SIMULASI NUMERIK PENGARUH KOMPOSISI BATUBARA DALAM CAMPURAN BATU BARA-AIR (COAL WATER MIXTURE) TERHADAP KESTABILAN SEMPROTAN

Pemilihan bahan bakar batu bara sebagai bahan bakar alternatif yang dikemas dalam bentuk bahan bakar cair, yaitu campuran batu bara dan air, untuk selanjutnya disebut dengan CWM (Coal Water Mixture) adalah sangat prospektif, baik dari tinjauan kandungan batu bara yang melimpah maupun biaya investasi dalam pemakaiannya menggantikan minyak bumi. Karena CWM mengandung partikel padat batu bara didalam air, maka dalam pemakaiannya perlu dikaji korelasi mengenai komposisi batu bara dalam CWM terhadap stabilitas semprotan yang dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan pengaruh penambahan komposisi batu bara dalam campuran batubara-air (Coal Water Mixture) terhadap kestabilan semprotan yang dihasilkan. Kestabilan semprotan dikarakterisasikan oleh parameter semprotan berupa pola pengembangan semprotan, diameter droplet rata-rata, sudut semprotan, kecepatan droplet dan penetrasi semprotan. Penelitian dilakukan secara simulasi numerik menggunakan software aplikasi fluent 6.2. Type injector yang digunakan adalah air assisted spray nozzle dengan tekanan injeksi sebesar 4, 5 dan 6 bar dengan ambient semprotan berupa atmosferik pressure. Variasi komposisi coal water mixture dilakukan dengan cara merubah persentase batu bara dalam coal water mixture, sebesar 40%, 50% 60%. Karakteristik semprotan berupa pola pengembangan semprotan, diameter droplet rata-rata, sudut semprotan, kecepatan droplet dan penetrasi semprotan didapatkan secara numerik menggunakan FLUENT 6.2. Numerical models FLUENT code yang digunakan meliputi mixture, viscous, atomization, dan injection models. Coal water mixture dimodelkan sebagai campuran yang larut sempurna dengan komposisi tertentu dengan interaksi aliran (viscous) selanjutnya dimodelkan sebagai RNG k-􀀀 turbulent model. Proses injeksi semprotan CWM yang dihasilkan dari injector air assisted spray nozzle dimodelkan sebagai discrete phase model yaitu fase discreet yang mengalir dalam fase kontinyu dengan evolusi semprotan yang dimodelkan mengalami break-up(wave break-up), collision dan coalition sepanjang semprotannya. Hasil simulasi numeric menunjukkan bahwa validasi pemilihan model ditunjukkan bahwa wave break-up dipilih sesuai dengan semprotan dengan kecepatan tinggi yaitu We >100, sedangkan RNG k-􀀀􀀀􀀀 turbulent model bekerja lebih baik ketika terjadi kenaikan tekanan yang tinggi dalam aliran. Secara kualitatif dinyatakan bahwa kenaikan tekanan injeksi dapat memperbaiki kestabilan semprotan sampai batas tertentu. Kenaikan tekanan injeksi yang tinggi dapat menimbulkan separasi pada coal water mixture, yaitu berupa pemisahan antara batubara dan air sehingga akan menimbulkan clogging pada tips nozzle. Secara kuantitatif hasil semprotan yang terbaik terjadi pada komposisi coal water mixture 50% dengan tekanan injeksi 5 bar, yaitu yang ditandai dengan semprotan yang stabil dengan diameter butiran semprotan yang kecil.