Simulasi CFD Karakteristik Hidrodinamika Fermentor Bioetanol

Penelitian ini bertujuan untuk untuk mempelajari karakteristik hidrodinamika dalam tangki fermentor bioethanol berbasis CFD menggunakan impeller jenis propeller serta mengetahui validasi dari hasil simulasi terhadap hasil eskperimen. Penelitian ini dilakukan pada tangki silinder dengan tutup bawah berbentuk cone dengan diameter 272 mm dan tinggi molasses adalah 158 mm. Pengaduk yang digunakan adalah propeller berdiameter 42,5 mm. Variabel kecepatan putar impeller yang digunakan untuk identifikasi pola alir adalah 275rpm, 375rpm, dan 475rpm. Sedangkan variabel kecepatan putar yang digunakan untuk pengamatan kontur konsentrasi adalah 700 rpm, 1000rpm, dan 1300rpm. Simulasi dilakukan menggunakan CFD FLUENT 17.1 dengan permodelan turbulensi k-ɛ standard dan kondisi transient. Setelah melakukan tahap pre-processing, solving, dan post-processing pada simulasi, kemudian data-data yang diperoleh dianalisa. Hasil simulasi yang diperoleh adalah : Pola aliran yang dihasilkan dari side entering impeller dengan jenis propeller adalah loop circulation, terbentuk pula pola aliran yang tidak stabil disekitar dinding tangki. Yang kedua adalah semakin cepat kecepatan putar impeller, semakin besar juga kecepatan pada setiap titik, dimana kecepatan cenderung tinggi di daerah dekat impeller serta daerah yang sejajar dengan arah masuk shaft. Kemudian semakin cepat kecepatan putar impeller maka akan semakin cepat mencapai keadaan yang homogen. Yang terakhir adalah simulasi yang telah dibuat dapat dikatakan realistis untuk menggambarkan proses eksperimen setelah melalui tahap validasi pola alir serta validasi distribusi kecepatan. ============================================================================================== The objective for this study is to investigate hydrodynamic characteristic in bioethanol fermenter with CFD method and use propeller, this study also validation the result of simulation and the result of experiment. The study is carried out in a conicle bottomed cylindrical vessel with diameter of 272 mm and molasses height of 158 mm. The type of agitator is marine propeller with diameter of 42,5 mm. The variable of stirring rotation speed for flow pattern identification are 275 rpm, 375 rpm, and 475 rpm. Then, the variable of stirring rotation for concentration countur are 700 rpm, 1000 rpm and 1300 rpm. This study was done based on simulation with CFD FLUENT 17.1 program with the k-ɛ standard turbulence model and modelled at transient condition. After doing pre-processing , solving and post-processing steps in simulation , then the result of this simulation is analyzed. The result of this experiment are : the flow pattern of this side entering impeller that use propeller is a loop circulation, beside that there are some unstable flow pattern around the tank wall. Second, the velocity at any point will increase as much as the stirring rotation speed increase, where the high velocity will be on area near the propeller. Then, the homogeneity of the solution will reach easier with the faster rotation of the impeller . Then, the fastest flow in this simulation is in area near the impeller. And the last, this simulation can be used to illustrate the process in the experiment after through the flow pattern validation process and also the velocity distribution validation process