154 Produksi Gas dari Padatan
terbentuk CO. Akibatnya akan terdapat lebih banyak CO di dalam burner dan terbakar sehingga temperatur api dalam burner naik.
5.6.4. Distribusi Temperatur Eksperimen dan Simulasi
Ketinggian reaktor gasifikasi adalah 0,6 m sehingga penempatan termokopel untuk mengukur distribusi temperatur
reaktor dibagi dalam beberapa lokasi. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan hasil pengukuran temperatur yang lebih akurat
sehingga dapat ditentukan distribusi temperatur di dalam reaktor yang digunakan. Lokasi penempatan termokopel dapat dilihat
dalam Tabel 5.6 berikut. Tabel 5.6. Lokasi penempatan termokopel pada reaktor gasifikasi.
Nomor Termokopel
Lokasi Penempatan Panjang Termokopel dari Dinding Reaktor
1 Ketinggian 0,58 m
1 cm 2
Ketinggian 0,43 m 1 cm
3 Ketinggian 0,28 m
1 cm 4
Ketinggian 0,13 m 1 cm
Sensor panas yang digunakan pada penelitian ini adalah termokopel tipe K, yaitu termokopel yang mampu digunakan
untuk pengukuran pada temperatur tinggi, dimana jangkauan yang bisa ditangkap untuk sensor panas ini dari 0
o
C hingga 1400
o
C. Sedangkan untuk pembacaan dari termokopel digunakan thermocontroller merek Autonic tipe TZN4S. Untuk lebih jelasnya
penempatan termokopel pada reaktor gasifikasi seperti terlihat dalam Gambar 5.17 berikut.
Gambar 5.17. Posisi termokopel pada reaktor gasifikasi
155 Gasifikasi
Simulasi numerik dilakukan dengan menggunakan berbagai parameter pengujian eksperimen, diantaranya adalah
kondisi batas, properti material serta nilai pembangkitan massa dan energi.
Beberapa kondisi batas yang digunakan dapat disimak pada Tabel 5.7 berikut.
Tabel 5.7. Kondisi batas simulasi numerik reaktor gasifikasi. Variabel
Kondisi Batas
Temperatur Udara 300 K
Densitas Udara 1,16 kgm
3
Viskositas Udara 18,46 x10
-6
N.sm
2
Konduktivitas Termal Udara 2,63 x10
-2
Wm.K Kalor Jenis Udara
10,07 x10
-1
kJkg.K Penentuan nilai pembangkitan massa dan energi pada
variasi kecepatan I seperti terlihat pada Tabel 5.8 dan Tabel 5.9 berikut.
Tabel 5.8. Perhitungan laju massa udara dan laju massa sekam untuk berbagai variasi ketinggian pada variasi kecepatan I.
Tinggi m
Kec. Udara Masuk
Reaktor x 10
3
ms Massa
Sekam Padi x 10
2
kg Waktu s
Laju Massa
Udara x 10
4
kgs Laju
Massa Sekam
Padi x 10
4
kgs
0,48-0,60 12,15
17,55 1202
2,49 1,46
0,36-0,48 25,12
20,08 850
5,15 2,36
0,24-0,36 44,66
25,91 658
9,16 3,93
0,12-0,24 70,58
30,88 528
14,48 5,85
0,00-0,12 102,67
30,86 360
21,06 8,56
Perkiraan reaksi kimia pada masing-masing ketinggian digunakan untuk menentukan nilai pembangkitan massa dan
energi. Perkiraan reaksi untuk ketinggian 0,48-0,60 m adalah:
5,43x10
-6
CH
1,78
O
0,78
N
0,01
+
1,82x10
-6
O
2
+3,76N
2
2,44x10
- 6
CO
2
+
2,99x10
-6
CO
+
4,83x10
-6
H
2
+
6,85x10
-6
N
2
5.19
156 Produksi Gas dari Padatan
Dari perkiraan reaksi pada berbagai variasi ketinggian maka nilai pembangkitan massa dan energi dapat disajikan dalam Tabel 5.9
berikut. Tabel 5.9. Penentuan nilai pembangkitan massa dan energi untuk
berbagai variasi ketinggian pada variasi kecepatan I.
Tinggi m
Laju Massa
Udara x 10
4
kgs Laju
Massa Sekam
Padi x 10
4
kgs Pembangkitan
Massa x 10
2
kgm
3
s Pembangkitan
Energi x 10
-4
Wm
3
0,48- 0,60
2,49 1,46
9,23 11,68
0,36- 0,48
5,15 2,36
13,24 37,21
0,24-0,36 9,16
3,93 20,69
52,75 0,12-0,24
14,48 5,85
32,43 67,90
0,00-0,12 21,06
8,56 45,47
84,76
Gambar 5.18. Grafik distribusi temperatur reaktor terhadap waktu pada berbagai ketinggian untuk varisi kecepatan I.
Untuk selanjutnya proses simulasi dilakukan dengan iterasi sesuai dengan nilai pembangkitan massa dan energi serta waktu
0,60 0,50
0,40 0,30
0,19 0,09
1202 2052
3239
3600 300
400 500
600 700
800 900
Temperatur K
Ketinggian m Waktu detik
1202 eksp
1202 simul
2052 eksp
2052 simul
2711 eksp
2711 simul
3239 eksp
3239 simul
3600 eksp
3600 simul
157 Gasifikasi
reaksi pada masing-masing ketinggian, sehingga didapatkan hasil distribusi temperatur reaktor untuk setiap variasi kecepatan,
variasi ketinggian dan variasi waktu pada jarak 1 cm dari dinding reaktor. Pada variasi kecepatan I dan kadar air 10 didapatkan
distribusi temperatur reaktor pada berbagai ketinggian sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.18.
Untuk lebih jelasnya distribusi temperatur reaktor gasifikasi dengan variasi kecepatan I dapat dilihat pada Gambar
5.19. Dapat dilihat bahwa pada 1200 detik pertama temperatur tertinggi reaktor adalah sekitar 600 K. Setelah berlangsungnya
proses gasifikasi yaitu dari detik ke-2052 sampai detik ke-3600, temperatur maksimum yang terjadi adalah sekitar 970 K. Semakin
lama, karena tidak adanya penambahan sekam, temperatur yang tinggi yang menunjukkan pusat terjadinya reaksi gasifikasi
semakin menuju ke bawah.
t : 1200 detik t : 2052 detik t : 2711 detik t : 3239 detik t : 3600 detik
Gambar 5.19. Grafik distribusi temperatur reaktor pada berbagai ketinggian pada variasi kecepatan I.
Pada variasi kecepatan II dan kadar air 10 didapatkan distribusi temperatur reaktor pada berbagai ketinggian
sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.20 dan Gambar 5.21.
158 Produksi Gas dari Padatan
Dibandingkan dengan kecepatan I, waktu yang butuhkan untuk proses gasifikasi pada kecepatan II semakin cepat. Adanya
penambahan udara ke dalam reaktor menyebabkan reaksi gasifikasi semakin aktif dan akibatnya temperatur maksimum
yang terjadi lebih tinggi. Temperatur maksimum pada kecepatan II adalah 990 K sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.21.
Gambar 5.20. Grafik distribusi temperatur reaktor terhadap waktu
pada berbagai ketinggian untuk variasi kecepatan II.
t : 1090 detik t : 1928 detik t : 2594 detik t : 3117 detik t : 3480 detik
Gambar 5.21. Grafik distribusi temperatur reaktor pada berbagai ketinggian pada variasi kecepatan II.
0,60 0,50
0,40 0,30
0,19 0,09
1090 1928
3117 3480
300 400
500 600
700 800
900
Temperatur K
Ketinggian m Waktu detik
1090 eksp
1090 simul
1928 eksp
1928 simul
2594 eksp
2594 simul
3117 eksp
3117 simul
3480 eksp
3480 simul
