commit to user
KAJI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PROSES
PENGAYAAN HIDROGEN DALAM GAS HASIL GASIFIKASI
SEKAM PADI DAN ARANG KAYU DENGAN MEDIA UAP
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
ARIF FIRMAN AJI NIM. I1408505
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
i
KAJI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PROSES
PENGAYAAN HIDROGEN DALAM GAS HASIL GASIFIKASI
SEKAM PADI DAN ARANG KAYU DENGAN MEDIA UAP
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
ARIF FIRMAN AJI NIM. I1408505
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
ii
SURAT TUGAS
Menyusulcommit to user
iii
KAJI EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PROSES
PENGAYAAN HIDROGEN DALAM GAS HASIL GASIFIKASI
SEKAM PADI DAN ARANG KAYU DENGAN MEDIA UAP
Disusun oleh:
Arif Firman Aji NIM. I1408505
Dosen Pembimbing I
Dr. techn Suyitno, S.T,.M.T. NIP. 197409022001121002
Dosen Pembimbing II
Wibawa Endra Juwana, S.T., M.T. NIP. 197009112000031001
Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari ..., tanggal .... 2012
1. Zainal Arifin, S.T., M.T.
NIP. 197303082000031001 ………
2. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T.
NIP. 197403262000031001 ………
Mengetahui: Ketua Jurusan Teknik Mesin
Didik Djoko Susilo, S.T., M.T. NIP . 97203131997021001
Koordinator Tugas Akhir
Wahyu Purwo R., S.T, M.T. NIP. 197202292000121001
commit to user
iv
Kaji Eksperimental dan Simulasi CFD Proses Pengayaan
Hidrogen dalam Gas Hasil Gasifikasi Sekam Padi dan Arang
Kayu dengan Media Uap
Arif Firman Aji Jurusan Teknik MesinFakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia
E-mail : [email protected] Abstrak
Penggunaan uap sebagai agen dalam gasifikasi biomasa merupakan salah satu metode untuk pengayaan hidrogen. Studi eksperimen gasifikasi uap untuk dua macam biomasa (sekam padi, arang kayu) dan campuran keduanya dilakukan pada reaktor bertemperatur 650oC dan uap bertemperatur 400oC dan 500oC. Rasio uap/biomasa divariasikan dari 0, 0,25, 0,5, dan 1. Zat penjerab (CaO) yang digunakan dalam penelitian ini adalah untuk menjerab CO2 yang berakibat pada
peningkatan hidrogen dalam gas hasil. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh rasio uap/biomasa, temperatur uap sebagai agen gasifikasi dan rasio CaO/biomasa terhadap hasil hidrogen dalam gas hasil. Lebih lanjut, simulasi dengan menggunakan CFD Fluent dilakukan untuk mempelajari mekanisme terbentuknya gas hasil pada gasifikasi sekam padi-uap. Gas hasil dengan konsentrasi hidrogen maksimum untuk gasifikasi uap dari sekam padi, arang kayu dan campuran keduanya berturut-turut adalah 43,8%, 51,7%, dan 51,7% yang diperoleh pada temperatur uap 500oC, rasio uap/biomasa = 0,25. Pada penggunaan CaO sebagai penjerab CO2 dalam gasifikasi uap dari sekam padi,
arang kayu dan campuran keduanya, hasil hidrogen tertinggi berturut-turut adalah 52,63%, 54,7%, dan 74,73% yang diperoleh pada temperatur uap 500oC, dan rasio uap/biomasa = 0,25 dan rasio CaO/biomasa = 1. Sementara hasil simulasi menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan hasil eksperimen.
commit to user
v
Experimental Study and CFD Simulation of Hydrogen
Enrichment Process in Producer Gas of Steam Gasification of
Rice Husk and Wood Charcoal
Arif Firman AjiMechanical Engineering Department Engineering Faculty of Sebelas Maret University
Surakarta, Indonesia
E-mail : [email protected] Abstract
The using of steam as the agent in biomass gasification is one of the hydrogen enrichment methods. Steam-gasification experimental study of two kinds of biomass (rice husk and wood charcoal) and mixture of both were carried out at reactor temperatures of 650oC and steam temperatures of 400oC and 500oC. Steam/biomass ratio was varied at 0, 0.25, 0.5, and 1. The adsorbent used in this study is CaO to absorb CO2 which resulting in increasing of hydrogen in producer
gas. The aim of this study are to determine the effect of steam/biomass ratio, temperature of steam as the gasification agent, and CaO/biomass ratio on hydrogen yield in producer gas. Furthermore, simulations using CFD fluent was conducted to study the mechanism of producer gas forming on rice husk-steam gasification. Producer gas with maximum hydrogen concentration for steam gasification of rice husk, wood charcoal, and mixture of both is 43.8%, 51.7%, and 51.7% respectively were obtained at steam temperature of 500oC, ratio of steam/biomass = 0.25. In the using of CaO as CO2 adsorber on steam gasification
of rice husk, wood charcoal and mixture of both, the highest of hydrogen yield is 52.63%, 54.7%, and 74.73% respectively were obtained at steam temperature of 500oC, ratio of steam/biomass = 0.25 and ratio of CaO/biomass = 1. While the simulation show that the results are not much different from the experimental results.
commit to user
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat ALLAH SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Tugas Akhir “Kaji Eksperimental dan Simulasi CFD Proses Pengayaan Hidrogen dalam Gas Hasil Gasifikasi Sekam Padi dan Arang Kayu dengan Media Uap” ini dengan baik.
Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam penyelesaian skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini, terutama kepada:
1. Sang Pencipta, Allah SWT, atas segala kenikmatan dan kemudahan yang telah diberikan.
2. Bapak Dr. techn Suyitno, M.T. selaku pembimbing I atas bimbingan serta nasehatnya hingga selesainya penulisan skripsi ini.
3. Bapak Wibawa Endra Juwana, S.T., M.T. selaku pembimbing II yang senantiasa memberikan arahan, saran, serta bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UNS Surakarta.
5. Bapak Bambang Kusharjanta, S.T., M.T. selaku pembimbing akademis yang selalu memberikan motivasi dan semangat dari awal masuk kuliah sampai sekarang.
6. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret atas bimbingan dan bantuannya selama penulis menempuh pendidikan.
7. Almarhum Bapak, Ibu, Om Edi, Bulek Sri, Om Kus, Bulek Noor, adikku Bayuaji Saputro dan seluruh keluarga atas do’a, motivasi dan dukungan
commit to user
vii
material maupun spiritual selama penyelesaian masa kuliah dan Tugas Akhir ini.
8. Teman seperjuangan di LBAE (Laboratorium Biofuel and Advanced Energy), Darmanto, S.T., Ocky Dwi HP., S.T., Thoharudin S.T., M.T., Arif Setyo N., S.T., M.T., Imam Sholahudin, S.T., Lukmanul Hakim, S.T., Khamdan Mujadi, Bomby Duswara, Hery Kusbandryo, Imam Saputra, Kinastryan Jita Kroda, yang sudah membantu dan bekerja sama dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
9. Teman-teman Teknik Mesin Transfer 2009.
10. Semua pihak yang telah memberikan bantuan moral dan spiritual hingga terselesainya Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, maka kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan kita semua Amin.
Surakarta, Oktober 2012
commit to user
viii
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman judul ... i
Halaman Surat Penugasan ... ii
Halaman Pengesahan ... iii
Halaman Abstrak ... iv Kata Pengantar ... vi BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Batasan Masalah ... 2 1.3. Perumusan Masalah ... 3
1.4. Tujuan dan Manfaat ... 3
1.5. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
2.1. Tinjauan Pustaka ... 5
2.2. Dasar Teori ... 10
2.2.1. Gasifikasi ... 10
2.2.2. Computational Fluid Dynamic (CFD) Fluent ... 12
2.2.3. Prosedur Pemodelan Geometri Menggunakan GAMBIT ... 15
2.2.4. Prosedur Simulasi Dalam FLUENT ... 16
2.2.5. Parameter Penyelesaian Dalam FLUENT ... 19
BAB III METODE PENELITIAN ... 21
3.1. Tempat Pengujian ... 21
3.2. Alat dan Bahan yang Digunakan ... 21
3.3. Prosedur Penelitian (eksperimen) ... 25
3.4. Simulasi Dalam FLUENT ... 27
3.5. Skema penelitian ... 28
3.6. Tahap Penelitian ... 29
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 31
4.1. Analisis CFD pada Gasifikasi Sekam Padi-Uap ... 31
4.2. Konsentrasi Gas H2 dan CO dalam Gasifikasi tanpa CaO ... 36
4.3. Konsentrasi Gas H2 dan CO dalam Gasifikasi dengan Penambahan Adsorben CaO ... 39 BAB V PENUTUP ... 44 5.1. Kesimpulan ... 44 5.2. Saran ... 45 DAFTAR PUSTAKA ... 46 LAMPIRAN ... 48
commit to user
ix
DAFTAR TABEL
commit to user
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Reaktor gasifikasi ... .. 21
Gambar 3.2 Voltage regulator ... .. 21
Gambar 3.3 AC Clamp-on Meter ... 22
Gambar 3.4 Thermoreader ... 22
Gambar 3.5 Thermocouple ... 23
Gambar 3.6 Stopwatch ... 23
Gambar 3.7 Gas Analyzer ... 23
Gambar 3.8 Sekam padi ... 24
Gambar 3.9 Arang kayu ... 24
Gambar 3.10 Calsium Oxide (CaO) ... 25
Gambar 3.11 Skema Penelitian ... 28
Gambar 3.12 Diagram Alir Penelitian ... 30
Gambar 4.1 Konsentrasi H2 dalam producer gas dari eksperimen dan simulasi pada gasifikasi sekam ... 31
Gambar 4.2 Konsentrasi CO dalam producer gas dari eksperimen dan simulasi pada gasifikasi sekam ... 32
Gambar 4.3 Profil temperatur (K) dalam reaktor gasifikasi sekam padi-uap dengan temperatur uap 400oC ... 32
Gambar 4.4 Laju reaksi R1 s.d. R3 pada gasifikasi sekam padi dengan temperatur uap 400oC ... 33
Gambar 4.5 Profil temperatur (K) dalam reaktor gasifikasi sekam padi-uap dengan temperatur uap 500oC ... 34
Gambar 4.6 Laju reaksi R1 s.d. R3 pada gasifikasi sekam padi dengan temperatur uap 500oC ... 35
Gambar 4.7 Konsentrasi hidrogen dalam producer gas pada gasifikasi dengan temperatur uap 400°C dan tanpa CaO ... 37
Gambar 4.8 Temperatur reaktor gasifikasi pada gasifikasi dengan temperatur uap 400°C ... 38
Gambar 4.9 Konsentrasi H2 dalam producer gas pada gasifikasi dengan temperatur uap 500°C dan tanpa CaO ... 38
Gambar 4.10 Konsentrasi CO dalam producer gas pada gasifikasi dengan temperatur uap 400°C dan tanpa CaO ... 39
Gambar 4.11 Konsentrasi CO dalam producer gas pada gasifikasi dengan temperatur uap 500°C dan tanpa CaO ... 39
Gambar 4.12 Konsentrasi H2 dalam producer gas pada gasifikasi sekam dengan temperatur uap 500°C dan dengan CaO ... 40
Gambar 4.13 Konsentrasi H2 dalam producer gas pada gasifikasi sekam + arang dengan temperatur uap 500°C dan dengan CaO ... 41
Gambar 4.14 Konsentrasi H2 dalam producer gas pada gasifikasi arang dengan temperatur uap 500°C dan dengan CaO ... 41
Gambar 4.15 Konsentrasi CO dalam producer gas pada gasifikasi sekam dengan temperatur uap 500°C dan dengan CaO ... 42
Gambar 4.16 Konsentrasi CO dalam producer gas pada gasifikasi sekam + arang dengan temperatur uap 500°C dan dengan CaO ... 42
Gambar 4.17 Konsentrasi CO dalam producer gas pada gasifikasi arang dengan temperatur uap 500°C dan dengan CaO ... 43
commit to user xi
DAFTAR NOTASI
ρ = Massa jenis (kg/m3 ) vr = Kecepatan arah r (m/s) vx = Kecepatan arah x (m/s) t = Waktu (s) r = Jari-jari reaktor (m) Sm = Penambahan massaFx = Gaya benda yang bekerja pada arah aksial (N) Fr = Gaya benda yang bekerja pada arah radial (N) µ = Viskositas (kg/m.s)
keff = Konduktifitas termal efektif (W/m.K) j
j r
= Fluks difusi spesies j
Sh = Penambahan sumber panas volumetrik (misalnya panas oleh reaksi kimia) E = Energi total spesifik (kJ/kg)
h = Entalpi sensibel (kJ/kg) p = Tekanan (Pa)
t = Tensor tegangan
vr = Vektor kecepatan (m/s)
A = Faktor pre-eksponensial E = Energi aktivasi (kJ/mol)
R = Konstanta gas universal (J/kmol.K) T = Temperatur (K)
commit to user
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A: Simulasi dalam FLUENT ... 49 Lampiran B: Data pengujian ... 55
commit to user
1
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Sampai saat ini ketergantungan Indonesia akan bahan bakar fosil sebagai sumber energi cukup besar. Bahan bakar fosil tersebut digunakan hampir di seluruh sektor kehidupan manusia sehingga konsumsi energi di Indonesia semakin meningkat dari tahun ke tahun. Dalam laporannya, Kementerian ESDM mencatat bahwa konsumsi energi final pada skenario dasar diperkirakan tumbuh rata-rata 6,7% per tahun (ESDM, 2009). Pada akhir tahun 2009, konsumsi energi final di Indonesia mencapai angka sekitar 893.756.219 BOE (ESDM, 2010). Di sisi lain, menipisnya cadangan sumber energi fosil dan meningkatnya kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi fosil telah menjadi ancaman. Tercatat bahwa cadangan terbukti maupun cadangan potensial minyak bumi Indonesia sebesar 7,41 miliar barel. Apabila cadangan yang ada diproduksikan dengan tingkat produksi saat ini maka cadangan minyak bumi Indonesia akan habis selama 12 tahun mendatang (BP Migas, 2011). Melihat kondisi tersebut maka saat ini sangat diperlukan penelitian yang intensif untuk mencari, mengoptimalkan dan menggunakan sumber energi alternatif atau terbarukan.
Salah satu sumber energi terbarukan yang dewasa ini menjadi perhatian besar di banyak negara adalah biomasa. Potensi Indonesia dalam menyediakan biomasa sangatlah besar mengingat status Indonesia sebagai negara agraris yang menghasilkan produk pertanian dan kehutanan yang melimpah tiap tahunnya. Dari sektor pertanian, sekam padi merupakan salah satu biomasa yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi terbarukan. Sekam merupakan limbah penggilingan padi yang jumlahnya mencapai 20-23 % dari gabah (Rahmat, 2006), jumlahnya sangat melimpah di Indonesia dan kurang dimanfaatkan sehingga banyak yang menjadi sampah. Jika produksi padi tahun 2010 sebesar 66,41 juta ton gabah kering giling (GKG) (BPS, 2011), maka jumlah sekam yang dihasilkan lebih dari 13,282 juta ton. Sekam padi mempunyai kandungan energi yang rendah (14,5 MJ/kg), massa jenis yang rendah sekitar 110 kg/m3, dan kadar abunya yang tinggi sekitar 20% (Suyitno, 2009). Sementara itu, hutan Indonesia dengan 104 jenis pohonnya menyimpan cadangan karbon yang potensial (Kemenhut, 2010).
commit to user
Selama ini, potensi pohon hanya dihitung berdasarkan besarnya volume kayu batang pohon yang dimanfaatkan untuk industri-industri pengolahan kayu yang mempunyai nilai ekonomis tinggi. Ternyata tidak hanya batang, bagian-bagian pohon yang lain seperti cabang, ranting, daun dan akar mempunyai peran besar dalam menyimpan karbon. Salah satunya adalah dalam bentuk arang kayu.
Untuk memanfaatkan energi biomasa terutama sekam padi dan arang kayu secara efektif, diperlukan teknik atau cara yang salah satunya adalah dengan gasifikasi yang akan menghasilkan gas mampu bakar seperti karbon monoksida, hidrogen, metana, dan gas yang tidak dapat terbakar seperti karbon dioksida, nitrogen, serta menghasilkan sedikit uap air. Menurut Kathleen McHugh, beberapa teknik atau metode dalam menghasilkan hidrogen dari bahan bakar fosil dan biomasa diantaranya adalah steam methane reforming (SMR), partial oxidation/autothermal reforming of methane, coal gasification, biomass
pyrolysis/gasification (McHugh, 2005). Sedangkan gasifikasi dengan
menggunakan udara sebagai agen atau media yang telah banyak dilakukan, menghasilkan gas hidrogen dengan konsentrasi rendah. Oleh karena itu, penggunaan uap sebagai media gasifikasi banyak diteliti. Tetapi dengan kandungan fixed carbon (FC) sekam padi yang relatif rendah sekitar 17,4% (Jamradloedluk, Panomai dkk.), maka reaksi yang terjadi pada proses gasifikasi uap menjadi kurang efektif. Untuk mengatasi hal tersebut, salah satu metode yang juga diteliti adalah co-gasification yang memadukan biomasa sekam padi dan arang kayu sebagai bahan baku.
Dari alasan tersebut, maka diperlukan penelitian dalam pengayaan hidrogen melalui gasifikasi uap-biomasa yang dilakukan secara eksperimen dan simulasi melalui computational fluid dynamic (CFD).
1.2. Batasan Masalah
Pada penelitian yang akan dilaksanakan masalah dibatasi sebagai berikut: 1. Bahan baku biomasa yang digunakan adalah sekam padi dan arang kayu
dengan ukuran partikel arang kayu lolos 20 mesh tertahan 30 mesh, dengan variasi bahan uji 100% sekam padi, 50% sekam padi dicampur dengan 50% arang kayu, dan 100% arang kayu.
commit to user
2. Pemanasan dilakukan pada bagian luar reaktor dengan menggunakan pemanas listrik.
3. Dalam proses gasifikasi, temperatur awal reaktor 650oC (Yan, Luo dkk., 2010).
4. Temperatur uap yang digunakan adalah 400oC dan 500oC.
5. Variasi rasio uap/biomasa yang digunakan adalah 0,25/1, 0,5/1, dan 1/1. 6. Massa awal biomasa yang akan digasifikasi adalah 145 g.
7. Proses gasifikasi dilakukan dengan dan tanpa zat penjerab (sorbent), dimana zat penjerab yang digunakan adalah CaO.
8. Variasi rasio CaO/biomasa yang digunakan adalah 0,25/1, 0,5/1, dan 1/1. 9. Simulasi menggunakan computational fluid dynamic (CFD) dengan
menggunakan software FLUENT.
1.3. Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh variasi rasio uap/biomasa terhadap hasil kandungan H2 pada proses gasifikasi.
2. Bagaimana pengaruh temperatur uap sebagai agen atau media gasifikasi terhadap hasil kandungan H2 pada proses gasifikasi.
3. Bagaimana pengaruh zat penjerab batu kapur (CaO) terhadap hasil kandungan H2 pada proses gasifikasi.
4. Bagaimana simulasi proses gasifikasi uap-biomasa yang dilakukan dengan menggunakan software CFD FLUENT.
1.4. Tujuan dan Manfaat
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Mengetahui pengaruh variasi rasio uap/biomasa terhadap hasil kandungan H2 dalam gas produk gasifikasi.
2. Mengetahui pengaruh temperatur uap sebagai agen atau media gasifikasi terhadap hasil kandungan H2 dalam gas produk gasifikasi.
3. Mengetahui pengaruh penambahan CaO terhadap hasil kandungan H2
commit to user
4. Membandingkan proses dan hasil gasifikasi dengan metode eksperimental dan simulasi.
Hasil penelitian yang diperoleh diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
1. Mampu meningkatkan pemahaman tentang proses gasifikasi dan mendapatkan manfaat dari pengembangan proses baru untuk mendapatkan gas yang kaya hidrogen.
2. Didapatkan nilai-nilai parameter yang tepat untuk mendapatkan jumlah hidrogen yang tinggi dalam gas produk gasifikasi. Parameter tersebut diantaranya temperatur uap sebagai media gasifikasi, rasio uap/biomasa.
1.5. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan Tugas Akhir adalah sebagai berikut:
BAB I : Pendahuluan, berisi latar belakang penelitian, tujuan dan manfaat penelitian, perumusan masalah, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan proses gasifikasi uap-biomasa dan reforming.
BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan dan pengambilan data.
BAB IV : Data dan Analisa, berisi data hasil pengujian dan analisa data hasil pengujian.
BAB V : Penutup, berisi kesimpulan penelitian dan saran yang berkaitan dengan penelitian yang dilakukan.
commit to user
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Penelitian yang dilakukan oleh Bishnu Acharya, Animesh Dutta, dkk. (Acharya, Dutta dkk., 2010) adalah untuk mengetahui potensi produksi hidrogen dari gasifikasi uap biomasa dengan pemberian CaO sebagai zat sorbent dan pengaruh parameter operasi (rasio uap/biomasa, temperatur, dan rasio CaO/biomasa) yang berbeda. Produk gas dengan konsentrasi hidrogen sampai dengan 54,43% diperoleh pada rasio uap/biomasa sebesar 0,83, dan rasio CaO/biomasa = 2, serta pada temperatur operasi 670oC. Penurunan konsentrasi karbon dioksida sebanyak 93,33% bila dibandingkan dengan gasifikasi tanpa adanya CaO, ditemukan pada rasio CaO/biomasa dengan nilai 2. Pemodelan matematika dengan metode Gibbs free energy minimization dikembangkan dan kemudian dibandingkan dengan hasil eksperimen ini. Hasilnya menunjukkan bahwa dalam peningkatan rasio uap/biomasa dari 0,58 sampai 1,58, hasil maksimum hidrogen sebesar 230,28 ml/g biomasa dicapai pada rasio uap/biomasa 0,83. Konsentrasi hidrogen 54,96% diperoleh pada rasio uap/biomasa 0,83. Konsentrasi karbon dioksida sekitar 1% untuk rasio uap yang berbeda-beda pada variasi rasio CaO/biomass 1,5. Naiknya temperatur reaktor akan menaikkan jumlah hidrogen tetapi temperatur diatas 670oC akan menurunkan konsentrasi hidrogen dalam gas hasil. Untuk kisaran temperatur yang diteliti, hasil hidrogen maksimum adalah 315,08 ml/g biomasa diperoleh pada temperatur 710oC. Peningkatan rasio CaO/biomasa sangat meningkatkan konsentrasi dan jumlah hidrogen dalam gas hasil. Konsentrasi hidrogen naik dua kali lipat dari 23,29% (CaO/biomasa = 0) menjadi 54,54% (CaO/Biomass = 2). Hasil maksimum hidrogen sebesar 375,56 ml/g biomasa diperoleh pada rasio CaO/biomasa = 2. Kecenderungan model matematika yang dikembangkan dengan konsep Gibbs free energy minimization untuk hidrogen dan karbon dioksida ternyata cocok dengan hasil percobaan yang dilakukan. Tetapi sesuai perkiraan, hasil pemodelan melebihi perkiraan konsentrasi hidrogen. Sehingga persamaan koreksi
commit to user
dikembangkan yang dengan mudah mengoreksi hasil yang diperoleh dari model untuk dicocokkan dengan hasil percobaan.
Pada tahun 2006, Ligang Wei, Shaoping Xu, dkk. (Wei, Xu dkk., 2006) telah melakukan penelitian gasifikasi dengan media uap bertemperatur 400oC pada laju pemanasan tinggi (1000oC/s) terhadap dua jenis biomasa (legume straw dan pine sawdust) yang juga membandingkan penggunaan empat jenis katalis alami (pasir, batu gamping, olivine, dan dolomite). Parameter-parameter yang diteliti diantaranya pengaruh rasio uap/biomasa terhadap jumlah gas produk dan komposisi gas produk, pengaruh temperatur reaktor terhadap jumlah gas produk dan komposisi gas produk, perbandingan pengaruh penggunaan katalis terhadap jumlah gas produk dan komposisi gas produk. Penelitian ini menggunakan nilai rasio massa uap/biomasa antara 0-1 g/g dan temperatur reaktor antara 750-850oC. Hasil penelitian yang telah dilakukan ini menunjukkan bahwa hasil gas untuk kedua jenis biomasa tersebut meningkat seiring dengan meningkatnya rasio massa uap/biomasa. Tar dan arang dari legume straw berturut-turut turun dari 5,5 wt% ke 2,8 wt% dan dari 7,4 wt% ke 2,4 wt%. Sedangkan tar dan arang dari pine sawdust berturut-turut turun dari 3,6 wt% ke 1,5 wt% dan dari 5,5 wt% ke 3,0 wt%. Sementara itu, konsentrasi CO2 dan H2 meningkat dengan meningkatnya
nilai rasio uap/biomasa. Hal ini berlawanan dengan konsentrasi CO dan CH4 yang menurun ketika rasio uap/biomasa meningkat. Nilai maksimum konsentrasi H2
pada gas produk untuk biomasa jenis legume straw sebesar 40,3 mol% dicapai pada nilai rasio uap/biomasa 0,6 g/g. Sedangkan untuk biomasa jenis pine
sawdust, nilai konsentrasi H2 sebesar 36,8 mol% pada rasio uap/biomasa 1/1 dan
masih mengalami peningkatan. Perbandingan molar H2/CO, untuk kedua jenis
biomasa (legume straw dan pine sawdust) mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya nilai rasio uap/biomasa. Sedangkan perbandingan molar CO/CO2
untuk kedua jenis biomasa di atas, justru mengalami penurunan ketika nilai rasio uap/biomasa dinaikkan. Efek dari kenaikan temperatur reaktor terhadap hasil gas pada rasio uap/biomasa 0,6 g/g menunjukkan bahwa temperatur reaktor yang semakin naik akan meningkatkan jumlah gas hasil dari kedua jenis biomasa. Hal sebaliknya terjadi pada tar dan hasil arang. Keduanya mengalami penurunan saat temperatur reaktor naik. Perbandingan pemberian keempat jenis katalis
commit to user
menunjukkan bahwa dolomite memberikan efek jumlah gas paling tinggi dan jumlah tar paling sedikit diantara katalis yang lain pada kondisi temperatur gasifikasi 800oC dan rasio uap/biomasa 0,6 g/g. Konsentrasi H2 melalui
pemberian dolomite sebagai katalis meningkat sebesar 10% untuk legume straw dan 15% untuk sawdust dibandingkan dengan katalis pasir.
Dalam penelitiannya, Feng Yan, Si-yi Luo, dkk. (Yan, Luo dkk., 2010) melakukan gasifikasi dengan media uap terhadap arang serbuk gergaji kayu pinus selama 15 menit yang dilakukan pada variasi temperatur 600-850oC dan dengan variasi laju uap 0-0,357 g/menit untuk setiap gram biomasa. Dari hasil penelitian tersebut, menunjukkan bahwa dengan temperatur gasifikasi yang tinggi dan penggunaan uap sebagai media gasifikasi dengan ukuran yang tepat akan menghasilkan gas kering dengan jumlah yang lebih banyak dan efisiensi konversi karbon yang lebih tinggi. Dapat disimpulkan bahwa temperatur yang lebih tinggi, akan memberikan kontribusi terhadap peningkatan hidrogen secara signifikan. Selain itu, jumlah uap yang tepat juga sangat meningkatkan kandungan hidrogen dan efisiensi konversi karbon. Namun jumlah uap yang berlebihan akan mengurangi jumlah gas dan akan menurunkan efisiensi konversi karbon. Nilai tertinggi gas kering sebesar 2,44 Nm3/kg, dan jumlah hidrogen tertinggi 57,07 mol/kg serta efisiensi konversi karbon 95,78% dicapai pada temperatur 850oC dan pada laju aliran uap 0,165 g/menit untuk setiap gram biomasa arang.
K. Sangtongam, J. Gmurczyk, dkk (Sangtongam, Gmurczyk dkk., 2007) melakukan penelitian gasifikasi dengan uap yang bertemperatur tinggi (700oC sampai 1200oC) dari reaksi gas hidrogen dan gas oksigen terhadap tiga macam bahan baku yaitu kertas, tatal kayu pinus kuning, dan batubara hitam Pittsburgh. Dengan menggunakan dua macam variasi rasio uap/bahan baku (laju massa uap 6,3 g/menit dan 3,3 g/menit), penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh parameter gasifikasi terhadap gas yang dihasilkan. Selain dengan metode eksperimen, simulasi dengan menggunakan CFD Fluent juga digunakan untuk mengurangi banyaknya eksperimen yang dilakukan. Metode simulasi ini juga berfungsi untuk mengetahui profil parameter-parameter pada reaktor untuk dicocokkan dengan pengujian. Dari hasil simulasi pada pengujian dengan temperatur uap 900oC dan laju uap 6,3 g/menit menunjukkan bahwa lama reaksi 3
commit to user
menit menghasilkan konsentrasi hidrogen dalam gas hasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan lama reaksi 1 menit. Penelitian ini menunjukkan bahwa kadar H2 dan CO meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur untuk
ketiga macam bahan baku. Sebaliknya, kadar CO2 dan CH4 mengalami penurunan
seiring dengan paningkatan temperatur untuk ketiga macam bahan baku. Hasilnya adalah hidrogen dengan kadar 54,7% pada gasifikasi kertas, hidrogen dengan kadar 60,2% pada gasifikasi tatal kayu pinus, dan hidrogen dengan kadar 57,8% pada gasifikasi batubara. Hasil tersebut dicapai pada variasi laju uap sebesar 6,3 gr/menit dan temperature uap 1200oC Penelitian secara eksperimen dan simulasi ini menyimpulkan bahwa proses gasifikasi dengan uap temperatur tinggi dapat menghasilkan gas hasil dengan kandungan hidrogen yang kaya sampai dengan 60%. Selain itu, CO2 dan hidrokarbon yang dihasilkan juga minimal. Melalui
gasifikasi dengan temperatur yang cukup tinggi, tar juga dapat diminimalisir dari gas hasil. Jumlah tar yang dihasilkan dipengaruhi oleh tipe agen atau media gasifikasi, dan temperaturnya. Sehingga membuat proses ini cukup bersih untuk mengubah sampah atau bahan hidrokarbon lainnya menjadi gas dengan kandungan hydrogen yang tinggi. Hasil tar mengalami pengurangan sepuluh kali lipat dicapai dengan menaikkan temperatur uap dari 600oC sampai dengan 1200oC pada gasifikasi tatal kayu pinus dan kertas.
Dalam penelitian simulasi yang dilakukan oleh M. K. Yunus, M. M. Ahmad, dkk. (Yunus, Ahmad dkk., 2010), pemodelan dilakukan untuk memprediksi hidrogen hasil gasifikasi pada temperatur antara 600oC sampai dengan 1000oC, pada tekanan atmosfer, dengan laju biomasa 1 ton/jam, laju uap sebesar 2,4 ton/jam, dan laju adsorbent 3,5 ton/jam. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui efek dari temperatur, rasio uap/biomasa, rasio adsorbent/biomasa dimana adsorbent yang digunakan adalah CaO, dan hidrogen dengan fraksi mol 0,85 diprediksi dapat dihasilkan dalam gas hasil. Perbandingan dengan data percobaan dari literatur juga dilakukan. Asumsi dilakukan untuk mempermudah dalam pemodelan tersebut. Biomasa diasumsikan sebagai karbon, gasifikasi terjadi secara isothermal dan kondisi steady state, abu dianggap sebagai zat inert dan tidak disertakan dalam reaksi, reaksi karbonisasi diasumsikan sebagai reaksi maju, dan reaksi lainnya dianggap dalam kesetimbangan. Hasil gasifikasi
commit to user
diasumsikan antara lain: hidrogen (H2), karbon monoksida (CO), karbon dioksida
(CO2), dan metana (CH4). Dari penelitian tersebut, efek dari rasio uap/biomasa
antara 2 sampai 3 dan pada temperatur 850oC, serta pada rasio adsorbent/biomasa 3,5 menunjukkan bahwa hydrogen sebagai produk utamamengalami kenaikan dari 79% menjadi 85% dan menjadi konstan pada nilai tersebut. Sedangkan kecenderungan dari metana dan CO turun selama peningkatan rasio uap/biomasa tersebut. Sebaliknya, CO2 mengalami peningkatan. Temperatur mempengaruhi
komposisi gas dan terutama kadar hidrogen dalam gas. Pada kisaran temperatur 600oC sampai 1000oC, dengan rasio uap/biomasa 2,4 dan adsorbent/biomasa 3,5, menunjukkan bahwa hidrogen hampir konstan dalam kisaran temperatur tersebut. Gas lainnya seperti metana, CO2 mengalami peningkatan, sedangkan CO menurun
seiring dengan kenaikan temperatur dari 600oC sampai 1000oC. Sementara itu, pengaruh rasio adsorbent/biomasa pada rasio 1,5 sampai 4,5 terhadap komposisi gas hasil pada temperatur 850oC dan pada rasio uap/biomasa 2,4, menunjukkan bahwa produksi hidrogen naik sampai pada rasio adsorbent/biomasa 3,5. Selanjutnya, kecenderungan menjadi konstan pada 85 mol %. Kecenderungan yang serupa juga terjadi pada produksi metana yang meningkat pada rasio 3,5. Produk CO mencapai kesetimbangan, sedangkan produk CO2 menurun sampai
pada rasio 3,5 dan bernilai nol pada rasio diatas 3,5. Hal tersebut mengindikasikan bahwa adsorbent/biomasa optimal pada rasio 3,5. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa model prediksi peningkatan gasifikasi biomassa dengan media uap yang berhasil dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak simulasi ICON. Hasil yang diperoleh menunjukkan kecocokan dan mengikuti tren dalam literatur. Kondisi optimum gasifikasi biomassa dicapai pada 850oC, rasio uap/biomasa 2,4 dan rasio adsorben/biomassa 3,5. Analisis ekonomi awal menunjukkan bahwa metode yang diusulkan layak hasil ini bisa menjadi platform untuk mengembangkan lebih lanjut desain proses yang lebih rinci dalam produksi hidrogen secara komersial.
commit to user
2.2. Dasar Teori 2.2.1. Gasifikasi
Gasifikasi adalah suatu proses konversi bahan bakar menjadi gas yang bisa terbakar (CO, H₂ dan CH₄), dan gas yang tidak dapat terbakar (CO2, N2, sedikit
uap air) melalui reaksi termokimia dengan menggunakan sejumlah oksigen yang kurang dari persamaan stoikiometri. Media yang digunakan dapat berupa udara, uap, karbon dioksida, oksigen murni atau campuran dari gas-gas tersebut.
Teknologi gasifikasi dapat digunakan untuk memperoleh lebih banyak gas sintetis dengan dampak polusi yang rendah. Gasifikasi dapat dikelompokkan berdasarkan agen gasifikasi yaitu udara, uap, uap-oksigen, udara-uap, dll. Gasifikasi biomasa dengan menggunakan udara telah banyak dikembangkan untuk aplikasi di bidang industri. Akan tetapi teknologi ini menghasilkan gas dengan nilai kalor yang rendah (4-6 MJ/m3) dan hanya 8-14%vol hidrogen yang dihasilkan. Sedangkan proses gasifikasi biomasa dengan agen uap mampu menghasilkan gas sintetis dengan nilai kalor 10-16 MJ/m3 dan hidrogen sebesar 30-60%vol (Lv, Xiong dkk., 2004). Penggunaan uap sebagai agen, akan bereaksi dengan arang (karbon) yang akan menghasilkan hidrogen dan karbon monoksida sehingga gas yang dihasilkan akan memiliki nilai kalor yang lebih tinggi dibandingkan dengan gasifikasi dengan agen udara. Dengan adanya reaksi yang menghasilkan karbon monoksida dan hidrogen maka gasifikasi dengan uap air akan memiliki nilai kalor yang lebih tinggi dari gasifikasi dengan udara. Uap sebagai agen mempunyai peranan penting dalam peningkatan kadar hidrogen dalam gas hasil. Tetapi peranan uap memiliki porsi yang lebih rendah dibandingkan dengan karbon yang terkandung dalam biomasa untuk menghasilkan kadar hidrogen tertinggi dalam gas hasil. Hal ini diperkuat dengan beberapa penelitian gasifikasi uap terhadap biomasa yang menghasilkan kadar hidrogen tertinggi pada rasio uap/biomasa dibawah 1/1 (Wei, Xu dkk., 2006; Acharya, Dutta dkk., 2010). Tetapi jumlah uap yang berlebih akan menyebabkan temperatur reaksi menjadi turun dan juga menyebabkan penurunan jumlah gas dan konsentrasi hidrogen (Peng-mei, Jie dkk., 2003).
Proses kimia gasifikasi terdiri dari reaksi-reaksi gas-gas (reaksi homogen) dan reaksi padat-gas (reaksi heterogen) dalam beberapa tahap. Reaksi gasifikasi
commit to user
karbon uap merupakan reaksi antara karbon dan uap menghasilkan hidrogen dan karbon monoksida. Reaksi tersebut bersifat endotermik sehingga memerlukan energi (panas) untuk bereaksi.
þ + Ǵ → Ǵ + þ ∆H = 118.9 kJ/mol (1) Reaksi gasifikasi karbon uap dilanjutkan dengan reaksi metanasi, dimana terbentuknya gas metana yang merupakan hasil reaksi antara karbon dan uap. Rekasi tersebut mengeluarkan sejumlah panas sehingga disebut dengan reaksi eksotermik. Reaksi metanasi dapat dilihat pada persamaan 2.
þ + 2Ǵ → þǴ ∆H = -74,8 kJ/mol (2) Gas metana yang terbentuk pada reaksi metanasi kemudian bereaksi dengan uap air membentuk gas karbon monoksida dan hidrogen. Reaksi pembentukan hidrogen dan karbon monoksida dari metana dan uap air disebut dengan reaksi methane steam reforming. Reaksi methane steam reforming memerlukan panas dalam reaksi membentuk gas hidrogen dan karbon monoksida yang dapat dilihat pada persamaan 3.
þǴ + Ǵ → þ + 3Ǵ ∆H = 222,35 kJ/mol (3) Terbentuknya karbon monoksida pada reaksi gasifikasi karbon uap dan methane steam reforming, secara simultan karbon monoksida tersebut bereaksi dengan uap air membentuk hidrogen dan karbon dioksida yang disebut dengan reaksi water gas shift. Reaksi tersebut dapat terjadi secara reversibel (bolak-balik) dengan melepas energi untuk reaksi maju membentuk hidrogen dan karbon dioksida dan reaksi mundur dengan menyerap energi membentuk karbon monoksida dan uap air. Reaksi water gas shift dapat dilihat pada persamaan 4. þ + Ǵ → Ǵ + þ ∆H = -42 kJ/mol (4)
Pada gasifikasi biomassa uap, syngas memiliki komposisi gas utama antara lain: hidrogen, karbon monoksida, metana, dan karbon dioksida. Diharapkan dengan hasil komposisi karbon monoksida dan metana yang masih tinggi, akan dapat mengoptimalkan produksi hidrogen dengan reaksi methane steam reforming (MSR) dan water gas shift (WGS). Peningkatan komposisi hidrogen tersebut karena dengan reaksi MSR dan WGS terbentuk hidrogen dan karbon dioksida. Gas metana yang bereaksi dengan uap air membentuk karbon monoksida dan hidrogen melalui reaksi MSR yang secara simultan terjadi reaksi WGS sehingga
commit to user
karbon monoksida yang terbentuk pada reaksi MSR tersebut bereaksi dengan uap air membentuk hidrogen dan karbon dioksida.
Proses reaksi methane steam dan water gas shift ditunjukkan pada penelitian yang dilakukan oleh Gao, Li dkk (Gao, Li dkk., 2009) dengan penambahan peralatan reforming yang terbuat dari keramik berpori memberikan gambaran bahwa konsentrasi hidrogen dan karbon dioksida meningkat setelah melewati reforming dengan penurunan konsentrasi karbon monoksida dan metana syngas.
Reaksi water gas shift kemudian dilanjutkan dengan reaksi bouduard. Reaksi tersebut memerlukan energi untuk bereaksi antara karbon dan karbon dioksida membentuk karbon monoksida. Reaksi bouduard dapat dilihat pada persamaan 5.
þ + þ → 2þ ∆H = 172 kJ/mol (5)
2.2.2. Computational Fluid Dynamic (CFD) Fluent
Secara definisi, Computational Fluid Dynamic (CFD) adalah ilmu yang mempelajari cara memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena lainnya dengan menyelesaikan parsamaan-persamaan matematika (model matematika) (Tuakia, 2008).
Perangkat lunak Computational Fluid Dynamic (CFD) dapat memberikan kita kemampuan untuk mensimulasikan aliran fluida, perpindahan panas, perpindahan massa, benda-benda bergerak, aliran multifasa, reaksi kimia, interaksi fluida dengan struktur, dan sistem akustik hanya dengan pemodelan di komputer. Dengan perangkat lunak ini kita bisa membuat virtual prototype dari sebuah sistem atau alat yang ingin kita analisis dengan menerapkan kondisi nyata di lapangan sehingga mampu meminimalisir waktu dan biaya yang dibutuhkan daripada melakukan pengujian konvensional.
Fluent adalah salah satu jenis program CFD yang menggunakan metode elemen hingga yang mampu menyediakan fleksibilitas mesh yang lengkap sehingga dapat menyelesaikan kasus aliran fluida dengan mesh (grid) yang tidak terstruktur sekalipun dengan cara yang relative mudah (Tuakia, 2008).
CFD (Fluent) bekerja berdasarkan prinsip analisa numerik pada setiap titik atau batasan yang telah ditentukan dengan menyelesaikan beberapa persamaan
commit to user
tertentu. Persamaan-persamaan atur (governing equation) yang diselesaikan secara numerik dengan metode CFD ini adalah:
1. Persamaan konservasi massa
Persamaan konservasi massa untuk dua dimensi adalah:
( )
( )
m r r x S r v v r v x t ¶ + = ¶ + ¶ ¶ + ¶ ¶r r r r (6) Dimana: ρ = Densitas (kg.m-3 ) vr = Kecepatan arah r (m.s-1) vx = Kecepatan arah x (m.s-1) t = Waktu (s) r = Jari-jari reaktor (m) Sm = Penambahan masa2. Persamaan konservasi momentum
Persamaan konservasi momentum untuk koordinat silinder dua dimensi aksisimetri pada arah aksial dan radial adalah:
( )
(
)
(
)
( )
ú û ù ê ë é ÷ ø ö ç è æ - Ñ ¶ ¶ ¶ ¶ + ¶ ¶ -= ¶ ¶ + ¶ ¶ + ¶ ¶ v x v r x r r p v v r r r v v r x r v t x x r x x x r . 3 2 2 1 1 1 r r m r x r x F x v r v r r r úû+ ù ê ë é ÷ ø ö ç è æ ¶ ¶ + ¶ ¶ ¶ ¶ +1 m (7)( )
(
)
(
)
ú û ù ê ë é ÷ ø ö ç è æ ¶ ¶ + ¶ ¶ ¶ ¶ + ¶ ¶ -= ¶ ¶ + ¶ ¶ + ¶ ¶ r v x v r x r r p v v r r r v v r x r v t x r r r x x r 2 1 1 1 r r m r( )
( )
r x r r F r v v r r v v r v r r r úû- + Ñ + + ù ê ë é ÷ ø ö ç è æ - Ñ ¶ ¶ ¶ ¶ + 2 . 2 3 2 2 . 3 2 2 1 m r m m r r (8) r v r v x v v x r + r ¶ ¶ + ¶ ¶ = Ñ.r (9) Dimana: ρ = Densitas (kg.m-3 ) r = Jari-jari reaktor (m) vx = Kecepatan arah x (m.s-1)commit to user vr = Kecepatan arah r (m.s-1)
t = Waktu (s)
Fx = Gaya benda yang bekerja pada arah aksial (N)
Fr = Gaya benda yang bekerja pada arah radial (N)
µ = Viskositas (kg.m-1.s-1)
3. Persamaan konservasi energi
Persamaan konservasi energi dapat dituliskan sebagai berikut:
( )
(
(
)
)
( )
h j j j eff T h j v S k p E v E t ÷÷ø+ ö çç è æ + -Ñ Ñ = + Ñ + ¶ ¶å
r r r . . . r t r (10) Dimana: ρ = Densitas (kg.m-3 )keff = Konduktifitas termal efektif (W.m-1.K-1)
= k +kt (dimana kt = konduktifitas termal turbulen) j
j r
= Fluks difusi spesies j
Sh = Penambahan sumber panas volumetrik (misalnya panas oleh reaksi
kimia)
E = Energi total spesifik (kJ.kg-1) h = Entalpi sensibel (kJ.kg-1)
p = Tekanan (Pa)
t = Tensor tegangan
vr = Vektor kecepatan (m.s-1
)
Dalam pemodelan CFD fluent terdapat tiga elemen utama, yang terdiri dari pre-processor, solver dan post-processor.
Pre-processor
Merupakan langkah pertama dalam membangun dan menganalisis sebuah model CFD. Pre-pocessor adalah tahap dimana sebuah benda atau ruangan yang akan analisa dibagi-bagi dengan jumlah grid tertentu atau sering disebut juga dengan meshing. Kemudian data diinput mulai dari pendefinisian domain serta pendefinisan kondisi batas atau boundary condition. Salah satu proses
pre-commit to user
processing yang tersedia dalam fluent adalah Gambit (Geometry And Mesh Building Intelligent Toolkit).
Solver
Pada tahap ini dilakukan proses penghitungan data-data input dengan persamaan yang terlibat secara iteratif. Artinya penghitungan dilakukan hingga hasil menuju error terkecil atau hingga mencapai nilai yang konvergen. Penghitungan dilakukan secara menyeluruh terhadap volume kontrol dengan proses integrasi persamaan diskrit.
Post-processor
Merupakan langkah terakhir dalam Fluent. Pada tahapan ini, hasil perhitungan diinterpretasikan ke dalam gambar, grafik bahkan animasi dengan pola-pola warna tertentu.
2.2.3. Prosedur Pemodelan Geometri Menggunakan GAMBIT
Agar dapat memodelkan dan mensimulasikan dengan menggunakan FLUENT, model geometri harus terlebih dulu dibuat dan berbagai parameter simulasi harus terlebih dulu ditentukan. Untuk keperluan tersebut, digunakanlah GAMBIT. GAMBIT berfungsi untuk membuat model geometri, melakukan diskritisasi (meshing) pada model untuk análisis CFD.
Tahapan dalam proses pembuatan geometri dalam GAMBIT adalah: 1. Pembuatan geometri
Geometri dibuat dengan operation toolpad geometri yang tersedia pada GAMBIT. Proses ini dapat dimulai dari pembuatan titik-titik (vertex), kemudian menghubungkan titik-titik tersebut menjadi garis (edge), selanjutnya digabungkan sehingga membentuk bidang (face). Kumpulan bidang-bidang tersebut nantinya akan membentuk sebuah volume. Geometri juga dapat dibuat dengan mulai dari pembuatan sebuah volume dengan perintah bentuk seperti bola, kubus, silinder, atau bentuk lainnya. Kemudian bentuk volume tersebut dirubah sesuai keinginan denggan perintah-perintah yang telah terseedia.
2. Pembuatan mesh
Pembuatan mesh adalah membagi volume atau bidang menjadi bagian-bagian kecil agar dapat dianalisis pada progrram CFD. Ukuran mesh yang dibuat
commit to user
akan mempengaruhi ketelitian analisis CFD. Semakin kecil mesh yang dibuat maka semakin teliti hasil analisisnya. Tetapi akan membutuhkan daya komputasi yang semakin besar.
Metode pembuatan mesh hampir mirip dengan metode pembuatan geometri yaitu dimulai dari pembuatan mesh garis, kemudian dilanjutkan dengan pembuatan mesh bidang, dan selanjutnya mesh volume. Atau dapat juga diawali dengan pembuatan mesh volume terlebih dahulu.
Secara umum, proses meshing dilakukan dengan menekan tombol perintah mesh pada operation toolpad GAMBIT. Kemudian memilih garis, bidang, atau volume yang akan dilakukan meshing. Dilanjutkan dengan memilih atau menentukan tipe dan elemen, dan terakhir menentukan ukuran mesh.
3. Pendefinsian tipe batas (Boundary) dan kontinum
Pendefinisian tipe batas dan kontinum diperlukan dalam GAMBIT. Jika tidak didefinisikan, maka FLUENT akan mendefinisikan secara otomatis. Sebagai contohnya, setiap bidang dapat diberi nama jika diperlukan. Dan menentukan jenis fluida atau padatan yang berada atau melalui bidang tersebut.
2.2.4. Prosedur Simulasi Dalam FLUENT
Dalam FLUENT, pertimbangan pemilihan-pemilihan dalam simulasi sangat menentukan dalam memperoleh hasil yang baik. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam FLUENT antara lain:
1. Pemilihan Solver
Pemilihan solver dilakukan pada awal menjalankan FLUENT. Terdapat beberapa pilihan solver, antara lain: 2 dimensi single precision atau double precision dan 3 dimensi single precision atau double precision. Double precision memiliki tingkat ketelitian diatas single precision, namun membutuhkan daya komputasi yang lebih besar.
2. Mengimpor Model Dan Memeriksa Mesh
Model yang telah dibuat di GAMBIT harus dibuka di FLUENT untuk melakukan simulasi yang diinginkan. Proses membuka model dapat dilakukan dengan perintah:
commit to user
File yang dapat dibuka adalah file dengan ekstensi *.msh dan *.cas. File dengan ekstensi *.msh adalah file model yang telah di-mesh. File dengan ekstensi *.cas adalah file kasus berisi model dan berbagai parameter simulasi yang telah ditentukan sebelumnya.
Setelah berhasil membaca file model, mesh yang ada harus dicek terlebih dahulu. Proses pengecekan dilakukan dengan perintah:
Apabila tidak terdapat pesan error pada konsol FLUENT atau nilai minimum volume adalah negatif, maka proses dapat dilanjutkan.
Selain itu, perlu juga gemetri dikembalikan ke skala dasa pada saat pembuatan, yaitu dengan perintah:
3. Parameter Solver
Pada menu solver terdapat beberapa parameter yang harus ditentukan, yaitu formulasi solver, ruang model (space), waktu (time), dan formulasi kecepatan.
4. Pembangkitan Energi.
Menu ini diaktifkan dengan perintah :
5. Kondisi Material
Kondisi material fluida yang akan dipakai dapat ditentukan dengan perintah:
6. Kondisi Operasi
Kondisi operasi merupakan salah satu parameter yang harus didefinisikan oleh pengguna FLUENT. Data yang harus dimasukkan pada kondisi operasi
Grid Check
Grid Scale
Define Model Energy
Define Model Solver
commit to user
adalah tekanan udara sekitar dan percepatan gravitasi. Kondisi operasi ditentukan dengan :
7. Kondisi Batas
Kondisi batas merupakan data masukan yang sangat penting untuk simulasi aliran dengan FLUENT. Kondisi batas yang digunakan harus merupakan parameter aliran yang dapat dipercaya nilainya. Secara garis besar pemodelan terdiri dari beberapa kondisi batas, yaitu:
a. Velocity Inlet
Lokasi kondisi batas ini berada pada sisi masuk daerah saluran. Nilai masukan yang dibutuhkan adalah kecepatan aliran serta arah aliran. Pada kondisi batas ini, kecepatan masuk aliran dapat dibuat selalu tetap atau selalu berubah sepanjang geometri.
b. Pressure Outlet
Kondisi batas ini dipakai pada sisi keluar fluida. Kondisi batas ini dipilih apabila nilai tekanan statik pada sisis keluaran diketahui atau minimal dapat diperkirakan mendekati nilai sebenarnya. Pada kondisi batas ini diperlukan nilai masukan berupa tekanan statik serta arah aliran.
c. Wall
Seluruh dinding yang terdapat pada saluran (termasuk katup dan sudu) didefinisikan sebagai dinding. Tidak ada nilai yang harus dimasukkan pada kondisi batas ini apabila dinding tidak bergerak terhadap waktu dan tidak melakukan perpindahan panas (adiabatik). Namun, apabila dinding bergerak terhadap waktu, maka perlu untuk memasukkan kecepatan putar, sumbu putaran, dan titik asal putaran.
e. Continuum
Kontinum (volume yang dilewati aliran) harus didefinisikan. Jenis fluida dari kontinum dipilih berdasarkan fluida yang mengalir.
commit to user
8. Iterasi
Iterasi adalah perhitungan dengan menggunakan metode coba-coba yang dilakukan berulang kali. Fluent akan memulai perhitungan setelah inisiasi aliran (fluida mulai dialirkan). Iterasi akan terus dilakukan hingga tercapai konvergensi atau batas jumlah iterasi yang ditetapkan.
2.2.5. Parameter Penyelesaian Dalam Fluent
Dengan menggunakan FLUENT maka permasalahan aliran fluida akan diselesaikan secara numerik. Dasarnya meliputi penentuan konvergensi, sehingga solusinya akurat untuk semua jangkauan dari variabel aliran. Penjelasan tentang parameter konvergen dan akurat (Santosa, 2009) tersebut adalah sebagai berikut: 1. Konvergen, berarti parameter aliran pada batas-batas aliran yang ada sudah
mendekati nilai kondisi batas yang ditetapkan sebelumnya. Skala konvergensi pada FLUENT diterjemahkan dalam bentuk residual. Default nilai residual maksimum pada FLUENT adalah 0,001. Nilai residual dapat diubah oleh pengguna. Semakin kecil nilai residual, maka model aliran akan semakin mendekati keadaan sebenarnya. Akan tetapi jumlah iterasi yang diperlukan juga semakin banyak.
2. Akurat, adalah properti dari metode numerik untuk menghasilkan solusi yang mendekati solusi eksak (eksperimen).
Reaksi–rekasi yang mungkin terjadi dalam proses gasifikasi dengan media uap adalah sebagai berikut:
R1: C + H2O ↔ CO + H2 DH= 131,4 kJ/mol (11)
R2: CO + H2O ↔ CO2 + H2 DH = -41,7 kJ/mol (12)
R3: C + CO2 ↔ 2CO DH = 172 kJ/mol (13)
Laju reaksi persamaan 9 sampai 13 dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan laju Arhenius r =A exp
(
-E/RT)
, dimana A, E, R, T secara berurutanadalah faktor pre-eksponensial, energi aktivasi (kJ/mol), konstanta gas universal (J/kmol.K), temperatur (K). 57 , 0 5 2 1 1 10 RT E -exp A = r ÷ ø ö ç è æ ÷ ø ö ç è æ pH O (14)
commit to user
(
cCOcH2O)
2 2 RT E -exp A = r ÷ ø ö ç è æ (15) 38 , 0 3 3 2 RT E -exp A = r ÷pCO ø ö ç è æ (16)Tabel 2.1. Data konstanta reaksi dalam persamaan 11 sampai 13
Reaksi A E (kJ/kmol) Sumber
1 2,62 x 108s-1bar0,57 237 (Barrio, Gøbel dkk., 2000) 2 2,5 x 108 m3kmol-1s-1 138 (Maki danMiura, 1997) 3 3,1 x 106 s-1bar0,38 215 (Barrio, Gøbel dkk., 2000)
commit to user
21
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat Pengujian
Pengujian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.2. Alat dan Bahan yang Digunakan
1. Satu unit reaktor gasifikasi dengan pemanas listrik
Tempat berlangsungnya proses reaksi gasifikasi dengan sumber panas eksternal.
Gambar 3.1 Reaktor gasifikasi
2. Voltage regulator
Alat yang berfungsi untuk mengatur besar kecilnya tegangan keluaran yang masuk dari tegangan listrik PLN (220 V). Regulator ini digunakan untuk mengatur tegangan masukan pada pemanas listrik reaktor gasifikasi. (Spesifikasi 2 kVA, arus maksimum 8 ampere).
Gambar 3.2 Voltage regulator
commit to user 3. AC Clamp-on Meter
Digunakan dalam pengukuran arus yang dibutuhkan pada pemanas listrik agar tercapai temperatur pemanas yang diinginkan.
Gambar 3.3 AC Clamp-on Meter
4. Pendingin gas hasil
Digunakan untuk mengurangi temperatur producer gas yang keluar dari reaktor agar dapat ditampung dalam kantong plastik.
5. Thermoreader
Alat yang digunakan untuk menunjukkan atau membaca temperatur yang diukur oleh sensor thermocouple pada uap masuk reaktor, temperatur ruangan reaktor, dan temperatur bahan uji.
Gambar 3.4 Thermoreader
6. Thermocouple
Alat atau sensor suhu untuk mengukur temperatur uap masuk reaktor, temperatur ruangan reaktor, dan temperatur bahan uji. Termokopel yang digunakan tipe-K.
commit to user Gambar 3.5 Thermocouple 7. Pembangkit uap
Alat untuk menghasilkan uap air panas lanjut yang digunakan sebagai agen dalam proses gasifikasi.
8. Satu buah stopwatch
Digunakan untuk merekam waktu selama pengujian.
Gambar 3.6 Stopwatch
9. Satu unit gas analyzer
Digunakan untuk mengukur kandungan gas H2 dan CO dalam producer gas.
Gambar 3.7 Gas Analyzer
10. Bahan baku biomasa sekam padi dan arang kayu
Digunakan sebagai bahan utama untuk membuat producer gas pada
commit to user · Sekam padi
Sekam padi (Gambar 3.8) merupakan limbah penggilingan padi yang jumlahnya mencapai 20-23 % dari gabah (Rahmat, 2006). Sekam padi mempunyai kandungan energi yang rendah (14,5 MJ/kg), massa jenis yang rendah sekitar 110 kg/m3, dan kadar abunya yang tinggi sekitar 20% (Suyitno, 2009)
Gambar 3.8 Sekam padi
Menurut (Han, 2004), dari analisis ultimate dan analisis proximate pada sekam padi bahwa sebagian besar sekam padi terdiri dari komponen yang mudah menguap (volatille matter). Nilai Fixed Carbon (FC) sekam padi sebesar 14,1% sedangkan nilai kalor dari sekam padi adalah sekitar 14,5 MJ/kg (Suyitno, 2009) dan dibawah nilai kalor kayu (30,17 MJ/kg)(Hains, 2011).
· Arang
Arang kayu (Gambar 3.9) yang digunakan berukuran antara mesh 20 dan mesh 30. Fixed Carbon yang terkandung dalam arang kayu relatif tinggi yaitu 77,55%, sedangkan zat yang mudah menguap nilainya lebih rendah bila dibandingkan dengan sekam padi yaitu 16,81% (Hains, 2011).
commit to user 11. Zat sorbent Calsium Oxide (CaO)
Berbentuk bubuk yang digunakan sebagai bahan tambahan untuk mengikat CO2 dalam gas hasil gasifikasi.
Gambar 3.10 Calsium Oxide (CaO) 12. Software CFD FLUENT dan komputer.
3.3. Prosedur penelitian (eksperimen)
a. Persiapan sebelum melakukan gasifikasi
1. Mempersiapkan reaktor gasifikasi dan menyusun peralatan yang digunakan (voltage regulator, AC Clamp-on Meter, termokopel dan
reader, stop watch, gas analyzer, pendingin gas, penampung gas).
Pastikan semua peralatan dapat dioperasikan dengan baik.
2. Mempersiapkan bahan uji (sekam padi dan arang kayu) dan menimbang massa sekam padi dan arang kayu sesuai perbandingan massa (100% sekam padi, 50% + 50% arang kayu, 100% arang kayu):
- Sekam padi = 145g
- Sekam padi + arang kayu = 72,5g + 72,5g = 145g - Arang kayu = 145g
3. Mempersiapkan zat penjerab CO2 yaitu batu kapur (CaO)
4. Mengatur uap untuk variasi rasio uap/biomasa: 0,25/1, 1/1.
5. Mempersiapkan bahan baku uji + zat penjerab CaO dengan rasio massa CaO/biomasa: 0,25/1, 0,5/1, 1/1.
6. Mempersiapkan pendingin producer gas.
7. Menyalakan pemanas listrik pada reaktor dan mengatur temperatur reaktor sampai pada suhu 650oC.
commit to user
1. Menyiapkan uap dan set rasio uap/biomasa 0,25/1. Kemudian memasukkan uap panas lanjut ke dalam reaktor.
2. Mengukur dan mencatat temperatur uap dalam reaktor pada variasi 400oC
3. Memasukkan bahan baku gasifikasi dengan variasi 100% sekam ke dalam reaktor dan mulai menghitung waktu dengan stopwatch.
4. Mencatat temperatur bahan uji gasifikasi.
5. Menampung producer gas yang keluar dari pendingin producer gas sebagai gas sample untuk diuji di gas analyzer.
6. Menguji gas sample pada gas analyzer dan mencatat nilai kandungan H2 dan CO dalam gas sample.
7. Menghentikan pencatatan temperatur bahan uji gasifikasi, setelah tidak keluar producer gas keluaran pendingin producer gas atau producer gas tidak mampu menyala jika dibakar dari dan menghentikan waktu stopwatch.
c. Prosedur yang dilaksanakan setelah proses gasifikasi berakhir 1. Mengeluarkan sisa bahan baku gasifikasi dari dalam reaktor.
2. Mengulangi langkah b1 sampai dengan c1 dengan variasi biomasa 50% sekam padi + 50% arang kayu, dan 100% arang kayu.
3. Mengulangi langkah b1 sampai dengan c2 dengan variasi rasio uap/biomasa 0,5/1 dan 1/1.
4. Mengulangi langkah b1 sampai dengan c3 dengan variasi rasio temperatur uap 500oC.
d. Prosedur yang dilaksanakan ketika proses gasifikasi dengan zat penjerab CaO sedang berlangsung
1. Menyiapkan uap dan set pengaturan laju massa gas pada rasio uap/biomasa 0,25/1. Kemudian memasukkan uap panas lanjut ke dalam reaktor.
2. Mengukur dan mencatat temperatur uap dalam reaktor pada variasi temperatur uap yang menghasilkan kandungan hidrogen tertinggi pada proses gasifikasi tanpa penambahan CaO.
commit to user
3. Memasukkan bahan baku gasifikasi dengan variasi 100% sekam dan rasio CaO/biomasa 0,25/1 ke dalam reaktor dan muali menghitung waktu dengan stopwatch.
4. Mencatat temperatur bahan uji gasifikasi.
5. Menampung producer gas yang keluar dari pendingin producer gas sebagai gas sample untuk di uji di gas analyzer.
6. Menguji gas sample pada gas analyzer dan mencatat nilai kandungan H2 dan CO dalam gas sample.
7. Menghentikan pencatatan temperatur bahan uji gasifikasi, setelah tidak keluar producer gas keluaran pendingin producer gas atau producer gas tidak mampu menyala jika dibakar dari dan menghentikan waktu stopwatch.
e. Prosedur yang dilaksanakan setelah proses gasifikasi dengan zat penjerab CaO berakhir
1. Mengeluarkan sisa bahan baku gasifikasi dari dalam reaktor.
2. Mengulangi langkah d1 sampai dengan e1 dengan variasi biomasa 100% sekam padi dan rasio CaO/biomasa 0,5/1.
3. Mengulangi langkah d1 sampai dengan e1 dengan variasi biomasa 100% sekam padi dan rasio CaO/biomasa 1/1.
4. Mengulangi langkah d1 sampai dengan e1 dengan variasi biomasa 50% sekam padi + 50% arang kayu pada rasio CaO/biomasa 0,25/1, rasio CaO/biomasa 0,5/1, dan rasio CaO/biomasa 1/1.
5. Mengulangi langkah d1 sampai dengan e1 dengan variasi biomasa 100% arang kayu pada rasio CaO/biomasa 0,25/1, rasio CaO/biomasa 0,5/1, dan rasio CaO/biomasa 1/1.
3.4. Simulasi dalam FLUENT
Membuat geometri 2 dimensi dan melakukan proses meshing dalam GAMBIT. Selanjutnya menentukan boundary condition dan continuum. Kemudian menyimpan file dalam bentuk *.msh.
Proses dalam fluent secara garis besar adalah: a. Membuka file yang telah di-export dari Gambit.
commit to user b. Mengecek grid dari geometri.
c. Menentukan model dari simulasi. d. Memasukkan material yang digunakan. e. Memasukkan parameter boundary condition. f. Initialize.
g. Iterasi.
h. Post processing.
3.5. Skema penelitian
commit to user
3.6. Tahap Penelitian
commit to user
commit to user
31
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisis CFD pada Gasifikasi Sekam Padi-Uap
Tujuan dari analisis CFD pada tugas akhir ini adalah untuk mempelajari mekanisme terbentuknya producer gas pada gasifikasi sekam padi-uap. Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 menjelaskan bahwa produksi H2 dan CO hasil simulasi dan
eksperimen adalah dekat. Pada simulasi dilibatkan tiga jenis reaksi, yaitu: 1. Reaksi Bouduard (C + CO2 à 2CO)
2. Reaksi gasifikasi uap (C + H2O à CO + H2)
3. Reaksi water gas shift (CO + H2O à CO2 + H2)
Gambar 4.1 Konsentrasi H2 dalam producer gas dari eksperimen dan simulasi
pada gasifikasi sekam 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 0.25 0.5 1 K o n se n tr a si H 2 S/B
Simulasi_T uap = 400°C Eksperimen_T uap = 400°C
commit to user
Gambar 4.2 Konsentrasi CO dalam producer gas dari eksperimen dan simulasi pada gasifikasi sekam
(a) Temperatur uap 400oC, rasio uap/biomasa = 0,25
(b) Temperatur uap 400oC, rasio uap/biomasa = 0,5
(c) Temperatur uap 400oC, rasio uap/biomasa = 1
Gambar 4.3 Profil temperatur (K) dalam reaktor gasifikasi sekam padi-uap dengan temperatur uap 400oC
Gambar 4.3 memperlihatkan bahwa pada temperatur uap masuk 400oC, pada rasio uap/biomasa 0,25 diperoleh temperatur reaktor yang lebih tinggi dibandingkan dengan rasio uap/biomasa 0,5 dan 1. Dengan temperatur reaktor yang lebih tinggi pada rasio uap/biomasa 0,25 dapat diperoleh peningkatan laju reaksi sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.4. Besarnya laju reaksi R1 > R2 > R3. Laju reaksi yang besar terjadi pada bagian reaktor yang dipanasi.
0% 10% 20% 30% 40% 50% 0.25 0.5 1 K o n se n tr a si C O S/B
Simulasi_T uap = 400°C Eksperimen_T uap = 400°C
commit to user
(a) Temperatur uap 400oC, rasio uap/biomasa = 0,25
(b) Temperatur uap 400oC, rasio uap/biomasa = 0,5
(c) Temperatur uap 400oC, rasio uap/biomasa = 1
Gambar 4.4 Laju reaksi R1 s.d. R3 pada gasifikasi sekam padi dengan temperatur uap 400oC 0.00E+00 2.00E-04 4.00E-04 6.00E-04 8.00E-04 1.00E-03 1.20E-03 1.40E-03 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 La ju R ea ks i (k m ol /m 3/s )
Panjang Dinding Atas
R1 R2 R3 0.00E+00 2.00E-04 4.00E-04 6.00E-04 8.00E-04 1.00E-03 1.20E-03 1.40E-03 1.60E-03 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 La ju R ea ks i (k m ol /m 3/s )
Panjang Dinding Atas
R1 R2 R3 0.00E+00 5.00E-04 1.00E-03 1.50E-03 2.00E-03 2.50E-03 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 La ju R ea ks i (k m ol /m 3/s )
Panjang Dinding Atas
R1 R2 R3
commit to user
Semakin besar rasio uap/biomasa menyebabkan laju reaksi R1 meningkat, sehingga jumlah CO dan H2 meningkat. Bersamaan dengan itu laju reaksi R2 juga
mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya rasio uap/biomasa sehingga mengubah CO menjadi CO2 dan H2. Semakin besarnya laju reaksi R2 ditandai
oleh penurunan temperatur reaktor pada rasio uap/biomasa = 1 sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.3c karena reaksi R2 bersifat endoterm. Jadi walaupun jumlah H2 meningkat pada rasio uap/biomasa 0,5 dan 1, namun karena diiringi
juga oleh peningkatan CO2 karena reaksi R2 sehingga konsentrasi H2 pada rasio
uap/biomasa 0,5 dan 1 mengalami penurunan jika dibandingkan dengan konsentrasi H2 pada rasio uap/biomasa 0,25. Konsentrasi CO2 pada rasio
uap/biomasa 1 dan 0,25 masing-masingnya adalah 1,5% dan 12%.
(a) Temperatur uap 500oC, rasio uap/biomasa = 0,25
(b) Temperatur uap 500oC, rasio uap/biomasa = 0,5
(c) Temperatur uap 500oC, rasio uap/biomasa = 1
Gambar 4.5 Profil temperatur (K) dalam reaktor gasifikasi sekam padi-uap dengan temperatur uap 500oC
commit to user
(a) Temperatur uap 500oC, rasio uap/biomasa = 0,25
(b) Temperatur uap 500oC, rasio uap/biomasa = 0,5
(c) Temperatur uap 500oC, rasio uap/biomasa = 1
Gambar 4.6 Laju reaksi R1 s.d. R3 pada gasifikasi sekam padi dengan temperatur uap 500oC 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 La ju R ea ks i (k m ol /m 3/s )
Panjang Dinding Atas
R1 R2 R3 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 La ju R ea ks i (k m ol /m 3/s )
Panjang Dinding Atas
R1 R2 R3 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 La ju R ea ks i (k m ol /m 3/s )
Panjang Dinding Atas
R1 R2 R3
