didekati dengan
na analisis ini melibatkan pergerakan unsur terk ka unsur terkecil dari fluida yang bergerak dide
aka identifikasi sifat fisik fluida dapat ditelusur fluida sebagai fungsi dari waktu. Konsep inil
dengan konsep material derivative. Ilustrasi pe m suatu aliran bebas dideskripsikan oleh Okishi
bar 24.
si gerakan partikel terhadap satuan waktu kecepat Okiishi et al., 2006.
64 n gas yang
merupakan ta lain gas
konduktivitas erial maka
panas ke elepaskan
apat dilihat ide sangat
t kecil atau nilai tinggi.
iliki daya
an konsep rkecil dari
definisikan lusuri dari
nilah yang pergerakan
kishii et al.
patan
65 Partikel fluida bergerak sepanjang garis edar sebagaimana ditunjukkan
oleh Gambar 24, dengan jarak r terhadap titik acuan nol. Partikel A yang
bergerak dengan kecepatan V
A
merupakan fungsi dari jarak posisi dan waktu. Sehingga hal ini dapat dinotasikan sebagai fungsi Persamaan 34.
………………..………34 Dimana x
A
= x
A
t, y
A
= y
A
t, dan z
A
= z
A
t, merupakan lokasi gerak partikel. Dengan mendefinisikan bahwa percepatan merupakan perubahan
kecepatan pergerakan partikel fluida terhadap waktu maka kecepatan dapat dikatakan fungsi dari posisi pergerakan fluida terhadap waktu pergerakan
fluida. Maka percepatan pergerakan partikel A dengan aturan rantai diferensial dapat dinotasikan menjadi Persamaan 35.
…………….35 Derivatif material pada setiap variabel dapat berubah sesuai dengan
perubahan waktu. Sebagai contoh untuk menentukan nilai temperatur pada suatu aliran, perubahan waktu dapat mengubah temperatur partikel fluida
tersebut selama partikel tersebut bergerak melalui bidang temperatur yang disebut temperatur field dimana T = T x, y, z, t.. Jika parameter kecepatan
diketahui, maka dengan menerapkan persamaan atur berantai nilai perubahan temperatur dapat dinotasikan dengan Persamaan 36.
……………….36 Jika dalam simulasi ini temperatur dari gas polutan yang diemisikan
didefinisikan sebagai partikel dan membentuk bidang temperatur di permukaan inlet cerobong, maka perubahan temperatur selama fluida itu
bergerak dapat dikatakan sebagai fungsi waktu. Inlet gas polutan dari cerobong dianggap seragam dan waktu simulasi pada general setting
didefinisikan oleh default software selama 3600 detik. Oleh karena itu, nilai temperatur dari pergerakan fluida selama rentang waktu simulasi tersebut
dapat dipresentasikan dalam bentuk kontur warna dengan tampak atas dan samping seperti pada Gambar 25.
[ ]
t t
z t
y t
x V
t r
V V
A A
A A
A A
A
, ,
, ,
= =
dt dz
z V
dt dy
y V
dt dx
x V
t V
dt dV
t a
A A
A A
A A
A A
A
¶ ¶
+ ¶
¶ +
¶ ¶
+ ¶
¶ =
=
dt dz
z T
dt dy
y T
dt dx
x T
t T
dt dT
A A
A A
A A
A A
¶ ¶
+ ¶
¶ +
¶ ¶
+ ¶
¶ =
25.a. Sebaran tem
25.b. Sebaran te
25.c. Sebaran temper
25.d. Sebaran tempe Gambar 25. S
cerobong cerobong
cerobon
cerobon emperatur SO
2
tampak samping pada centerface.
n temperatur SO
2
tampak atas pada ground level.
peratur H
2
S tampak samping pada bidang centerfac
peratur CO tampak samping pada bidang centerfac 25. Sebaran temperatur berbagai gas polutan.
obong obong
erobong
erobong
66 .
rface .
rface.
Pola penyebara terlihat pada Gamba
Perbedaan pola peny khusus adalah berasa
sendiri, seperti berat panas dan densitasnya
Sebaran konse masing-masing mem
sifat material fluida ga nilai temperatur fluida
didefinisikan dalam sebaran konsentrasi g
26.a. Tamp
26.b. Tampak sam ran yang terbentuk dari masing-masing gas polut
bar 25.a, 25.c, dan 25.d berbeda satu sama nyebaran ini dipengaruhi oleh beberapa faktor
asal dari faktor internal sifat kimiawi gas pol rat molekul, nilai viskositas kinematik, nilai di
ya. konsentrasi gas polutan yang diemisikan dari c
miliki pola sebaran berbeda sesuai dengan kara da gas polutan itu sendiri. Karena faktor kecepata
uida dan gravitasi bumi yaitu sebesar 9,81 m simulasi satu dengan lainnya adalah sama.
si gas polutan secara rinci dapat dilihat pada Gamba
pak samping sepanjang bidang centerface.
amping sepanjang jarak 10 meter dari centerface cerobong
67 polutan yang
a lainnya. ktor, secara
polutan itu difusivitas
cerobong karakteristik
patan udara, ms
2
, yang a. Bentuk
mbar 26.
ce.
26.c. Tampak sam
26.d. Tampak sam
26.e. Tampak sam Gambar 26. Sebaran kon
Sedangkan untuk seba ditunjukan dengan kurva isol
ce k samping sepanjang jarak 20 meter dari centerface
amping sepanjang jarak 30 meter dari centerface
k samping sepanjang jarak 40 meter dari centerface n konsentrasi SO
2
pada berbagai bidang tampak sam sebaran konsentrasi SO
2
dipermukaan tanah tam isoline dan kontur pada Gambar 27.
cerobong
68 ce.
ce.
ce. k samping.
mpak atas
Gambar 27. Sebaran konse denga
Pola sebaran g tanah disamping terb
ini jatuh ke permuka dimilikinya yaitu sebe
oleh gaya gravitasi bum pada arah berlawana
pendefinisian kondisi pada arah koordinat
Navier-Stokes, maka terpengaruh sama seka
terdapat faktor kecep ms. Dengan massa y
terjadi pada aliran fl gravitasi bumi, kecep
partikel fluida. Hal ini fluida tersebut.
Gas SO
2
memili dengan berat molekul
diintegrasikan terhadap gaya berat yang dimil
dimiliki udara. Selain i nilai viskositas dinami
1,789 x 10
-5
kgm.s. cerobon
n konsentrasi SO
2
dipermukaan tanah tampak atas ditunj dengan kurva isoline dan kontur.
n gas polutan SO
2
lebih cenderung jatuh ke pe rbawa oleh kecepatan aliran udara. Kecenderun
ukaan tanah dipengaruhi oleh berat molekul sebesar 64,06 grammol, yang kemudian dipengar
si bumi. Gaya gravitasi bumi hanya mempengaruhi anan dengan koordinat sumbu y. Sehingga
kondisi general gaya gravitasi dituliskan negatif -9,81 nat sumbu y. Jika ditinjau dari persamaan kont
aka pergerakan fluida yang searah x dan sekali dengan gaya gravitasi bumi. Namun pada
epatan angin yang diasumsikan seragam yaitu se yang dimiliki oleh molekul fluida, perubahan ga
n fluida merupakan resultan gaya yang dipengar epatan udara dan tegangan geser terhadap dime
l inilah yang akan menentukan arah pergerakan
iliki berat molekul 121,125 lebih besar dibandi ekul udara yaitu sekitar 28,97 grammol.
ap gaya gravitasi bumi seperti pada Persamaan 38, iliki oleh gas SO
2
dua kali lebih dari gaya be n itu, viskositas dinamik SO
2
jauh lebih rendah di mik udara yaitu berturut-turut sebesar 1,158 x
.s. Artinya kemampuan gerak massa partikel pe erobong
69 s ditunjukan
permukaan rungan gas
ekul yang ngaruhi juga
aruhi gaya ngga pada
9,81 ms
2
kontinyuitas n z tidak
pada arah x u sebesar 2
n gaya yang garuhi oleh
ensi jarak an gerakan
bandingkan . Jika ini
n 38, maka berat yang
h dibanding x 10
-5
dan persatuan
70 jarak dan waktu dari gas SO
2
sangat rendah dibandingkan dengan kemampuan udara. Nilai viskositas dinamik akan bepengaruh sama terhadap
arah gerak fluida dari sistem momentum Navier-Stokes. Adanya jumlah mass flow inlet yang besar dan terjadi fenomena
vortex serta turbulensi fluida pada daerah di belakang cerobong, mengakibatkan terjadinya akumulasi gas SO
2
di daerah tersebut. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 27, dimana terdapat konsentrasi gas polutan
yang terbesar dalam wilayah vortex, yaitu wilayah sepanjang centerline di belakang cerobong yang merupakan sumbu simetris dari searah sumbu x
pada bidang permukaan tanah. Nilai konsentrasi terbesar di sepanjang centerline ditunjukkan pada Gambar 28.
Gambar 28. Grafik konsentrasi SO
2
disepanjang centerline Titik puncak maksimum nilai konsentrasi gas polutan SO
2
terdapat pada jarak 60 m dari titik pusat silinder cerobong yaitu sebesar 10721,64
ppm. Besarnya nilai ini merupakan akibat dari akumulasi yang terjadi selama 3600 detik dihitung dari awal inlet gas polutan dari cerobong.
Pengakumulasian terjadi karena disamping berada di permukaan tanah, hembusan kecepatan udara yang menerjang wilayah tersebut pun sangat
rendah dibandingkan dengan wilayah permukaan tanah lainnya di luar batasan lapisan vortex. Selain itu nilai viskositas dinamik material SO
2
juga sangat rendah, sehingga tidak ada parsel udara yang membawa gas polutan
2000 4000
6000 8000
10000 12000
20 40
60 80
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320
S O
2 M
a ss
Fr a
c ti
o n
p p
m
Length m
71 bergerak lebih jauh ke atmosfer. Profil iterasi dari sebaran konsentrasi gas
SO
2
disajikan pada Gambar 29.
Gambar 29. Profil iterasi sebaran konsentrasi gas SO
2
Iterasi untuk gas SO
2
terjadi sebanyak 117 kali hingga didapatkan nilai rata-rata konsentrasi gas SO
2
sebesar 617,97 ppm. Data sebaran gas SO
2
sepanjang centerline secara rinci terdapat pada Lampiran 7. Bentuk sebaran konsentrasi gas H
2
S dapat dilihat pada Gambar 30.
30.a. Tampak samping sepanjang centerface.
30.b. Tampak samping pada jarak 10 meter dari bidang centerface. Iterations
72 30.c. Tampak samping pada jarak 12,5 meter dari bidang centerface.
Gambar 30. Sebaran konsentrasi gas H
2
S di atmosfer pada berbagai jarak bidang tampak samping dari centerface.
Pada Gambar 30 terlihat bahwa tidak ada aliran gas polutan yang menuju permukaan tanah. Semua gas polutan yang diemisikan dari
cerobong bergerak ke atas dan mengikuti kecepatan angin. Gas H
2
S memiliki kerapatan material atau massa jenis sebesar 1,93 kgm
3
, sedangkan udara memiliki nilai kerapatan material sebesar 3,2 kgm
3
. Jika ditinjau dari persamaan Navier-Stokes, ini menunjukan bahwa potensi pergerakan gas
H
2
S menuju arah koordinat y ke atas positif lebih besar dibandingkan dengan udara.
Disamping itu nilai viskositas kinematik gas H
2
S lebih besar dibandingkan dengan udara yang berturut-turut adalah sebesar 6,1088 x 10
-6
dan 5,5906 x 10
-6
m
2
s. Hal ini menunjukan bahwa potensi luas penyebaran material gas H
2
S per satuan waktu lebih besar dibanding dengan udara. Dengan kata lain reaktivitas gas H
2
S lebih tinggi dari pada udara. Gambar penampakan bidang sebaran konsentrasi gas H
2
S tampak dari atas ditunjukkan oleh Gambar 31.
31.a. Tampak atas pada ketinggian 13,5 m dari permukaan tanah.
73 31.b. Tampak atas pada ketinggian 20 m dari permukaan tanah.
31.c. Tampak atas pada ketinggian 30 m dari permukaan tanah.
31.d. Tampak atas pada ketinggian 40 m dari permukaan tanah.
31.e. Tampak atas pada ketinggian 50 m dari permukaan tanah. Gambar 31. Sebaran konsentrasi gas H
2
S tampak atas pada berbagai jarak bidang dari permukaan tanah.
74 Pada Gambar 31 terlihat fenomena sebaran fluida pada ujung jarak
bidang yang terindikasi oleh polutan H
2
S yang seakan-akan memisah atau membelah. Hal ini terjadi karena adanya gradien kecepatan fluida pada saat
fluida polutan berada di dalam cerobong silinder. Perbedaan kecepatan aliran tersebut dipengaruhi oleh tegangan geser dan gaya gesek antara fluida
dengan dinding dalam cerobong, sehingga pada bagian titik tengah cerobong merupakan kecepatan yang paling tinggi dari gas emisi.
Kecepatan aliran gas emisi dari cerobong searah dengan sumbu y dan tegak lurus terhadap kecepatan udara ambient yang seragam dan searah
sumbu x. Jika kedua kecepatan tersebut merupakan vektor, maka pola aliran sebaran gas H
2
S yang dipresentasikan dalam Gambar 30.a, terjadi karena faktor resultan kecepatan udara yang searah dengan sumbu x.
Plot nilai sebaran konsentrasi gas H
2
S dilakukan di sepanjang centerline pada ketinggian 20 m. Hal ini dilakukan karena pada permukaan
tanah tidak terkena dampak dari sebaran gas polutan H
2
S. Garis plot nilai sebaran gas H
2
S diilustrasikan oleh Gambar 32.
Gambar 32. Ilustrasi garis plot data nilai sebaran gas konsentrasi H
2
S Sedangkan sebaran nilai konsentrasi gas polutan H
2
S dipresentasikan dengan grafik pada Gambar 33.
Gambar 33. G Sebaran konsentrasi
ketinggian 13,5 m Sedangkan pada keti
dalam Gambar 33. semakin menurun te
terjadi pada jarak di H
2
S dapat dilihat pada
Gambar 34. P
-1E-11 100000
200000 300000
400000 500000
600000 700000
800000
20
H y
d ro
g en
su lf
id e
M ass
F ra
ct io
n p
p m
. Grafik sebaran gas H
2
S sepanjang centerline. si gas H
2
S di sepanjang centerline mulai terliha m sebagaimana ditunjukan dalam Gambar
ketinggian 20 meter, grafik sebaran gas H
2
S di . Pada Gambar 33 terlihat bahwa konsentrasi
terhadap jarak sumbu x. Penurunan secara si di bawah 3 meter. Sedangkan profil iterasi seb
pada Gambar 34.
34. Profil iterasi sebaran konsentrasi gas H
2
S.
20 40
60 80
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
Length m
75 rlihat pada
ar 31.a. ditunjukan
si gas H
2
S signifikan
sebaran gas
300
76 Nilai konsentrasi maksimum di sepanjang garis plot terdapat pada
jarak 1,2 meter dari titik pusat silinder cerobong yaitu sebesar 703178,6 ppm. Pada jarak selanjutnya di tingkat elevasi 20 m sebaran konsentrasinya
berubah sangat signifikan, karena gas H
2
S terus bergerak ke atas sejalan dengan berubahnya jarak dan terbawa oleh parsel udara yang menghembus
seragam sebesar 2 ms searah sumbu x. Oleh karena itu, dampak yang ditimbulkan gas H
2
S terhadap kehidupan makhluk hidup di permukaan bumi secara langsung tidak bermasalah. Bentuk sebaran gas polutan CO terlihat
pada Gambar 35.
35.a. Tampak samping pada centerface.
35.b. Tampak samping pada jarak 2 meter dari centerface.
35.c. Tampak samping pada jarak 4 meter dari centerface.
77 35.d. Tampak atas pada jarak 10 meter dari permukaan tanah.
35.e. Tampak atas pada jarak 15 meter dari permukaan tanah.
35.f. Tampak atas pada jarak 19 meter dari permukaan tanah.
35.g. Tampak atas pada jarak 23 meter dari permukaan tanah. Gambar 35. Sebaran gas polutan CO pada berbagai jarak bidang.
Pola dispersi ga bergerak menuju per
kecil dibanding gas yang terbesar diantar
udara hanya memiliki gas CO akan domina
Dengan nilai inlet pol menuju permukaan t
karena terjadi resulta CO akan terbawa ole
karena itu, pada Gam menyentuh permukaa
digunakan dalam sim Jangkauan disp
300 meter mencapai emisi dan 6 meter m
sebaran konsentrasi ga oleh Gambar 36.
Gambar 36. Ilust gas CO tampak samping terlihat sedikit dem
permukaan tanah. Disamping debit inputnya yan s polutan lainnya, gas CO memiliki kerapatan
ntara gas lainnya yaitu sebesar 4,355 kgm
3
. Se iki kerapatan material sebesar 3,2 kgm
3
. Oleh ka inan cenderung bergerak menuju arah gravita
t polutan yang kecil, kecenderungan gerakan n tanah akan terhambat oleh hembusan angin s
sultansi gaya pada elemen fluida. Pergerakan dispe oleh parsel udara yang bergerak searah sumbu
ambar 35 tampak samping tidak terlihat bahwa ukaan tanah. Hal ini karena keterbatasan doma
simulasi. spersi gas CO dalam ruang domain simulasi pa
pai 10 meter lebih menuju permukaan tanah dari melebar ke samping pada arah sumbu y. Besarn
si gas CO sepanjang garis ordinat sumbu x ditun
Ilustrasi sebaran gas CO sepanjang garis centerline
78 mi sedikit
ang sangat n material
Sedangkan h karena itu,
vitasi bumi. n gas CO
n searah x dispersi gas
bu x. Oleh a gas CO
domain yang
pada jarak dari sumber
sarnya nilai ditunjukkan
rline
Nilai puncak m yaitu sebesar 70169
ketinggian 20 m sam mengetahui profil iter
Penghitungan ni kali iterasi dengan ni
Perubahan volume fl temperatur, tekanan
timbulnya pergerakan kekekalan massa dan
x, y, z dalam suatu volume terbatas terha
massa pada bidang vol k maksimum konsentrasi gas CO terjadi pada jara
701695,6 ppm. Plot garis centerline ini dilakuka sama seperti ilustrasi pada Gambar 32. Sedangka
terasi konsentrasi gas CO dapat dilihat pada Gam
Gambar 37. Profil iterasi gas CO nilai sebaran konsentrasi gas CO dilakukan seba
nilai rata-rata dari sebaran gas CO sebesar 395,02 fluida terbatas yang diakibatkan oleh adanya pe
n dan sifat fisik fluida lainnya secara alami an fluida di atmosfer. Maka dengan prinsip dasa
dan energi, kadar suatu zat atau massa di suatu posi suatu volume terbatas dapat dihitung. Perubahan
rhadap fungsi waktu sebanding dengan integr volume tersebut.
Iterations
79 arak 1,2 m
kukan pada kan untuk
ambar 37.
banyak 80 395,023 ppm.
perbedaan i memicu
sar hukum u posisi titik
an integral egral fluks
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN