SIMULASI MODEL ALAT PENUKAR KALOR MENGGU (1)
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
SIMULASI MODEL ALAT PENUKAR KALOR MENGGUNAKAN
SOFTWARE ENGINERING UNTUK PEMANFAATAN
GAS BUANG BOILER SEBAGAI SUMBER KALOR
PADA PROSES PENGERINGAN KERNEL
Mahyunis, ST, MT1, Arnold PG Lbn Gaol2, Aghib Ritaldi Siregar3
1,2,3
Teknik Pengolahan Hasil Perkebunan
Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan Medan
RINGKASAN
Pemanfaatan energi alternatif sangat di perlukan pada dunia industri, selain energgi
alternatif tetapi juga perlu dilakukan optimasi dan pengghematan energi.Pabrik kelapa sawit
saat ini sudah melakukan pengghemattan energi. Pabrik Kelapa Sawit membutuhkan uap
pada proses pengolahan. Selama ini uap yang digunakan untuk pengolahan berasal dari uap
sisa turbin.Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan gas buang boiler sebagai sumber
kalor pengganti uap di kernel dryer, alat yang digunakan untuk memanfaatkan gas buang ini
adalah alat penukar kalor, oleh karena itu kajian dilakukan untuk mendapatkan model alat
penukar kalor yang paling baik dalam pemanfaatan gas buang boiler dengan pendekatan
simulasi software enginering komputer.Kajian ini dilakukan dengan tiga tahap. Tahap
pengukuran lapangan, permodelan dan simulasi. Variabel yang di simulasi di ambil
berdasarkan pengukuran di lapangan. Tahap modeling dengan menggunakan software
enginering dengan luas penampang yang sama sebanyak tiga bentuk model. Tahap simulasi
yaitu flow simulation dan trasient thermal. Berdasarkan hasil simulasi dapat disimpulkan
dengan nilai kalor yang paling tinggi pada model bentuk ke tiga pada kondisi simulasi flow
simulation model x3 14,1905 W/m2 dan kondisi simulasi transient thermal selama 20 detik
model x3 36,3246W/m2.
Kata kunci : Gas Buang,Alat Penukar Kalor,simulasi model, Software enginering
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
I.
A.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sumber daya energi fosil sangat
terbatas, ehingga pengelolaan energi
tersebut harus dilakukan secara optimal,
agar dapat menjamin ketahanan energi saat
ini maupun dimasa datang. Namun pada
kenyataannya, pengelolaan sumber daya
energi belum dilakukan secara optimal.
Upaya pencarian sumber energi alternatif
selain energi fosil membuat masyarakat
bersemangat untuk membuat terobosanterobosan sebagai langkah mencari energi
alternatif, misalnya saat ini sudah banyak
kendaraan bermotor menggunakan energi
listrik dalam bahan bakarnya, tidak
menggunakan bahan bakar fosil lagi.
Selain mencari energi alternatif,
masyarakat industri juga dihimbau untuk
melakukan optimasi dan penghematan
dalam penggunaan energi. Misalnya
masyarakat menghemat listrik, konversi
bahan bakar fosil ke nabati.
Pabrik kelapa sawit melakukan
effisiensi energi dengan memanfaatkan
sumber-sumber energi dari produk
sampingan.
Pabrik
kelapa
sawit
menghasilkan produk sampingan yaitu
fiber dan cangkang. Produk sampingan ini
menjadi bahan bakar utama di boiler. Uap
yang
dihasilkan
dari
pembakaran
digunakan turbin untuk menghasilkan
energi listrik.
Selama proses pembakaran masih
ada energi yang terbuang begitu saja, yaitu
gas buang hasil pembakaran. Gas buang
ini masih mengandung energi yang dapat
dimanfaatkan kembali.
Alat
yang
digunakan
untuk
memanfaatkan gas buang tersebut adalah
Alat Penukar Kalor (APK). APK
mempunyai cara kerja menangkap energi
panas gas asap dan mengalirkan udara
bersih,
sehingga
udara
bersih
temperaturnya meningkat. Udara bersih ini
dapat digunakan untuk proses pengolahan
yang membutuhkan panas, salah satunya
pengeringan di kernel dryer.
Saat ini pengeringan dikernel dryer
masih menggunakan uap sisa dari Turbin
sebagai sumber kalor untuk pengeringan.
Jika dilakukan subtitusi energi dari sumber
kalor uap menjadi sumber kalor yang
berasal dari gas asap. Dalam pemanfaatan
ini membutuhkan bentuk alat penukar
kalor yang paling effisien dalam
mendistribusikan kalor.
Maka pada kajian ini akan dilakukan
pemanfaatkan gas buang boiler sebagai
sumber kalor proses pengeringan di kernel
dryer
dengan
simulasi
enginering
komputer untuk mendapatkan model APK
paling effektif.
B. Rumusan Masalah
Berkaitan dengan latar belakang di
atas, penelitian ini mengkaji tentang
pemanfaatan gas buang boiler sebagai
sumber energi pada proses pengeringan
kernel dryer.
1. Rumusan masalah pada kajian ini
adalah:
a.
Membuat model alat penukar kalor
dengan bantuan program enginering
solidworks.
b.
Simulasi model alat penukar kalor
menggunakan software enginering
solidworks(heatflux)
dan
ansys
workbench(transient thermal).
2. Kajian ini dilakukan berdasarkan
dengan:
a.
Temperatur
gas
asap
sesuai
pengukuran dilapangan.
b.
Kecepatan
gas
asap
sesuai
pengukuran dilapangan.
c.
Tekanan gas asap sesuai perhitungan.
C. Tujuan Penelitian
1.
Tujuan Umum
Mampu mensimulasikann model alat
penukar kalor menggunakan software
enginering komputer untuk pemanfaatan
gas buang boiler sebagai sumber kalor
pada proses pengeringan kernel. Tujuan
tersebut meliputi dibawah ini:
a.
Mendapatkan model alat penukar
kalor dengan bantuan software
enginering solidworks.
b.
Mengetahui kalor yang dihasilkan
aliran dengan bantuan software
enginering solidworks.
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
c.
D.
1.
2.
3.
II.
A.
Mengetahui penyebaran kalor pada
model dalam perubahan waktu
dengan bantuan software enginering
ansys workbench.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
Dapat menyelesaikan tugas akhir ini
sebagai salah satu syarat untuk gelar
sarjana sains terapan.
Sebagai informasi yang bermanfaat
bagi pelaku industri kelapa sawit
dalam memilih bentuk APK untuk
pemanfaatan gas buang boiler.
Sebagai bahan pertimbangan untuk
penelitian
selanjutnya
dalam
pemanfaatan gas buang boiler.
TINJAUAN PUSTAKA
Pengolahan Inti Kelapa Sawit
Stasiun biji pada PKS merupakan
stasiun akhir untuk memperoleh inti sawit.
Biji yang didapat dari pemisahan biji dan
ampas (depericarper) dikirim ke stasiun
ini untuk diperam, dipecah, dipisahkan
antara inti dan cangkang. Inti dikeringkan
sampai batas yang ditentukan, dan
cangkang dikirim ke pusat pembangkit
tenaga sebagai bahan bakar. Proses
pengeringan inti pada Pabrik Kelapa Sawit
merupakan suatu proses yang sangat
berpengaruh pada kualitas kernel yang
diproduksi.
B. Kernel Dryer
Kernel Dryer merupakan suatu alat
yang digunakan pada pabrik kelapa sawit
(PKS) untuk proses pengolahan inti yang
berfungsi sebagai tempat penimbunan inti
sementara dan untuk mengurangi kadar air
pada inti sampai batasan tertentu (7%) atau
sesuai dengan ketetapan perusahaan
dengan menggunakan heater sebagai
media pemanas yang dihembuskan
kedalam
kernel
dryer
dengan
menggunakan
fan
blower
untuk
mengurangi kadar air pada inti tersebut
(Naibaho,1998).
C. Perpindahan Panas
Panas berpindah dari benda yang
bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu
lebih rendah dengan tiga cara, yaitu:
1. Konveksi
Konveksi merupakan perpindahan
panas antara permukaan solid dan
berdekatan dengan fluida yang bergerak
atau mengalir dan itu melibatkan pengaruh
konduksi dan aliran fluida.
Laju
perpindahan kalor secara konveksi dapat
dinyatakan sebagai:
q= h.A(Ts-T )
Dimana :
h =
koefisien
perpindahan
panas konveksi (W/m2.K)
A =
luas penampang (m2)
Ts =
temperatur plat (K)
T =
temperatur fluida yang
mengalir dekat permukaan (K)
D. Alat Penukar Kalor
Alat penukar kalor adalah suatu alat
yang memungkinkan perpindahan panas
dan bisa berfungsi sebagai pemanas
maupun sebagai pendingin. Biasanya,
medium pemanas dipakai uap lewat panas
(super heated steam) dan air biasa sebagai
air pendingin (cooling water). Perpindahan
panas pada alat penukar kalor biasanya
melibatkan konveksi masing-masing fluida
dan konduksi sepanjang dinding yang
memisahkan
kedua
fluida.
Laju
perpindahan panas antara kedua fluida
pada alat penukar kalor bergantung pada
besarnya perbedaan temperatur pada lokasi
tersebut, dimana bervariasi sepanjang alat
penukar kalor(Rofi Moch, A,2013).
E. Prosedur Finite Element Method
(FEM)
Prosedur FEM standar dapat
diringkas sebagai berikut.
1.
Daerah Diskritasi.
Tubuh padat dibagi menjadi elemenelemen Ne. Prosedur ini sering disebut
meshing, yang biasanya dilakukan dengan
menggunakan pra-prosesor. Hal ini
terutama berlaku untuk geometri yang
kompleks.
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Dimana nf adalah jumlah Degrees Of
Freedom (DOF) pada node. Untuk padatan
3D, nf = 3, dan
Perhatikan
bahwa
komponen
perpindahan juga dapat terdiri dari rotasi
untuk struktur balok dan pelat. Vektor de
dalam Pers. (2.13) adalah vektor
perpindahan untuk seluruh elemen, dan
memiliki bentuk
Oleh karena itu, DOF total elemen seluruh
nd × nf. Dalam pers. (2.13), N adalah
matrikiks fungsi bentuk untuk node dalam
elemen, yang telah ditetapkan untuk
mengasumsikan
bentuk
variasi
perpindahan
sehubungan
dengan
koordinat. Memiliki bentuk umum dari
, ,
, ,
, ,
, ,
=
Keterangan
, ,
= matriks fungsi bentuk
untuk node
, ,
= Untuk node 1
, ,
= Untuk node 2
, ,
= Untuk node
Dimana Ni adalah matriks sub-fungsi
bentuk untuk komponen perpindahan,
yang disusun sebagai
Dimana Nik adalah fungsi bentuk
untuk komponen perpindahan k (DOF)
pada node engan. Untuk padatan 3D, nf =
3, dan sering Ni1 = Ni2 = Ni3 = Ni.
Perhatikan
bahwa
tidak
perlu
menggunakan fungsi bentuk yang sama
untuk semua komponen perpindahan pada
node. Sebagai contoh, kita sering
menggunakan fungsi bentuk yang berbeda
untuk pemindahan translasi dan rotasi.
Perhatikan bahwa pendekatan ini
mengasumsikan
perpindahan
sering
disebut
metode
perpindahan.
Ada
pendekatan FEM yang mengasumsikan
tegangan sebaliknya, (Sonief As’ad . A .
2003).
F. Solidworks
Computational Fluid Dynamics
(CFD) adalah metode perhitungan dengan
sebuah kontrol dimensi, luas dan volume
dengan memenfaatkan bantuan komputasi
komputer untuk melakukan perhitungan
pada tiap-tiap elemen pembaginya.CFD
adalah penghitungan yang mengkhususkan
pada fluida. Mulai dari aliran fluida,
perpindahan panas dan reaksi kimia yang
terjadi pada fluida.
G. Ansys Workbench 14.5
Ansys Workbench 14.5 adalah salah
satu perangkat lunak berbasiskan metode
elemen hingga yang dipakai untuk
menganalisa masalah-masalah rekyasa
(engineering). Ansys Workbench 14.5
menyediakan fasilitas untuk berinteraksi
antara solvers family ansys. Ansys
Workbench 14.5 juga dapat berintegrasi
dengan perangkat lunak cad (computer
aided Design) sehingga memudahkan
pengguna dalam membangun model
geometri dengan berbagai perangkat lunak
Cad. Beberapa perangkat lunak tersebut
adalah Catia, Solidworks.
III. METODELOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian
ini
dilakukan
di
Laboratorium Kampus Stipap dan PT. PP
London Sumatera pada PKS Begerpang
Tanjung Morawa pada bulan maret 2014
s.d September 2014.
B. Alat dan bahan
Alat-alat yang digunakan dalam
proses penelitian ini antara lain adalah:
1.
Boiler PT London Sumatera Tanjung
Morawa
Boiler yang digunakan ialah boiler
yang berada di Pabrik Kelapa Sawit PT
London Sumatera Tanjung Morawa, boiler
ini dilakukan pengukuran untuk variable
yang digunakan pada simulasi, spesifikasi
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
boiler PT London Sumate
atera Tanjung
Morawa seperti ditunjukkan pada
p
table
a.
Spesifikasi boiler 1 PT.
T. PP London
Sumatera pada PKS Beg
egerpang
1. Merk
: VICKER
HOSKIN
2. Kapasitas
: 30 Ton/jam
3. Code
: BS 11131998
4. Tekanan Kerja : 30 Bar
ar
5. Model
: TW 16/44-75B
16
6. SN
: 20462
7. Tahun
: 2002
2.
Anemometer
Anemometer
digunak
akan
untuk
mengukur kecepatan udara
ra di dalam
chimney, anemometer yang
ng digunakan
menggunakan anemometer model
mo kipas.
Tabel 1. tabel Spesifikasi anemometer
an
3.
Thermometer
Thermometer
digunak
nakan
untuk
mengukur temperatur keluar
ar gas buang
boiler, thermometer yang dig
igunakan jenis
thermokopel.
Tabel 2. Tabel Spesifikasii termokopel
te
4. Laptop
Laptop digunakan untuk
tuk merancang
desain dan simulasi m
menggunakan
software enginering kompute
ter Solidworks
dan Ansys workbench yang sudah
s
diinstal
di dalam komputer.
C. Metode penelitian
Kajian ini menggunak
nakan metode
simulasi (software enginering
ing) komputer
dengan mencoba beberapa variasi
va
bentuk
APK dengan kondisi kerja
ja yang sama.
Simulasi ini dilakukan untukk mendapatkan
m
model APK yang pali
aling banyak
menghasilkan kalor. Kajian ini
i dilakukan
dengan beberapa tahapann diantaranya
adalah pengukuran lap
apangan, pembuatan
model dan simulasi mod
odel.
1.
Pengukuran lapang
ngan
Sebelum melakuka
kan simulasi terlebih
dahulu melakukan peng
ngukuran untuk data
yang akan di input keda
dalam simulasi, datadata yang sudah di dap
apatkan berdasarkan
pengamatan seperti ditu
tunjukkan pada tabel
3. di bawah ini.
Table 3. Tabel Pengu
gukuran Lapangan
Pembuatan desain
in model
Desain model ddikerjakan dengan
menggunakan
softwa
tware
enginering
Solidworks. Model yan
ang dibuat sebanyak
tiga buah dengan luas
as permukaan yang
sama sebesar 0,25 m² tetapi
te
dengan bentuk
yang berbeda. Hal inii dilakukan
d
agar saat
membandingkan model
del, semua dimensi
sama dan hanya bentu
ntuk yang berbeda.
Beberapa desain model
el yang telah dibuat
antara lain :
1.
Model X1
2.
2.
Gambar 13. Model
M
X1
Model X2
Gambar 14. Model
M
X2
3. Model pipa X33
Gambar 15. Model
M
X3
3.
Simulasi
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Model yang telah dibuat di
simulasikan dengan software enginering
komputer. Software enginering yang
digunakan adalah software enginering
solidworks dan ansys workbench. Adapun
langkah-langkah
simulasi
software
enginering tersebut sebagai berikut:
a.
Simulasi Solidworks
Flow simulation pada software
enginering solidworks dipergunakan utnuk
mengetahui kondisi aliran fluida yang
terjadi di dalam Alat Penukar kalor,
beberapa tahap dalam Flow Simulation di
dalam Solidworks adalah sebagai berikut:
1.
Input Data
a. Computational Domain
b. Fluid subdomains
Tahap input ini ialah Jenis fluida,
kondisi fluida,dan inlet fluida, disini
menggunakan fluida carbon dioxside
karena gas asap merupakan gas carbon
dioxside.
c. Boundary Conditions
- Inlet Velocity
Memasukan data kecepata laju gas
asap
Tabel 4. Tabel parameter inlet
velocity gas buang
Gambar 18. boundary
Conditions
- Inlet environment pressure
Memasukan tekanan lingkungan
yang ada di dalam bejana 567415,05 Pa.
2.
Goals
Memasukan tujuan yang ingin
diketahui,banyak tujuan dari input yang
dimasukan antara lain;
a.
Total Pressure
Mengetahui jumlah tekanan yang
terjadi dalam bejana
b.
Temperature Of Fluid
Mengetahui temperatur fluida di
dalam fluida selama berjalan
c.
Velocity
Mengetahui
jumlah
aliran
kecepatangas buang di dalam bejana saat
berjalan
d.
Heat Flux
Total kalor yang dihasilkan dari
aliran.
3.
Tahap simulasi Flow Simulation
Setelah model di ’’Run’’ maka akan
dihasilkan beberapa tujuan yang dapat
dilihat secara visual pada bejana.
a. Surface plots
Melihat keseluruhan kodisi di dalam
bejana, kondisi temperature, kondisi
tekanan, kondisi kecepatan aliran,sheare
stress dan heat flux.
b. Flow trajectories
Untuk melihat kondisi aliran yang
terjadi di dalam bejana, temperatur aliran,
tekanan aliran, aliran kecepatan.
b.
Simulasi Ansys Worksbench 14,5
Simulasi yang dilakukan di Ansys
Workbench untuk mengetahui penyebaran
nilai kalor dengan perbedaan waktu, total
Heat Flux di dapat dari besarnya nilai Heat
Flux terhadap model yaitu alat penukar
kalor, besarnya nilai Heat Flux yang
diberikan setiap model sesuai dengan
jumlah kalor pada aliran fluida didalam
alat penukar kalor. Tahap simulasi Ansys
Workbench sebagai berikut:
a. Klik dua kali ikon software Ansys
pada dekstop
b. Untuk membuka program Ansys
setelah muncul lembar project pada
Ansys, pilih toolbar Transient
Thermal terdapat beberapa menu bar
yaitu Enginering Data, Geometry,
Model , Set Up, Solution, Result.
c. Enginering Data
Enginering Data digunakan untuk
memilih
spesifikasi
material
yang
digunakan didalam simulasi, dalam
simulasi ini menggunakan material
Structural Steel yang di edit propertinya
menjadi carbon steel.
Tabel 5. Spesifikasi material
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
d.
Geometry
try digunakan
Menu Import Geometry
untuk mengimport model di Ansys
An
e. Model
Menu model untuk mes
eshing model,
yaitu membuat node – node di
d model yang
akan di simulasi.
f. Set Up
Proses input data, yai
yaitu besarnya
nilai Heat flux yang di ber
erikan ke tiap
model berdasarkan berpa kalor yang
dihasilkan gas asap dan tem
temperaturnya,
langkahnya seperti dibawah ini:
in
1. klik dua kali pada menu
m
set up,
kemudian akan mun
uncul display
mechanical, klik kanann ppada
,
Insert , pilih
ke
kemudian
klik
seluruh bodi model,ma
masukan nilai
heat flux sesuai model
g.
Solution
digunakan
an
untuk
Solution
menentukan goals atau tujua
juan dari data
yang sudah dimasukan, goals
ls di sini Total
Heat Flux
, kemudian
k
klik
“Solve” untuk menjalankan pe
perhitunganya.
h. Result
Model yang telah di simulasi,
sim
maka
akan muncul hasil perhit
hitungan oleh
komputer, hasil perhitunga
gannya dapat
dilihat berupa perubahan warna pada
model yang disimulasi, seper
peri gambar di
bawah ini:
IV.
HASIL DAN PEMBA
BAHASAN
Hasil Flow Simulation
n Solidworks
S
Flow simulation iala
alah simulasi
aliran, tipe aliran disini ialah aliran
internal, tujuan flow simulati
ation ini untuk
mengetahui kondisi aliran fluida
flu
terhadap
model yang disimulasi, analisa
a
yang
dilihat ialah hasil simulasi total
to pressure,
temperature of fluid, velocity
ty dan heat flux
pada model x1, x2, dan x3. Hasil
H
simulasi
gambar yang ditampilkan ddalam bentuk
surface plots dan flow trajecto
tor.
1.
Model x1
a. Total pressure
A.
(a)
(b
(b)
Gambar 29. (a). surface
ce plot pressure (b).
flow trajector
or pressure
Berdasarkan gamb
mbar di atas dapat
dilihat nilai tekanan yan
ang terjadi maksimal
567469,3814 Pa dan min
inimal 567381,3953
Pa.
(b)
(b)
Gambar 30. (a). bagia
gian maksimal (b).
bagian min
inimal
b. Temperatur fluida
da
(b)
(a)
Gambar 31. (a). surfac
face plot temperatur
Bagian maksimal dan m
minimal temperatur
fluida
fluida(b). flow trajector
tor temperatur fluida
(a)
(b
(b)
Gambar 32. (a). Bagia
gian maksimal (b).
Bagian min
inimal
c. Velocity
(a)
(b
(b)
Gambar 33. (a). Surface
ce plot velocity (b).
Flow trajector
tor velocity
.
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Gambar 38. (a). surface
ce plot pressure (b).
flow trajector
or pressure
(a)
(b)
Gambar 34. (a). Bagian mak
aksimal (b).
Bagian minimal
d.
Sheare stress
Sheare stress adalah ti
tingkat resiko
kegagalan material akibat tekanan
te
kerja
dari aliran yang mengalir dii ddalam model,
sehingga dapat dilihat titi
itik-titik yang
mengalami
sheare
stres
ress
setelah
mengalami tekanan dari aliran pada
gambar di bawah ini :\
Berdasarkan gamb
mbar di atas dapat
dilihat nilai tekanan yan
ang terjadi dianggap
rata-rata berdasarkan warna
w
567169,0372
Pa.
b. Velocity
Gambar 39. Flow
low Trajector
Velocit
city
Kecepatan rata--rata berdasarkan
warna yang yang palin
ling banyak berada
pada kecepatan 2,48933 m/s.
m
c. Temperatur fluida
she
stress
Gambar 35. Surface plot sheare
e. Heat Flux
Gambar 37. Sureface Heeat Flux
f. Tabel Hasil
Tabel hasil simulasi, di tabel inilah
dapat dilihat tujuan yang di inginkan.
Ditabel ini juga dapat dilihatt jjumlah iterasi
yang dianalisa selama sim
imulasi. Tabel
tersebut dapat dilihat pada
da gambar di
berikut ini:
Tabel 6. hasil simulasi model
m
x1
1.
a.
Model x2
Total pressure
(a)
(a)
(b)
Gambar 40. (a).surface
ce plot temperatur
fluida (b).flow trajector
or temperatur fluida
Jika dilihat berda
rdasakan gambar di
atas
temperatur
fluida
flu
mengalami
perubahan temperaturr di seluruh bagian
model
selama
alir
liran
berlangsung,
maksimal temperatur flu
fluida yang mengalir
310,0015°C di dalam model,
m
dan minimal
temperaturnya 307,4223
23°C.
d. Sheare stress
Sheare stress ada
dalah tingkat resiko
kegagalan material aki
kibat tekanan kerja
dari aliran yang mengal
alir di dalam model,
sehingga dapat diliha
hat titik-titik yang
mengalami
sheare
stress
setelah
mengalami tekanan dari
d
aliran pada
gambar di bawah ini :
(b)
Gambar 41. Surface plot
p sheare stress
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Berdasarkan gambar diatas titik
sheare stress tidak adanya tit
titik-titik kritis
pada pipa selama aliran berlan
angsung.
e. Heat Flux
Gambar 44. Flo
low trajector
Berdasarkan gamb
mbar di atas dapat
disimpulkan rata-rataa kecepatan aliran
menurut warna padaa kecepatan 2,4493
m/s.
c. Temperatur fluida
Gambar 42. Sureface Heat
He Flux
f.
Tabel Hasil
Tabel hasil simulasi, di tabel inilah
dapat dilihat tujuan yang di inginkan.
Ditabel ini juga dapat dilihatt jjumlah iterasi
yang dianalisa selama sim
imulasi. Tabel
tersebut dapat dilihat pada
da gambar di
berikut ini:
Tabel 7. hasil simulasi model
m
x2
2.
a.
Model x3
Total pressure
(a)
(b)
Gambar 45. (a). Surfac
face plot (b). Flow
trajecto
ctor
Jika dilihat berda
rdasakan gambar di
atas
temperatur
fluida
flu
mengalami
perubahan temperaturr di seluruh bagian
model
selama
alir
liran
berlangsung,
maksimal temperatur flu
fluida yang mengalir
310,0015°C di dalam model,
m
dan minimal
temperaturnya 305,7204
04 °C.
d. Sheare stress
Sheare stress ada
dalah tingkat resiko
kegagalan material aki
kibat tekanan kerja
dari aliran yang mengal
alir di dalam model,
sehingga dapat diliha
hat titik-titik yang
mengalami
sheare
stress
setelah
mengalami tekanan dari
d
aliran pada
gambar di bawah ini :
(a)
(b
(b)
Gambar 43. (a). Surface plott pressure
p
(b).
Flow trajector pressu
ssure
Berdasarkan gambar ddi atas dapat
dilihat tidak ada perub
ubahan yang
menunjukan tekanan berbeda
da beda, warna
/di dominasi oleh warna biru.
b. Velocity
p sheare stress
Gambar 46. Surface plot
Berdasarkan gam
ambar diatas titik
sheare stress yang paling
pa
tinggi pada
bagian ujung model,, bagian
b
saat aliran
keluar, besarnya teka
kanan maksimalnya
14,2555 Pa.
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
e.
aksimal
Gambar 47. bagian mak
Heat Flux
Gambar 48. Sureface Heeat Flux
f. Tabel Hasil
Tabel hasil simulasi, di tabel inilah
dapat dilihat tujuan yang di inginkan.
Tabel tersebut dapat dilihatt pada
p
gambar
di berikut ini:
Tabel 8. Hasil Simulasii M
Model x3
Gambar 50. Arah peny
nyebaran heat flux
modell x1
x
Kondisi transien
ent thermal pada
model x1 dengan peruba
bahan waktu selama
20 detik dapat dilihat nnilai heat flux yang
terjadi pada tabel di baw
awah ini.
Tabel 9. Tabel Transie
sient Thermal Total
Head Flux model
m
x1
B.
Berdasarkan tabel
el di atas dapat ratarata kenaikan heat flux
lux selama 20 detik
8,430515 W/m2.
10
Heat Flux(W/m²)
Hasil simulasi Ansys
ys Worbench
14,5
d
pada
Analisys system yang dipakai
simulasi ini ialah transient thermal,
th
yaitu
bagaimana penyebaran panass dipermukaan
model jika diberi nilai thermaal beban yang
sesuai dengan hasil simulas
asi aliran dari
solidworks. Model mana yangg paling baik
dalam penyebaran nilai therm
ermal yang di
berikan. Peyebaran yang baik
aik disini ialah
penyebaran yang paling tinggi nilai
kalornya berdasarkan rata-rata
ata dari jumlah
kalornya. Tujuan dari simuulasi kali ini
adalah untuk mengetahui tota
otal kalor yang
dihasilkan dari model.
1.
Model x1
Hasil dari simulasi
si Transient
Thermal Total Heat Flux mode
del x1
Jika diliihat berda
dasarkan penyebaran
kalor berdasarkan bentuk
be
tidak ada
mengalami banyak peru
rubahan warna pada
bagian pipa tengah. Banyak
B
perubahan
warna pada bagian alira
ra masuk dan keluar.
5
min
max
0
0,2
1
4,8
8,8 12,8 16,8 20
time (s)
Gambar 51. Grafik Transient
Tr
Thermal
Total Head Flux
lux model x1
2.
Model x2
Hasil dari simulasi
asi Transient Total
Heat Flux model x2
Gambar 49. heat flux mo
model x1
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Gambar 52. Surface plot heat flux model
x2
Terjadi perbedaan warna hanya pada
pipa bagian aliran masuk dan keluar.
Gambar 53. Arah penyebaran
model x2
Terjadi perbedaan warna yang dapat
terlihat jelas pada gambar hanya pada
bagian aliran masuk dan aliran keluar.
Kondisi transient thermal pada
model x2 dengan perubahan waktu selama
20 detik dapat dilihat nilai heat flux yang
terjadi pada tabel di bawah ini.
Tabel 10. Tabel Transient Thermal Total
Head Flux model x2
Berdasarkan tabel di atas dapat ratarata kenaikan heat flux selama 20 detik
12,85677 W/m2. Kemungkina terjadi
kenaikan di model ini dikarenakan model
pipa yang hampir seluruh bagian pipa
saling memberikan kalor atau saling
memanaskan antara satu pipa dengan pipa
di sebelahnya tetapi masih ada bagian pipa
yang tidak memdapatkan kalor, yaitu pada
pipa bagian luar.
10
5
min
max
0
0,2
0,4
1
2,8
4,8
6,8
8,8
10,8
12,8
14,8
16,8
18,8
20
heat flux(W/m²)
15
time(s)
Gambar 54. Grafik Transient Thermal
Total Heat Flux model x2
Berdasarkan grafik di atas terjadi
kenaikan heat flux pada model ini, ratarata nilai kenaikan heat flux model ini
lebih besar pada model sebelumnya.
3.
Model x3
Hasil dari simulasi Transient Total
Heat Flux model x3
Gambar 55. Surface Plot Heat Flux model
x3
Jika dilihat berdasarkan penyebaran
kalor berdasarkan bentuk tidak ada
mengalami banyak perubahan warna pada
bagian pipa tengah.
Gambar 56. Arah penyebaran
model x3
Kondisi transient thermal pada
model x3 dengan perubahan waktu selama
20 detik dapat dilihat nilai heat flux yang
terjadi pada tabel di bawah ini.
Tabel 11. Tabel Transient Thermal Total
Head Flux model x3
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
heat
flux(W/m²)
heat
flux(W/m²)
6050
40
4030
min
min
max
max
20
20
10
0,2
0,4
1
2,8
4,8
6,8
8,8
10,8
12,8
14,8
16,8
18,8
20
00
time(s)
time(s)
ient Thermal
Gambar 57. Grafik Transien
Total Heat Flux mode
del x3
C. Pembahasan Solidwork
rks
Berdasarkan hasil sim
imulasi diatas
dapat kita dibandingkann bagaimana
kondisi aliran yang terjadi dii dalam model
tersebut dan bagaimana peny
nyebaran kalor
di tiap bentuk. Grafik terseb
ebut seperti di
bawah ini:
1.
Tekanan
Tekanan (Pa)
567500
567472
567429,23
4
567400
567300
567200
5671
7169,03
7
72
567100
0
1
2
3
4
model a
Gambar 58. Grafik tekanan
aliran model
x1, model x2, model
el x3
h
simulasi
Berdasarkan data-data hasil
flow simulation solidworks
ks pada tiap
model, maka bila dibanding
ngkan menjadi
sebuah grafik seperti di atass dapat dilihat
tekanan yang terjadi didalam model paling
tinggi pada model x3 5674
7472 Pa dan
paling rendah model x2 56716
169,0372 Pa.
2.
Temperatur fluida mode
del x1, model
x2, model x3
Temperatur ( C)
309,922
222
308,7119
307,861
0
2
model
m
1
3
4
Gambar 59. Grafik
fik temperatur fluida
Berdasarkan data--data hasil simulasi
flow simulation solid
lidworks pada tiap
model, maka bila diba
bandingkan menjadi
sebuah grafik seperti di atas dapat dilihat
perubahan temperatur yang
ya terjadi didalam
model paling tinggii pada model x1
309,9222°C dan yang
ng
paling rendah
model x3 307,862 °C.
3.
Kecepatan alirann model x1, model
x2, model x3
kecepatan (m/s)
60
310,5
310
309,5
309
308,5
308
307,5
3
2,4893
2,4493
2
1,391
1
0
0
1
2
mod
odel
3
4
Gambar 60. Grafik kecepatan
k
aliran
Berdasarkan data--data hasil simulasi
flow simulation solid
lidworks pada tiap
model, maka bila diba
bandingkan menjadi
sebuah grafik seperti di atas dapat dilihat
kecepatan yang meng
ngalami perubahan
yang terjadi didalam model
m
paling tinggi
pada model x2 2,4893 m/s
m dan yang paling
rendah model x1 1,3911 m
m/s.
4.
Heat Flux mode
del x1, model x2,
model x3
heat flux (W/m²)
Berdasarkan tabel di atas
ata dapat ratarata kenaikan heat flux sela
lama 20 detik
36,32469 W/m2. Model inilah
ah yang paling
banyak menghasilkan kalor
or selama 20
detik.Ini terjadi dimungkin
inkan karena
fluida mengalir di seluruh bagian pipa,
dengan banyaknya pipa ya
yang di aliri
semakin banyak kalor yangg di tangkap.
Susunan pipa yang menyerup
upai huruf “U”
tersebut memungkinkan antar
tara pipa yang
satu dengan pipa di sebel
elahnya dapat
saling memanaskan, karenaa jarak yang
cukup dekat.
15
14,1905
12,222
10
7,7665
5
.
0
0
1
2
mod
odel
3
4
Gambar 61. Grafik perbandingan
pe
Heat
Flux Solidw
idworks
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Berdasarkan hasil simul
ulasi transient
thermal ansys workbench pad
ada tiap model,
maka bila dibandingkan men
enjadi sebuah
grafik seperti di atas penye
yebaran kalor
yang terjadi pada model x3 14
14,1905 W/m2
yang mengalami kenaikan yang paling
tinggi jika dibandingkan de
dengan model
lainnya.
orkbench
Pembahasan Ansys wor
Transient Thermal mod
odel x1, model
x2, model x3
Transient Thermal ada
dalah analisis
suatu sistem yang di gun
unakan untuk
menghitung pparameter yang tidak
konstant dan di pengaruhi oleh
ole perubahan
waktu.
heat flux(W/m2)
D.
1.
40
36,324692
31
30
20
8,4305153
85
10
0
0
1
12,8
,856769
23
2
model
3
4
Gambar 62. Grafik perbandingan
pe
rata-rata Transient Thermal
al Heat flux
KESIMPULAN DAN
N SARAN
Kesimpulan
low simulation
Dari hasil Simulasi flow
dan transient thermal padaa alat penukar
kalor dapat di tarik kesimppulan sebagai
berikut:
Pada
kondisi
simu
mulasi
flow
1.
simulation model x3 14,1905
14
W/m2
merupakan
model
el
dengan
penyebaran kalor yangg paling besar
dibandingkan dengan model
mo lainya.
2.
Pada kondisi simulas
lasi transient
thermal selama 20 deti
etik model x3
36,3246 W/m2 yangg mengalami
kenaikan kalor yang paling
pa
banyak
dibandingkan model x2 12,8567
W/m2 dan model x1 8,43
4305 W/m2.
Berdasarkan point di atas dapat
disimpulkan bahwa bentuk model
m
x3 yang
paling memungkinkan untukk menjadi alat
V.
A.
penukar kalor karena m
model x3 memiliki
penyebaran kalor ya
yang paling baik
dibandingkan model lain
ainya
B. Saran
1.
Untuk
peneliti
litian
selanjutnya
disarankan menam
ambah bentuk model
untuk di simulasi.
2.
Untuk luas penampang
pe
bentuk
selanjutnya disara
arankan disesuaikan
dengan model al
alat pebukar kalor
yang sudah secara
ra umum.
3.
Simulasi model dis
disarankan dilakukan
dengan beberapa
pa kondisi yang
berbeda, untuk perbandingan
per
dengan
kondisi yang sebe
benarnya.
4.
DAFTAR PUSTAKA
Naibaho,
Pont
nten.1998.Teknologi
Pengolahan Hasil
il Perkebunan. PPKS
Medan.
Pahan, Iyung. 2008.. Panduan Lengkap
Kelapa Sawit.Pe
.Penebar Swadaya.
Jakarta.Wikipedia
ia Indonesia.
Rofi Moch, A. (2013).
). Prinsip dan Teori
Dasar
Perpin
indahan
Kalor.
http://rofimoch.blo
logspot.com/2013/0
4/prinsip-dan-teori
ori-dasarPerpindahan.html.
l.
Rofi Moch, A. (2013).
). Jenis – jenis Alat
Penukar Panas dan
an Tipe Aliran Alat
Penukar
Panas.
http://rofimoch.blo
logspot.com/2013/0
4
/jenis-jenis-aalat-penukar-panasdan-tipe.html .
Anderson, John D. (199
995). Computational
Fluid Dynamicss (CFD) the Basic
with Applications
ns. Singapore. Mc.
Graw Hill
Sitompul, Tunggul. M
M.. (1993). Alat
Penukar Kalor.. Jakarta. PT. Raja
Grafinfindo Persad
ada.
Sonief As’ad . A .(200
003). Diktat Metode
Elemen Hingga.
a. Fakultas Teknik
Jurusan
Mesi
sin,
Universitas
Brawijaya
Holman, J. P.. (1997). Perpindahan
P
Kalor
edisi ke-enam. Jaka
akarta. Erlangga.
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
SIMULASI MODEL ALAT PENUKAR KALOR MENGGUNAKAN
SOFTWARE ENGINERING UNTUK PEMANFAATAN
GAS BUANG BOILER SEBAGAI SUMBER KALOR
PADA PROSES PENGERINGAN KERNEL
Mahyunis, ST, MT1, Arnold PG Lbn Gaol2, Aghib Ritaldi Siregar3
1,2,3
Teknik Pengolahan Hasil Perkebunan
Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan Medan
RINGKASAN
Pemanfaatan energi alternatif sangat di perlukan pada dunia industri, selain energgi
alternatif tetapi juga perlu dilakukan optimasi dan pengghematan energi.Pabrik kelapa sawit
saat ini sudah melakukan pengghemattan energi. Pabrik Kelapa Sawit membutuhkan uap
pada proses pengolahan. Selama ini uap yang digunakan untuk pengolahan berasal dari uap
sisa turbin.Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan gas buang boiler sebagai sumber
kalor pengganti uap di kernel dryer, alat yang digunakan untuk memanfaatkan gas buang ini
adalah alat penukar kalor, oleh karena itu kajian dilakukan untuk mendapatkan model alat
penukar kalor yang paling baik dalam pemanfaatan gas buang boiler dengan pendekatan
simulasi software enginering komputer.Kajian ini dilakukan dengan tiga tahap. Tahap
pengukuran lapangan, permodelan dan simulasi. Variabel yang di simulasi di ambil
berdasarkan pengukuran di lapangan. Tahap modeling dengan menggunakan software
enginering dengan luas penampang yang sama sebanyak tiga bentuk model. Tahap simulasi
yaitu flow simulation dan trasient thermal. Berdasarkan hasil simulasi dapat disimpulkan
dengan nilai kalor yang paling tinggi pada model bentuk ke tiga pada kondisi simulasi flow
simulation model x3 14,1905 W/m2 dan kondisi simulasi transient thermal selama 20 detik
model x3 36,3246W/m2.
Kata kunci : Gas Buang,Alat Penukar Kalor,simulasi model, Software enginering
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
I.
A.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sumber daya energi fosil sangat
terbatas, ehingga pengelolaan energi
tersebut harus dilakukan secara optimal,
agar dapat menjamin ketahanan energi saat
ini maupun dimasa datang. Namun pada
kenyataannya, pengelolaan sumber daya
energi belum dilakukan secara optimal.
Upaya pencarian sumber energi alternatif
selain energi fosil membuat masyarakat
bersemangat untuk membuat terobosanterobosan sebagai langkah mencari energi
alternatif, misalnya saat ini sudah banyak
kendaraan bermotor menggunakan energi
listrik dalam bahan bakarnya, tidak
menggunakan bahan bakar fosil lagi.
Selain mencari energi alternatif,
masyarakat industri juga dihimbau untuk
melakukan optimasi dan penghematan
dalam penggunaan energi. Misalnya
masyarakat menghemat listrik, konversi
bahan bakar fosil ke nabati.
Pabrik kelapa sawit melakukan
effisiensi energi dengan memanfaatkan
sumber-sumber energi dari produk
sampingan.
Pabrik
kelapa
sawit
menghasilkan produk sampingan yaitu
fiber dan cangkang. Produk sampingan ini
menjadi bahan bakar utama di boiler. Uap
yang
dihasilkan
dari
pembakaran
digunakan turbin untuk menghasilkan
energi listrik.
Selama proses pembakaran masih
ada energi yang terbuang begitu saja, yaitu
gas buang hasil pembakaran. Gas buang
ini masih mengandung energi yang dapat
dimanfaatkan kembali.
Alat
yang
digunakan
untuk
memanfaatkan gas buang tersebut adalah
Alat Penukar Kalor (APK). APK
mempunyai cara kerja menangkap energi
panas gas asap dan mengalirkan udara
bersih,
sehingga
udara
bersih
temperaturnya meningkat. Udara bersih ini
dapat digunakan untuk proses pengolahan
yang membutuhkan panas, salah satunya
pengeringan di kernel dryer.
Saat ini pengeringan dikernel dryer
masih menggunakan uap sisa dari Turbin
sebagai sumber kalor untuk pengeringan.
Jika dilakukan subtitusi energi dari sumber
kalor uap menjadi sumber kalor yang
berasal dari gas asap. Dalam pemanfaatan
ini membutuhkan bentuk alat penukar
kalor yang paling effisien dalam
mendistribusikan kalor.
Maka pada kajian ini akan dilakukan
pemanfaatkan gas buang boiler sebagai
sumber kalor proses pengeringan di kernel
dryer
dengan
simulasi
enginering
komputer untuk mendapatkan model APK
paling effektif.
B. Rumusan Masalah
Berkaitan dengan latar belakang di
atas, penelitian ini mengkaji tentang
pemanfaatan gas buang boiler sebagai
sumber energi pada proses pengeringan
kernel dryer.
1. Rumusan masalah pada kajian ini
adalah:
a.
Membuat model alat penukar kalor
dengan bantuan program enginering
solidworks.
b.
Simulasi model alat penukar kalor
menggunakan software enginering
solidworks(heatflux)
dan
ansys
workbench(transient thermal).
2. Kajian ini dilakukan berdasarkan
dengan:
a.
Temperatur
gas
asap
sesuai
pengukuran dilapangan.
b.
Kecepatan
gas
asap
sesuai
pengukuran dilapangan.
c.
Tekanan gas asap sesuai perhitungan.
C. Tujuan Penelitian
1.
Tujuan Umum
Mampu mensimulasikann model alat
penukar kalor menggunakan software
enginering komputer untuk pemanfaatan
gas buang boiler sebagai sumber kalor
pada proses pengeringan kernel. Tujuan
tersebut meliputi dibawah ini:
a.
Mendapatkan model alat penukar
kalor dengan bantuan software
enginering solidworks.
b.
Mengetahui kalor yang dihasilkan
aliran dengan bantuan software
enginering solidworks.
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
c.
D.
1.
2.
3.
II.
A.
Mengetahui penyebaran kalor pada
model dalam perubahan waktu
dengan bantuan software enginering
ansys workbench.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
Dapat menyelesaikan tugas akhir ini
sebagai salah satu syarat untuk gelar
sarjana sains terapan.
Sebagai informasi yang bermanfaat
bagi pelaku industri kelapa sawit
dalam memilih bentuk APK untuk
pemanfaatan gas buang boiler.
Sebagai bahan pertimbangan untuk
penelitian
selanjutnya
dalam
pemanfaatan gas buang boiler.
TINJAUAN PUSTAKA
Pengolahan Inti Kelapa Sawit
Stasiun biji pada PKS merupakan
stasiun akhir untuk memperoleh inti sawit.
Biji yang didapat dari pemisahan biji dan
ampas (depericarper) dikirim ke stasiun
ini untuk diperam, dipecah, dipisahkan
antara inti dan cangkang. Inti dikeringkan
sampai batas yang ditentukan, dan
cangkang dikirim ke pusat pembangkit
tenaga sebagai bahan bakar. Proses
pengeringan inti pada Pabrik Kelapa Sawit
merupakan suatu proses yang sangat
berpengaruh pada kualitas kernel yang
diproduksi.
B. Kernel Dryer
Kernel Dryer merupakan suatu alat
yang digunakan pada pabrik kelapa sawit
(PKS) untuk proses pengolahan inti yang
berfungsi sebagai tempat penimbunan inti
sementara dan untuk mengurangi kadar air
pada inti sampai batasan tertentu (7%) atau
sesuai dengan ketetapan perusahaan
dengan menggunakan heater sebagai
media pemanas yang dihembuskan
kedalam
kernel
dryer
dengan
menggunakan
fan
blower
untuk
mengurangi kadar air pada inti tersebut
(Naibaho,1998).
C. Perpindahan Panas
Panas berpindah dari benda yang
bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu
lebih rendah dengan tiga cara, yaitu:
1. Konveksi
Konveksi merupakan perpindahan
panas antara permukaan solid dan
berdekatan dengan fluida yang bergerak
atau mengalir dan itu melibatkan pengaruh
konduksi dan aliran fluida.
Laju
perpindahan kalor secara konveksi dapat
dinyatakan sebagai:
q= h.A(Ts-T )
Dimana :
h =
koefisien
perpindahan
panas konveksi (W/m2.K)
A =
luas penampang (m2)
Ts =
temperatur plat (K)
T =
temperatur fluida yang
mengalir dekat permukaan (K)
D. Alat Penukar Kalor
Alat penukar kalor adalah suatu alat
yang memungkinkan perpindahan panas
dan bisa berfungsi sebagai pemanas
maupun sebagai pendingin. Biasanya,
medium pemanas dipakai uap lewat panas
(super heated steam) dan air biasa sebagai
air pendingin (cooling water). Perpindahan
panas pada alat penukar kalor biasanya
melibatkan konveksi masing-masing fluida
dan konduksi sepanjang dinding yang
memisahkan
kedua
fluida.
Laju
perpindahan panas antara kedua fluida
pada alat penukar kalor bergantung pada
besarnya perbedaan temperatur pada lokasi
tersebut, dimana bervariasi sepanjang alat
penukar kalor(Rofi Moch, A,2013).
E. Prosedur Finite Element Method
(FEM)
Prosedur FEM standar dapat
diringkas sebagai berikut.
1.
Daerah Diskritasi.
Tubuh padat dibagi menjadi elemenelemen Ne. Prosedur ini sering disebut
meshing, yang biasanya dilakukan dengan
menggunakan pra-prosesor. Hal ini
terutama berlaku untuk geometri yang
kompleks.
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Dimana nf adalah jumlah Degrees Of
Freedom (DOF) pada node. Untuk padatan
3D, nf = 3, dan
Perhatikan
bahwa
komponen
perpindahan juga dapat terdiri dari rotasi
untuk struktur balok dan pelat. Vektor de
dalam Pers. (2.13) adalah vektor
perpindahan untuk seluruh elemen, dan
memiliki bentuk
Oleh karena itu, DOF total elemen seluruh
nd × nf. Dalam pers. (2.13), N adalah
matrikiks fungsi bentuk untuk node dalam
elemen, yang telah ditetapkan untuk
mengasumsikan
bentuk
variasi
perpindahan
sehubungan
dengan
koordinat. Memiliki bentuk umum dari
, ,
, ,
, ,
, ,
=
Keterangan
, ,
= matriks fungsi bentuk
untuk node
, ,
= Untuk node 1
, ,
= Untuk node 2
, ,
= Untuk node
Dimana Ni adalah matriks sub-fungsi
bentuk untuk komponen perpindahan,
yang disusun sebagai
Dimana Nik adalah fungsi bentuk
untuk komponen perpindahan k (DOF)
pada node engan. Untuk padatan 3D, nf =
3, dan sering Ni1 = Ni2 = Ni3 = Ni.
Perhatikan
bahwa
tidak
perlu
menggunakan fungsi bentuk yang sama
untuk semua komponen perpindahan pada
node. Sebagai contoh, kita sering
menggunakan fungsi bentuk yang berbeda
untuk pemindahan translasi dan rotasi.
Perhatikan bahwa pendekatan ini
mengasumsikan
perpindahan
sering
disebut
metode
perpindahan.
Ada
pendekatan FEM yang mengasumsikan
tegangan sebaliknya, (Sonief As’ad . A .
2003).
F. Solidworks
Computational Fluid Dynamics
(CFD) adalah metode perhitungan dengan
sebuah kontrol dimensi, luas dan volume
dengan memenfaatkan bantuan komputasi
komputer untuk melakukan perhitungan
pada tiap-tiap elemen pembaginya.CFD
adalah penghitungan yang mengkhususkan
pada fluida. Mulai dari aliran fluida,
perpindahan panas dan reaksi kimia yang
terjadi pada fluida.
G. Ansys Workbench 14.5
Ansys Workbench 14.5 adalah salah
satu perangkat lunak berbasiskan metode
elemen hingga yang dipakai untuk
menganalisa masalah-masalah rekyasa
(engineering). Ansys Workbench 14.5
menyediakan fasilitas untuk berinteraksi
antara solvers family ansys. Ansys
Workbench 14.5 juga dapat berintegrasi
dengan perangkat lunak cad (computer
aided Design) sehingga memudahkan
pengguna dalam membangun model
geometri dengan berbagai perangkat lunak
Cad. Beberapa perangkat lunak tersebut
adalah Catia, Solidworks.
III. METODELOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian
ini
dilakukan
di
Laboratorium Kampus Stipap dan PT. PP
London Sumatera pada PKS Begerpang
Tanjung Morawa pada bulan maret 2014
s.d September 2014.
B. Alat dan bahan
Alat-alat yang digunakan dalam
proses penelitian ini antara lain adalah:
1.
Boiler PT London Sumatera Tanjung
Morawa
Boiler yang digunakan ialah boiler
yang berada di Pabrik Kelapa Sawit PT
London Sumatera Tanjung Morawa, boiler
ini dilakukan pengukuran untuk variable
yang digunakan pada simulasi, spesifikasi
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
boiler PT London Sumate
atera Tanjung
Morawa seperti ditunjukkan pada
p
table
a.
Spesifikasi boiler 1 PT.
T. PP London
Sumatera pada PKS Beg
egerpang
1. Merk
: VICKER
HOSKIN
2. Kapasitas
: 30 Ton/jam
3. Code
: BS 11131998
4. Tekanan Kerja : 30 Bar
ar
5. Model
: TW 16/44-75B
16
6. SN
: 20462
7. Tahun
: 2002
2.
Anemometer
Anemometer
digunak
akan
untuk
mengukur kecepatan udara
ra di dalam
chimney, anemometer yang
ng digunakan
menggunakan anemometer model
mo kipas.
Tabel 1. tabel Spesifikasi anemometer
an
3.
Thermometer
Thermometer
digunak
nakan
untuk
mengukur temperatur keluar
ar gas buang
boiler, thermometer yang dig
igunakan jenis
thermokopel.
Tabel 2. Tabel Spesifikasii termokopel
te
4. Laptop
Laptop digunakan untuk
tuk merancang
desain dan simulasi m
menggunakan
software enginering kompute
ter Solidworks
dan Ansys workbench yang sudah
s
diinstal
di dalam komputer.
C. Metode penelitian
Kajian ini menggunak
nakan metode
simulasi (software enginering
ing) komputer
dengan mencoba beberapa variasi
va
bentuk
APK dengan kondisi kerja
ja yang sama.
Simulasi ini dilakukan untukk mendapatkan
m
model APK yang pali
aling banyak
menghasilkan kalor. Kajian ini
i dilakukan
dengan beberapa tahapann diantaranya
adalah pengukuran lap
apangan, pembuatan
model dan simulasi mod
odel.
1.
Pengukuran lapang
ngan
Sebelum melakuka
kan simulasi terlebih
dahulu melakukan peng
ngukuran untuk data
yang akan di input keda
dalam simulasi, datadata yang sudah di dap
apatkan berdasarkan
pengamatan seperti ditu
tunjukkan pada tabel
3. di bawah ini.
Table 3. Tabel Pengu
gukuran Lapangan
Pembuatan desain
in model
Desain model ddikerjakan dengan
menggunakan
softwa
tware
enginering
Solidworks. Model yan
ang dibuat sebanyak
tiga buah dengan luas
as permukaan yang
sama sebesar 0,25 m² tetapi
te
dengan bentuk
yang berbeda. Hal inii dilakukan
d
agar saat
membandingkan model
del, semua dimensi
sama dan hanya bentu
ntuk yang berbeda.
Beberapa desain model
el yang telah dibuat
antara lain :
1.
Model X1
2.
2.
Gambar 13. Model
M
X1
Model X2
Gambar 14. Model
M
X2
3. Model pipa X33
Gambar 15. Model
M
X3
3.
Simulasi
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Model yang telah dibuat di
simulasikan dengan software enginering
komputer. Software enginering yang
digunakan adalah software enginering
solidworks dan ansys workbench. Adapun
langkah-langkah
simulasi
software
enginering tersebut sebagai berikut:
a.
Simulasi Solidworks
Flow simulation pada software
enginering solidworks dipergunakan utnuk
mengetahui kondisi aliran fluida yang
terjadi di dalam Alat Penukar kalor,
beberapa tahap dalam Flow Simulation di
dalam Solidworks adalah sebagai berikut:
1.
Input Data
a. Computational Domain
b. Fluid subdomains
Tahap input ini ialah Jenis fluida,
kondisi fluida,dan inlet fluida, disini
menggunakan fluida carbon dioxside
karena gas asap merupakan gas carbon
dioxside.
c. Boundary Conditions
- Inlet Velocity
Memasukan data kecepata laju gas
asap
Tabel 4. Tabel parameter inlet
velocity gas buang
Gambar 18. boundary
Conditions
- Inlet environment pressure
Memasukan tekanan lingkungan
yang ada di dalam bejana 567415,05 Pa.
2.
Goals
Memasukan tujuan yang ingin
diketahui,banyak tujuan dari input yang
dimasukan antara lain;
a.
Total Pressure
Mengetahui jumlah tekanan yang
terjadi dalam bejana
b.
Temperature Of Fluid
Mengetahui temperatur fluida di
dalam fluida selama berjalan
c.
Velocity
Mengetahui
jumlah
aliran
kecepatangas buang di dalam bejana saat
berjalan
d.
Heat Flux
Total kalor yang dihasilkan dari
aliran.
3.
Tahap simulasi Flow Simulation
Setelah model di ’’Run’’ maka akan
dihasilkan beberapa tujuan yang dapat
dilihat secara visual pada bejana.
a. Surface plots
Melihat keseluruhan kodisi di dalam
bejana, kondisi temperature, kondisi
tekanan, kondisi kecepatan aliran,sheare
stress dan heat flux.
b. Flow trajectories
Untuk melihat kondisi aliran yang
terjadi di dalam bejana, temperatur aliran,
tekanan aliran, aliran kecepatan.
b.
Simulasi Ansys Worksbench 14,5
Simulasi yang dilakukan di Ansys
Workbench untuk mengetahui penyebaran
nilai kalor dengan perbedaan waktu, total
Heat Flux di dapat dari besarnya nilai Heat
Flux terhadap model yaitu alat penukar
kalor, besarnya nilai Heat Flux yang
diberikan setiap model sesuai dengan
jumlah kalor pada aliran fluida didalam
alat penukar kalor. Tahap simulasi Ansys
Workbench sebagai berikut:
a. Klik dua kali ikon software Ansys
pada dekstop
b. Untuk membuka program Ansys
setelah muncul lembar project pada
Ansys, pilih toolbar Transient
Thermal terdapat beberapa menu bar
yaitu Enginering Data, Geometry,
Model , Set Up, Solution, Result.
c. Enginering Data
Enginering Data digunakan untuk
memilih
spesifikasi
material
yang
digunakan didalam simulasi, dalam
simulasi ini menggunakan material
Structural Steel yang di edit propertinya
menjadi carbon steel.
Tabel 5. Spesifikasi material
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
d.
Geometry
try digunakan
Menu Import Geometry
untuk mengimport model di Ansys
An
e. Model
Menu model untuk mes
eshing model,
yaitu membuat node – node di
d model yang
akan di simulasi.
f. Set Up
Proses input data, yai
yaitu besarnya
nilai Heat flux yang di ber
erikan ke tiap
model berdasarkan berpa kalor yang
dihasilkan gas asap dan tem
temperaturnya,
langkahnya seperti dibawah ini:
in
1. klik dua kali pada menu
m
set up,
kemudian akan mun
uncul display
mechanical, klik kanann ppada
,
Insert , pilih
ke
kemudian
klik
seluruh bodi model,ma
masukan nilai
heat flux sesuai model
g.
Solution
digunakan
an
untuk
Solution
menentukan goals atau tujua
juan dari data
yang sudah dimasukan, goals
ls di sini Total
Heat Flux
, kemudian
k
klik
“Solve” untuk menjalankan pe
perhitunganya.
h. Result
Model yang telah di simulasi,
sim
maka
akan muncul hasil perhit
hitungan oleh
komputer, hasil perhitunga
gannya dapat
dilihat berupa perubahan warna pada
model yang disimulasi, seper
peri gambar di
bawah ini:
IV.
HASIL DAN PEMBA
BAHASAN
Hasil Flow Simulation
n Solidworks
S
Flow simulation iala
alah simulasi
aliran, tipe aliran disini ialah aliran
internal, tujuan flow simulati
ation ini untuk
mengetahui kondisi aliran fluida
flu
terhadap
model yang disimulasi, analisa
a
yang
dilihat ialah hasil simulasi total
to pressure,
temperature of fluid, velocity
ty dan heat flux
pada model x1, x2, dan x3. Hasil
H
simulasi
gambar yang ditampilkan ddalam bentuk
surface plots dan flow trajecto
tor.
1.
Model x1
a. Total pressure
A.
(a)
(b
(b)
Gambar 29. (a). surface
ce plot pressure (b).
flow trajector
or pressure
Berdasarkan gamb
mbar di atas dapat
dilihat nilai tekanan yan
ang terjadi maksimal
567469,3814 Pa dan min
inimal 567381,3953
Pa.
(b)
(b)
Gambar 30. (a). bagia
gian maksimal (b).
bagian min
inimal
b. Temperatur fluida
da
(b)
(a)
Gambar 31. (a). surfac
face plot temperatur
Bagian maksimal dan m
minimal temperatur
fluida
fluida(b). flow trajector
tor temperatur fluida
(a)
(b
(b)
Gambar 32. (a). Bagia
gian maksimal (b).
Bagian min
inimal
c. Velocity
(a)
(b
(b)
Gambar 33. (a). Surface
ce plot velocity (b).
Flow trajector
tor velocity
.
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Gambar 38. (a). surface
ce plot pressure (b).
flow trajector
or pressure
(a)
(b)
Gambar 34. (a). Bagian mak
aksimal (b).
Bagian minimal
d.
Sheare stress
Sheare stress adalah ti
tingkat resiko
kegagalan material akibat tekanan
te
kerja
dari aliran yang mengalir dii ddalam model,
sehingga dapat dilihat titi
itik-titik yang
mengalami
sheare
stres
ress
setelah
mengalami tekanan dari aliran pada
gambar di bawah ini :\
Berdasarkan gamb
mbar di atas dapat
dilihat nilai tekanan yan
ang terjadi dianggap
rata-rata berdasarkan warna
w
567169,0372
Pa.
b. Velocity
Gambar 39. Flow
low Trajector
Velocit
city
Kecepatan rata--rata berdasarkan
warna yang yang palin
ling banyak berada
pada kecepatan 2,48933 m/s.
m
c. Temperatur fluida
she
stress
Gambar 35. Surface plot sheare
e. Heat Flux
Gambar 37. Sureface Heeat Flux
f. Tabel Hasil
Tabel hasil simulasi, di tabel inilah
dapat dilihat tujuan yang di inginkan.
Ditabel ini juga dapat dilihatt jjumlah iterasi
yang dianalisa selama sim
imulasi. Tabel
tersebut dapat dilihat pada
da gambar di
berikut ini:
Tabel 6. hasil simulasi model
m
x1
1.
a.
Model x2
Total pressure
(a)
(a)
(b)
Gambar 40. (a).surface
ce plot temperatur
fluida (b).flow trajector
or temperatur fluida
Jika dilihat berda
rdasakan gambar di
atas
temperatur
fluida
flu
mengalami
perubahan temperaturr di seluruh bagian
model
selama
alir
liran
berlangsung,
maksimal temperatur flu
fluida yang mengalir
310,0015°C di dalam model,
m
dan minimal
temperaturnya 307,4223
23°C.
d. Sheare stress
Sheare stress ada
dalah tingkat resiko
kegagalan material aki
kibat tekanan kerja
dari aliran yang mengal
alir di dalam model,
sehingga dapat diliha
hat titik-titik yang
mengalami
sheare
stress
setelah
mengalami tekanan dari
d
aliran pada
gambar di bawah ini :
(b)
Gambar 41. Surface plot
p sheare stress
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Berdasarkan gambar diatas titik
sheare stress tidak adanya tit
titik-titik kritis
pada pipa selama aliran berlan
angsung.
e. Heat Flux
Gambar 44. Flo
low trajector
Berdasarkan gamb
mbar di atas dapat
disimpulkan rata-rataa kecepatan aliran
menurut warna padaa kecepatan 2,4493
m/s.
c. Temperatur fluida
Gambar 42. Sureface Heat
He Flux
f.
Tabel Hasil
Tabel hasil simulasi, di tabel inilah
dapat dilihat tujuan yang di inginkan.
Ditabel ini juga dapat dilihatt jjumlah iterasi
yang dianalisa selama sim
imulasi. Tabel
tersebut dapat dilihat pada
da gambar di
berikut ini:
Tabel 7. hasil simulasi model
m
x2
2.
a.
Model x3
Total pressure
(a)
(b)
Gambar 45. (a). Surfac
face plot (b). Flow
trajecto
ctor
Jika dilihat berda
rdasakan gambar di
atas
temperatur
fluida
flu
mengalami
perubahan temperaturr di seluruh bagian
model
selama
alir
liran
berlangsung,
maksimal temperatur flu
fluida yang mengalir
310,0015°C di dalam model,
m
dan minimal
temperaturnya 305,7204
04 °C.
d. Sheare stress
Sheare stress ada
dalah tingkat resiko
kegagalan material aki
kibat tekanan kerja
dari aliran yang mengal
alir di dalam model,
sehingga dapat diliha
hat titik-titik yang
mengalami
sheare
stress
setelah
mengalami tekanan dari
d
aliran pada
gambar di bawah ini :
(a)
(b
(b)
Gambar 43. (a). Surface plott pressure
p
(b).
Flow trajector pressu
ssure
Berdasarkan gambar ddi atas dapat
dilihat tidak ada perub
ubahan yang
menunjukan tekanan berbeda
da beda, warna
/di dominasi oleh warna biru.
b. Velocity
p sheare stress
Gambar 46. Surface plot
Berdasarkan gam
ambar diatas titik
sheare stress yang paling
pa
tinggi pada
bagian ujung model,, bagian
b
saat aliran
keluar, besarnya teka
kanan maksimalnya
14,2555 Pa.
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
e.
aksimal
Gambar 47. bagian mak
Heat Flux
Gambar 48. Sureface Heeat Flux
f. Tabel Hasil
Tabel hasil simulasi, di tabel inilah
dapat dilihat tujuan yang di inginkan.
Tabel tersebut dapat dilihatt pada
p
gambar
di berikut ini:
Tabel 8. Hasil Simulasii M
Model x3
Gambar 50. Arah peny
nyebaran heat flux
modell x1
x
Kondisi transien
ent thermal pada
model x1 dengan peruba
bahan waktu selama
20 detik dapat dilihat nnilai heat flux yang
terjadi pada tabel di baw
awah ini.
Tabel 9. Tabel Transie
sient Thermal Total
Head Flux model
m
x1
B.
Berdasarkan tabel
el di atas dapat ratarata kenaikan heat flux
lux selama 20 detik
8,430515 W/m2.
10
Heat Flux(W/m²)
Hasil simulasi Ansys
ys Worbench
14,5
d
pada
Analisys system yang dipakai
simulasi ini ialah transient thermal,
th
yaitu
bagaimana penyebaran panass dipermukaan
model jika diberi nilai thermaal beban yang
sesuai dengan hasil simulas
asi aliran dari
solidworks. Model mana yangg paling baik
dalam penyebaran nilai therm
ermal yang di
berikan. Peyebaran yang baik
aik disini ialah
penyebaran yang paling tinggi nilai
kalornya berdasarkan rata-rata
ata dari jumlah
kalornya. Tujuan dari simuulasi kali ini
adalah untuk mengetahui tota
otal kalor yang
dihasilkan dari model.
1.
Model x1
Hasil dari simulasi
si Transient
Thermal Total Heat Flux mode
del x1
Jika diliihat berda
dasarkan penyebaran
kalor berdasarkan bentuk
be
tidak ada
mengalami banyak peru
rubahan warna pada
bagian pipa tengah. Banyak
B
perubahan
warna pada bagian alira
ra masuk dan keluar.
5
min
max
0
0,2
1
4,8
8,8 12,8 16,8 20
time (s)
Gambar 51. Grafik Transient
Tr
Thermal
Total Head Flux
lux model x1
2.
Model x2
Hasil dari simulasi
asi Transient Total
Heat Flux model x2
Gambar 49. heat flux mo
model x1
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Gambar 52. Surface plot heat flux model
x2
Terjadi perbedaan warna hanya pada
pipa bagian aliran masuk dan keluar.
Gambar 53. Arah penyebaran
model x2
Terjadi perbedaan warna yang dapat
terlihat jelas pada gambar hanya pada
bagian aliran masuk dan aliran keluar.
Kondisi transient thermal pada
model x2 dengan perubahan waktu selama
20 detik dapat dilihat nilai heat flux yang
terjadi pada tabel di bawah ini.
Tabel 10. Tabel Transient Thermal Total
Head Flux model x2
Berdasarkan tabel di atas dapat ratarata kenaikan heat flux selama 20 detik
12,85677 W/m2. Kemungkina terjadi
kenaikan di model ini dikarenakan model
pipa yang hampir seluruh bagian pipa
saling memberikan kalor atau saling
memanaskan antara satu pipa dengan pipa
di sebelahnya tetapi masih ada bagian pipa
yang tidak memdapatkan kalor, yaitu pada
pipa bagian luar.
10
5
min
max
0
0,2
0,4
1
2,8
4,8
6,8
8,8
10,8
12,8
14,8
16,8
18,8
20
heat flux(W/m²)
15
time(s)
Gambar 54. Grafik Transient Thermal
Total Heat Flux model x2
Berdasarkan grafik di atas terjadi
kenaikan heat flux pada model ini, ratarata nilai kenaikan heat flux model ini
lebih besar pada model sebelumnya.
3.
Model x3
Hasil dari simulasi Transient Total
Heat Flux model x3
Gambar 55. Surface Plot Heat Flux model
x3
Jika dilihat berdasarkan penyebaran
kalor berdasarkan bentuk tidak ada
mengalami banyak perubahan warna pada
bagian pipa tengah.
Gambar 56. Arah penyebaran
model x3
Kondisi transient thermal pada
model x3 dengan perubahan waktu selama
20 detik dapat dilihat nilai heat flux yang
terjadi pada tabel di bawah ini.
Tabel 11. Tabel Transient Thermal Total
Head Flux model x3
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
heat
flux(W/m²)
heat
flux(W/m²)
6050
40
4030
min
min
max
max
20
20
10
0,2
0,4
1
2,8
4,8
6,8
8,8
10,8
12,8
14,8
16,8
18,8
20
00
time(s)
time(s)
ient Thermal
Gambar 57. Grafik Transien
Total Heat Flux mode
del x3
C. Pembahasan Solidwork
rks
Berdasarkan hasil sim
imulasi diatas
dapat kita dibandingkann bagaimana
kondisi aliran yang terjadi dii dalam model
tersebut dan bagaimana peny
nyebaran kalor
di tiap bentuk. Grafik terseb
ebut seperti di
bawah ini:
1.
Tekanan
Tekanan (Pa)
567500
567472
567429,23
4
567400
567300
567200
5671
7169,03
7
72
567100
0
1
2
3
4
model a
Gambar 58. Grafik tekanan
aliran model
x1, model x2, model
el x3
h
simulasi
Berdasarkan data-data hasil
flow simulation solidworks
ks pada tiap
model, maka bila dibanding
ngkan menjadi
sebuah grafik seperti di atass dapat dilihat
tekanan yang terjadi didalam model paling
tinggi pada model x3 5674
7472 Pa dan
paling rendah model x2 56716
169,0372 Pa.
2.
Temperatur fluida mode
del x1, model
x2, model x3
Temperatur ( C)
309,922
222
308,7119
307,861
0
2
model
m
1
3
4
Gambar 59. Grafik
fik temperatur fluida
Berdasarkan data--data hasil simulasi
flow simulation solid
lidworks pada tiap
model, maka bila diba
bandingkan menjadi
sebuah grafik seperti di atas dapat dilihat
perubahan temperatur yang
ya terjadi didalam
model paling tinggii pada model x1
309,9222°C dan yang
ng
paling rendah
model x3 307,862 °C.
3.
Kecepatan alirann model x1, model
x2, model x3
kecepatan (m/s)
60
310,5
310
309,5
309
308,5
308
307,5
3
2,4893
2,4493
2
1,391
1
0
0
1
2
mod
odel
3
4
Gambar 60. Grafik kecepatan
k
aliran
Berdasarkan data--data hasil simulasi
flow simulation solid
lidworks pada tiap
model, maka bila diba
bandingkan menjadi
sebuah grafik seperti di atas dapat dilihat
kecepatan yang meng
ngalami perubahan
yang terjadi didalam model
m
paling tinggi
pada model x2 2,4893 m/s
m dan yang paling
rendah model x1 1,3911 m
m/s.
4.
Heat Flux mode
del x1, model x2,
model x3
heat flux (W/m²)
Berdasarkan tabel di atas
ata dapat ratarata kenaikan heat flux sela
lama 20 detik
36,32469 W/m2. Model inilah
ah yang paling
banyak menghasilkan kalor
or selama 20
detik.Ini terjadi dimungkin
inkan karena
fluida mengalir di seluruh bagian pipa,
dengan banyaknya pipa ya
yang di aliri
semakin banyak kalor yangg di tangkap.
Susunan pipa yang menyerup
upai huruf “U”
tersebut memungkinkan antar
tara pipa yang
satu dengan pipa di sebel
elahnya dapat
saling memanaskan, karenaa jarak yang
cukup dekat.
15
14,1905
12,222
10
7,7665
5
.
0
0
1
2
mod
odel
3
4
Gambar 61. Grafik perbandingan
pe
Heat
Flux Solidw
idworks
Jurnal Penelitian STIPAP
VOL.6 No.1 ISSN: 2086-6194.
Berdasarkan hasil simul
ulasi transient
thermal ansys workbench pad
ada tiap model,
maka bila dibandingkan men
enjadi sebuah
grafik seperti di atas penye
yebaran kalor
yang terjadi pada model x3 14
14,1905 W/m2
yang mengalami kenaikan yang paling
tinggi jika dibandingkan de
dengan model
lainnya.
orkbench
Pembahasan Ansys wor
Transient Thermal mod
odel x1, model
x2, model x3
Transient Thermal ada
dalah analisis
suatu sistem yang di gun
unakan untuk
menghitung pparameter yang tidak
konstant dan di pengaruhi oleh
ole perubahan
waktu.
heat flux(W/m2)
D.
1.
40
36,324692
31
30
20
8,4305153
85
10
0
0
1
12,8
,856769
23
2
model
3
4
Gambar 62. Grafik perbandingan
pe
rata-rata Transient Thermal
al Heat flux
KESIMPULAN DAN
N SARAN
Kesimpulan
low simulation
Dari hasil Simulasi flow
dan transient thermal padaa alat penukar
kalor dapat di tarik kesimppulan sebagai
berikut:
Pada
kondisi
simu
mulasi
flow
1.
simulation model x3 14,1905
14
W/m2
merupakan
model
el
dengan
penyebaran kalor yangg paling besar
dibandingkan dengan model
mo lainya.
2.
Pada kondisi simulas
lasi transient
thermal selama 20 deti
etik model x3
36,3246 W/m2 yangg mengalami
kenaikan kalor yang paling
pa
banyak
dibandingkan model x2 12,8567
W/m2 dan model x1 8,43
4305 W/m2.
Berdasarkan point di atas dapat
disimpulkan bahwa bentuk model
m
x3 yang
paling memungkinkan untukk menjadi alat
V.
A.
penukar kalor karena m
model x3 memiliki
penyebaran kalor ya
yang paling baik
dibandingkan model lain
ainya
B. Saran
1.
Untuk
peneliti
litian
selanjutnya
disarankan menam
ambah bentuk model
untuk di simulasi.
2.
Untuk luas penampang
pe
bentuk
selanjutnya disara
arankan disesuaikan
dengan model al
alat pebukar kalor
yang sudah secara
ra umum.
3.
Simulasi model dis
disarankan dilakukan
dengan beberapa
pa kondisi yang
berbeda, untuk perbandingan
per
dengan
kondisi yang sebe
benarnya.
4.
DAFTAR PUSTAKA
Naibaho,
Pont
nten.1998.Teknologi
Pengolahan Hasil
il Perkebunan. PPKS
Medan.
Pahan, Iyung. 2008.. Panduan Lengkap
Kelapa Sawit.Pe
.Penebar Swadaya.
Jakarta.Wikipedia
ia Indonesia.
Rofi Moch, A. (2013).
). Prinsip dan Teori
Dasar
Perpin
indahan
Kalor.
http://rofimoch.blo
logspot.com/2013/0
4/prinsip-dan-teori
ori-dasarPerpindahan.html.
l.
Rofi Moch, A. (2013).
). Jenis – jenis Alat
Penukar Panas dan
an Tipe Aliran Alat
Penukar
Panas.
http://rofimoch.blo
logspot.com/2013/0
4
/jenis-jenis-aalat-penukar-panasdan-tipe.html .
Anderson, John D. (199
995). Computational
Fluid Dynamicss (CFD) the Basic
with Applications
ns. Singapore. Mc.
Graw Hill
Sitompul, Tunggul. M
M.. (1993). Alat
Penukar Kalor.. Jakarta. PT. Raja
Grafinfindo Persad
ada.
Sonief As’ad . A .(200
003). Diktat Metode
Elemen Hingga.
a. Fakultas Teknik
Jurusan
Mesi
sin,
Universitas
Brawijaya
Holman, J. P.. (1997). Perpindahan
P
Kalor
edisi ke-enam. Jaka
akarta. Erlangga.