Analisis Orifice pada Reaktor Biodiesel Sistem Kavitasi Hidrodinamik dengan Computational Fluid Dynamics

Abstract

Teknologi reaktor untuk proses transesterifikasi minyak nabati atau lemak hewani dengan metanol telah banyak dikembangkan, dengan tujuan mendapatkan hasil biodiesel yang sesuai standar namun dengan biaya yang seminimal mungkin. Reaktor kavitasi hidrodinamik tipe orifice merupakan alternatif pilihan untuk tujuan tersebut. Penelitian ini bertujuan menentukan desain orifice optimal dari beberapa desain orifice yang diuji melalui simulasi CFD. Penelitian ini menggunakan metode simulasi dan eksperimental. Simulasi komputer yang dilakukan terhadap orifice A (2 lubang dengan diameter 2 mm), B (4 lubang dengan diameter 1,5 mm), C (9 lubang dengan diameter 1 mm) dan D (37 lubang dengan diameter 0,5 mm) menggunakan model Schnerr dan Sauer menunjukkan bahwa orifice C merupakan yang optimal menghasilkan kavitasi pada kondisi tekanan absolut inlet 3x105 N/m2 dengan penggunaan fluida metanol. Hal tersebut berdasarkan parameter yang diteliti yaitu kecepatan, tekanan, energi kinetik turbulen dan fraksi volume uap. Pada tekanan absolut inlet 3x105 N/m2 diperoleh kecepatan maksimum 28,69 m/s, tekanan minimum 12266 N/m2, fraksi volume uap maksimum 0,98 dan energi kinetik turbulen maksimum 12,75 m2/s2. Hasil simulasi tersebut dibandingkan dengan eksperimen yang dilakukan pada reaktor kavitasi hidrodinamik menggunakan orifice C dan D. Pengukuran yang dilakukan terhadap parameter kecepatan dan tekanan menunjukkan tidak terjadi penyimpangan yang signifikan antara hasil simulasi komputer dan eksperimen. Pengamatan terhadap gelembung yang dihasilkan orifice C dan D dilakukan dengan pemasangan pipa kaca setelah orifice dan dilakukan pemotretan dengan pengaturan 5 fps. Hasilnya gelembung yang dihasilkan orifice C lebih optimal dibandingkan dengan orifice D.