Analisis perpindahan panas pada proses pendinginan gas produksi updraft gasifier menggunakan pipa spiral

ARIF TUNGGUL WIJAYA, Prof. Dr. Ir. Bambang Purwantana, M.Agr; Sri Markumningsih, S.TP. M.Sc; Dr. Rudiati Evi Masithoh, S.TP. M.Dev.Tech

2015 | Skripsi | S1 TEKNIK PERTANIAN

Pendinginan gas penting untuk menurunkan suhu syngas sehingga uap air yang membawa kotoran dapat terkondensasi, dan pada aplikasi langsung syngas untuk menggerakkan mesin membutuhkan suhu rendah yaitu antara 20-30 °C. Salah satu metode pembersihan syngas adalah metode kondensasi menggunakan pipa spiral. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis proses perpindahan panas pada pendinginan gas produksi gasifikasi biomassa tipe updraft dengan menggunakan pipa spiral, untuk mengetahui pengaruh debit air pada ruang pendingin terhadap kinerja pendinginan syngas gasifikasi biomassa, dan untuk mengetahui panjang pipa spiral yang efektif untuk pendinginan syngas gasifikasi biomassa. Penelitian dilakukan dengan memberikan 4 variasi debit air pendingin yang masuk ke dalam tabung pendingin, yaitu 0 lt/detik; 0,07 lt/detik; 0,11 lt/detik; dan 0,2 lt/ detik. Parameter yang diukur adalah suhu syngas yang masuk ke inlet pipa spiral (Tin), suhu bagian atas pipa spiral (T1), suhu bagian tengah pipa spiral (T2) suhu bagian atas bawah spiral (T3), suhu outlet pipa spiral (Tout), suhu air pada bagian atas bak pendingin (T4), suhu air pada bagian tengah bak pendingin (T5), dan suhu air pada bagian bawah bak pendingin (T6) setiap menit selama 40 menit gasifier beroperasi. Dari data yang didapatkan dilakukan analisa perpindahan panas dan analisa statistik untuk mengetahui pengaruh variasi debit air terhadap kinerja pendinginan syngas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi debit air pendingin berpengaruh nyata pada delta T4 (T5 - T6). Variasi debit air pendingin 0,11 lt/detik paling besar menurunkan suhu syngas di dalam pipa spiral, yaitu rata-rata sebesar 2,15 °C dengan rerata laju penurunan suhu syngas sebesar 0,82 °C/menit pada 40 menit pertama. Proses pelepasan panas dari syngas ke air pendingin masih berlangsung efektif untuk panjang pipa spiral 600 cm dengan jumlah ulir sebanyak 6 buah. Rerata laju kalor yang diserap oleh air pendingin pada zona pengamatan bagian atas ( pada delta T3 ) adalah sebesar 535, 26 J/menit dan pada zona pengamatan bagian bawah ( pada delta T4 ) adalah sebesar 1507,35 J/menit.

Gas cooling is important to lower the temperature of the syngas so that water vapor can be condensed, and for direct application of syngas to move the machine requires a fairly low temperature in between 20-30 °C. One of the method to clean the syngas is condensation using spiral pipe. This study aims to analyze the heat transfer process in the production of biomass gasification gas cooling updraft type using spiral pipe, to determine the effect of water flow on the cooling bath for biomass gasification syngas cooling performance, and to determine the effective length of the spiral pipe for cooling the syngas gasification of biomass. The study was conducted by giving 4 variation of cooling water flow into the cooling bath, ie 0 L/s; 0.07 L/s; 0.11 L/s; and 0.2 L/s. The measured parameters are syngas temperature into the inlet pipe spiral (Tin), the temperature of the top of the spiral pipe (T1), the temperature of the center of the spiral pipe (T2) temperature of the bottom of the spiral pipe (T3), spiral pipe outlet temperature (Tout), water temperature at the top of the cooling bath (T4), the temperature of the water in the middle of the cooling bath (T5), and the water temperature at the bottom of the cooling bath (T6) every minute for 40 minutes the gasifier operates. Then analysis of heat transfer and statistical analysis conducted to determine the effect of variations in the flow of water to the syngas cooling performance. The results showed that the variation of the cooling water flow have significant effect on delta T4 (T5 - T6). The 0.11 L/s cooling water flow the most reduce the syngas temperature in spiral pipe, with an average of 2.15 °C with the mean rate of decline in syngas temperature of 0.82 °C/min in the first 40 minutes. The process of heat release from the syngas to cooling water still effective for spiral pipe length of 600 cm with a number of threads as much as 6 units. Average rate of heat absorbed by the cooling water at the top of the observation zone (at delta T3) amounted to 535, 26 J / min and at the bottom of the observation zone (at delta T4) is equal to 1507.35 J / min.

Kata Kunci : updraft gasifier, cooling, spiral pipe, heat transfer