1. Dr. Ridho Hantoro, ST, MT 2. Dyah Sawitri, ST, MT

PENGARUH JENIS DAN KETEBALAN MATERIAL TERHADAP DISTRIBUSI TEMPERATUR DINDING TUNGKU DENGAN PENDEKATAN CFD (STUDI KASUS DI INDUSTRI TEMPE KECAMATAN TENGGILIS MEJOYO SURABAYA) 1. Dr. Ridho Hantoro, ST, MT 2. Dyah Sawitri, ST, MT PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013

PENGARUH JENIS DAN KETEBALAN MATERIAL TERHADAP DISTRIBUSI TEMPERATUR DINDING TUNGKU DENGAN PENDEKATAN CFD (STUDI KASUS DI INDUSTRI TEMPE KECAMATAN TENGGILIS MEJOYO SURABAYA) tungku Tradisional Latar Belakang tungku Tradisional Bapak Madekan 60 cm x 37 cm x 12 dengan 2 lubang Kajian pengembangan teknologi yang telah dilakukan

Rumusan Masalah 1. Bagaimana pengaruh variasi jenis material dinding terhadap distribusi temperatur tungku? 2. Bagaimana pengaruh dari variasi ketebalan material dinding terhadap distribusi temperatur tungku? Tujuan 1. Melakukan simulasi untuk mengetahui pengaruh variasi jenis material dinding terhadap distribusi temperatur tungku. 2. Melakukan simulasi untuk mengetahui pengaruh variasi ketebalan material dinding terhadap distribusi temperatur tungku.

Batasan Masalah 1. Jenis bahan yang digunakan untuk dinding adalah beton (concrete), batu bata (brick), dan batu bata tahan api (fire brick). 2. Variasi ketebalan yang digunakan adalah 2 cm, 3 cm, 4 cm dan 5 cm. 3. Bahan bakar yang digunakan adalah kayu bakar. 4. tungku yang digunakan untuk penelitian ini adalah tungku yang digunakan pada industri tempe di kecamatan Trenggilis Mejoyo Surabaya dengan spesifikasi sebagai berikut: Tinggi tungku = 24 cm Lebar tungku = 56 cm Panjang tungku = 106 cm Tebal dinding tungku = 3 cm Diameter lubang tungku (kecil)= 21 cm Diameter lubang tungku (besar)= 25 cm Diameter lubang asap = 7 cm 5. Analisis pada kontur heatflux dan distribusi temperatur akibat variasi jenis material dan ketebalan pada tungku. 6. Untuk perpindahan panas yang di analisa adalah perpindahan panas konduksi.

A Inisiasi variabel fisis (temperatur, material, kecepatan udara) pada dinding kompor Simulasi distribusi temperatur dengan CFD pada keadaan transien Konvergen Tidak Ya VERIFIKASI Analisa Data dan Pembahasan Kesimpulan STOP

Objek Penelitian Objek dalam penelitian ini adalah tungku tradisional yang ada di industri tempe daerah trenggilis mejoyo. Dengan spesifikasi tungku yaitu: Tinggi tungku = 24 cm Lebar tungku = 56 cm Panjang tungku = 106 cm Tebal dinding tungku = 3 cm Diameter lubang tungku = 21 cm, 25 cm Tinggi lubang asap = 20 cm dan Diameter lubang asap = 7 cm 50 cm 18 cm 3 cm

Pra-Proccesing Disain geometri tungku Meshing Properti fisika pada tungku Material Density (kg/m 2 ) Specific Heat (j/kg.k) Konduktivitas termal (W/m.K) Concrete* 2240-2400 0.75 0.8 Brick* 1400-2400 0.9 0.51 Firebrick* 1800-2200 1.05 0.07 Wood** 700 2310 0,173 Keterangan: *) nilai properti fisika diambil dari referensi material web. **) nilai properti fisika diambil dari engineering data.

Solving Pada tahap solving (penyelesaian) ini dilakukannya perhitungan atau penyelesaian masalah. Untuk maximum iterasi dapat diubah sesuai keinginan karena iterasi ini perhitungan yang dilakukan pada elemen model. Tetapi pada penelitian ini step end time menggunakan 1800 sekon.

Post-Proccesing Pada tahap post-proccesing ini data yang akan ditampilkan berupa visualisasi meliputi kontur distribusi temperatur, kontur heat flux pada tungku. Simulasi tahap terakhir pada serangkaian simulasi CFD dilakukan pada perangkat lunak pada tahap post-cfd. a) b)

Verifikasi dan Validasi Hasil Simulasi CFD Temperatur pengukuran ( 0 C) Temperatur simulasi ( 0 C) Deviasi (%) Atas 126 130,32 3,43 Bawah 46 48,68 5,82 Kanan 97 99,46 2,53 Kiri 96 100,56 4,75 Belakang 41 43,21 5,39

Distribusi temperatur di dinding atas ketebalan 2 cm dengan variasi material

Distribusi temperatur di dinding samping kanan ketebalan 2 cm dengan variasi material

Distribusi temperatur di dinding atas ketebalan 3 cm dengan variasi material

Distribusi temperatur di dinding kanan ketebalan 3 cm dengan variasi material

Distribusi temperatur di dinding atas ketebalan 4 cm dengan variasi material

Distribusi temperatur di dinding kanan ketebalan 4 cm dengan variasi material

Distribusi temperatur di dinding atas ketebalan 5 cm dengan variasi material

Distribusi temperatur di dinding kanan ketebalan 5 cm dengan variasi material

Distribusi temperatur di dalam ruang bakar tungku

Tabel Nilai heat loss tiap-tiap dinding Bahan Heat Loss Atas Kanan Kiri Belakang Bawah Concrete 2 cm 609,22 601,14 576,53 550,60 617,48 Concrete 3 cm 270,42 266,43 259,90 218,46 277,18 Concrete 4 cm 195,65 183,37 190,83 146,35 199,57 Concrete 5 cm 122,64 120,68 117,20 91,95 130,48 Concrete 8 cm 33,201 28,611 28,6114 20,5263 31,03 Concrete 10 cm 11,023 10,512 10,3210 7,6510 11,581 Brick 2 cm 392,33 377,14 375,91 339,22 396,93 Brick 3 cm 154,32 149,88 147,95 120,10 158,26 Brick 4 cm 99,83 93,19 98,45 71,39 103,50 Nilai heat loss didapatkan tiap-tiap dinding. Terlihat pada tabel bahwa heat loss yang tertinggi pada bahan concrete dengan ketebalan material 2 cm dan terendah pada ketebalan material 10 cm pada bahan firebrick. Brick 5 cm 53,47 52,33 51,53 39,44 58,06 Brick 8 cm 8,526 7,5725 7,1667 5,1297 7,7463 Brick 10 cm 1,7938 1,7086 1,6911 1,2615 1,8765 Firebrick 2 cm 74,56 72,62 72,02 61,02 75,82 Firebrick 3 cm 12,00 11,62 12,15 9,13 12,75 Firebrick 4 cm 4,45 3,94 4,36 2,85 4,84 Firebrick 5 cm 0,82 0,93 0,89 0,76 0,93 Firebrick 8 cm 0,0099 0,0081 0,0067 0,0045 0,0090 Firebrick 10 cm 0,0003 0,0003 0,0004 0,00023 0,0003

Kesimpulan Hasil simulasi pada penelitian yang telah dilakukan didapatkan nilai heatflux pada masing-masing ketebalan, yang mempunyai heatflux paling tinggi adalah pada bahan concrete dan yang mempunyai heatflux paling rendah adalah pada bahan firebrick. Hasil simulasi yang telah dilakukan sebelum penambahan ketebalan 8 cm dan 10 cm didapatkan jumlah nilai heat loss yang paling tinggi terdapat pada bahan concrete dengan ketebalan 2 cm sebesar 2954,97 Watt, dan paling rendah adalah bahan firebrick dengan ketebalan 5 cm sebesar 4,33Watt. Hasil simulasi yang telah dilakukan setelah penambahan ketebalan di masingmasing jenis material agar mendapatkan nilai heat loss mendekati nol ini adalah nilai heat loss nol didapatkan pada ketebalan 10 cm dengan bahan firebrick sebesar 0,00154 watt. Nilai heat loss yang semakin tinggi makan efisiensi semakin rendah. Pengaruh material dan ketebalan dinding kompor terhadap distribusi temperatur ditunjukkan dengan kontur distribusi temperatur dan kontur temperatur heat flux pada setiap dinding.