Analisis Pindah Panas Mesin Hot Press Extruder Pada Proses Pembuatan Bio Briket Dengan Pendekatan Numerik

Wahyu Kristian Sugandi; Muhammad Saukat; Asep Yusuf; Muhammad Faza Lababan

doi:10.47687/snppvp.v5i1.1163

Wahyu Kristian Sugandi Universitas Padjadjaran
Muhammad Saukat Universitas Padjadjaran
Asep Yusuf Universitas Padjadjaran
Muhammad Faza Lababan Universitas Padjadjaran

DOI: https://doi.org/10.47687/snppvp.v5i1.1163

Keywords: Analisis numerik, Biobriket, Ekstrusi, Energi baru terbarukan, Pindah panas

Abstract

Kebutuhan akan Energi Baru Terbarukan (EBT) seperti bio-briket semakin mendesak untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil. Bio-briket berbahan dasar biochar dari pirolisis daun-ranting dengan plastik Polyethylene Terephthalate (PET) sebagai perekat merupakan salah satu solusi energi alternatif yang ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perpindahan panas menggunakan pendekatan numerik dalam proses ekstrusi pembuatan bio-briket. Metode analisis deskriptif digunakan untuk menggambarkan dan menginterpretasi data hasil simulasi dan pengukuran aktual untuk memberikan pemahaman yang mendalam tentang distribusi panas. Dengan simulasi Python dan metode Finite Difference Method (FDM) berbasis koordinat polar, penelitian ini mengevaluasi distribusi suhu pada mesin hot press extruder dalam keadaan steady state. Hasil simulasi menunjukkan pola distribusi suhu yang konsisten, dengan suhu lebih tinggi terdeteksi di bagian tepi mesin pada 180°C supaya PET dapat melebur. Pengukuran daya rata-rata mencapai 3810,76 Watt atau sekitar 5,11 HP dengan torsi 519,85 Nm yang menghasilkan gaya sebesar 41588 N dan tekanan sebesar 4,23 x 10⁷ Pascal untuk proses produksi bio-briket. Pengukuran suhu aktual menunjukkan rata-rata suhu berada pada angka 178 ^oC yang menandakan bahwa perbedaan suhu antara hasil simulasi dan actual tidak terlalu jauh. Penelitian ini membuktikan bahwa simulasi menggunakan Python efektif dalam memahami mekanisme perpindahan panas pada mesin dengan geometri kompleks seperti hot press extruder dan menegaskan bahwa metode numerik adalah metode yang ringkas dan efisien untuk menganalisis masalah matematika kompleks.

References

Altikat, A., & Alma, M. H. (2022). Prediction carbonization yields and the sensitivity analyses using deep learning neural networks and support vector machines. International Journal of Environmental Science and Technology,, 20, 5071-5080. doi:https://doi.org/10.1007/s13762-022-04525-x

Alvarenga, T. d., Sartori, S., Campos, L. d., & Rodriguez, C. M. (2016). Briquette production and its contribution for the energy sustainability: A case study in Brazil. 37(13), 18.

Cengel, Y. A. (2002). Heat Transfer: A Practical Approach (Vol. 2). New York: McGraw-Hill.

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2014). Thermodynamics: An Engineering Approach. McGraw-Hill Education.

Chapra, S. C., & Canale, R. P. (2007). NUMERICAL METHODS FOR ENGINEERS, SEVENTH EDITION. Michigan: University of Michigan.

Holman, J. P. (2010). Heat Transfer - Tenth Edition. New York: Departement of Mechanical Engineering, Southern Methodist University.

Kurniawan, A. (2017). Pengaruh variasi tekanan pengepresan terhadap karakteristik briket arang tempurung kelapa.

Smith, J., & Brown, A. (2020). Numerical Analysis of Heat Transfer in Hot Press Extruders for Polymer Processing. Journal of Polymer Engineering, 123-138.

Wang, Q., & Li, H. (2018). Optimization of Energy Consumption in Plastic Extrusion Using Numerical Heat Transfer Analysis. International Journal of Energy Efficiency, 6(3), 213-230.