ppt tommy ivantoro

SIDANG TUGAS AKHIR

SIMULASI DISTRIBUSI TEMPERATUR DAN KELEMBABAN RELATIF PADA STEAMER DENGAN MENGGUNAKAN METODE COMPUTATOINAL FLUID

DYNAMICS (CFD)

TOMMY IVANTORO21050111130059

Pendahuluan

Dasar Teori

Metode Penelitian dan Validasi

Simulasi CFD

Analisis Hasil Simulasi

Kesimpulan

Outline

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pemetikan daun teh

Penjemuran daun teh

Panning

Pendinginan

Penggulungan

Latar Belakang

PanningMemiliki tingkat polusi yang tinggi karena

zat karsinogen yang berasal dari pembakaran kayu

SteamerUap dihasilkan dari Boiler dengan bahan bakar bensin, solar, atau minyak tanah

Latar Belakang

SteamerMerupakan alat penunjang produksi daun teh, dimana digunakan

untuk melayukan daun teh. Cara kerja dengan menyemburkan uap ke dalam ruang pelayuan.

Tujuan Penelitian

Untuk mengetahui distribusi temperatur, kecepatan dan fraksi massa

uap pada Steamer dengan menggunakan metode Computational

Fluid Dynamics (CFD)

Mengetahui pengaruh variasi kecepatan fluida steam terhadap distribusi

temperatur, kecepatan dan fraksi massa uap pada Steamer

Batasan Masalah Fluida yang digunakan steam dan udara lingkungan 1 atm. Jenis aliran multi-fasa. Aliran yang terjadi turbulen. Aliran diasumsikan inkompresibel. Pemodelan dibuat dengan menggunakan perangkat lunak

SOLIDWORKS 2014 dan disimulasikan pada ANSYS 14.5. Simulasi 3 dimensi (3D). Model simulasi k-epsilon Enhanced wall treatment, Mixture,

Species Transport.

DASAR TEORI

METODE PENELITIAN DAN VALIDASI

Domain Komputasi

Penggenerasian Mesh

Geometri film Condensation

No Parameter Keterangan

1 Multiphase Mixture

2 Energy On

3 Viscous K-e Realizable

4 Species Species transport

No Parameter Keterangan

1 Kecepatan masuk 3 m/s

2 Dinding adiabatik 27°C

3 Dinding kondensasi 30°C

4 Tekanan Keluar 1 atm

5 Densitas multifasa Incompressible ideal gas

Tabel. Parameter Model

Tabel. Parameter Kondisi Batas

Kontur Hasil Simulasi Ladislav Vyskocil, 2014

Kontur temperatur

Kontur fraksi massa uap

Kontur kecepatan

Grafik Hasil pada simulasi dibandingkan dengan Ladislav Vyskocil, 2014

Dari hasil simulasi diketahui error maksimum yang didapat pada masing-masing grafik kecepatan, temperatur, dan fraksi massa uap adalah 17.86%,

6.43%, dan 16.67%

Grafik fraksi massa uap vs sumbu Y

Grafik kecepatan vs sumbu Y

Grafik temperatur vs sumbu Y

Simulasi Steamer

Silinder plat metalCasing Pipa steam

Geometri Steamer

Simulasi SteamerGeometri Steamer

Geometri yang sudah didesain di SOLIDWORKS disimpan dengan format .IGS kemudian dimasukkan ke dalam design modeller yang terdapat dalam ANSYS agar dapat dimeshing dan untuk menentukan kondisi batas dari geometri tersebut. Karena keterbatasan dalam penggenerasian mesh maka domain komputasi yang digunakan yaitu, dengan pengurangan silinder plat metal.

Geometri assembly steamer

Simulasi Steamer

No Parameter Keterangan

1

2

Kecepatan masuk

Temperatur masuk

33,22 m/s; 43,22 m/s;

53,22 m/s

100°C

3 Dinding adiabatic 87°C

4 Dinding kondensasi 75°C

5 Tekanan Keluar 1 atm

6 Densitas multifasa Incompressible ideal gas

Tabel. Kondisi Batas

HASIL DAN ANALISA

Kontur kecepatan masuk tampak isometrik

33,22 m/s

43,22 m/s

53,22 m/s

.

Variasi 1

Variasi 2

Variasi 3

(Bukurov M., 2002) Profil kecepatan pada bagian tertentu dari ruang pencampuran memiliki kecenderungan kecepatan yang sama

Kontur kecepatan masuk tampak depan33,22 m/s

43,22 m/s

53,22 m/s

• Kecepatan yang mula-mula sebesar 33,22 m/s turun berada dibawah 1,961 m/s.

• Kecepatan yang mula-mula sebesar 43,22 m/s turun berada dibawah 2,546 m/s

• Kecepatan mula-mula sebesar 53,22 m/s turun berada dibawah 3,144 m/s.

• Persebaran kecepatan kearah dinding kanan steamer lalu naik kebagian atas dan ada yang turun kebagian bawah.

Apabila inlet uap dibandingkan dengan besarnya volume steamer maka perbedaan yang terlihat cukup

signifikan yakni inlet memiliki diameter 1 cm sedangkan ukuran steamer 270 cm x 90 cm x 83 cm

Kontur temperatur tampak isometrik 33,22 m/s

43,22 m/s

53,22 m/s

• Pipa steam memiliki 6 lubang sebagai inlet

uap dan berdiameter 1 cm.

• Temperatur hembusan uap 100°C.

• volume steamer yang cukup besar dan pipa

steam yang berukuran kecil menyebabkan

penurunan temperatur.

• Penurunan temperatur juga diakibatkan

adanya udara yang masuk dari sisi belakang

steamer.

Kontur temperatur tampak depan33,22 m/s

43,22 m/s

53,22 m/s

• Variasi kecepatan 33,22 m/s memiliki kontur temperatur rata-rata 79°C.

• Variasi kecepatan 43,22 m/s memiliki kontur temperatur rata-rata 80°C.

• Variasi kecepatan 53,22 m/s memiliki kontur temperatur rata-rata 81°C.

(Syaiful, 2009) udara panas yang keluar dari dalam inlet dan masuk ke dalam ruang pengering mengalami penurunan temperatur yang disebabkan oleh adanya hembusan udara.

Kontur fraksi massa uap pada penampang isometrik

53,22 m/s

33,22 m/s 43,22 m/s

• Fraksi massa uap pada kecepatan masuk 33,22

m/s berada dikisaran 0,752-0,95

• Fraksi massa uap kecepatan masuk 43,22 m/s

berada dikisaran 0,691-0,95

• Fraksi massa pada kecepatan masuk 53,22 m/s

berada dikisaran 0,634-0,95

Kontur fraksi massa uap tampak depan

33,22 m/s

43,22 m/s

53,22 m/s

Kontur fraksi massa uap memperlihatkan variasi

33,22 m/s lebih baik dibandingkan dengan

variasi 43,22 m/s dan 53,22 m/s. Kondisi

kondensasi lebih cepat terjadi pada kecepatan

43,22 m/s, dan 53,22 m/s. Hal tersebut terlihat

dari kontur fraksi massa uap steamer. Sesuai

dengan eksperimen CONAN (CONdensation with

Aerosols and Noncondensable gases) yang

dilakukan (Ladislav V., 2014) dan pada PANDA

Test 9bis

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari kontur distribusi kecepatan terlihat bahwa setelah uap keluar dari inlet pipa,

persebaran kecepatan tidak terlalu berbeda begitu juga pada distribusi temperatur

perbedaan temperatur rata-rata berkisar antara 5-10°C. Namun berbeda pada fraksi

massa uap, terlihat fraksi massa uap mengalami perubahan yang signifikan Dari

konsentrasi 0,95 menurun hingga 0.

KESIMPULAN

KESIMPULAN

Sedangkan dari perbandingan tiga variasi kecepatan yakni 33,22 m/s; 43,22 m/s; 53,22

m/s, kontur distribusi temperatur dengan variasi 53,22 m/s memiliki temperatur ruang

lebih tinggi dan merata dibandingkan dengan variasi lainnya. Dari kontur fraksi massa

uap dalam ruang steamer dapat buktikan bahwa variasi 33,22 m/s memiliki persebaran

distribusi fraksi massa lebih merata disemua sisi ruang. Secara keseluruhan dapat

disimpulkan pengkondisian ruang dengan kecepatan masuk 33,22 m/s memiliki

persebaran distribusi yang paling baik sehingga akan memaksimalkan proses pelayuan

daun teh.

SARAN

Karena simulasi ini masih bersifat awal untuk hasil yang lebih bervariasi coba lakukan perubahan sudut pada pipa inlet dan dengan penambahan injeksi.

Simulasikan dengan kondisi unsteady, karena kondisi sesungguhnya aliran fluida tidak ada yang bersifat steady.

Untuk mempercepat proses iterasi, lakukan proses meshing dengan jumlah cell sedikit karena pada metode ini diperlukan adapsi Yplus.

Jika proses konvergensi sulit dicapai, lakukan pengurangan nilai pada under relaxation factor.

TERIMA KASIH