PRESENTASI TUGAS AKHIR. Oleh: Zulfa Hamdani. PowerPoint Template NRP :

LOGO

PowerPoint Template

www.themegallery.com

PRESENTASI TUGAS AKHIR

SIMULASI NUMERIK (CFD) ALIRAN DUA FASE GAS-SOLID

(UDARA-SERBUK BATUBARA) PADA COAL PIPING DI PT. PETROKIMIA GERSIK

Oleh:

Zulfa Hamdani NRP : 2109106008

Dosen Pembimbing:

LOGO

KEBB PT. PETROKIMIA GRESIK

Boiler Working Parameter KEBB PT. Petrokimia Gresik • Jenis Boiler

Tangentially fired pulverized-coal.

• Boiler ini pengapiannya menggunakan serbuk batubara.

• Rate Kapasitas Steam boiler: 150 T/H • Rate Tekanan Steam:

9.8 Mpa

• Rate Temperatur Steam: 540°C

LOGO

LATAR BELAKANG

Furnace

Tangentially fired pulverized-coal boiler

Coal Storage

LOGO

LATAR BELAKANG

Primary air

LOGO

Digunakan perangkat lunak CFD

Fluent memvisualisasikan

maupun diperoleh besar dan arah

kecepatan swirl pada furnace dan

pola aliran pada coal pipe

PERUMUSAN MASALAH

Fenomena terbentuknya

swirl

pada

center line boiler furnace,

sangat sulit diamati secara visual

maupun diukur besarnya

LOGO

TUJUAN PENELITIAN

Tujuan Umum:



Menganalisis pola aliran yang terjadi didalam ruang

bakar pada aliran gas-solid (udara-serbuk batubara) dari

coal pipe hingga furnace menggunakan tangentially fired

pulverized-coal boiler.

Tujuan Khusus:

1. Mengetahui Minimum velocity transport dan Pressure drop

dari ukuran batubara yang digunakan.

2. Pola aliran Udara-serbuk batubara pada furnace terbentuk

swirl di center line furnace.

LOGO

Pola Aliran Multifasa (Gas-Solid)

Dilute Phase:

Dense Phase:

LOGO

BATASAN MASALAH

1.

Udara diasumsikan bersifat incompressible dan tetap

sifat-sifatnya .

2.

Tidak ada reaksi kimia yang terjadi antara serbuk

batubara dan udara.

3.

Gaya electrostatic antar partikel batu bara diabaikan.

4.

Partikel berbentuk bulat dan homogen.

5.

Sistem dalam keadaan adiabatik.

6.

Batu bara dalam keadaan kering.

7.

Simulasi numerik menggunakan software FLUENT

LOGO

PENELITIAN TERDAHULU

Studi aplikasi CFD untuk aliran dua fase gas padat oleh Cui (2005)

LOGO

Boundary layer mesh:

Jie cui menggunakan CFD

simulation dengan typical mesh size sekitar 300.000 mesh cell

Menggunakan Standard k–ε turbulence model

Studi aplikasi CFD untuk aliran dua fase gas padat oleh Cui (2005)

LOGO

PENELITIAN TERDAHULU

Studi aplikasi CFD untuk aliran dua fase gas padat oleh Cui (2005)

Hasil Post processing:

LOGO

PENELITIAN TERDAHULU

Studi aplikasi CFD untuk aliran dua fase gas padat oleh Cui (2005)

Hasil Post processing:

close-up view: contours of volume fraction of coal close-up view: contours of

LOGO

PENELITIAN TERDAHULU

Study karakteristik aliran dua fase gas padat pada pipa

juga dilakukan oleh Wang (1997)

• Material : Serbuk kaca

• Density : 2500 kg/m³

Membandingkan karakteristik antara serbuk kaca dengan

LOGO

PENELITIAN TERDAHULU

Hasil penelitiannya:

Study karakteristik aliran dua fase gas padat pada pipa juga dilakukan oleh

LOGO

PENELITIAN TERDAHULU

Study karakteristik aliran dua fase gas padat pada pipa juga dilakukan oleh

Wang (1997)

LOGO

PENELITIAN TERDAHULU

Study karakteristik aliran dua fase gas padat pada pipa juga dilakukan oleh Khasani dkk (2007)

Pada penelitiannya serbuk batubara disaring menggunakan ayakan dengan nomer mesh 20, 25, 35, 40 dan 50 dan massa jenis batubara adalah 1179 kg/m3_.

Parameter Nilai

U_g(m/s) 3.23-8.06

G_s (kg/m2_{s) 0.56-22.03}

LOGO

PENELITIAN TERDAHULU

Study karakteristik aliran dua fase gas padat pada pipa juga dilakukan oleh Khasani dkk (2007)

LOGO

PENELITIAN TERDAHULU

Study karakteristik aliran dua fase gas padat pada pipa juga dilakukan oleh Khasani dkk (2007)

LOGO

METODE PENELITIAN

Preprocessing

Solving atau processing

Postprocessing

• Simulasi numerik

LOGO

METODE PENELITIAN

 DOMAIN PEMODELAN: Elevasi ke-1 (12m)

LOGO

METODE PENELITIAN



Meshing 3D coal pipe

LOGO

METODE PENELITIAN



Parameter Pemodelan

• Data dari KEBB PT. Petrokimia Gresik:

Air:

-Temperatur outlet coal mill = 56 °C

-Density (ρ_air) = 1.062 kg/m3 Coal

-Jenis batubara = Brown coal (lignite)

-Density (ρ_coal) = 801 kg/m3

-Diameter partikel batubara = 270 mesh (50μm) Variasi penelitian:

LOGO

METODE PENELITIAN

 Data actual properties

• Data dari CCR KEBB PT. Petrokimia Gresik:

Capacity : - Hot air flow = 27269,36 m3_/h

- cool air flow = 32916,50 m3_/h

- coal = 12.48 m3_/h

Mix Capacity = 16,718 m3_/s

= 4.2 m3_{/s (per pipe)}

LOGO

METODE PENELITIAN

 Processing

Parameter Identifikasi

1 Solver Pressure based/Segregeated Implicit

2 Model Multiphase Eulerian

3 Viscous model K-ε Realizable

4 Phase Konfigurasi Phase 1 air

Phase 2 coal

5 Boundary Condition

Suction Velocity inlet Discharge 1 Outflow Discharge 2 Symmetry

Dinding

Coal Pipe Wall

Dinding

Boiler Wall

6 Pressure Velocity Coupling Phase Coupled SIMPLE

LOGO

METODE PENELITIAN

 Postprocessing DATA KUALITATIF Vektor Kecepatan Kontur Kecepatan Pathlines

Particle Residence Time Volume Fraction

DATA KUANTITATIF

LOGO

ANALISA HASIL

 Perhitungan Minimum Transport Velocity No. Diemeter Partikel Coal

(Mesh)

Diameter Partikel Coal (μm) Minimum Transport Velocity (m/s) 1. 270 50 19 2. 170 90 20 3. 70 200 22

LOGO

ANALISA HASIL

 Post-processing (dp=50μm)

 Visualisasi Vektor Kecepatan

Velocity Vector of Coal Swirl

Pada Y+4.960

LOGO

ANALISA HASIL

 Distribusi Kecepatan Pada Furnace

Swirl

Pada Y+4.960

dari centerpoint

LOGO

ANALISA HASIL

LOGO

ANALISA HASIL

 Data kuantitatif Distribusi Kecepatan didalam Furnace

Center line furnace

pada Z-12,4m

Dinding furnace

LOGO

ANALISA HASIL

LOGO

ANALISA HASIL

 Visualisasi Fraksi Volume Coal pada Penampang Pipa

Z-5

 Analisa dilakukan pada

LOGO

ANALISA HASIL

 Visualisasi Pathlines

 Particel Residen Time

LOGO

Pengaruh Variasi Diameter Partikel Batubara

LOGO

Pengaruh Variasi Diameter Partikel Batubara

LOGO

Pengaruh Variasi Diameter Partikel Batubara

LOGO

Kesimpulan

1. Semakin besar ukuran diameter partikel solid (batubara) yang digunakan maka minimum transport velocity yang dibutuhkan akan semakin besar hal yang sama juga terjadi pada pressure drop.

2. Visualisasi aliran yang ditunjukkan dengan vektor dan kontur kecepatan serta pathlines menghasilkan terbentuknya aliran udara-serbuk batubara swirl pada pusat furnace.

3. Visualisasi aliran yang ditunjukkan dengan kontur kecepatan menghasilkan semakin besar diameter partikel batubara yang digunakan maka radius swirl yang terbentuk pada furnace akan semakin besar.

LOGO

Saran

1. Untuk perbandingan yang lebih akurat dengan hasil kondisi aktualnya, sebaiknya pemodelan dilakukan dengan properties fluida yang sama dengan properties fluida pada kondisi aktualnya.

2. Penggunaan ukuran diameter partikel batubara yang semakin besar akan membuat iterasi sulit konvergen. Untuk ukuran diameter partikel batubara yang besar diperlukan mesh yang lebih renggang.

LOGO