Studi Fluidisasi Dan Pembakaran Batubara Polydisperse Di Dalam Fluidized Bed Dengan Pendekatan Numerik Berbasis Simulasi CFD

Iswara, Mochammad Agung Indra (2016) Studi Fluidisasi Dan Pembakaran Batubara Polydisperse Di Dalam Fluidized Bed Dengan Pendekatan Numerik Berbasis Simulasi CFD. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
2313201005-Master-Theses.pdf

Download (3MB) | Preview

Abstract

Penelitian ini berupaya untuk memecahkan masalah yang akan dilakukan melalui studi menggunakan metode simulasi berbasis Computational Fluid Dynamic(CFD). Sehingga penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan penerapan CFD dan model-model pembakaran dalam proses pembakaran batubara dalam fluidized bed dengan mempelajari hidrodinamika sistem padat-gas seperti mengamati pola aliran serta pengaruh laju alir batubara yang baru yang masuk dari samping di dalam fluidized bed combustion.. Simulasi berbasis CFD yang memperhitungkan jumlah ukuran dan pola alir fluida secara simultan mampu menyajikan informasi terperinci tentang apa yang terjadi di dalam fluidized bed combustion. Gambaran rinci mengenai profil ukuran, kecepatan aliran, konsentrasi di setiap titik di dalam fluidized bed combustion memberikan alternatif pemecahan masalah untuk mengetahui kondisi fluidisasi pada fluidized bed combustion. Langkah-langkah yang dilakukan sebelum melakukan simulasi pembakaran adalah dengan melakukan validasi fluidisasi, yaitu dengan menggunakan geometri 2-D fluidized bed lalu dilakukan meshing, selanjutnya dilakukan metode simulasi pembakaran dengan menggunakan pemodelan UDF. Geometri fluidized bed combustion yang digunakan berbentuk tabung dengan panjang silinder fluidized bed combustion 1370 mm, diameter silinder 152 mm. Bahan yang digunakan pada penelitian ini berupa pulverized coal dengan jenis batubara Bituminus dimana ukuran partikel dianggap monodisperse dengan particle size sebesar 1.43 mm dan polydisperse dengan ukuran partikel 1 mm dan 1,86mm, dan variasi kecepatan superficial sebesar 0,1 sampai 1,5 m/s. Metodologi yang dilakukan meliputi beberapa tahapan diantaranya: membuat model geometri dan grid-nya, menentukan model, kondisi operasi, kondisi batas, dan parameter. Kesimpulan yang didapat adalah batubara jenis bituminous memiliki kecepatan minimum fluidisasi untuk monodisperse sebesar 0,5 m/s selama 10 detik sedangkan untuk polydisperse hampir sama dengan monodisperse yaitu sebesar 0,45 m/s selama 60 detik. Sementara pressure drop yang diperoleh untuk monodisperse sebesar 2500 Pa namun pada polydisperse pressure drop sebesar 1200 Pa. Selanjutnya simulasi pembakaran dilakukan selama 5 menit, dengan mengacu pada kecepatan bubbling polydisperse yaitu 0,8 m/s simulasi pembakaran berjalan lambat. Massa awal sebesar 34,6 kg dan massa akhir sebesar 34,25 kg. Pada simulasi pembakaran batubara dibagi menjadi 2 tahap yaitu devolatilisasi dan pembakaran char, kemudian didapat hasil pembakaran berupa CO2, CO, tar, dan H2O. Konversi reaksi pembakaran setiap menit mengalami penurunan dan peningkatan, karena terjadi akumulasi partikel di dalam unggun. ================================================================================== This research aims to solve the problems that will be done through simulationbased study using Computational Fluid Dynamic (CFD). Thus, this study aims to develop the application of CFD models and many models in the process of drying the coal in fluidized bed drying with studying the hydrodynamics of gas-solid systems such as to observe the flow pattern and the effect of the flow rate of fresh coal particles which entered in the side of wall. CFD-based simulations which calculates the particle size and fluid flow patterns simultaneously capable to present detailed information about what is happening in the fluidized bed combustion. A detailed description of the particle distribution profile, flow velocity, concentration at some points in the fluidized bed combustion provide alternative solutions to determine the condition fluidization in a fluidized bed combustion. The steps would be taken before did the combustion simulation was doing the fluidization validation, that was used a 2-D geometry fluidized bed and then used the meshing method, the next step is doing the combustion simulation method with UDF modelling. The geometry of fluidized bed combustion is used with 1370 mm as the length of tubular cylindrical fluidized bed combustion is 152 mm. Materials used in this study was pulverized coal with Bituminous coal type which the particle size was considered as monodispers with particle size was 1.43 mm and polydispersed with particle size was 1 mm and 1.86 mm, and the varied of superficial velocity is among 0.1 until 1.5 m/s. The methodology included several steps, they were: create a model of its geometry and grid, determine the model, operating conditions, boundary conditions, and parameters. The conclution was the Bituminous coal had the minimum fluidization of velocity in the fluidized bed simulation was 0.51 m/s for monodispersed with the pressure drop was 2500 Pa for 10 seconds and 0,45 m/s for polydispersed with the pressure drop was 1200 Pa for 60 seconds. The combustion simulation has done in 5 minutes, which refered to polydisperse bubbling velocity 0.8 m/s, the simulation of coal combustion ran slowly. The initial of bed mass was 34,6 kg and the final was 34,25 kg. This simulation was divided by two step, the first step was devolatilization and the last step was char combustion, and the result were CO2, CO, tar, and H2O. The conversion of combustion reaction was unstable in every minutes, because the particles was accumulated in this bed.

Item Type: Thesis (Masters)
Additional Information: RTK 620.106 4 Isw s
Uncontrolled Keywords: CFD, batubara, combustion, Fluidized Bed, coal
Subjects: T Technology > TP Chemical technology
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > (S2) Master Theses
Depositing User: Mrs Anis Wulandari
Date Deposited: 06 Jul 2017 03:43
Last Modified: 27 Dec 2018 01:54
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/41892

Actions (login required)

View Item View Item