SIMULASI COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD) TENTANG PENGARUH KEDALAMAN PERENDAMAN DAN KECEPATAN ROTASI IMPELLER TERHADAP POLA ALIRAN DAN PENURUNAN TEMPERATUR LELEHAN FERONIKEL PADA PROSES DESULFURISASI METODE KANBARA REACTOR

• Main Author: Fatih Ar Rizqy, Muhammad
• Format: Final Project
• Language: Indonesia
• Online Access: https://digilib.itb.ac.id/gdl/view/63958
• Institution: Institut Teknologi Bandung

Desulfurisasi merupakan salah satu proses pemurnian lelehan feronikel dari pengotor sulfur. Salah satu metode yang banyak digunakan dalam proses desulfurisasi adalah Metode Kanbara Reactor (KR). Pada saat proses desulfurisasi berlangsung, karakteristik aliran fluida dan penurunan temperatur dari lelehan feronikel merupakan salah satu hal penting yang harus diamati. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengamati hal tersebut adalah dengan cara simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD). Kelemahan simulasi yang telah ada adalah tidak melakukan simulasi tentang pengaruh parameter operasi seperti kedalaman perendaman dan kecepatan rotasi impeller terhadap penurunan temperatur feronikel. Oleh sebab itu, simulasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah simulasi CFD tentang pengaruh kedalaman perendaman serta kecepatan rotasi impeller terhadap pola aliran dan penurunan temperatur lelehan feronikel pada proses desulfurisasi metode Kanbara Reactor. Penelitian ini diawali dengan perbandingan hasil simulasi awal dengan percobaan prototipe dan simulasi milik Qiang Li untuk memvalidasi model simulasi. Setelah itu, simulasi inti dilakukan dengan variasi kedalaman perendaman dan kecepatan rotasi impeller. Variasi kedalaman perendaman impeller antara lain 700 mm, 800 mm, 900 mm dan 1000 mm, sementara variasi kecepatan rotasi impeller antara lain 30 rpm, 40 rpm, 50 rpm, dan 60 rpm. Simulasi inti diawali dengan membuat desain 3D ladle dan impeller dengan menggunakan Ansys SpaceClaim. Setelah itu, proses meshing dan setup dilakukan menggunakan Ansys Fluent. Simulasi diatur dengan mengaktifkan model Volume of Fluid, model Multiple Reference Frame, model energy, dan model turbulen Renormalization Group (RNG) k-?. Setelah itu, perhitungan dilakukan sampai kondisi konvergen. Berdasarkan hasil simulasi, kedalaman perendaman impeller mempengaruhi ukuran dari pola aliran resirkulasi. Sementara itu, semakin cepat rotasi impeller, semakin dalam pusaran dan semakin tinggi kecepatan lelehan feronikel. Kedalaman perendaman impeller tidak berdampak terhadap penurunan temperatur lelehan feronikel, akan tetapi berdampak pada karakteristik profil temperatur lelehan feronikel. Jika kedalaman perendaman impeller lebih dari 900 mm, suhu lelehan feronikel di bagian atas akan lebih panas, sedangkan di bagian bawah akan lebih dingin. Efek dari semakin cepat rotasi impeller adalah semakin besar penurunan temperatur lelehan feronikel. Kondisi operasi yang optimal adalah ladle yang memiliki kedalaman perendaman impeller 800 mm dan 900 mm, dengan kecepatan putaran impeller 60 rpm.