Analisis Keseragaman Distribusi Aliran Udara dan Tekanan pada Inlet Manifold Furnace PLTBm 10kW berbasis Komputasi Dinamika Fluida

Haidar Alghazian Abrar, Dr. Ir. Andang Widi Harto, MT., IPU., ASEAN Eng., Ir. Kutut Suryapratomo, M.T., M.Sc.

2024 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

PLTBm 10kW untuk daerah 3T menjadi salah satu upaya penyelesaian tantangan krisis energi di Indonesia. Namun, prototipe PLTBm 10kW masih belum mencapai kestabilan proses akibat suhu pembakaran pada furnace yang belum mencapai target dan produksi uap yang tidak seimbang. Analisis desain inlet manifold dilakukan untuk mendapatkan nilai dan visualisasi tingkat keseragaman distribusi aliran udara serta tekanan guna meningkatkan efektivitas pembakaran melalui suplai udara.

Analisis keseragaman distribusi aliran udara dan tekanan dilakukan menggunakan CFD. Parameter analisis yang digunakan adalah extent of nonuniformity global (ENU) dan coefficient of variation (CV) yang mewakili keseragaman distribusi aliran dan pressure drop (?P) yang mewakili distribusi tekanan. Parameter desain optimasi adalah AR, sudut lengkung, dan jumlah lubang dengan kombinasi 18 variasi desain optimasi. Analisis CFD dilakukan menggunakan Ansys Fluent 2023 R1. Validasi model dan grid independence test (GIT) dilakukan untuk menentukan dasar model simulasi. Model turbulen yang digunakan adalah k-? SST dengan solver COUPLED.

Hasil analisis menunjukkan bahwa distribusi aliran udara pada desain inlet manifold terpasang belum seragam dengan ENU sebesar 9,20?n CV sebesar 27,59%. Perbedaan tekanan yang dimiliki juga tinggi, yaitu 5,68 kPa. Desain optimasi 1 direkomendasikan sebagai opsi optimasi dengan penurunan ENU sebesar 82,4%, penurunan CV sebesar 83,4%. dan penurunan ?P sebesar 60,1%

10kW PLTBm for 3T areas is one of the manifestations to resolve the energy crisis challenge in Indonesia. However, the 10kW PLTBm prototype still has not achieved process stability due to the combustion temperature in the furnace not reaching the target and unbalanced steam production. Analysis of the inlet manifold design was performed to obtain values and visualization of the level of uniformity of airflow and pressure distribution in order to increase the effectiveness of combustion through the air supply.

Analysis of the uniformity of airflow and pressure distribution was carried out using CFD. The analysis parameters used are the level of global non-uniformity (ENU) and the coefficient of variation (CV) which represents the uniformity of the flow distribution and the pressure drop (?P) which represents the pressure distribution. The design optimization parameters are AR, curved angle, and number of outlets with a combination of 18 design optimization variations. CFD analysis was carried out using Ansys Fluent 2023 R1. Model validation and grid independence test (GIT) were also performed to determine the basis of the simulation model. The turbulent model used is k-? SST with the COUPLED solver.

The analysis results show that the airflow distribution in the installed inlet manifold design is not uniform with an ENU of 9.20% and CV of 27.59%. The pressure difference is also high, namely 5.68 kPa. Optimization design 1 is recommended as an optimization option with a reduction in ENU of 82.4%, a reduction in CV of 83.4%, and a decrease in ?P of 60.1%

Kata Kunci : Inlet manifold, extent of non-uniformity, coefficient of variation, pressure drop, Computational Fluid Dynamics, k-? SST