Studi Numerik Pengaruh Back Pressure dan Diameter Droplet Terhadap Efisiensi Pemisahan Pada Supersonic Separator

Zatari, Afnan (2025) Studi Numerik Pengaruh Back Pressure dan Diameter Droplet Terhadap Efisiensi Pemisahan Pada Supersonic Separator. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201105-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Salah satu teknologi yang memungkingkan untuk mengurangi emisi CO2 secara signifikan adalah carbon capture utilization and storage (CCUS). CCUS melibatkan penangkapan CO₂ untuk digunakan menjadi substansi yang lebih berguna. Supersonic separator merupakan salah satu CCUS yang menggunakan metode decarbonization. Supersonic separator memisahkan CO2 dengan gas lainnya menggunakan proses pendinginan ekspansi dari gas. Proses ekspansi ini disebabkan karena adanya gradien dari tekanan yang signifikan sehingga gas dapat berekspansi dan mengalami kondensasi. Pada penelitian ini tekanan di inlet adalah 4 MPa dengan suhu konstan 273 K. Sedangkan tekanan outlet divariasikan dengan nilai 2,4 MPa, 2,8 MPa, dan 3,2 MPa. Oleh karena itu, kontrol terhadap nilai tekanan yang ada di inlet dan outlet harus diatur sedemikian rupa agar menghasilkan aliran yang stabil. Sedangkan untuk melihat efisiensi dari supersonic separator disimulasikan menggunakan pendekatan dengan metode discrete phase model. Metode discrete phase model digunakan untuk simulasi aliran dua fasa. N2 dipilih sebagai fluida pada fasa gas sedangkan CO2 diasumsikan sudah mengalami kondensasi menjadi fasa diskrit berbentuk droplet. Droplet CO2 diinjeksikan ke dalam aliran flue gas dengan variasi ukuran droplet diasumsikan uniform dengan rentang ukuran 0,1 µm sampai dengan 1,25 µm. Hasil penelitian menunjukkan aliran flue gas paling stabil tercipta saat tekanan outlet bernilai 2,4 MPa. Tekanan dan temprature mencapai titik terendah dibandingkan dengan variasi back pressure yang lain, yaitu nilai tekanan dan temperaturnya adalah 0,698478 MPa dan 167,77 K. Sedangkan untuk diameter droplet yang paling optimal dalam proses pemisahan CO2 dan flue gas adalah 1 µm. Droplet CO2 berjumlah 278 partikel diinjeksikan ke dalam supersonic separator. Hasil simulasi menunjukan jumlah partikel yang masuk ke dalam liquid collector dan yang keluar melalui outlet drygas saat nilai back pressure 40% dan ukuran diameter droplet 1 µm adalah 215/67 partikel. Berdasarkan jumlah partikel yang tertangkap dan lolos maka didapatkan nilai sebesar 77,3% untuk efisiensi pemisahan alat supersonic separator dalam memisahkan CO2.
==============================================================================================================================
One of the technologies that can significantly reduce CO2 emissions is carbon capture utilization and storage (CCUS). CCUS involves capturing CO₂ for use as a more useful substance. The supersonic separator is one of the CCUS technologies that uses a decarbonization method. The supersonic separator separates CO2 from other gases through a cooling expansion process. This expansion occurs due to a significant pressure gradient, causing the gas to expand and undergo condensation. In this study, the inlet pressure is 4 MPa with a constant temperature of 273 K, while the outlet pressure is varied at 2.4 MPa, 2.8 MPa, and 3.2 MPa. Therefore, the pressure values at the inlet and outlet must be carefully controlled to ensure stable flow. To assess the efficiency of the supersonic separator, simulations are carried out using a discrete phase model approach. The discrete phase model simplifies two-phase simulations by assuming CO2 droplets injected into the flue gas flow with droplet sizes ranging from 0.1 µm to 1.25 µm. The results showed that the most stable flue gas flow was achieved when the outlet pressure was 2.4 MPa. The pressure and temperature reached the lowest points compared to other back pressure variations, with a pressure of 0.698478 MPa and a temperature of 167.77 K. The optimal droplet diameter for the CO2 and flue gas separation process was found to be 1 µm. A total of 278 CO2 droplets were injected into the supersonic separator. The simulation results showed that 215 particles were captured into the liquid collector, and 67 particles exited through the dry gas outlet when the back pressure was 40% and the droplet diameter was 1 µm. Based on the number of particles captured and escaped, the efficiency of the supersonic separator in separating CO2 was 77.3%.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	CCUS, DPM, Supersonic Separator
Subjects:	T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD171.75 Climate change mitigation T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting. T Technology > TP Chemical technology > TP692.5 Oil and gasoline handling and storage
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Afnan Zatari
Date Deposited:	06 Feb 2025 00:53
Last Modified:	06 Feb 2025 00:53
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118256

Actions (login required)

View Item