Teknik Pengolahan Hasil Perkebunan Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan Medan RINGKASAN

Transkripsi

1 SIMULASI MODEL ALAT PENUKAR KALOR MENGGUNAKAN SOFTWARE ENGINERING UNTUK PEMANFAATAN GAS BUANG BOILER SEBAGAI SUMBER KALOR PADA PROSES PENGERINGAN KERNEL Mahyunis, ST, MT 1, Arnold PG Lbn Gaol 2, Aghib Ritaldi Siregar 3 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/m 2 dan kondisi simulasi transient thermal selama 20 detik model x3 36,3246W/m 2. Kata kunci : Gas Buang,Alat Penukar Kalor,simulasi model, Software enginering

2 I. PENDAHULUAN A. 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.

3 c. Mengetahui penyebaran kalor pada model dalam perubahan waktu dengan bantuan software enginering ansys workbench. D. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah: 1. Dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagai salah satu syarat untuk gelar sarjana sains terapan. 2. Sebagai informasi yang bermanfaat bagi pelaku industri kelapa sawit dalam memilih bentuk APK untuk pemanfaatan gas buang boiler. 3. Sebagai bahan pertimbangan untuk penelitian selanjutnya dalam pemanfaatan gas buang boiler. II. TINJAUAN PUSTAKA A. 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.

4 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 N i adalah matriks sub-fungsi bentuk untuk komponen perpindahan, yang disusun sebagai Dimana N ik 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 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

5 boiler PT London Sumatera Tanjung Morawa seperti ditunjukkan pada table a. Spesifikasi boiler 1 PT. PP London Sumatera pada PKS Begerpang 1. Merk HOSKIN : VICKER 2. Kapasitas 3. Code : 30 Ton/jam : BS Tekanan Kerja : 30 Bar 5. Model : TW 16/44-75B 6. SN 7. Tahun : : Anemometer Anemometer digunakan untuk mengukur kecepatan udaraa di dalam chimney, anemometer yang digunakan menggunakan anemometer model kipas. Tabel 1. tabel Spesifikasi anemometer 3. Thermometer Thermometer digunakan untuk mengukur temperatur keluar gas buang boiler, thermometer yang digunakan jenis thermokopel. Tabel 2. Tabel Spesifikasi termokopel adalah pengukuran lapangan, pembuatan model dan simulasi model. 1. Pengukuran lapangan Sebelum melakukan simulasi terlebih dahulu melakukan pengukuran untuk data yang akan di input kedalam simulasi, data- berdasarkan data yang sudah di dapatkan pengamatan seperti ditunjukkan pada tabel 3. di bawah ini. Table 3. Tabel Pengukuran Lapangan 2. Pembuatan desain model Desain model dikerjakan dengan menggunakan software enginering Solidworks. Model yang dibuat sebanyak tiga buah dengan luas permukaan yang sama sebesar 0,25 m² tetapi dengan bentuk yang berbeda. Hal ini dilakukan agar saat membandingkan model, semua dimensi sama dan hanya bentuk yang berbeda. Beberapa desain model yang telah dibuat antara lain : 1. Model X1 4. Laptop Laptop digunakan untuk merancang desain dan simulasi menggunakan software enginering komputer Solidworks dan Ansys workbench yang sudah diinstal di dalam komputer. C. Metode penelitian Kajian ini menggunakan metode simulasi (software enginering) komputer dengan mencoba beberapa variasi bentuk APK dengan kondisi kerja yang sama. Simulasi ini dilakukan untuk mendapatkan model APK yang paling banyak menghasilkan kalor. Kajian ini dilakukan dengan beberapa tahapan diantaranya Gambar 13. Model X1 2. Model X2 Gambar 14. Model X2 3. Model pipa X3 Gambar 15. Model X3 3. Simulasi

6 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 ,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

7 d. Geometry Menu Import Geometry digunakan untuk mengimport model di Ansys e. Model Menu model untuk meshing model, yaitu membuat node node di model yang akan di simulasi. f. Set Up Proses input data, yaitu besarnya nilai Heat flux yang di berikan ke tiap model berdasarkan berpa kalor yang dihasilkan gas asap dan temperaturnya, langkahnya seperti dibawah ini: 1. klik dua kali pada menu set up, kemudian akan muncul display mechanical, klik kanan pada, Insert, pilih kemudian klik seluruh bodi model,masukan nilai heat flux sesuai model g. Solution Solution digunakann untuk menentukan goals atau tujuan dari data yang sudah dimasukan, goals di sini Total Heat Flux, kemudian klik Solve untuk menjalankan perhitunganya. h. Result Model yang telah di simulasi, maka akan muncul hasil perhitungan oleh komputer, hasil perhitungannya dapat dilihat berupa perubahan warna pada model yang disimulasi, seperi gambar di bawah ini: IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Flow Simulation Solidworks Flow simulation ialah simulasi aliran, tipe aliran disini ialah aliran internal, tujuan flow simulation ini untuk mengetahui kondisi aliran fluida terhadap model yang disimulasi, analisa yang dilihat ialah hasil simulasi total pressure, temperature of fluid, velocity dan heat flux pada model x1, x2, dan x3. Hasil simulasi gambar yang ditampilkan dalam bentuk surface plots dan flow trajector. 1. Model x1 a. Total pressure (a) Gambar 29. (a). surface plot pressure. flow trajector pressure Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat nilai tekanan yang terjadi maksimal ,3814 Pa dan minimal ,3953 Pa. Gambar 30. (a). bagian maksimal. bagian minimal b. Temperatur fluida (a) Gambar 31. (a). surface plot temperatur Bagian maksimal dan minimal temperatur fluida fluida. flow trajectorr temperatur fluida (a) Gambar 32. (a). Bagian maksimal. Bagian minimal c. Velocity (a) Gambar 33. (a). Surface plot velocity. Flow trajectorr velocity.

8 Gambar 38. (a). surface plot pressure. flow trajector pressure (a) Gambar 34. (a). Bagian maksimal. Bagian minimal d. Sheare stress Sheare stress adalah tingkat resiko kegagalan material akibat tekanan kerja dari aliran yang mengalir di dalam model, sehingga dapat dilihat titik-titik yang mengalami sheare stress setelah mengalami tekanan dari aliran pada gambar di bawah ini :\ Gambar 35. Surface plot sheare stress e. Heat Flux Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat nilai tekanan yang terjadi dianggap rata-rata berdasarkan warna ,0372 Pa. b. Velocity Gambar 39. Flow Trajector Velocity Kecepatan rata-ratwarna yang yang paling banyak berada berdasarkan pada kecepatan 2,4893 m/s. c. Temperatur fluida Gambar 37. Sureface Heat Flux f. Tabel Hasil Tabel hasil simulasi, di tabel inilah dapat dilihat tujuan yang di inginkan. Ditabel ini juga dapat dilihat jumlah iterasi yang dianalisa selama simulasi. Tabel tersebut dapat dilihat padaa gambar di berikut ini: Tabel 6. hasil simulasi model x1 1. Model x2 a. Total pressure (a) Gambar 40. (a).surface plot temperatur fluida.flow trajectorr temperatur fluida Jika dilihat berdasakan gambar di atas temperatur fluida mengalami perubahan temperatur di seluruh bagian model selama aliran berlangsung, maksimal temperatur fluida yang mengalir 310,0015 C di dalam model, dan minimal temperaturnya 307,4223 C. d. Sheare stress Sheare stress adalah tingkat resiko kegagalan material akibat tekanan kerja dari aliran yang mengalir di dalam model, sehingga dapat dilihat titik-titik yang mengalami sheare stress setelah mengalami tekanan dari aliran pada gambar di bawah ini : (a) Gambar 41. Surface plot sheare stress

9 Berdasarkan gambar diatas titik sheare stress tidak adanya titik-titik kritis pada pipa selama aliran berlangsung. e. Heat Flux Gambar 44. Flow trajector Berdasarkan gambar di atas dapat disimpulkan rata-rata kecepatan aliran menurut warna pada kecepatan 2,4493 m/s. c. Temperatur fluida Gambar 42. Sureface Heat Flux f. Tabel Hasil Tabel hasil simulasi, di tabel inilah dapat dilihat tujuan yang di inginkan. Ditabel ini juga dapat dilihat jumlah iterasi yang dianalisa selama simulasi. Tabel tersebut dapat dilihat padaa gambar di berikut ini: Tabel 7. hasil simulasi model x2 2. Model x3 a. Total pressure (a) Gambar 45. (a). Surface plot. Flow trajector Jika dilihat berdasakan gambar di atas temperatur fluida mengalami perubahan temperatur di seluruh bagian model selama aliran berlangsung, maksimal temperatur fluida yang mengalir 310,0015 C di dalam model, dan minimal temperaturnya 305,7204 C. d. Sheare stress Sheare stress adalah tingkat resiko kegagalan material akibat tekanan kerja dari aliran yang mengalir di dalam model, sehingga dapat dilihat titik-titik yang mengalami sheare stress setelah mengalami tekanan dari aliran pada gambar di bawah ini : (a) Gambar 43. (a). Surface plot pressure. Flow trajector pressure Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat tidak ada perubahan yang menunjukan tekanan berbeda beda, warna /di dominasi oleh warna biru. b. Velocity Gambar 46. Surface plot sheare stress Berdasarkan gambar diatas titik sheare stress yang paling tinggi pada bagian ujung model, bagian saat aliran keluar, besarnya tekanan maksimalnya 14,2555 Pa.

10 Gambar 47. bagian maksimal e. Heat Flux Jika diliihat berdasarkan penyebaran kalor berdasarkan bentuk tidak ada mengalami banyak perubahan warna pada bagian pipa tengah. Banyak perubahan warna pada bagian alira masuk dan keluar. Gambar 48. Sureface Heat Flux f. Tabel Hasil Tabel hasil simulasi, di tabel inilah dapat dilihat tujuan yang di inginkan. Tabel tersebut dapat dilihat pada gambar di berikut ini: Tabel 8. Hasil Simulasi Model x3 Gambar 50. Arah penyebaran heat flux model x1 Kondisi transient thermal pada model x1 dengan perubahan waktu selama 20 detik dapat dilihat nilai heat flux yang terjadi pada tabel di bawah ini. Tabel 9. Tabel Transient Thermal Total Head Flux model x1 B. Hasil simulasi Ansyss Worbench 14,5 Analisys system yang dipakai pada simulasi ini ialah transient thermal, yaitu bagaimana penyebaran panas dipermukaan model jika diberi nilai thermal beban yang sesuai dengan hasil simulasi aliran dari solidworks. Model mana yang paling baik dalam penyebaran nilai thermal yang di berikan. Peyebaran yang baik disini ialah penyebaran yang paling tinggi nilai kalornya berdasarkan rata-rataa dari jumlah kalornya. Tujuan dari simulasi kali ini adalah untuk mengetahui total kalor yang dihasilkan dari model. 1. Model x1 Hasil dari simulasii Transient Thermal Total Heat Flux model x1 Berdasarkan tabel di atas dapat rata- rata kenaikan heat flux selama 20 detik 8, W/m Heat Flux(W/m²) 5 0 min max 0,2 1 4,8 8,8 12,8 16,8 20 time (s) Gambar 51. Grafik Transient Thermal Total Head Flux model x1 2. Model x2 Hasil dari simulasii Transient Total Heat Flux model x2 Gambar 49. heat flux model x1

11 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 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. Berdasarkan tabel di atas dapat ratarata kenaikan heat flux selama 20 detik 12,85677 W/m 2. 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. 15 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 heat flux(w/m²) min max 0,2 0,4 1 2,8 4,8 6,8 8,8 10,8 time(s) 12,8 14,8 16,8 18,8 20

12 Berdasarkan tabel di atas dapat rata- 20 detik rata kenaikan heat flux selama 36,32469 W/m 2. Model inilah yang paling banyak menghasilkan kalor selama 20 detik.ini terjadi dimungkinkan karena fluida mengalir di seluruh bagian pipa, dengan banyaknya pipa yang di aliri semakin banyak kalor yang di tangkap. Susunan pipa yang menyerupai huruf U tersebut memungkinkan antara pipa yang satu dengan pipa di sebelahnya dapat saling memanaskan, karena a jarak yang cukup dekat. flux(w/m²)60 heat heat flux(w/m²) ,2 0,4 1 2,8 4,8 6,8 8,8 10,8 12,8 time(s) time(s) 14,8 16,8 Gambar 57. Grafik Transient Thermal Total Heat Flux model x3 C. Pembahasan Solidworks Berdasarkan hasil simulasi diatas dapat kita dibandingkan bagaimana kondisi aliran yang terjadi di dalam model tersebut dan bagaimana penyebaran kalor di tiap bentuk. Grafik tersebut seperti di bawah ini: 1. Tekanan Tekanan (Pa) , , , min min max max Gambar 58. Grafik tekanan model aliran model x1, model x2, model x3 Berdasarkan data-data hasil simulasi flow simulation solidworkss pada tiap model, maka bila dibandingkan menjadi sebuah grafik seperti di atas dapat dilihat tekanan yang terjadi didalam model paling tinggi pada model x Pa dan paling rendah model x ,0372 Pa. 2. Temperatur fluida model x1, model x2, model x3 Temperatur ( C) 310, , , ,5 Gambar 59. Grafik temperatur fluida Berdasarkan data-datflow simulation solidworks pada tiap hasil simulasi model, maka bila dibandingkan menjadi sebuah grafik seperti di atas dapat dilihat perubahan temperatur yang terjadi didalam model paling tinggi pada model x1 309,9222 C dan yang paling rendah model x3 307,862 C. 3. Kecepatan aliran model x1, model x2, model x3 kecepatan (m/s) Gambar 60. Grafik kecepatan aliran Berdasarkan data-datflow simulation solidworks pada tiap hasil simulasi model, maka bila dibandingkan menjadi sebuah grafik seperti di atas dapat dilihat kecepatan yang mengalami perubahan yang terjadi didalam model paling tinggi pada model x2 2,4893 m/s dan yang paling rendah model x1 1,391 m/s. 4. Heat Flux model x1, model x2, model x3 heat flux (W/m²) ,9222 1,391 7, model 308, , model 2,4893 2, model 12,222 14, Gambar 61. Grafik perbandingan Heat Flux Solidworks

13 Berdasarkan hasil simulasi transient thermal ansys workbench pada tiap model, maka bila dibandingkan menjadi sebuah grafik seperti di atas penyebaran kalor yang terjadi pada model x3 14,1905 W/m 2 yang mengalami kenaikan yang paling tinggi jika dibandingkan dengan model lainnya. D. Pembahasan Ansys workbench 1. Transient Thermal model x1, model x2, model x3 Transient Thermal adalah analisis suatu sistem yang di gunakan untuk menghitung pparameter yang tidak konstant dan di pengaruhi oleh perubahan waktu. heat flux(w/m2) , model 12, , Gambar 62. Grafik perbandingan rata-rata Transient Thermal Heat flux V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Dari hasil Simulasi flow simulation dan transient thermal pada alat penukar kalor dapat di tarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Pada kondisi simulasi flow simulation model x3 14,1905 W/m 2 merupakan model dengan penyebaran kalor yang paling besar dibandingkan dengan model lainya. 2. Pada kondisi simulasi transient thermal selama 20 detik model x3 36,3246 W/m 2 yang mengalami kenaikan kalor yang paling banyak dibandingkan model x2 12,8567 W/m 2 dan model x1 8,4305 W/m 2. Berdasarkan point di atas dapat disimpulkan bahwa bentuk model x3 yang paling memungkinkan untuk menjadi alat penukar kalor karena model x3 memiliki penyebaran kalor yang paling baik dibandingkan model lainya B. Saran 1. Untuk penelitian selanjutnya disarankan menambah bentuk model untuk di simulasi. 2. Untuk luas penampang bentuk selanjutnya disarankan disesuaikan dengan model alat pebukar kalor yang sudah secaraa umum. 3. Simulasi model disarankan dilakukan dengan beberapaa kondisi yang berbeda, untuk perbandingan dengan kondisi yang sebenarnya. 4. DAFTAR PUSTAKA Naibaho, Ponten.1998.Teknologi Pengolahan Hasil Perkebunan. PPKS Medan. Pahan, Iyung Panduan Lengkap Kelapa Sawit.Penebar Swadaya. Jakarta.Wikipedia Indonesia. Rofi Moch, A. (2013). Prinsip dan Teori Dasar Perpindahan Kalor. 4/prinsip-dan-teori-dasar- Perpindahan.html.. Rofi Moch, A. (2013). Jenis jenis Alat Penukar Panas dan Tipe Aliran Alat Penukar Panas. 4 /jenis-jenis-alat-penukar-panas- dan-tipe.html. Anderson, John D. (1995). Computational Fluid Dynamics (CFD) the Basic with Applications. Singapore. Mc. Graw Hill Sitompul, Tunggul. M.. (1993). Alat Penukar Kalor. Jakarta. PT. Raja Grafinfindo Persada. Sonief As ad. A.(2003). Diktat Metode Elemen Hingga. Fakultas Teknik Jurusan Mesin, Universitas Brawijaya Holman, J. P.. (1997). Perpindahan Kalor edisi ke-enam. Jakarta. Erlangga.