vii

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR DALAM FALLING FILM EVAPORATOR (FFE) DENGAN

ADANYA ALIRAN UDARA DITINJAU DARI PENGARUH ARAH ALIRAN UDARA

Nama/NRP : Medya Ayunda Fitri NRP. 2309 105 026 Trisna Kumala D. NRP. 2309 105 038 Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Ali Altway, MS Dr. Ir. Kusnarjo, MT

ABSTRAK

Falling film evaporator merupakan alat yang dirancang untuk mengurangi kadar air suatu liquida yang mengalir membentuk film tipis. Seringkali dalam alat ini dialirkan gas inert (udara) panas yang bertujuan untuk menurunkan tekanan parsial uap, sehingga dapat menurunkan temperatur didih larutan. Peralatan ini digunakan untuk memekatkan fluida yang sensitif terhadap panas. Udara dapat dialirkan secara counter current atau co current terhadap aliran larutan.

Sesuai dengan lingkup masalah yang ditinjau, maka penelitian ini bertujuan untuk melakukan kajian teoritis tentang pengaruh laju alir liquid dan gas terhadap kinerja falling film evaporator sistem black liquor-udara aliran counter current dan co current dengan permodelan matematis. Model matematis ini meliputi persamaan neraca massa dan panas mikroskopis untuk fase liquid maupun fase gas. Permodelan ini menghasilkan system persamaan differensial biasa non linear yang diselesaikan dengan gabungan metode Runge-Kutta orde 4 dan finite difference dengan menggunakan program software MATLAB. Dalam penelitian ini dilakukan fitting parameter model yaitu koefisien perpindahan panas dan massa dengan meminimasi error antara prediksi dan hasil eksperimen Irawan dan Kurniawan (2010) menggunakan metoda HookeJeeves. Variabel dari penelitian ini adalah laju alir liquida yang divariasi 100 l/jam; 110 l/jam; 120

viii

l/jam, laju alir udara yang divariasi 4 m3/jam; 6 m3/jam dengan konsentrasi awal black liquor 5,92%.

Penelitian ini menghasilkan suatu program komputer dalam MATLAB yang dapat memprediksi distribusi temperatur liquida (TL), distribusi temperatur gas (TG) dan distribusi konsentrasi (%) pada proses evaporasi larutan black liquor dalam falling film evaporator. Hasil prediksi menunjukkan pengaruh arah aliran udara terhadap efisiensi kinerja Falling Film Evaporator, ternyata arah aliran udara berlawanan arah lebih baik daripada aliran udara searah. Penelitian ini menghasilkan konsentrasi akhir black liquor tertinggi dengan aliran udara berlawanan arah sebesar 20,50% pada laju alir larutan 100 l/jam dan laju alir gas 6 m3/jam. Sedangkan konsentrasi akhir black liquor tertinggi pada aliran udara searah sebesar 15,80% pada laju alir larutan 100 l/jam dan laju alir gas 6 m3/jam. Prediksi temperatur keluar black liquor yang menggunakan koefisien perpindahan panas dan massa dari penelitian ini mendekati hasil eksperimen Irawan dan Kurniawan (2010) dengan error sebesar 4,64%.

Kata kunci : simulasi, falling film, evaporator, black liquor