Submitted : 29 May Revised : 5 June Accepted : 19 June
ANALISA PENGARUH GEOMETRI TINGGI KONIS DAN DIAMETER HIDRAULIK ASH HOPPER  TERHADAP KINERJA SIKLON PERSEGI MENGGUNAKAN METODA CFD ( COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC )
Novi Sylvia 1* , Maryana 2 , Elwina 3 , Yazid Bindar 4
1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Malikussaleh
2 Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknik Universitas Malikussaleh
3 Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe
4 Departemen sistem energi dan proses, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Bandung
* Email: nxsylvia@gmail.com

## Abstrak
Artikel  ini  memaparkan  hasil  penelitian  yang  diperoleh  melalui  aplikasi  dinamika  fluida  komputasi ( Computational  Fluida  Dynamic ,CFD)  untuk  mensimulasi  medan  alir  di  dalam  siklon  persegi.  Perangkat  lunak Gambit digunakan sebagai pre-processor untuk menggambar konfigurasi, diskritisasi, dan pendefinisian kondisi batas  siklon.  Panjang  sisi  siklon  yang  digunakan  0,2  m menyesuaikan  dengan  diameter  siklon  silinder  Lapple, dengan kondisi operasi  ditentukan pada laju alir gas sebesar 0,1m 3 /s sementara beban partikel dalam  laju alir gas sebesar 0,01kg/m 3 . Perangkat lunak CFD FLUENT 6.2.16 digunakan untuk simulasi medan alir dan dinamika partikel  dalam  siklon.  Model  turbulensi  dalam  katagori  Reynolds  Averaged  Navier  Stokes  (RANS)    yang  diuji Reynolds  Stress  Model  (RSM).  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  geometri  dengan menvariasikan  perbandingan  tinggi  konis  L c /a  1,75;  2,0;  2,25  dan  perbadingan  diameter  hidraulik ash  hopper B/a 0,1; 0,125; 0,15 pada siklon persegi  terhadap kinerja siklon persegi. Kinerja siklon dikaji melalui  efisiensi dan  penurunan  tekanan.  Hasil  penelitian  ini  diperoleh  efisiensi  tertinggi  yaitu  90,35%  dengan  kecepatan  alir umpan  20  m/s  dan  nilai  kehilangan  tekanan  terendah(Pressure  Drop)  13747,044  Pa  dengan  kecepatan  alir umpan  5  m/s  pada  siklon  persegi  yang  mempunyai  perbandingan  tinggi  konis  L c /a  2,25  dan  perbandingan diameter hidraulik ash hopper B/a 0,15
Kata Kunci : Dinamika Fluida Komputasi, Efisiensi, Geometri Siklon, Penurunan Tekanan, Siklon Persegi

## Abstract
This  article  presents  the  results  of  research  obtained  through  the  application  of  computational  fluid  dynamics (Computational Fluid Dynamics, CFD) to simulate the flow field in the cyclone square. Gambit software was usedas a pre-processor to draw configuration, discretization, and defining the boundary conditions cyclones. The cyclone side length  of  0.2  m  was  used  to  adjust  the  diameter  of  the  cylinder  Lapple  cyclone,  with  the  operating  conditions specified on the gas flow rate of 0,1m 3 /s while the load of particles in a gas flow rate of 0,01kg/m 3 . 6.2.16 FLUENT CFD software was used for simulation of the flow field and particle dynamics in the cyclone. Model turbulence in the category of Reynolds averaged Navier Stokes (RANS) were tested Reynolds Stress Model (RSM). The purpose of this study  was  to  determine  the  influence  of  geometry  with  a  high  conical  vary  the  ratio  L c /a 1.75;  2.0;  2.25  and comparisons diameter hidraulik ash hopper  B/a of 0.1; 0.125; 0.15 on the and performance cyclone square. Cyclone performance  assessed  through  efficiency  and  pressure  drop.  The  results  of  this  study  showed  that  the  highest efficiency of 90.35% with a feed flow rate of 20 m/s and the lowest pressure loss value (Pressure Drop) 13747.044 Pa with a flow rate of feed 5 m/s on a square cyclones that had comparison high conical L c /a 2.25 and ash hopper hydraulic diameter ratio B/a 0.15.
Keywords : Computational Fluid Dynamics, Efficiency, Cyclone Geometry,  Pressure Drop, Square Cyclone.

## JURNAL INTEGRASI PROSES
Website: http://jurnal.untirta.ac.id/index.php/jip

## 1. PENDAHULUAN
Siklon  merupakan  salah  satu  peralatan  yang paling  umum  digunakan  untuk  mengendalikan  emisi debu  dari  aliran  gas  pada  proses  industri.  Meskipun perkembangan rekayasa saat ini telah memungkinkan untuk  mengaplikasikan  siklon,  misalnya  sebagai pengering  dan  reaktor,  namun  aplikasi  utama  siklon tetap pada bidang pengendalian pencemaran udara di mana  efisiensi  yang  tinggi  diperlukan  untuk memenuhi  peraturan  yang  diterapkan.  Dibandingkan dengan  alat  pengendali  polusi  udara  yang  lain,  siklon lebih  disukai  karena  kesederhanaan  dari  desainnya, tidak  mahal,  biaya  pemeliharaan  rendah,  dan kemampuan  beradaptasi  untuk  berbagai  kondisi operasi  seperti  pada  suhu  dan  tekanan  tinggi. Meskipun  siklon  sering  digunakan  sebagai  tempat akhir  pengumpulan  di  mana  partikel  yang  berukuran besar  ingin  dipisahkan,    siklon  juga  umum  digunakan sebagai  pra-pembersih    sebagai  kolektor  yang  lebih efisien seperti elektrostatik presipitator, scrubber atau kain saringan (Swamee dkk, 2009).
Siklon  memiliki  empat  bagian  utama  yaitu; pemasukan  (inlet),  badan  siklon,  sistem  pengeluaran debu,  dan  outlet,  yang  kesemuanya  mempengaruhi efisiensi  siklon.  Prinsip  pemisahan  siklon  cukup sederhana  yaitu    aliran  campuran  gas-padatan diarahkan ke siklon melalui pemasukan di bagian atas . Badan  siklon  yang  berbentuk  silinder  menyebabkan partikel  berputar,  sehingga  mendorong  partikel bertabrakan  dengan  dinding  silinder.  Gas  terus menyusuri  badan  siklon  hingga  ke  bagian  kerucut, yang memiliki kecepatan rotasi gas yang cukup  untuk membuat  partikel  tetap  bertabrakan    dengan  dinding siklon.  Di  bagian  bawah  kerucut,  gas  merubah  arah dari  bawah  ke  atas.  Pusaran  yang  naik  memasuki tabung    disebut vortex  finder dan  keluar  dari  siklon. Sementara  itu,  kumpulan  partikulat    jatuh  ke  dalam hopper , dimana secara berkala akan dipindahkan.
Siklon  merupakan  bagian  terpenting  pada  alat circulating fluidized bed (CFB) yang memiliki efek yang besar  terhadap  efisiensi  pembakaran,  laju  sirkulasi dan  efisiensi  desulfurisasi  oleh  sirkulasi  partikel- padatan  dalam  furnace.  Kinerja  kerja  siklon merupakan hal yang kritis pada keamanan boiler dan tingkat  ekonomis.  Susunan  dan  struktur  siklon mempengaruhi  susunan  boiler  secara  keseluruhan (Roufi dkk, 2009).
Kinerja  utama  siklon  dinilai  dari  efisiensi pengumpulan  dan  penurunan  tekanan.  Terlepas  dari desain  dan  operasi  yang  sederhana,  namun  perilaku aliran  dan  dinamika  partikel  dalam  siklon  cukup rumit.    Hal  ini  memerlukan  model  matematis  yang efisien  untuk  memberikan  prediksi  yang  akurat mengenai   efisiensi dan penurunan tekanan di dalam siklon  baik  untuk  tujuan  desain  maupun  untuk kebutuhan  operasi  siklon.  Banyak  peneliti  telah mengembangkan  model-model    semi-empiris  untuk memprediksi  efisiensi  pengumpulan  dan  penurunan tekanan  dalam  siklon  silinder.    Dalam  hal  ini,    Leith (1990)  telah    meringkas  sejumlah  model,  termasuk yang dikembangkan oleh peneliti terdahulu. Stairmand (1951), Barth (1956), Lapple dan Shepherd
(1939),  Lapple  (1951),  Leith  dan  Licht  (1972).  Model empiris  dikembangkan  berdasarkan  data  geometri siklon  tertentu,  seperti  penelitian  tentang  analisa pengaruh  tangensial inlet (Avci  dan  karagoz,  2005), sementara  Hsu  dkk  (2014)  sudah  melakukan eksperimen tentang peningkatan kinerja desain siklon Stairmand dengan menganalisa pengaruh tinggi konis, diameter  konis  dan  siklon  tanpa  konis.  Hasilnya menunjukkan bahwa proporsi tinggi konis ditingkatkan  dari  60  mm  menjadi  70  mm  dan diameter  konis  dikecilkan  dari  9  mm  menjadi  4  mm dapat  meningkatkan  faktor  kualitas  dari  siklon tersebut.
Meskipun mayoritas model empiris
dikembangkan berdasarkan data eksperimen terhadap geometri siklon tertentu, kesalahan substansial  antara  prediksi  dan  data  yang  diukur dalam efisiensi siklon adalah bukti karena penggunaan asumsi  yang  berbeda  terhadap  kondisi  geometri. Sebagai  konsekuensinya,  penggunaan    model  semi- empiris  memiliki  keterbatasan  dalam  memprediksi kinerja  siklon.  Karena  itu,  metode  numerik  diusulkan untuk pemodelan medan aliran dan dinamika partikel dalam  siklon  silinder  untuk  tujuan  memprediksi efisiensi pengumpulan dan penurunan tekanan Setelah  kajian  pertama  simulasi  siklon  secara numerik  oleh  Boysan  dkk  (1982),  mulai  muncul sejumlah  penelitian  secara  numerik  menggunakan teknik  dinamika  fluida  komputasi    terhadap  kinerja siklon. Gimbun dkk (2004) juga melakukan penelitian mengenai  pengaruh  dimensi,  temperatur,  densitas partikel, kecepatan masuk terhadap efisiensi pengumpulan  siklon  silinder.  Roufi  dkk  (2008) melakukan  simulasi  dan  optimasi  vortex  finder  pada siklon konvensional menggunakan CFD.
Pada tahun 2009,  Roufi dkk melakukan penelitian dengan  mengkaji  dua  jenis  siklon  yang  berbeda geometrinya  secara  CFD.  Hasilnya  menunjukkan bahwa  perbandingan  antara  penurunan  tekanan  dari siklon  persegi  yang  diperoleh  dalam  penelitian  ini dengan  persamaan  empiris  yang  diberikan  dalam literatur  untuk  siklon  konvensional,  menunjukkan bahwa penurunan tekanan dalam siklon persegi lebih kecil  dari  pada  siklon  konvensional.  Shafikhani  dkk (2011)  melakukan  penelitian  terhadap  siklon  persegi dan  siklon  silinder  secara  numerik.  Hasilnya menunjukkan bahwa penurunan tekanan berdasarkan peningkatan  laju  alir  pada  siklon  persegi  lebih  kecil jika  dibandingkan  dengan  siklon  silinder.  Sementara efisiensi  berpengaruh  terhadap  laju  alir.  Semakin tinggi  laju  alir  maka  efisiensinya  semakin  tinggi.  Hal ini  berlaku  pada  kedua  jenis  siklon.  Untuk  itu  siklon persegi bisa menjadi pilihan untuk laju alir yang tinggi.
Walaupun banyak usaha secara numerik dilakukan terhadap siklon konvensional namun kajian secara  numerik  pada  siklon  persegi  masih  sedikit. Untuk  menjawab  hal  ini,  penelitian    ini  menfokuskan kepada  modifikasi  badan  siklon  dari  silinder  menjadi bentuk  persegi  karna  selama  ini  siklon  yang  banyak digunakan  di  industri  berbentuk  silinder.  Secara umum    tujuan  penelitian  ini  mengkaji  pengaruh parameter  geometri  terhadap  kinerja  siklon  persegi
secara  Dinamika  komputasional  Fluida  ditinjau  dari medan  alir,  efisiensi  pengumpulan  dan  penurunan tekanan.

## 2. MODEL NUMERIK
Model  Reynolds  Stress  (RSM)  merupakan  model turbulensi  yang  paling  teliti,  dalam  katagori  RANS. RSM memodelkan persamaan Navier-Stokes (Reynolds-average) dengan menyelesaikan persamaan perpindahan untuk tegangan Reynolds bersama-sama dengan  persamaan  laju  disipasi.  Karena  RSM menghitung  efek  dari  kurva  garis  alir,  pusaran, putaran,  dan  perubahan  tiba-tiba  pada  aliran  dengan lebih  teliti  daripada  model  dengan  satu  dan  dua persamaan,  maka  RSM  dapat  memberikan  prediksi yang  lebih  akurat  untuk  aliran  yang  kompleks. Persamaan perpindahan untuk stress diturunkan dari persamaan  Navier-Stokes,  yang  hasilnya  ditunjukkan pada  persamaan  1.  Dari  persamaan  tersebut  terlihat bahwa  ada  suku  yang  tidak  dapat  diselesaikan, sehingga harus dimodelkan. Informasi yang lebih rinci mengenai model ini dapat dirujuk kepada Launder dkk (1975).
Untuk aliran fluida yang stabil dan incompressible dalam  siklon,  berikut  persamaan  kontinuitas  dan Reynolds-rata  Navier-Stokes  untuk  aliran  gas  yang bekerja:
𝜕𝑢 𝑖 𝜕𝑥 𝑖 = 0 (1)
𝜌𝑢 𝑗 𝜕 𝑢 𝑖 𝜕𝑥 𝑗 =   − 𝜕𝑃 𝜕 𝑥 𝑖 + µ 𝜕 2 𝑢 𝑖 𝜕 𝑥 𝑗 2 + 𝜕 𝑅 𝑖𝑗 𝜕 𝑥 𝑗 (2)
dimana 𝑅 𝑖𝑗 =  -ρ 𝑢 𝑖 ′ 𝑢 𝑗 ′ ,  adalah  stres  Reynolds,  yang mewakilipengaruh  fluktuasi  turbulen  pada  aliran fluida.  u  dan  P  adalah  kecepatan  dan  tekanan  rata- rata.  Subskrip,  i,  j  =  1,  2,  dan  3,  menunjukkan komponen  dalam  sistem  koordinat  Cartesian. Aliran padatan-gas pada siklon adalah aliran berputar yang  sangat  kuat  dan  dapat  disimulasikan  secara numeric  dengan  Reynolds  Stres  Model  (RSM)  yang dianggap  sesuai  sebagai  model  turbulen  untuk simulasi  aliran    siklon  (Hoekstra  dkk,  1999).  Pada RSM, persamaan transportasi ditulis sebagai :
𝜕 𝜕𝑡 𝜌𝑢 𝑖 ′ 𝑢 𝑗 ′ + 𝜕 𝜕𝑥 𝑘 𝜌𝑢 𝑘 𝑢 𝑖 ′ 𝑢 𝑗 ′ = 𝐷 𝑖𝑗 + 𝑃 𝑖𝑗 + П 𝑖𝑗 + 𝜀 𝑖𝑗 + 𝑆 (3)
𝐷 𝑖𝑗 = − 𝜕 𝜕𝑥 𝑘 (𝜌𝑢 𝑖 ′ 𝑢 𝑗 ′ 𝑢 𝑘 ′ + 𝑝 ′ 𝑢 𝑗 ′ 𝛿 𝑖𝑘 − 𝑝 ′ 𝑢 𝑗 ′ 𝛿 𝑗𝑘 − 𝜇( 𝜕 𝜕 𝑥 𝑘 𝑢 𝑖 ′ 𝑢 𝑗 ′ ) (4)
dimana 𝐷 𝑖𝑗 , 𝑃 𝑖𝑗 , П 𝑖𝑗 , 𝜀 𝑖𝑗 dan S didefinisikan oleh persamaan berikut
𝑃 𝑖𝑗 = −𝜌  𝑢 𝑖 ′ 𝑢 𝑗 ′ 𝜕𝑢 𝑗 𝜕𝑥 𝑘 + 𝑢 𝑖 ′ 𝑢 𝑘 ′ 𝜕 𝑢 𝑖 𝜕𝑥 𝑘 (5)
П 𝑖𝑗 = 𝑝( 𝜕 𝑢 𝑖 ′ 𝜕 𝑥 𝑗 + 𝜕 𝑢 𝑗 ′ 𝜕 𝑥 𝑖 ) (6)
𝜀 𝑖𝑗 = −2𝜇 𝜕 𝑢 𝑖 ′ 𝜕𝑥 𝑘 𝜕 𝑢 𝑗 ′ 𝜕 𝑥 𝑘 (7)
Karena  konsentrasi  partikel  padatan  sangat  kecil dalam  siklon,  interaksi  antarapartikel  diabaikan. Dengan  tidak  adanya  difusi,  gerakan  masing- masingpartikel  dapat  langsung  dihitung  dengan menggunakan persamaan gerak, hanya pempertimbangkan Drag  force hidrodinamik.  Hal  ini diasumsikan  bahwa  setiap  partikel  bulat  dan  tidak berputar,  interaksi  partikel  dapat  diabaikan  dan partikel tidak mempengaruhi aliran fluida.
𝜌 𝑝 𝑑𝑢 𝑝 𝑑𝑡 = 3 4 𝜌 𝑑 𝑝 𝐶 𝐷 𝑢 − 𝑢 𝑝 (𝑢 − 𝑢 𝑝 ) (8)
𝐶 𝐷 = 24 𝑅𝑒 , 𝑅𝑒 ≤ 1 24 (1+0.15𝑅𝑒 0,687 𝑅𝑒
0.44, 𝑅𝑒 > 1000 ), 1 < 𝑅𝑒 ≤ 1000 (9)
Salah  satu  karakterisasi  partikel  padatan  dapat ditinjau  dari  distribusi  ukuran  partikel.  Berbagai metoda  digunakan  untuk  menyajikan  distribusi ukuran  partikel.  Salah  satunya  adalah  distribusi Rosin-Rammler seperti  yang  ditunjukkan  persamaan 10.
𝑅 = 𝑒 − 𝐷 𝐷𝑛 𝑛 (10)
dimana: R = % partikel yang tertahan pada ukuran D, D  =  ukuran  partikel  (mm),  Dn  =  diameter  rata-rata, dan      n  =  konstanta  distribusi  ukuran.  Sementara Trajektori partikel dihitung dengan persamaan 11.
𝑑𝑥 𝑑𝑡 = 𝑢 𝑝 (11

## 3. KALKULASI NUMERIK
Persamaan-persamaan  yang  ditampilkan  pada model-model  turbulen  di  atas  diselesaikan  secara numerik menggunakan perangkat lunak CFD komersial FLUENT 6.2.16 (FLUENT Inc, 2005). Metoda volume  kontrol  digunakan  untuk  mendiskritisasi persamaan perpindahan. Algoritma SIMPLE digunakan  untuk  menyelesaikan  gabungan  tekanan- kecepatan dan skema interpolasi order satu dan order dua  masing-masing  digunakan  untuk  kalkulasi  energi kinetik  turbulen  dan  momentum.  Aliran-aliran  di dalam  siklon  dianggap  berlangsung  secara  steadi. Kalkulasi  numerik  dijalankan  dengan  akurasi  10 -3 untuk parameter medan alir.

## 3.1 Domain Komputasi dan Kondisi Batas
Geometri  dan  kondisi  batas  siklon  digambarkan menggunakan  perangkat  lunak  Gambit.  Dimensi geometri  siklon  yang  dikaji  merupakan  model  siklon persegi  menyesuaikan  dengan  data  siklon  silinder
Lapple.  Geometri  siklon  ditunjukkan  pada  gambar  1 beserta  perbandingan  geometrinya  pada  tabel  1.
Sementara data material yang digunakan tertera pada tabel  2  sesuai  dengan  data  eksperimen  Wang  (2005).
Gambar 1. Geometri Siklon Persegi
Tabel 1. Geometri siklon yang digunakan (a=0.2m)
Tabel 2. Data Material yang digunakan
Parameters Values Temperatur aliran udara 25 0 C Min. diameter partikel 5 µm Max.  diameter partikel 200 µm Spread parameter 0.806 Densitas Abu 3320 kg/m 3 Densitas Udara 1,225kg/m 3 3.2  Simulasi  Siklon  Dengan  Perangkat  Lunak FLUENT
Kalkulasi  medan  alir  dilakukan  menggunakan FLUENT 6.2.16 dengan menggunakan model turbulensi  RSM.  Semua  konstanta  menggunakan ketetapan  (default)  tanpa  melakukan  perubahan. Kalkulasi  dilakukan  menggunakan  Laptop  dengan RAM    2,00  GB  yang  memiliki  kecepatan    2,13  Ghz. Lama  perhitungan  sangat  tergantung  pada  model turbulensi  yang  digunakan  tapi  secara  umum  untuk setiap run berkisar antara 4 sampai 24 jam.
4      HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1   Pengaruh geometri terhadap Efisiensi Geometri panjang konis L c /a sangat berpengaruh terhadap  efisiensi  dan  penurunan  tekanan,  seperti pada  eksperimen  Hsu  dkk  (2014)  yang  mengkaji
pengaruh  konis.    Hasilnya  menunjukkan  bahwa proporsi  tinggi  konis  ditingkatkan  dari  60  mm menjadi  70  mm  dan  diameter  konis  dikecilkan  dari  9 mm  menjadi  4  mm  dapat  meningkatkan  faktor kualitas dari siklon tersebut. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2 penelitian ini.
Perbedaan  effisiensi  yang  didapat  dari  variasi tinggi  konis  dan  diameter  hidraulik ash  hopper    yang berbeda  pada  siklon  persegi.  Untuk  perbandingan tinggi  konis  L c /a  1.75  dan  diameter  hidraulik  ash hopper  B/a 0,1 diperoleh nilai effisiensi tertinggi pada kecepatan alir umpan masuk 20m/s yaitu 68,79%, dan nilai  effisiensi  terendah  pada  kecepatan  alir  umpan masuk 5m/s yaitu 63,64%. Untuk perbandingan tinggi konis  L c /a  2,0  da  diameter  hidraulik ash  hopper   B/a 0,125  diperoleh  nilai  effisiensi  tertinggi  pada kecepatan alir umpan masuk 20m/s yaitu 80,34%, dan
outlet inlet wall Ash hopper L C L H W H S B Parameters Values
W/a 0.25 H/a 0.5 De/a 0.5 S/a 0.625 L H /a 2.0 L c /a 2.0 B/a 0.25
nilai  effisiensi  terendah  pada  kecepatan  alir  umpan masuk  5m/s  yaitu  71,24%.  Dan  untuk  perbandingan tinggi  konis  L c /a  2,25  dan  diameter  hidraulik  ash hopper    B/a  0,15  diperoleh  nilai  effisiensi  tertinggi yaitu  90,35%  pada  kecepatan  alir  umpan  masuk 20m/s,  dan  nilai  effisiensi  terendahnya  82,35%  pada kecepatan  alir  umpan  masuk  5m/s.  Dari  keseluruhan hasil di atas diperoleh effisiensi tertinggi yaitu 90,35%
pada  siklon  dengan  perbandingan  tinggi  konis  L c /a 2,25 dan diameter hidraulik ash hopper  B/a  0,15. Hal ini  membuktikan  dengan  semakin  tingginya  konis partikel  akan  terlempar  ke  arah  luar  dan  membentur dinding  yang  disebabkan  oleh  gaya  sentrifugal  dan gaya inersia sehingga partikel bergerak turun ke dasar siklon.  Dan  gas  yang  masuk  bersama  partikel  akan balik dan bergerak ke atas dalam bentuk spiral.
5 10 15 20 25 82 84 86 88 90 92 94 96 98 e ffi si e n si (% ) velocity (m/s)
Gambar 2. Prediksi effisiensi pada variasi tinggi konis siklon persegi (garis; − − L c /a  2.25 B/a 0,15; − . −  L c /a 2.0 B/a 0,125; − .. −   L c /a 1.75 B/a 0,1;) 5 10 15 20 25 0 100000 200000 300000 400000 P ressu re dr op ( P a) Velocity (m/s)
Gambar 3. Prediksi Pressure Drop pada variasi tinggi konis siklon persegi (garis; − − L c /a  2.25 B/a 0,15; − . − L c /a  2.0 B/a 0,125; − .. −   L c /a 1.75 B/a 0,1;)
4.2 Kehilangan Tekanan( Pressure Drop ) Kehilangan  tekanan( Pressure  Drop )  merupakan parameter  penting  yang  harus  diperhatikan  pada siklon.  Semakin  besarnya  kehilangan  tekanan  yang terjadi  pada  siklon  maka  semakin  besar  energi  yang dibutuhkan  untuk  siklon  tersebut  sehingga  tidak efisien  digunakan  di  dalam  industri  kalau  ditinjau secara  ekonomi.  Hasil  perhitungan  untuk pressure drop dengan  variasi  tinggi  konis  dan  diameter hidraulik ash hopper  ditunjukkan pada gambar 3.
Perbedaan pressure drop yang didapat dari variasi tinggi  konis  dan  diameter  hidraulik ash  hopper    yang berbeda  pada  siklon  persegi. Pressure  drop yang terjadi  pada  siklon  persegi  juga  akan  semakin meningkat  dengan  meningkatnya  kecepatan  alir umpan masuk dan tekanan stati s pada siklon persegi. Untuk  perbandingan  tinggi  konis  L c /a  1.75  dan diametr  ash  hopper  B/a  0,1  diperoleh  nilai pressure drop terendah  pada  kecepatan  alir  umpan  masuk 5m/s  yaitu  16506,863  Pa,  dan  nilai pressure  drop tertinggi  pada  kecepatan  alir  umpan  masuk  25m/s yaitu  416152,11  Pa.  Untuk  perbandingan  tinggi  konis L c /a 2,0 dan diameter hidraulik ash hopper  B/a 0,125 diperoleh nilai pressure drop terendah pada kecepatan alir umpan masuk 5m/s yaitu 17106,266 Pa, dan nilai pressure  drop tertinggi  pada  kecepatan  alir  umpan masuk  25m/s  yaitu  446382,03  Pa.  Dan  untuk perbandingan  tinggi  konis  L c /a  2,25  dan  diameter hidraulik ash hopper  B/a 0,15 diperoleh nilai pressure drop terendah yaitu 13747,044 Pa pada kecepatan alir umpan  masuk  5m/s,  dan  nilai pressure  drop tertingginya 342871,21Pa pada kecepatan alir umpan masuk 25m/s. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan ukuran tinggi konis dan diameter hidraulik ash hopper mengakibatkan  terjadinya  perbedaan pressure  drop yang diperoleh. Dari data keseluruhan yang diperoleh, nilai  pressure  drop  yang  terendah  terdapat  pada siklon  dengan  perbandingan  ukuran  tinggi konis  L c /a 2,25  yaitu  13747,044  Pa. Pressure  drop yang  terjadi pada  siklon  persegi  juga  akan  semakin  meningkat dengan  meningkatnya  kecepatan  alir  umpan  masuk dan tekanan stati s pada siklon persegi.

## 5. SIMPULAN
Dari  penelitian  ini  dapat  diambil  beberapa kesimpulan:
1. Efisiensi  pengumpulan  tertinggi  diperoleh  dari siklon  persegi  dengan  perbandingan   tinggi  konis L c /a  2.25 diameter hidraulik ash hopper  B/a 0,15 yaitu  90,35%  dengan  kecepatan  alir  umpan 20m/s.
2. Kehilangan  tekanan (Preassure  Drop) terendah pada  siklon  persegi  yaitu  13747,044  Pa  dengan kecepatan  alir  umpan  5m/s  yang  terdapat  pada siklon  dengan  perbandingan  tinggi  konis  L c /a 2.25 dan diameter hidraulik ash hopper  B/a 0,15. 3. Tinggi  konis  dan  diameter  hidraulik  ash  hopper yang  berbeda  pada  siklon  persegi  menyebabkan tinggi-rendahnya nilai effisiensi pengumpulan dan pressure drop yang diperoleh.

## 6. NOTASI
H = tinggi inlet siklon (m) W = lebar inlet siklon (m) B = diameter outlet debu keluar (m) a = diameter badan siklon (m) De = diameter outlet gas (m) L h
= Tinggi badan silinder siklon (m) L c = Tinggi konis (m) S = Panjang saluran outle t siklon (m) 𝐶𝐷 = drag coefficient 𝐷 𝑝 = diameter particle, m
𝐷 𝑖𝑗 = tegangan difusi 𝑃 𝑖𝑗 = produksi shear 𝑃 = Pressure, Pa ∆𝑃 = total pressure drop, Pa 𝑅𝑒 = Reynolds number, 𝑅 𝑖𝑗 = Reynolds stress S = source term
u, v, w  = kecepatan rata-rata komponen dalam arah x, y, z, ms−1 u′ = Kecepatan fluktuasi, ms−1 𝑢 𝑝 = kecepatan partikel rata-rata, ms−1
𝑢 𝑖𝑛 = kecepatan rata-rata inlet, ms−1 𝑢 = gas velocity vector, ms−1 𝑢 𝑝 = vector  kecepatan particle, ms−1 x, y, z = koordinates, m μ = viskositas dinamik fluida, kg m−1 s−1 ρ = gas density, kg m−3 ρp = densitas  particle, kg m−3 𝜀 𝑖𝑗 = dissipation term δ = Kronecker factor ξ = friksifriction factor
П 𝑖𝑗 = pressure-strain term

## 7.  DAFTAR PUSTAKA
Avci, A.; Karagoz, I., Modelling of the Pressure Drop in Tangential  Inlet  Cyclone  Separators,  Aerosol Science and Technology,  2005, 39, 857–865.
Barth,  W.; Design  and  layout  of  the  cyclone  separator on the basis of new investigations,” Brenn.Warme Kraft, 1956,  vol. 8, 1–9.
Boysan, F.; Ayers, W.H.; Swithenbank, J.A., Fundamental mathematical modeling approach to cyclone design, Trans IChemE, 1982, 60, 222-230. Chia-Wei  Hsu;  Sheng-Hsiu  Huang;  Chih-Wei  Lin;  Ta- Chih  Hsiao;  Wen-Yinn  Lin;  Chih-Chieh  Chen.,  An Experimental Study on Performance Improvement of the Stairmand Cyclone Design,  Aerosol and Air Quality Research, 2014, 14,  1003–1016
FLUENT  6.2.16,  User’s  Guide.  FLUENT  Incoparated, 2005.
Gimbun,  J.;  Choong,  T.;  Fakhrul-Razi,  A.;  Chuah,  T.G.,
Prediction  of          the  effect  of  dimension,  particle density,    temperature,  and  inlet  velocity  on cyclone  collection  efficiency,  Jurnal  Teknologi, 2004,  40, 37–50.
Lapple,  C.E.,  Process  uses  many  collector  types, Chem.Eng , 1951, 58, 144-151
Launder,  B.E.;  Reece,  G.J.;  Rodi,  W.,  Progress  in  the development  of  a  Reynolds  stress  turbulent closure,  J. Fluid Mech, 1975,  68, 537–538 . Leith, D.; Licht, W., The collection efficiency of cyclone type  particle  collectors,  AIChE  Symp , 1972,  68, 196–206.
Leith,  D.,  Cyclone  performance  and  optimization. Technical  Report,  Department  of  Environmental Sciences  and  Engineering , University  of  North Carolina.Chapel Hill, USA, 1990.
Raoufi,  A.;  Shams,  M.;  Farzaneh,M.;  Ebrahimi,  R., Numerical  simulation  and  optimization  of  fluid flow  in  cyclone  vortex finder,  Chemical Engineering and Processing, 2008, 47,  128–137. Raoufi, A.;  Shams,M., Kanani,H.,  CFD analysis of flow field  in  square  cyclones,    Powder  Technology, 2009,  191, 349–357 .
Shepherd,  C.B.;  Lapple,    C.E.,    Air  pollution  control:  a design  approach.In:  C.D  Cooper,  F.C.  Alley  (Eds.), Cyclones,  second ed., WovelandPress Inc., Illinois, 1939,  127–139.
Stairmand,  The  design  and  performance  of  cyclone separators, Trans IChemE,  1951,  29, 356-383.
Swamee,  P.K.;  Aggarwal,  N.;  Bhobhiya,  K.,    Optimum design  of  cyclone  separator,  AIChE,  2009,    55, 2279–2283.
Wang, B.; Xu, D.L.;  Xiao, G.X.; Yu, A.B., Numerical study of  gas-solid  flow  in  a  Siklon,  Appl.  Math.  Model ,
2005, 30, 1326-1342.
Safikhani,H.; Shams,M.; Dashti, S., Numerical simulation  of  square  cyclones  in  small  sizes, Advanced Powder Technology, 2011, 22, 359–365.