ANALISIS UNJUK KINERJA REAKTOR HIDROTERMAL DALAM PROSES TOREFAKSI AMPAS BUBUK KOPI DENGAN SIMULASI DINAMIKA FLUIDA KOMPUTASI

Abstract

Unjuk kinerja reaktor yang terjadi proses termokimia dapat dianalisis dengan menggunakan kajian eksperimental maupun simulasi. Pada penelitian ini analisis unjuk kinerja Reaktor Hidrotermal untuk proses torefaksi telah dilakukan dengan metode Dinamika Fluida Komputasi dengan piranti lunak COMSOL ver 5.5 . Dalam penelitian ini digunakan reaktor Hidrotermal berbentuk tabung dengan panjang 16 cm dan diameter 6 cm. Reaksi hidrotermal berlangsung pada temperatur 453 K dan tekanan autogeneous mencapai 30 bar. Proses reaksi hidrotermal untuk mendapatkan hasil torefaksi berlangsung selama 18 jam. Dari hasil eksperimen didapatkan hasil bahwa terjadi kebocoran reaktor di salah satu tabung. Selanjutnya dilakukan analisis unjuk kinerja reaktor dengan simulasi menggunakan pendekatan kondisi tak tunak (unsteady state) dengan model reaktor dalam 2 dimensi, 2 dimensi Aksisimetri, dan 3 dimensi. Perpindahan panas yang terjadi diasumsikan terjadi secara konduksi karena isi dalam reaktor Hidrotermal berupa padatan (solid state). Dari hasil simulasi dengan pendekatan 2 dimensi didapatkan bahwa kebocoran reaktor disebabkan oleh perpindahan panas yang tidak merata yang terjadi selama proses hidrotermal. Kebocoran reaktor mulai berlangsung saat reaksi mulai berjalan 1 jam. Area yang mengalami hotspot didalam reaktor mencapai 40% dari luas penampang reaktor sehingga terjadinya kebocoran reaktor berada di sudut tabung. Untuk pendekatan 2 dimensi aksissimetri didapatkan hasil bahwa terjadi 2 area hotspot saat reaksi hidrotermal berlangsung pada 4 jam waktu reaksi. Sedangkan untuk pendekatan 3 dimensi didapatkan hasil bahwa hotspot mulai terjadi pada saat reaksi berlangsung 1 jam dan saat 10 jam reaksi distribusi panas tersebar merata tetapi mulai terjadi hotspot lagi di salah satu sisi reaktot mulai reaksi 11 jam sampai 18 jam. Dari ketiga pendekatan yang dilakukan dalam penelitian setelah di sinkronisasi dengan hasil eksperimen yang paling mendekati adalah analisis dengan pendekatan 3 dimensi.