Studi Simulasi Dan Eksperimental Pengaruh Variasi Equivalence Ratio Dan Temperatur Udara Inlet Pada Proses Gasifikasi Limbah Tebu (Bagasse) Terhadap Unjuk Kerja Gasifier Tipe Downdraft Berdasarkan Prinsip Energi Dan Eksergi

Dwiyoko, Wafi (2022) Studi Simulasi Dan Eksperimental Pengaruh Variasi Equivalence Ratio Dan Temperatur Udara Inlet Pada Proses Gasifikasi Limbah Tebu (Bagasse) Terhadap Unjuk Kerja Gasifier Tipe Downdraft Berdasarkan Prinsip Energi Dan Eksergi. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000164-Undergraduated_thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (8MB) | Request a copy

Abstract

Seiring dengan peningkatan jumlah penduduk dan kemajuan industri di Indonesia kebutuhan akan bahan bakar minyak semakin meningkat khususnya solar, akibatnya cadangan minyak dan bahan bakar fosil di Indonesia pada saat ini semakin menipis, Oleh karena itu dibutuhkan solusi untuk mengurangi penggunaan energi fosil yaitu dengan pemanfaatan energi baru terbarukan, salah satunya penggunaan biomassa limbah tebu sebagai bahan baku proses gasifikasi, dari proses ini akan mengahsilkan syngas yang bersifat flammable, lalu akan digunakan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil. Proses untuk mendapatkan unjuk kerja gasifikasi pada penelitian ini menggunakan dua Analisa yaitu Analisa energi dan Analisa eksergi.
Pada penelitian ini, Reaktor yang digunakan untuk proses gasifikasi adalah reaktor tipe downdraft, pada reaktor tipe downdraft, bahan baku padat dan udara mengalir searah menuju ke dasar reaktor Diperlukan pengujian untuk mengetahui pengaruh equivalence ratio (ER) dan temperatur udara inlet terhadap unjuk kerja gasifikasi dengan analisa energi dan eksergi. Terdapat 3 variasi temperatur udara inlet yang diatur dengan menggunakan indirect air heater, sedangkan untuk 5 variasi ER dilakukan dengan mengatur blower dorong menggunakan dimmer, sehingga menghasilkan nilai perbandingan udara-bahan bakar aktual tertentu. Setiap variasi dilakukan pengukuran parameter utama proses gasifikasi, seperti temperatur pada zona gasifikasi, waktu konsumsi biomassa dan untuk mendapatkan hasil komposisi syngas, penulis menggunakan 2 metode simulasi dan eksperimen simulasi menggunakan perangkat lunak AspenPlus dan mekaukan eksperimen sebagi data actual pada penelitian kali ini. Dengan penelitian ini diharapkan dapat mengetahui equivalence ratio yang optimal sehingga proses gasifikasi mendapatkan efisiensi yang optimum.
Hasil dari penelitian ini. Equivalence Ratio dan temperatur udara inlet akan menyebabkan penurunan LHV yang linier, karena semakin banyak udara yg masuk atau meningkatnya ER maka komposisi senyawa gas yang bersifat flammable semakin menurun, Pada simulasi dan eksperimen nilai LHV terbesar terjadi pada ER 0,2 dan T inlet 30°C didapatkan LHV syngas simulasi sebesar 4847,829 kJ/kg, LHV syngas sebesar 3449,193 kJ/kg. Berdasarkan data dan hasil perhitungan yang telah dilakukan, peningkatan ER dan temperatur udara inlet akan menyebabkan adanya kenaikan cold gas efficiency hingga pada kondisi optimum, Didapatkan hasil cold gas efficiency simulasi tertinggi pada ER 0,4 dan T inlet 75°C yaitu sebesar 65,13% dan cold gas efficiency eksperimen tertinggi pada T inlet 30°C ER 0,3 yaitu 38,66%. Nilai efisiensi exergy simulasi tertinggi yaitu pada saat ER 0,2 dan T inlet 30°C didapatkan nilai sebesar 20,158 %. Dan nilai efisiensi exergy pada eksperimen yaitu sebesar 14,53% pada ER 0,2 dan T inlet 30°C, Peningkatan parameter operasi ER menyebabkan efisiensi exergy yang dihasilkan semakin kecil, hal ini disebabkan karena bertambahnya ER, mengakibatkan komposisi flammable gas seperti H2, CO, dan CH4 semakin menurun. Peningkatan parameter ER, temperatur inlet, perubahan LHV syngas dan media udara yg semakin banyak mengakibatkan irreversibilitas sistem yang terjadi semakin besar dan mengakibatkan penurunan efisiensi exergy pada proses gasifikasi.
================================================================================================
Along with the increase in population and industrial progress in Indonesia, it is followed by the need for fuel oil, especially diesel, resulting from which oil and fossil fuel reserves in Indonesia are currently running low. Therefore, a solution is needed to reduce the use of fossil energy, namely the new renewable energy, one of which is the use of bagasse biomass as raw material for the gasification process, from this process it will produce flammable syngas, which will then be used to reduce the use of fossil fuels. The process to obtain gasification performance in this study uses two analyzes, namely energy analysis and exergy analysis.
In this research, the reactor used for the gasification process is a downdraft type reactor, in a downdraft reactor, solid raw materials and air flow in the same direction to the bottom of the reactor. Tests are needed to determine the effect of equivalence ratio (ER) and inlet air temperature on gasification performance with energy and exergy analysis There are 3 variations of the inlet air temperature which are regulated using an indirect air heater, while for the 5 variations of ER, it is done by adjusting the thrust blower using a dimmer, so as to produce a certain actual air-fuel ratio value. Each variation measures the main parameters of the gasification process, such as temperature in the gasification zone, biomass consumption time and to obtain syngas composition results, the authors use 2 simulation methods and simulation experiments using AspenPlus software and carry out experiments as actual data in this study. With this research, it is expected to know the optimal equivalence ratio so that the gasification process gets optimum efficiency.
The results of this research is Equivalence Ratio and inlet air temperature will cause a linear decrease in LHV, because the more air enters or increases the ER, the composition of flammable gas compounds decreases. In simulations and experiments, the largest LHV values ​​occur at ER 0.2 and T inlet 30° C, the simulation LHV syngas is 4847,829 kJ/kg, LHV syngas experiment is 3449,193 kJ/kg. Based on the data and calculation results that have been carried out, an increase in ER and inlet air temperature will cause an increase in cold gas efficiency up to the optimum condition, The highest simulation cold gas efficiency is at ER 0.4 and T inlet 75°C, which is 65.13% and the highest experimental cold gas efficiency is at T inlet 30°C ER 0.3, which is 38.66%. The highest simulation exergy efficiency value is at ER 0.2 and T inlet 30°C, the value is 20.158%. And the exergy efficiency value in the experiment is 14.53% at ER 0.2 and T inlet 30°C. The increase in ER operating parameters causes the resulting exergy efficiency to be smaller, this is due to the increase in ER, resulting in the composition of flammable gases such as H2, CO, and CH4 are decreasing. The increase in ER parameters, inlet temperature, changes in LHV syngas and more air media resulted in greater system irreversibility and resulted in a decrease in exergy efficiency in the gasification process.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Biomassa, Eksergi, Gasifikasi, Gas Sintetik, Pelet Tebu, Bagasse Pellet, Biomass, Exergy, Gasification, Synthetic Gas
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	WAFI DWIYOKO
Date Deposited:	15 Feb 2022 01:46
Last Modified:	15 Feb 2022 01:46
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/94143

Actions (login required)

View Item