Tugas I

Komputasi DinamikaFluida

Resume Jurnal

“Computational fluid dynamic simulation of oxyfuel combustion in gas-fired

water tube boilers”

Nama : Achmadda Febiyono

NIM : 21050111140137

Dosen : MSK Tony SU., PhD

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2015

Simulasi komputasi dinamika fluida pada pembakaran oxy-fuel dalam gas-

fired water tube boiler

M.A. Habib, R. Ben-Mansour, H.M. Badr, S.F. Ahmed, A.F. Ghoniem

Penyerapan karbon sangat penting untuk memungkinkan penggunaan bahan bakar fosil sekaligus

mengurangi emisi CO2 ke atmosfer. Diantara berbagai metode penyerapan dan penyimpanan

CO, teknologi oxy-fuel memberikan pilihan yang menjanjikan untuk sistem pembangkit tenaga

listrik dan tenaga uap. Dalam teknologi ini, bahan bakar dibakar dalam oksigen murni yang

berfungsi sebagai pengganti udara, dan gas buang yang terutama terdiri dari CO2 dan H2O dapat

dengan mudah dipisahkan melalui kondensasi. Dalam rangka untuk mengatur temperatur tungku

dengan tidak adanya N2, sebagian kecil dari gas buang didaur ulang di dalam ruang bakar. Dalam

penelitian ini, karakteristik dari pembakaran oxy-fuel dibandingkan dengan pembakaran air-fuel

dalam gas fired water tube boiler dan hasilnya dapat diterapkan pada boiler yang lebih besar

seperti boiler industri. Persentase dari CO2 yang didaur ulang dipertimbangkan dalam penelitian

ini yaitu 83.8% dan 77% berdasarkan massanya. Yang pertama berkaitan dengan 21% O2 dan

yang kedua berkaitan dengan 29% O2 berdasarkan volumenya. Validasi untuk pembakaran oxy-

fuel dan pembakaran air-fuel dilakukan melalui perbandingan dengan data eksperimen yang

tersedia. Hasil menunjukkan bahwa tingkat suhu menurun pada pembakaran oxy-fuel.

Sebagaimana persentase dari CO yang diresirkulasikan meningkat, maka tingkat suhu akan

menurun. Ditemukan juga bahwa tingkat konsumsi bahan bakar dan oksigen lebih lambat pada

pembakaran oxy-fuel relatif terhadap pembakaran air-fuel. Perpindahan panas dari gas terbakar

(burnt gases) menuju water jacket di sepanjang permukaan yang berbeda dari tungku

diperhitungkan. Hal ini menunjukkan bahwa energi yang diserap jauh lebih tinggi dalam kasus

pembakaran air-fuel di sepanjang seluruh permukaan kecuali untuk bagian ujung dari tungku

yang dekat dengan dinding tungku belakang. Perpindahan panas pada return chamber (tube

bank) juga dihitung dan hasilnya mengindikasikan perpindahan panas yang lebih tinggi dalam

kasus oxy-fuel dibandingkan dengan kasus air-fuel sebagai hasil dari keterlambatan pengapian di

sekitar pintu masuk tungku.

Gambar 1. Pandangan tiga dimensi dari typical package boiler (gas fired water tube boiler)

Gambar 2. Kontur suhu (K) untuk pembakaran air-fuel dan pembakaran oxy-fuel pada bidang

vertikal melalui 2 burner (y = -2.24 m). (a). Pembakaran air-fuel. (b). Pembakaran oxy-fuel, Oxy

II (29% O2 dan 71% CO2 berdasarkan volume). (c). Pembakaran oxy-fuel, Oxy I (21% O2 dan

79% CO2 berdasarkan volume).

Gambar 3. Kontur suhu (K) untuk pembakaran air-fuel dan pembakaran oxy-fuel pada bidang

horisontal melalui 2 burner (z = 2.198 m). (a). Pembakaran air-fuel. (b). Pembakaran oxy-fuel,

Oxy II (29% O2 dan 71% CO2 berdasarkan volume). (c). Pembakaran oxy-fuel, Oxy I (21% O2

dan 79% CO2 berdasarkan volume).

Gambar 4. Kontur dari fraksi massa CH4 untuk pembakaran air-fuel dan pembakaran oxy-fuel

pada bidang vertikal melalui 2 burner (y = -2.24 m). (a). Pembakaran air-fuel. (b). Pembakaran

oxy-fuel, Oxy II (29% O2 dan 71% CO2 berdasarkan volume). (c). Pembakaran oxy-fuel, Oxy I

(21% O2 dan 79% CO2 berdasarkan volume).

Gambar 5. Kontur dari fraksi massa CO2 untuk pembakaran air-fuel dan pembakaran oxy-fuel

pada bidang vertikal melalui 2 burner (y = -2.24 m). (a). Pembakaran air-fuel. (b). Pembakaran

oxy-fuel, Oxy II (29% O2 dan 71% CO2 berdasarkan volume). (c). Pembakaran oxy-fuel, Oxy I

(21% O2 dan 79% CO2 berdasarkan volume).

Gambar 6. Total heat flux (W) untuk pembakaran air-fuel dan pembakaran oxy-fuel dalam

bidang termasuk sisi dinding dan belakang dinding. (a). Pembakaran air-fuel. (b). Pembakaran

oxy-fuel (29% O2 dan 71% CO2 berdasarkan volume). (c). Pembakaran oxy-fuel (21% O2 dan

79% CO2 berdasarkan volume).

Gambar 7. Radiasi heat flux (W) untuk pembakaran air-fuel dan pembakaran oxy-fuel dalam

bidang termasuk sisi dinding dan belakang dinding. (a). Pembakaran air-fuel. (b). Pembakaran

oxy-fuel (29% O2 dan 71% CO2 berdasarkan volume). (c). Pembakaran oxy-fuel (21% O2 dan

79% CO2 berdasarkan volume).