Electronic Theses and Dissertation

Tesis ini memaparkan hasil penelitian yang diperoleh melalui aplikasi komputasi dinamika fluida (Computational Fluida Dynamic, CFD) untuk mensimulasi medan alir di dalam siklon Lapple dan mengoptimasi siklon atas dasar beberapa parameter geometrinya. Perangkat lunak Gambit digunakan sebagai pre-processor untuk menggambar konfigurasi, diskritisasi, dan pendeflnisian kondisi batas siklon. Diameter siklon yang digunakan 0,2 m, dengan kondisi operasi ditentukan pada laju alir gas sebesar 0,1m3/s sementara beban partikel dalam laju alir gas sebesar
0,01kg/m3. Perangkat lunak CFD Fluent 6.2.16 digunakan untuk simulasi medan alir dan dinamika partikel dalam siklon. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kinerja variasi model-model turbulensi terhadap medan alir, efisiensi dan penurunan tekanan pada siklon Lapple. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan mengkaji optimisasi variabel-variabel geometri siklon untuk mendapatkan efisiensi pengumpulan yang tinggi sekaligus penurunan tekanan yang rendah.

Model-model turbulensi dalam katagori Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) yang diuji mencakup: k- standar, k- RNG, k- standar, Spalart Almaras dan Reynolds Stress Model (RSM). Prediksi yang dihasilkan oleh berbagai model turbulensi ini divalidasi dengan membandingkan terhadap data eksperimen dari sebuah siklon rancangan Lapple. Data eksperimen siklon memberikan informasi mengenai medan alir berupa kecepatan axial dan tangensil di dalam siklon serta informasi efisiensi dan penurunan tekanan. Hasil kajian menunjukkan bahwa dari lima model turbulensi yang diuji, model Reynolds Stress (RSM) memberikan hasil prediksi yang mendekati data eksperimen baik ditinjau dari kecepatan aksial, kecepatan tangensial, efisiensi dan penurunan tekanan. Hal ini menunjukkan bahwa kinerja RSM
yang baik tidak terlepas dari kapasitas model ini untuk menghitung aliran pusar seperti yang
terdapat di dalam siklon.

Kajian optimasi dilakukan pada kondisi operasi laju alir tetap 0,075 m3/s dan kecepatan tetap 18 m/s. Metoda Tanggap Permukaan dengan tiga level (-1, 0, +1) digunakan sebagai rancangan percobaan. Variabel independen yang dioptimasi terdiri dari rasio lebar inlet W/D, rasio panjang
konis Lc/D dan rasio diameter outlet De/D. Variabel tanggap efisiensi pengumpulan dan
penurunan tekana direpresetasikan dalam bentuk persamaan polynomial kuadratik. Optimasi
simultan terhadap variabel respon dilaksanakan menggunakan pendekatan fungsi keinginan (Desirability Function, DF) dengan perangkat lunak Design Expert. Hasil penelitian menunjukkan pada kondisi laju alir tetap diperoleh kondisi optimum rasio W/D =0,28, Lc/D
=1,5, dan De/D =0,52 sehingga menghasilkan; efisiensi pengumpulan 90% dan penurunan tekanan sebesar 155 Pa. Pada kondisi kecepatan gas tetap diperoleh W/D=0,25, Lc/D=1,5 dan De/D=0,57 dan efisiensi pengumpulan yang diperoleh juga 90% sedangkan penurunan tekanan sebesar 190 Pa. Hasil ini memberikan kesimpulanbahwa perlakuan laju alir gas masuk tetap atau kecepatan tetap tidak memberikan perbedaan , yang sign.ifikan terhadap efisiensi, namun memberikan pengaruh yang signifikan terhadap penurunan tekanan.


Kata kuci: siklon, simulasi, model turbulen, Lapple, kecepatan aksial, kecepatan tangensial, efisiensi, penurunan tekanan, dan optimasi

Tidak Tersedia Deskripsi