Perpustakaan Digital ITB

Biomassa merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang memiliki potensi besar, namun kandungan air yang tinggi masih menjadi kendala utama dalam proses konversi termokimia karena meningkatkan kebutuhan energi dan menurunkan efisiensi proses. Oleh karena itu, proses pengeringan diperlukan sebagai tahap pra-perlakuan untuk meningkatkan kualitas bahan bakar biomassa. Rotary dryer konvensional banyak digunakan karena mampu menangani variasi ukuran partikel, tetapi kontak langsung antara biomassa dan gas panas dapat meningkatkan risiko pembakaran. Rotary dryer kontak tidak langsung dengan media pemanas berupa uap menawarkan alternatif yang lebih aman secara termal, namun mekanisme perpindahan panas dan massa yang kompleks masih perlu dikaji lebih lanjut. Penelitian ini mengembangkan model Computational Fluid Dynamics (CFD) tereduksi untuk mensimulasikan proses pengeringan biomassa pada indirect-contact rotary steam dryer. Model dikembangkan menggunakan ANSYS Fluent dengan representasi unggun biomassa sebagai media berpori, sumber perubahan fase, serta model kinetika pengeringan dua-cabang tereduksi. Penyimpanan massa air cair dilakukan menggunakan User-Defined Memory (UDM), sedangkan perpindahan uap air dimodelkan melalui transport spesies. Perpindahan panas dalam unggun direpresentasikan menggunakan konduktivitas termal efektif dan korelasi perpindahan panas kontak antara material dan dinding. Validasi model dilakukan menggunakan data eksperimen pengeringan kulit kayu dari Havlík dan Dlouhý (2020) pada tiga variasi temperatur dinding serta pada variasi filling ratio. Model yang dikembangkan mampu merepresentasikan karakteristik pengeringan kulit kayu dengan baik. Waktu pengeringan hingga mencapai kadar air 10% (????10) menghasilkan deviasi terhadap eksperimen sebesar ?10,7%, ?7,7%, dan ?8,6% pada temperatur dinding 115, 130, dan 145 °C. Setelah mempertimbangkan pengaruh pemanasan awal unggun, deviasi tersebut berkurang menjadi ?5,3%, 0,0%, dan +0,4%. Perilaku laju pengeringan periode laju tetap juga berhasil direproduksi, dengan nilai slope simulasi yang sesuai terhadap prediksi penskalaan sebesar 4,307×10?4, 5,900×10?4, dan 6,726×10?4 s?1untuk masing-masing temperatur. Pada variasi filling ratio, model menghasilkan kapasitas evaporasi 2,37, 3,54, dan 4,48 kg air/(h·m²) pada isian 10, 20, dan 30%, yang bersesuaian dengan data eksperimen tanpa kalibrasi terhadap kecenderungan tersebut. Konsumsi energi spesifik berada pada 2,712–2,774 MJ per kg air pada seluruh kasus, sehingga kondisi operasi yang paling menguntungkan ditentukan oleh waktu pengeringan dan kapasitas evaporasi, yaitu temperatur dinding 145 °C dengan filling ratio sekitar 30%. Selain itu, model digunakan untuk memprediksi perilaku pengeringan serbuk gergaji dengan waktu pengeringan mencapai 10% kadar air sebesar 56,6, 28,4, dan 19,0 menit pada temperatur 115, 130, dan 145 °C. Model CFD tereduksi yang dikembangkan mampu menggambarkan perilaku pengeringan biomassa pada indirect-contact rotary steam dryer dan dapat digunakan sebagai dasar evaluasi pengaruh kondisi operasi, mekanisme perpindahan panas, serta karakteristik material terhadap performa sistem pengeringan biomassa.