Studi Numerik Pengaruh Variasi Air Flow Ratio Pada proses Gasifikasi Pelet Municipal Solid Waste Terhadap Karakteristik Reaktor Tipe Downdraft

Firdaus, Muhammad (2021) Studi Numerik Pengaruh Variasi Air Flow Ratio Pada proses Gasifikasi Pelet Municipal Solid Waste Terhadap Karakteristik Reaktor Tipe Downdraft. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111340000099_Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (1MB) | Request a copy

Abstract

Peningkatan ekonomi tentunya dibarengi dengan kebutuhan energi yang terus meningkat tiap tahunnya. Oleh karena itu dilakukan pengembangan dalam teknologi bahan bakar terbarukan salah satunya pengelolaan sampah menjadi energi terbarukan. Sampah padat yang dihasilkan masyarakat perkotaan yang diperoleh dari tempat pembuangan akhir (TPA) atau dapat disebut Municipal Solid Waste (MSW). Dengan menggunakan prinsip termokimia energi dari biomassa pelet MSW dapat diubah menjadi energi dalam bentuk syngas. Salah satu paramerter yang sangat berpengaruh untuk meningkatkan kualitas syngas adalah Air Fuel Ratio, dengan cara memvariasikan AFR diharapkan mampu meningkatkan unjuk kerja dari proses gasifikasi. Pada proses penelitian secara eksperimen ditemukan kendala berupa lama waktu proses pengambilan data dan biaya yang tidak sedikit. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian secara numerik yang dilakukan dengan bantuan perangkat lunak.
Simulasi dilakukan dengan pemodelan menggunakan perangkat lunak Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk mensimulasikan proses gasifikasi pada reaktor dengan variasi AFR sebanyak empat variasi. Berdasarkan penelitian secara variasi AFR yaitu 0.78, 1.08, 1.12, dan 1.3 . Penelitian ini dilakukan secara simulasi numerik menggunakan Ansys Fluent 16. Simulasi dimulai dengan Pembuatan geometri dengan Ansys Fluent 16, kemudian dilanjutkan tahap pre processing pembuatan meshing. Tahap selanjutnya merupakan tahap processing yaitu pengaturan models, materials, boundary condition, operating condition, solution method dan solution control. pemodelan yang digunakan adalah model standard k-epsilon, Radiation P1, model spesies transport dengan turbulence yang dipakai adalah finite-rate/eddy-dissipation, dan Discrete Phase Model (DPM), post- processing plot kontur suhu dan komposisi flaemable gas .
Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah berupa distribusi temperatur sepanjang reaktor gasifikasi dan komposisi flammable syngas (H2, CO, dan CH4) serta besarnya penyimpangan terhadap hasil eksperimen. Dalam penelitian ini didapatkan nilai suhu maksimum berada pada AFR 1,3 yaitu 926 °C. Persentase volumetrik pada flammable syngas (CO, H2, dan CH4) menurun dari 24,20%, 9,22%, dan 2,59% menjadi 18,9%, 6,96%, dan 2,13% pada AFR 0.78 dan 1.3. Kemudian menurunkan nilai LHV syngas dari 4980,748 kJ/m3 menjadi 3902,442 kJ/m3. Cold gas efficiency pada eksperimen berada pada AFR 1,08 sebesar 38,92% sedangkan effisiensi pada analisa numerik tertinggi berada pada AFR 1,08 yaitu 36,79 %. Penyimpangan terjadi pada pemodelan numerik disebabkan adanya pemodelan yang kurang sesuai digunakan untuk penelitian ini.
=================================================================================================
The increase in the economy is of course accompanied by the need for energy that continues to increase every year. Therefore, development is carried out in renewable fuel technology, one of which is waste management into renewable energy. Solid waste produced by urban communities that is obtained from landfills (TPA) or can be called Municipal Solid Waste (MSW). By using the thermochemical principle, the energy from the MSW pellet biomass can be converted into energy in the form of syngas. One of the most influential parameters to improve the quality of syngas is the Air Fuel Ratio, by varying the ARF, it is hoped that it can improve the performance of the gasification process. In the research process experimentally found constraints in the form of a long time to collect data and costs that are not small. Therefore it is necessary to do numerical research carried out with the help of software.
The simulation is carried out by modeling using Computational Fluid Dynamics (CFD) software to simulate the gasification process in the reactor with four variations of AFR. Based on research with variations in the AFR, namely 0.785, 1.085, 1.12, and 1.3. This research was conducted in a numerical simulation using Ansys Fluent 16. The simulation begins with making geometry with Ansys Fluent 16, then continues the pre-processing stage including meshing. The next stage is the processing stage, namely setting models, materials, boundary conditions, operating conditions, solution methods and solution control. The modeling used is the standard k-epsilon model, Radiation P1, the transport species model with turbulence used is finite-rate / eddy-dissipation, and the Discrete Phase Model (DPM). post- processing plotting temperature contour and flaemable gas composition.
The results from this simulation are temperature distribution along the gasification reactor and the composition of the flammable syngas (H2, CO, and CH4) and the amount of deviation from the experimental results. In this study, it was found that the maximum temperature value was at AFR 1.3, namely 926 ° C. The volumetric percentage of flammable syngas (CO, H2, and CH4) decreased from 24.20%, 9.22% and 2.59% to 18.9%, 6.96%, and 2.13% at AFR 0.78 and 1.3. Then decrease LHV value syngas from 4980,748 kJ / m3 to 3902,442 kJ / m3. The efficiency of cold gas in the experiment was at AFR 1.08 at 38.92% while the highest efficiency in numerical analysis was at AFR 1.08%. Deviations occur in numerical modeling due to the inappropriate modeling used for this research

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Gasifikasi, Computational Fluid Dynamics (CFD), reactor tipe downdraft, Municipal Solid Waste (MSW), AFR,Gasification, Computational Fluid Dynamics (CFD), downdraft type reactor, Municipal Solid Waste (MSW), AFR
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhammad Firdaus
Date Deposited:	08 Mar 2021 04:25
Last Modified:	08 Mar 2021 04:25
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/83750

Actions (login required)

View Item