PEMODELAN DAN PENYELESAIAN NUMERIK DARI PERMASALAHAN PENYEBARAN ASAP MENGGUNAKAN METODE VOLUME HINGGA Arif Fatahillah 1

dokumen-dokumen yang mirip
Arief Hidayat; Haryono Setiyo Huboyo* ), Sri Hapsari Budisulistiorini *), ABSTRACT

ANALISIS MODEL MATEMATIKA PROSES PENYEBARAN LIMBAH CAIR PADA AIR TANAH

PEMODELAN DAN SIMULASI NUMERIK SEBARAN AIR PANAS SPRAY POND MENGGUNAKAN METODE VOLUME HINGGA

ANALISIS PENYEBARAN ALIRAN PANAS PADA OVEN SURYA BERBANTUAN SOFTWARE FLUENT. Arif Fatahillah 1

PENYEBARAN ALIRAN PANAS PADA OVEN SURYA (3 DIMENSI) Arif Fatahillah 1

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN. Sebagai negara yang dilalui garis khatulistiwa, negara kita Indonesia

BAB II KONSEP DASAR PERMODELAN RESERVOIR PANAS BUMI. Sistem hidrotermal magma terdiri dari dua bagian utama yaitu ruang magma dan

ANALISIS MODEL MATEMATIKA PENYEBARAN ASAP PADA KEBAKARAN RUMAH

BAB I PENDAHULUAN. bahan bakar, hal ini didasari oleh banyaknya industri kecil menengah yang

NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH Pengembangan Desain Alat Produksi Gas Metana Dari Pembakaran Sekam Padi Menggunakan Filter Tunggal

BAB 1 : PENDAHULUAN. Akan tetapi udara yang benar-benar bersih saat ini sudah sulit diperoleh, khususnya

TUGAS AKHIR PERANCANGAN KOMPOR BRIKET BIOMASS UNTUK LIMBAH KOPI

BAB I PENDAHULUAN. terjadi di kota-kota besar dan juga daerah padat industri yang menghasilkan

HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB I PENDAHULUAN. hidup. Menurut kamus besar bahasa Indonesia, definisi biomassa adalah jumlah

Bab IV Data Percobaan dan Analisis Data

ANALISIS PENGARUH PEMBAKARAN BRIKET CAMPURAN AMPAS TEBU DAN SEKAM PADI DENGAN MEMBANDINGKAN PEMBAKARAN BRIKET MASING-MASING BIOMASS

4.1.1 Nilai Kalor (Heating value)

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Simulasi Kondisi sirkulasi udara di dalam suatu ruangan ibadah

BAB I PENDAHULUAN. memberikan dampak negatif bagi kesehatan. Hal ini disebabkan oleh potensi

BAB 1 PENDAHULUAN ANALISA KARAKTERISTIK ALIRAN DINGIN (COLD FLOW) DI GAS BURNER SITEM GASIFIKASI DENGAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

BAB I PENDAHULUAN. Tabel 1.1 Besaran dan peningkatan rata-rata konsumsi bahan bakar dunia (IEA, 2014)

BAB I PENDAHULUAN. kehidupan sehari-hari. Hampir setiap manusia memerlukan bahan. Sekarang ini masih banyak digunakan bakan bakar fosil atau bahan

KAJIAN SUHU DAN ALIRAN UDARA DALAM KEMASAN BERVENTILASI MENGGUNAKAN TEKNIK COMPUTATIONAL DYNAMIC (CFD) Emmy Darmawati 1), Yudik Adhinata 2)

BAB I PENDAHULUAN. disegala aspek kehidupan manusia. Untuk itu pengaplikasian ilmu pengetahuan

Distribusi Temperatur Pada Microwave menggunakan Metode CFD

BAB III ANALISA KONDISI FLUIDA DAN PROSEDUR SIMULASI

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang. Sumber energi alternatif dapat menjadi solusi ketergantungan

BAB I PENDAHULUAN. menuntut setiap individu untuk ikut serta di dalamnya, sehingga sumber daya

BAB I PENDAHULUAN. penjemuran. Tujuan dari penjemuran adalah untuk mengurangi kadar air.

ANALISIS ALIRAN UDARA PADA JEMBATAN SURAMADU DENGAN MENGGUNAKAN METODE VOLUME HINGGA

IV HASIL DAN PEMBAHASAN

PENGARUH HUMIDITY DAN TEMPERATURE TERHADAP KENYAMANAN PEMAKAIAN HELM TENTARA MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD) FLUENT

BAB I PENDAHULUAN. Sampah selalu identik dengan barang sisa atau hasil buangan. tak berharga. Seperti sampah organik yang banyak di pedesaan, meski

Karakteristik Pembakaran Briket Arang Tongkol Jagung

BAB I PENDAHULUAN. energi untuk melakukan berbagai macam kegiatan seperti kegiatan

Journal of Technical Engineering: Piston, Vol. 1, No. 1, Hal , Pengaruh Dimensi Kompor Biomasa Terhadap Performansinya

ABSTRAK DAN EXECUTIVE SUMMERY PENELITIAN DOSEN PEMULA

BAB I PENDAHULUAN. 1 Universitas Sumatera Utara

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010

Selenoid valve 12 volt, suhu, torsi maksimum, daya maksimum, dan emisi gas buang

MODIFIKASI MESIN MOTOR BENSIN 4 TAK TIPE 5K 1486 cc MENJADI BAHAN BAKAR LPG. Oleh : Hari Budianto

NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH

BAB I PENDAHULUAN. gas nitrogen dan oksigen serta gas lain dalam jumlah yang sangat sedikit. Diantara

BAB I PENDAHULUAN. Sampah menjadi masalah bagi sebagian besar masyarakat. indonesia, di daerah perdesaan banyak sekali sampah organik kebun

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: B-169

BAB I PENDAHULUAN. energi yang salah satunya bersumber dari biomassa. Salah satu contoh dari. energi terbarukan adalah biogas dari kotoran ternak.

PENGARUH VARIASI KOMPOSISI BIOBRIKET CAMPURAN ARANG KAYU DAN SEKAM PADI TERHADAP LAJU PEMBAKARAN, TEMPERATUR PEMBAKARAN DAN LAJU PENGURANGAN MASA

BAB I PENDAHULUAN. dalam bidang sarana transportasi.sektor transportasi merupakan salah satu sektor

BAB IV PEMBAHASAN. Tabel 4.1 Nilai Kecepatan Minimun Fluidisasi (U mf ), Kecepatan Terminal (U t ) dan Kecepatan Operasi (U o ) pada Temperatur 25 o C

BAB I PENDAHULAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN. yang ada dibumi ini, hanya ada beberapa energi saja yang dapat digunakan. seperti energi surya dan energi angin.

PENCEMARAN UDARA AKIBAT KENDARAAN BERMOTOR DI JALAN P. H. H. MUSTOFA, BANDUNG. Grace Wibisana NRP : NIRM :

Journal of Electrical Electronic Control and Automotive Engineering (JEECAE)

BAB I PENDAHULUAN. Hubungan parameter..., Duniantri Wenang Sari, FKM 2 UI, Universitas Indonesia

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN. mengakibatkan pemanasan global yang berdampak pada alam seperti

DAFTAR ISI. HALAMAN JUDUL... i. LEMBAR PENGESAHAN... ii. KATA PENGANTAR... iii. ABSTRAK... vi. ABSTRACT... vii. DAFTAR ISI... viii. DAFTAR TABEL...

PEMBUATAN BRIKET BIOARANG DARI ARANG SERBUK GERGAJI KAYU JATI

V. HASIL UJI UNJUK KERJA

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB III METODOLOGI DAN PENGOLAHAN DATA

1.1. Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN

MATA KULIAH ANALISIS NUMERIK

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

ANALISA LAJU ALIRAN FLUIDA PADA MESIN PENGERING KONVEYOR PNEUMATIK DENGAN MENGGUNAKAN SIMULASI CFD

1.1 Latar Belakang dan Identifikasi Masalah

KALOR. Peta Konsep. secara. Kalor. Perubahan suhu. Perubahan wujud Konduksi Konveksi Radiasi. - Mendidih. - Mengembun. - Melebur.

II. TINJAUAN PUSTAKA A. SAMPAH

KARAKTERISTIK PEMBAKARAN BRIKET CAMPURAN ARANG KAYU DAN JERAMI

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Iklim Mikro Rumah Tanaman Daerah Tropika Basah

I. PENDAHULUAN. Komoditas hasil pertanian, terutama gabah masih memegang peranan

EVALUASI PERUBAHAN EMISI GAS NOX DAN SO 2 DARI KEGIATAN TRANSPORTASI DI KAMAL BANGKALAN AKIBAT PENGOPERASIAN JEMBATAN SURAMADU

KARAKTERISTIK PEMBAKARAN BIOBRIKET CAMPURAN AMPAS AREN, SEKAM PADI, DAN BATUBARA SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

ANALISA NUMERIK ALIRAN DUA FASA DALAM VENTURI SCRUBBER

II. TINJAUAN PUSTAKA

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

ANALISIS NUMERIK PROFIL SEDIMENTASI PASIR PADA PERTEMUAN DUA SUNGAI BERBANTUAN SOFTWARE FLUENT. Arif Fatahillah 9

BAB I PENDAHULUAN. campuran beberapa gas yang dilepaskan ke atmospir yang berasal dari

BAB III PROSES PEMBAKARAN

BAB I PENDAHULUAN. I. 1. Latar Belakang. Secara umum ketergantungan manusia akan kebutuhan bahan bakar

BAB IV KAJIAN CFD PADA PROSES ALIRAN FLUIDA

BAB II LANDASAN TEORI

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN. 3.2 Tahapan Analisis Persamaan Differensial untuk Transfer Energi

BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN

KOMPOR BATOK KELAPA BERTEKANAN

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: ( Print) B-192

4.1 Konsentrasi NO 2 Tahun 2011

BAB I PENDAHULUAN. udara terbesar mencapai 60-70%, dibanding dengan industri yang hanya

METODOLOGI PENELITIAN

Bab III Rancangan dan Prosedur Percobaan

Elaeis Noviani R *, Kiki Ramayana L. Tobing, Ita Tetriana A, Titik Istirokhatun. Abstrak. 1. Pendahuluan. 2. Dasar Teori Karbon Monoksida (CO)

Gasifikasi - Pirolisis Pembakaran

Transkripsi:

PEMODELAN DAN PENYELESAIAN NUMERIK DARI PERMASALAHAN PENYEBARAN ASAP MENGGUNAKAN METODE VOLUME HINGGA Arif Fatahillah arif.fkip@une.ac.id Abstrak. Sebagai salah satu tempat manusia beraktifitas maka rumah tidak bisa dilepaskan dari pencemaran manusia, salah satunya asap pembakaran. Dalam penelitian ini dibangun suatu model matematika mengenai permasalahan penyebaran asap yang didasarkan pada enis dan konsentrsai bahan bakar yang digunakan. Hasilnya didapatkan bahwa semakin besar konsentrasi yang digunakan maka polutan asap yang menyebar uga semakin banyak, demikian uga pengaruh bahan bakar yang digunakan, berdasarkan simulasi menggunakan software FLUENT didapatkan bahwa dengan menggunakan bahan bakar arang emisi karbon yang didapatkan paling besar dibandingkan yang lain. Kata Kunci : Sebaran Gas, Metode Volume Hingga, FLUENT PENDAHULUAN Rumah sebagai salah satu tempat manusia beraktifitas tidak bisa dilepaskan sebagai sumber pencemaran udara dalam ruang. Berbagai bahan yang terdapat dalam ruangan yang melepaskan gas atau partikel ke udara merupakan sumber utama dari masalah kualitas udara dalam rumah (Ide, 2007). Sebagai contoh di dalam dapur, penggunaan kompor sebagai alat memasak menghasilkan sumber pencemar yaitu gas karbon monoksida (CO), sebagai hasil reaksi pembakaran tidak sempurna. Oleh Chiang et al (2000), yang melakukan penelitian di Taiwan, menunukkan bahwa konsentrasi rata-rata tertinggi CO dalam dapur rumah tangga teradi selama periode memasak menggunakan kompor gas dengan nilai konsentrasinya (waktu 2 am rata-rata) yang bervariasi dari 0,-,9 ppm. Sementara Lee et al (200) melakukan penelitian di Pakistan dengan mengukur kadar gas CO dari pembakaran kompor berbahan bakar biomass (kayu bakar) menghasilkan nilai rata-rata konsentrasi 29, ppm dalam periode pengukuran delapan am. Material karbon yang mudah terbakar termasuk kayu, batubara, gas, bensin, solar, minyak, sampah organik, dan produk rokok (Hess-Kossa, 2002). Saat ini di Indonesia, karena bagian dari program konversi energy yang dilakukan oleh pemerintah, sebagian besar penduduknya sudah beralih menggunakan bahan bakar Dosen Pendidikan Matematika FKIP UNEJ

2 Saintifika, Volume 5, No., Juni 20, hlm -7 gas, atau biasa disebut LPG (Liquefied Petroleum Gas), untuk memasak. Pemerintah memberikan secara cuma-cuma kompor beserta tabung gas berukuran tiga kilogram. Namun sebagian kecil lainnya masih menggunakan minyak tanah, kayu bakar, dan arang sebagai bahan bakar kompor. Untuk menganalisis kegiatan pencemaran udara dalam ruang, khususnya dalam ruang dapur yang menggunakan kompor berbahan bakar LPG, minyak tanah dan arang maka dibutuhkan sebuah kaian yang memadukan teknik pengukuran langsung dengan sebuah program simulasi. Simulasi dilakukan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan Fluent 6..26 sebagai software-nya. Program ini mulai banyak dikenal dan digunakan sebagai alat yang memudahkan pekeraan analisis untuk melihat pola aliran transportasi dan distribusi gas dalam ruang. Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah dalam penelitian ini yaitu: Bagaimana model matematika aliran carbon monoksida pada proses memasak menggunakan kompor gas, minyak dan arang dalam dapur? serta bagaimana simulasi model matematika penyebaran carbon monoksida pada proses memasak menggunakan kompor gas, minyak dan arang dalam softwere Fluent? Pemodelan penyebaran gas CO yang menyebar di ruang dapur akibat pembakaran ini dibangun oleh persamaan momentum dan persamaan energi dan akan diselesaikan dengan menggunakan metode volume hingga.. u t 2. u t Dengan : u u u = massa enis, μ = kekentalan zat P = tekanan i P g u i p h pr h = koefisien perpindahan kalor. i t pr t Selanutnya kedua persamaan tersebut akan diselesaikan dengan menggunakan metode volume hingga dan digunakan teknik diskritisasi QUICK. Menentukan nilai setiap dengan diskritisasi menggunakan metode QUICK yaitu :

Arif Fatahillah : Pemodelan dan Penyelesaian Numerik Dari (i, +) (i+, +) (i+2, +) (i+, +) (i+, +) (i, +) (i+, +) (i+2, +) (i+, +) (i+, +) (i, +2) (i+, +2) (i+2, +2) (i+, +2) (i+, +2) (i, +) (i+, +) (i+2, +) (i+, +) (i+, +) (i, (i+, (i+2, (i+, (i+, Gambar. Diskritisasi Metode QUICK dengan : e n s w i, i, i, i, i, i, i, 2 i, i, i 2, i, i, (Dalam Fatahillah, A., 20) Sehingga akan diperoleh suatu persamaan matriks linier AX=B yang akan diselesaikan secara simulasi dengan menggunakan software matematika. METODE PENELITIAN Tahapan Penelitian ini adalah :. Mendesain Model Setelah dilakukan pengumpulan referensi serta teori-teori yang mendukung, akan dilakukan desain model penyebaran asap untuk berbagai macam enis bahan bakar. 2. Mendapatkan bentuk penyelesaian dari Volume Hingga Pada tahap ini didapatkan bentuk penyelesaian Volume Hingga dari permasalahan penyebaran asap untuk berbagai macam enis bahan bakar.. Membuat simulasi dengan FLUENT serta Running program

Saintifika, Volume 5, No., Juni 20, hlm -7 Pembuatan program komputer dari penyebaran asap untuk berbagai macam enis bahan bakar dengan menggunakan FLUENT dan melakukan penguian program.. Mengevaluasi hasil simulasi. Proses ini adalah uicoba dan validasi untuk menghasilkan software analisis penyebaran asap untuk berbagai macam enis bahan bakar. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan hasil penyelesaian berbentuk persamaan matriks linier yang selanutnya diselesaikan dengan software MATLAB maka didapatkan hasil simulasi seperti berikut: 70 Pemodelan Emisi CO dan Aliran Gas Pembakaran Pada Udara 20 Pemodelan Emisi CO dan Aliran Gas Pembakaran Pada Udara 60 00 50 0 Emisi LPG 0 0 Emisi Minyak 60 0 20 0 20 0 0 5 0 5 20 25 Panang Domain 0 0 5 0 5 20 25 Panang Domain 20 Pemodelan Emisi CO dan Aliran Gas Pembakaran Pada Udara 00 0 Emisi Arang 60 0 20 0 0 5 0 5 20 25 Panang Domain Gambar 2. Grafik Emisi Gas dan Panang Domain (a) Kompor LPG, (b) Kompor Minyak Tanah, dan (c) Kompor Arang Grafik di atas menunukkan panang domain dan emisi carbon monoksida. Pada grafik terlihat bahwa semakin lama (panang domain) maka semakin besar pula emisi karbon dalam ruangan. Hal ini menunukkan bahwa pada saat proses memasak menggunakan kompor LPG, kompor minyak dan kompor arang, terbentuk emisi carbon monoxida tertinggi pada ruang dapur dengan pembakar kompor arang. Dan emisi paling rendah terdapat pada ruang dapur dengan pembakar kompor LPG. Simulasi selanutnya

Arif Fatahillah : Pemodelan dan Penyelesaian Numerik Dari 5 adalah menggunakan software FLUENT yang digunakan untuk melihat hasil simulasi secara langsung pada obek simulasi, hasil iterasinya dapat dilihat pada grafik berikut : Gambar. Iterasi Simulasi Sedangkan hasil simulasi menggunakan FLUENT untuk masing-masing bahan bakar didapatkan sebagai berikut : Gambar. Pola Penyebaran dari Program Fluent (a) Kompor LPG, (b) Kompor Minyak Tanah, dan (c) Kompor Arang

6 Saintifika, Volume 5, No., Juni 20, hlm -7 Pembahasan Simulasi pembakaran menggunakan pahlines, karena ingin meneliti aliran dari karbon monoksida.terlihat pola distribusi aliran gas pembakaran kompor LPG, minyak tanah, dan arang hamper sama. Energi konveksi panas yang berasal dari pembakaran kompor menyebabkan sebuah pergerakan udara ke arah atas (Chiang et al, 2000). Secara umum kecepatan aliran udara saat keluar dari kompor mencapai keceepatan 7 m/s yang ditunukkan dengan warna merah. Ketika alirannya berada pada kebeinggian langit-langit kecepatannya ialah 2- m/s, ditunukkan dengan aliran yang berwarna hiau. Saat mencapai langit-langit alirannya menyebar ke dua sisi lalu bergerak keluar melalui ventilasi. Letak kompor yang berada di tengah-tengah uga mempengaruhi bentuk pola distribusi yang hamper simetris. Namun ada sebagian aliran yang berbenturan dengan dinding selanutnya menuu kea rah lantai dan berputar kembali menuu ventilasi. Untuk besaran kecepatan aliran pembakaran berkisar antara m/s hingga 7 m/s. Perbedaan dari ketiga pembakaran terseebut ialah volume dari kompor yang berbeda-beda. Pengukuran suhu diatas menggunakan Total Enthalpy (/kg) karena pada saat itulah suhu terlihat konstan dan teratur. Nampak pada gambar diatas bahwa suhu yang dikeluarkan dari proses memasak menggunakan kompor LPG hampir sama dengan kompor minyak dimana nilai temperatur LPG konstan pada,09 /kg sedangkan pada kompor minyak nilainya sebesar,9 /kg. Berbeda dengan suhu pada kopor arang, terlihat sekali perbedaanya yaitu konstan pada suhu 2, /kg. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari hasil komputasi yang telah dilakukan peneliti menggunakan aplikasi MATLAB dan Fluent, maka didapatkan:. Pada temperature membuktikan bahwa adanya kesamaan antara suhu yang dihasilkan dari kompor LPG, minyak tanah dan arang. Namun arang memiliki suhu yang lebih besar. 2. Kecepatan penyebaran karbon monoksida dalam ruang menunukkan keceepatan yang tinggi pada area pembakaran/ kompor, kemudian melemah dan kecepatannya semakin berkurang (ditandai dengan warna biru) setelah berbenuran dengan dinding.

Arif Fatahillah : Pemodelan dan Penyelesaian Numerik Dari 7. Perbandingan dari penggunaan ketiga kompor tersebut, pemasakan dengan menggunakan kompor LPG lebih efisien daripada menggunakan kompor minyak maupun arang. Sebab emisi karbon monoksida yang dihasilkan oleh kompor LPG lebih sedikit. Sedangkan pada kompor Arang, emisi karbon monoksida yang dihasilan sangat besar, sehingga tidak efisien apabila digunakan untuk memasak. Saran Penelitian pada laporan ini belum menggunakan variabel dengan elas antara variabel terikat dengan variabel bebas. Untuk penelitian lebih lanut dapat ditambahkan umlah variabel terikatnya, sehingga hubungan dengan variabel bebasnya dapat lebih signifikan. Khususnya pada permodelan CFD Fluent 6..26 dapat dilakukan simulasi dengan lebih baik untuk penelitian selanutnya. dan bisa menadi referensi untuk melakukan penelitian yang lainnya. DAFTAR PUSTAKA Arief Hidayat, Haryono, Sri hapsari. 200. Abstract Emisi Karbon Monoksida. Semarang: FT UNDIP Chiang, che-ming, Chi-Ming Lai, Po-Cheng Chou. 2000. The influence of anarchitectural Design Alternative on Indoor Air Environment in Cenventional Kitchens in Taiwan. Building and Environment 5 (2000) 579-55. Fatahillah, A., 20, Penyebaran Aliran Panas Pada Oven Surya ( Dimensi), Kadikma : Vol No, Hal : - Hess-Kosa, Kathleen. 2002. Indoor Air Quality: Sampling Methodologies. Florida: Lewis Publiser. Lee, K., A.R. Siddiqui, D. Bennet, X. Yang, K.H. Brown, Z.A. Bhutta, E.B. Gold. 200. Indoor Carbon Monoxide and PM2.5 Concentrations by Cooking Fuels in Pakistan. Indoor Air 2009: 9: 75-2. Tuakia, Firman. 200. Dasar-Dasar CDF Menggunakan Fluent. Bandung: Informatika.