Analisis Pindah Panas Double Pipe Heat Exchanger Asap Cair pada Proses Pirolisis Limbah Kulit Kakao dengan Computational Fluid Dynamic (CFD).

Abstract

Kakao (Theobroma cacao L.) merupakan komoditas perkebunan yang sangat produktif di Indonesia. Limbah pengolahan buah kakao yang terbesar berupa kulit (cangkang). Salah satu pemanfaatan limbah kulit kakao diantaranya dengan proses pirolisis yang menghasilkan arang dan asap cair. Proses kondensasi gas/uap pembakaran menjadi asap cair terjadi pada komponen double pipe heat exchanger. Parameter suhu dan pindah panas sangat berpengaruh terhadap rendemen asap cair yang dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan uji kinerja dan analisis simulasi pindah panas pada kondenser tipe double pipe heat exchanger dengan bahan limbah kulit kakao untuk menghasilkan redemen asap cair yang optimal serta sesuai dengan standar mutu SNI 8985:2021. Simulasi dan analisis menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD). Pirolisis dilakukan dengan 3 variasi massa kulit kakao yaitu 250, 500 dan 1000 gram. Pertukaran panas pada kondenser menggunakan media air pada suhu 25,22-26,54 ℃, laju 0,00631 kg/s serta arah aliran berlawanan (counter flow). Hasil percobaan menunjukkan suhu reaktor pirolisis berkisar antara 732,97-822,01 ℃, suhu asap antara 72,15-94,06 ℃, suhu asap cair antara 27,91-30,95 ℃ serta suhu media air yang keluar dari pipa kondenser berkisar 29,13-32,84 ℃ . Rendemen arang yang dihasilkan sebesar 34,05-41,21%, dan rendemen asap cair 21,32-30,85%. Simulasi dengan CFD menunjukkan sebaran suhu pada kondenser mendekati dengan kondisi pengukuran aktual pada nilai MAPE 16,20%. Total pindah panas proses kondensasi asap cair pada pipa kondenser untuk massa kulit kakao 250, 500 dan 1000 gr secara berturutturut adalah 4,971 Watt, 7,95 Watt dan 11,86 Watt. Hasil mutu asap cair terbaik diperoleh pada perlakukan pirolisis 250 gr dengan nilai pH rata – rata 3,84, total asam 2,04 %, nilai fenol 0,16 %, densitas 995,55 g/L dan warna kuning ke cokelatan. Komponen kimia terbesar pada asap cair kulit kakao adalah Pyridine, 2- Furanmethanol, Phenol, 3-methyl-phenol, dan 2-methoxy-phenol yang berpotensi sebagai biopestisida hayati.