JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), Vol. 8, No. 1, Juni 2023, Hal. 97-106 Terakreditasi “ Peringkat 3” oleh Kemenristek/BRIN, Nomor SK: 85/M/KPT/2020 DOI: 10.31544/jtera.v8.i1.2023.97-106
Diterima: 28 Oktober 2022; Direvisi: 13 Mei 2023; Disetujui: 20 Juni 2023 JTERA, Vol. 8, No. 1, Juni 2023

## Pemanfaatan Thermocompressor Metode CRMC Sebagai Upaya Penghematan Energi di Pabrik Kertas
Tjatur Udjianto # , Teguh Sasono, Erwin Yusuf, Rizky Mutiarani Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Kabupaten Bandung Barat, Indonesia
# tjatur.udjianto@polban.ac.id

## Abstrak
Proses  pembuburan  dan  pengeringan  pada  industri  kertas  dapat  mengkonsumsi  energi  panas  dalam  jumlah  besar. Salah  satu  upaya  penghematan  energi  yang  dapat  dilakukan  pada  proses  pengeringan  adalah  dengan  dengan dipasangnya thermocompressor pada  sistem  uap  dan  kondensat.  Penelitian  ini  menggunakan  metode Constant  Rate Momentum  Change (CRMC)  dengan  langkah  awal  identifikasi  rencana  lokasi  pemasangan thermocompressor , selanjutnya  dilakukan  perancangan thermocompressor dengan  berdasarkan  pada  parameter-parameter  yang  telah didapatkan seperti suhu, tekanan dan laju aliran massa, dilanjutkan dengan analisis hasil rancangan. Berdasarkan hasil perhitungan thermocompressor dengan metode CRMC ini didapatkan panjang diffuser 614 mm, diameter exit diffuser sebesar 403 mm dan sudut exit diffuser sebesar 9 o dengan bilangan Mach sebesar 1,59. Diameter throat nozzle sebesar 120  mm  dengan  diameter exit  nozzle sebesar  130  mm.  Dengan  dipasangnya thermocompressor pada  sistem  uap  dan kondensat,  didapatkan  penghematan steam /uap  sebesar  5,78  ton steam untuk  tiap  berat  produksi  kertas  sebesar  476,28 ton/hari. Hal ini akan berpengaruh terhadap penurunan  konsumsi energi spesifik dari 1,43 ton steam /ton paper menjadi 1,42 ton steam /ton paper atau  dengan  penurunan  konsumsi  energi  spesifik  sebesar  0,027  GJ/ton paper .  Dengan  dipasangnya thermocompressor maka akan menghasilkan penurunan emisi CO 2 sekitar 1.485 ton CO 2 per tahun.
Kata kunci: thermocompressor , pengeringan, ejektor, emisi CO 2

## Abstract
Pulping and drying processes in the paper industry can consume large amounts of heat energy. One of the energy saving efforts that can be made in the drying process is by installing a thermocompressor in the steam and condensate system.  This  study  uses  the  Constant  Rate Momentum  Change  (CRMC)  method  with  the initial  step  of identifying  the location plan for installing the thermocompressor, then designing the thermocompressor based on the parameters that have been obtained such as temperature, pressure and mass flow rate, followed by analysis of the design results. Based on  the  results  of  thermocompressor  calculations  using  the  CRMC  method,  the  length  of  the  diffuser  is  614  mm,  the diameter of the exit diffuser is 403 mm and the angle of the exit diffuser is 9o with a Mach number of 1.59. The throat nozzle diameter is 120 mm and the exit nozzle diameter is 130 mm. By installing a thermocompressor in the steam and condensate system, a steam/steam saving of 5.78 tons of steam for each weight of paper production of 476.28 tons/day was  obtained.  This  will  affect  the  reduction  of  specific energy consumption  from  1.43 tons  of  steam/tonpaper to  1.42 tons  of  steam/tonpaper  or  with  a  decrease  in  specific  energy  consumption  of  0.027  GJ/tonpaper.  By  installing  a thermocompressor, it will reduce CO 2 emissions by around 1,485 tons of CO 2 per year.
Keywords: thermocompressor, drying, ejector, CO 2 emission

## I. P ENDAHULUAN
Industri pulp dan  kertas  merupakan  salah  satu industri  padat  energi.  Sumber  energi  industri  ini berupa energi panas dan listrik. Upaya penghematan  energi  di  industri pulp dan  kertas
dapat  dilakukan  dengan  konservasi  energi  pada setiap  unit  proses  yaitu  sistem  pemasakan, pemutihan pulp , chemical recovery , stock preparation ,  dan  mesin  kertas.  Implementasi teknologi  efisien  pada  pembuatan pulp dan  kertas pada dasarnya juga melakukan penghematan energi
yang  sekaligus  dapat  meningkatkan  efisiensi produksi dan profit bagi perusahaan
Proses  pengeringan  di  pabrik  kertas  dapat dikategorikan  sebagai  proses  yang  mengkonsumsi energi  panas/ steam dalam  jumlah  besar  sekitar 1,43-ton steam /ton paper untuk  mengeringkan  kertas sesuai  dengan  kecepatan  mesin  dan  standar kekeringan produk kertas akhir sebesar 4%.
Perlu  dilakukan  upaya  penghematan  energi untuk  lebih  mengefisienkan  konsumsi  panas/ steam tersebut.  Penghematan  dapat  dilakukan  dengan rekompresi  uap  dengan  kompresor  termal  ( thermal vapour  recompression /TVR)  atau  sering  disebut thermocompressor .  Menurut  Alsafi  [1]  bahwa Ejector dikenal  sebagai  jet  vakum,  pompa  jet  atau Thermocompressor untuk  berbagai  aplikasi,  dan fluida kerja dapat berupa cairan atau gas.
Gambar  1  menerangkan  bagian-bagian  dari thermocompressor yang  terdiri  dari nozzle,  mixing chamber,  throat  dan  diffuser . Thermocompressor ini  ditempatkan  pada  sistem  uap  dan  kondensat proses  pengeringan  kertas.  Menurut  Berger  [2] menggunakan Thermocompressor meningkatkan efisiensi  energi  pada  proses  pengeringan  karena lebih  sedikit  uap  yang  dihasilkan  yang  dikirim  ke kondensor.  Cara  kerjanya  menurut  Grazzini  [3] yaitu  fluida motive (aliran  primer)  diumpankan melalui nozzle yang  dalam  banyak  kasus,  dibentuk sebagai saluran konvergen/divergen untuk mengakomodasi  aliran  supersonik  pada  sisi  keluar. Fluida entrained (aliran  sekunder)  diumpankan melalui  ruang annular yang  mengelilingi  nozzle utama.  Aliran  primer  dan  sekunder  bertemu  pada sisi keluar nozzle dengan perbedaan kecepatan yang menyebabkan terjadinya perubahan momentum.
Keuntungan  dari thermocompressor adalah  tidak dibutuhkan  perawatan  yang  ekstensif  karena  tidak
ada  bagian  yang  berputar  yang  dapat  aus,  desain yang  sederhana,  biaya  murah,  mudah  dipasang  dan dapat  ditempatkan  pada  area  yang  sempit,  Disisi lain  kerugian  dari  sistem  ini  adalah  bahwa  sistem ini  didesain  untuk  bekerja  pada  titik  optimum, sehingga apabila menyimpang (naik-turun) dari titik tersebut,  maka  efisiensinya  akan  turun  signifikan. Selain itu mempunyai efisiensi termal yang rendah.
Pada saat  ini  terdapat  beberapa  publikasi  ilmiah yang membahas desain dan pemanfaatan thermocompressor dengan dipasangnya pada berbagai industri, khususnya industri kertas sebagai upaya penghematan energi.
Berdasarkan hasil penelitian  Paminto [4] bahwa pertumbuhan  industri pulp dan  kertas  akan mengalami  pertumbuhan  yang  signifikan.  Dari keseluruhan  proses  di  industri Pulp dan  kertas , penggunaan  energi  panas  mencapai  70-80%  dari total  energi  yang  dikonsumsi,  dimana  sebagian besar  digunakan  untuk  proses pulping dan pengeringan.
Untuk  upaya  efisiensi  energi  pada  proses pengeringan  kertas  adalah  dengan  menggunakan thermocompressor . Menurut Reynolds [5] Thermocompressor adalah  salah  satu  alat  statis yang digunakan untuk mengkompresi uap bertekanan  rendah  menjadi  uap  bertekanan  sedang dengan menginjeksikan uap bertekanan tinggi ( high pressure  steam /HP steam ).  HP steam pada thermocompressor bertindak  sebagai  uap  primer. Thermocompressor adalah  jenis  ejektor.  Yang membedakan Thermocompressor dari  ejektor  lain adalah ranah penggunaan dari peralatan ini. Tujuan utama  dari Thermocompressor adalah  untuk menghemat  energi  dalam  suatu  sistem  dengan mengubah  uap  "tak  berguna"  menjadi  uap  yang berguna.
Gambar 1. Bagian-bagian thermocompressor [1]
Pada  penelitian  Kirattana  [6]  membandingkan kinerja  antara  ejector  konvensional  dengan  ejektor Constant  Rate  Momentum  Change .  Hasil  yang didapatkan  dari  eksperimen  tersebut  adalah  pada kondisi  operasi  yang  sama  ejektor  CRMC memberikan  nilai entrainment  ratio yang  lebih tinggi  dibandingkan  dengan  Ejektor  konvensional dengan  tekanan  kritis  kondensor  yang  identik. Dengan  kata  lain,  Dengan  kata  lain,  dengan  nilai entrainment  ratio yang  sama,  ejektor  CRMC  dapat dioperasikan  pada  tekanan  kritis  kondensor  yang lebih tinggi. Hal ini mengkonfirmasi bahwa Metode CRMC  dapat  meningkatkan  kinerja  dibandingkan dengan  Ejektor  konvensional.  Keuntungan  CRMC di  konfirmasi  juga  oleh  Bumrungthaichaichan  [7] yang  berdasarkan  eksperimen  menyatakan  bahwa CRMC  dapat  meningkatkan entrainment  ratio dan kinerja  lebih  baik  dengan  peningkatan  efisiensi sebesar  32,42%.  Penelitian  Mahmoudian  [8]  juga menyatakan  terjadi  peningkatan  dari entrainment ratio untuk CRMC. Selain itu juga dibahas peluang perbaikan  CRMC  seperti  perbaikan  bentuk  konikal pada  sisi  keluar  ejector  yang  dioptimasi  dengan CFD  maupun  keasaran  dinding  permukaan  ejektor seminimal  mungkin.  Pada  penelitian  Yadav  [9] menyatakan  bahwa entrainment  ratio meningkat seiring  dengan  meningkatnya  tekanan  aliran sekunder  dan  tekanan  aliran  primer  (pada  kondisi on-design )  dan entrainment  ratio menurun  seiring dengan  meningkatnya  tekanan  sisi  keluar  dan tekanan  aliran  primer  (pada  kondisi  diluar on- design ).
Penelitian  Yadav  [10]  membandingkan nozzle pada  desain thermocompressor CRMC  dengan nozzle pada thermocompressor konvensional.  Hasil yang  didapatkan  adalah  bahwa    variasi  sifat  aliran Nozzle  pada  CRMC  yaitu mach  number dan tekanan,  lebih  stabil  dibandingkan  dengan  yang konvensional.  Menurut  Eames  [12]  bahwa  desain jet  pumps  ( jet  ejector )  dengan  menggunakan Metoda Constant Rate Momentum Change mengindikasikan  peningkatan  signifikan  pada entrainment ratio dan pressure lift ratio dibandingkan dengan metode konvensional. Beberapa  penelitian  tersebut  di  atas,  membahas mengenai  penghematan  yang  dapat  dilakukan  di pabrik pulp dan kertas, desain dengan menggunakan  metode Constant  Rate  Momentum Change ,  keuntungan  dan  kerugian,  aplikasinya  dan perbandingan  desain  antara  metode Constant  Rate Momentum Change dan metode konvensional.
Pada penelitian ini akan menyajikan perancangan  dan  penerapan thermocompresor di salah  satu  pabrik  kertas  dengan  menggunakan metode Constant Rate Momentum Change (CRMC).  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah melakukan kajian dengan dipasangnya thermocompressor pada  sistem  uap  dan  kondensat proses pengeringan di pabrik kertas. Selain itu juga dilakukan rancangan dan analisis thermocompressor sebagai  komponen  utama  dalam upaya penghematan energi untuk proses pengeringan  di  pabrik  kertas.  Dengan  adanya thermocompressor dapat dihitung peluang penghematan energi
dan estimasi pengurangan/penurunan emisi CO 2 .

## II. M ETODE P ENELITIAN
Penelitian pemanfaatan thermocompressor metode  CRMC  dimulai  dengan  pengumpulan  data dari  pabrik  kertas  seperti  data  operasi,  Data  suhu dan  tekanan,  properti steam /uap,  gambar  sistem steam  dan  kondensat  dan  lain  sebagainya.  Setelah itu  lakukan  identifikasi  rencana  lokasi  pemasangan thermocompressor pada sistem steam dan kondensat, perhitungan dan perancangan thermocompressor serta analisis hasil rancangan.
Setelah ditentukan lokasi penempatan thermocompressor selanjutnya dilakukan perancangan thermocompressor dengan berdasarkan  pada  parameter-parameter  yang  telah didapatkan  seperti  suhu,  tekanan  dan  laju  aliran massa. Langkah-langkah perancangan thermocompressor dapat dilihat pada Gambar 2.

## A. Kriteria Perancangan Thermocompressor
Dalam  perancangan  thermocompressor  terdapat beberapa  kriteria  rancangan  yang  harus  terpenuhi. Kecepatan  fluida  pada  sisi  keluar  nosel  aliran primer  atau  disebut  juga  VNE  haruslah  dinaikkan, hal  ini  dimaksudkan  agar  Mx=0  bernilai  lebih  dari 1,  karena  kecepatan  fluida  yang  terdapat  pada diffuser  throat  adalah  sonic  sebab  perbandingan antara  tekanan  discharge  dengan  tekanan  suction bernilai  lebih  dari  1,8  Reynolds  [5].  Sudut  diffuser yang  dirancang  haruslah  bernilai  antara  8°-10°,  hal tersebut dimaksudkan agar meminimalkan kehilangan  tekanan  total  yang  disebabkan  oleh gesekan [12].
Menghitung ṁ s ( secondary mass flow ) dengan pers. (2) Mulai
Mx>1 Hitung tan θ dan θ 8° > θ > 10° Selesai Ya Tidak Ya Tidak Menghitung D th (diameter pada leher nozzle)
Analisis Hasil Rancangan
Penentuan Parameter Awal (P o,p , T o,p , P o,s , T o,s , R, L D , V de , V NE , ṁ section5 , hL section5 , hL secondary inlet dan hv secondary inlet )
Mengasumsikan Entrainment Ratio
Menghitung ṁ p ( primary mass flow ) dengan pers. (3)
Menghitung V 1 (kecepatan aliran sisi masuk diffuser ), pers. (5).
Menghitung suhu T o,1 dan T 1 dengan pers. (6) dan (7).
Menghitung P NE dan P o,1 dengan pers. (9) dan (8).
Menghitung x (jarak aksial dari sisi masuk diffuser, asumsi 0,6m).
Menghitung kecepatan aliran dan suhu disepanjang diffuser V dx dan T x dengan pers. (4) dan (10).
Menghitung panas spesifik C p , C v dan γ (perbandingan antara C p dan C v )
Melengkapi Parameter Rancangan untuk nilai parameter P x , ρ x , M x dan D Dx dengan pers. (11)
- (14)
Gambar 2. Langkah-langkah perancangan thermocompressor
Tabel 1. Kriteria rancangan thermocompressor Parameter Syarat Bilangan Mach pada x=0 Mx=0 > 1 Sudut diffuser 8° > θ > 10°
Terdapat  beberapa  metode  dalam  rancangan thermocompressor ,  salah  satunya  adalah  metode constant  rate  of  momentum  change (CRMC). Metode  ini  digunakan  Selain  dapat  mengurangi rugi-rugi tekanan, metode ini juga memperhitungkan  jarak  sepanjang  diffuser  pada thermocompressor .
Area geometri thermocompressor dengan metode constant  rate  of  momentum  change (CRMC)  dapat  ditentukan  dengan  menggunakan persamaan dibawah ini Alsafi [1].
𝑑Ṁ 𝑑𝑥 =   ṁ 𝑝 (1  +  ER) 𝑑𝑉 𝑑𝑥 =  β (1)
Dengan:
Ṁ  : Momentum ( 𝑘𝑔.𝑚 𝑠 ) x :Posisi  aksial  sepanjang thermocompressor duct (m) ṁ p : Laju massa uap primer ( 𝑘𝑔 𝑠 )
ER  : Entrainment ratio ( ṁs ṁp )
ṁ s : Laju massa uap sekunder ( 𝑘𝑔 𝑠 )
V : Kecepatan ( 𝑚 𝑠 ) β : Constant  rate  of  momentum  change (CRMC)
Laju  massa  uap  sekunder  (ṁ s )  dan  laju  massa uap  primer  (ṁ p ) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (2) dan (3) Grazzini [3].
ṁ s =   ṁ sec5 x (ℎ 𝐿,𝑠𝑒𝑐5 − ℎ 𝐿,𝑠.𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 ) (ℎ 𝑣,𝑠𝑒𝑐5 − ℎ 𝐿,𝑠.𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 ) (2) ṁ 𝑝 = ṁ 𝑠 𝐸𝑅 (3)
untuk  menghitung  kecepatan  aliran  di  setiap  titik sepanjang diffuser , digunakan persamaan berikut.
𝑉 𝐷𝑥 = 𝑉 1 − (𝑉 1 −𝑉 𝐷𝐸 ) 𝑥 𝐿 𝐷 untuk     0 ≤ x ≤ L D (4) 𝑉 1 = 𝑉 𝑁𝐸 + ER(𝑉 𝑠 ) 1 + 𝐸𝑅 (5)
Dengan:
V Dx : Kecepatan aliran sepanjang diffuser ( 𝑚 𝑠 )
V 1 : Kecepatan aliran sisi masuk diffuser ( 𝑚 𝑠 ) V s :  Kecepatan  aliran  sekunder  pada  posisi keluar nosel ( 𝑚 𝑠 )
V DE : Kecepatan aliran sisi keluar diffuser ( 𝑚 𝑠 ) L D : Panjang diffuser (m).
Untuk  mendapatkan  suhu  total  pada  awal saluran thermocompressor ,  dapat  menggunakan persamaan berikut ini.
𝑇 𝑜,1 = 𝑇 𝑜,𝑝 + ER(𝑇 𝑜,𝑠 ) 1 + 𝐸𝑅 (6)
Suhu  statis  pada  titik  yang  sama  bisa  didapat dengan menggunakan persamaan berikut.
𝑇 1 = 𝑇 𝑜,1 − 𝑉 1 2 2 𝐶 𝑝 (7)
Tekanan  total  P 0,1 pada  titik  ini  akan  menjadi seperti berikut.
𝑃 𝑜,1 = 𝑃 𝑁𝐸 ( 𝑇 𝑜,1 𝑇 1 ) ( 𝛾 𝛾−1 ) (8)
Aliran  sekunder  pada  sisi  masuk  bagian pencampuran  diasumsikan  subsonik,  sehingga tekanan  statis  pada  sisi  keluar  nosel  dapat  dihitung seperti dibawah.
𝑃 𝑁𝐸 = 𝑃 𝑜,𝑠 − 𝜌 𝑠 𝑉 𝑠 2 2 (9)
Untuk  menentukan  diameter diffuser di  setiap titik  sepanjang  sumbu thermocompressor (x), tekanan statis dan suhu pada titik (x) dapat dihitung menggunakan persamaan dibawah ini.
𝑇 𝑥 = 𝑇 𝑜,1 − 𝑉 𝐷𝑥 2 2 𝐶 𝑝 (10)
𝑃 𝑥 = 𝑃 𝑜,1 ( 𝑇 𝑥 𝑇 𝑜,1 ) ( 𝛾 𝛾−1 ) (11)
Kerapatan  fluida  dan  bilangan  Mach  dapat diperoleh dengan persamaan dibawah ini.
𝜌 𝑥 = 𝑃 𝑥 𝑅𝑇 𝑥 (12)
𝑀 𝑥 = 𝑉 𝐷𝑥 √𝛾𝑅𝑇 𝑥 (13)
Diameter diffuser pada  titik  x  dapat  diperoleh dengan  penerapan  kontinuitas  aliran  massa  dengan persamaan sebagai berikut.
𝐷 𝐷𝑥 = 2√ ṁ 𝑝 (1 + 𝐸𝑅)𝑅𝑇 𝑥 𝜋𝑃 𝑥 𝑉 𝐷𝑥 (14)
Dengan: R : Konstanta gas ideal (J/kg.K) Cp : Panas spesifik gas pada tekanan konstan (J/kg.K)
𝛾 : Perbandingan kapasitas panas fluida 𝑃 𝑜,𝑝 dan 𝑇 𝑜,𝑝 : Tekanan (kPa) dan suhu (K) statis dari uap atau gas yang dipasok untuk nosel primer 𝑃 𝑜,𝑠 and 𝑇 𝑜,𝑠 : Tekanan (kPa) dan suhu (K) statis dari uap atau gas yang dipasok untuk aliran sekunder.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Hasil Rancangan
Rencana  penempatan thermocompressor pada sistem  uap  dan  kondensat  area  pengeringan eksisting  dapat  dilihat  pada  Gambar  3. Gambar tersebut  di  atas  merupakan  posisi  pemasangan thermocompressor pada  sistem  uap  dan kondensat  diantara  pemanas  seksi  5  dan pemanas seksi 3. Ejektor akan menarik uap dari separator  dan  dialirkan  ke  pemanas  seksi  3. Parameter  rancangan hasil  hitungan dengan menggunakan  persamaan  (1)  sampai  (14)  dapat dilihat  pada  Tabel  2.  Hasil  rancangan diffuser dengan Panjang 0,614 m dapat dilihat pada Tabel 3.

## B. Analisis Hasil Rancangan
Pada perancangan thermocompressor berdasarkan bahasan sebelumnya terdapat beberapa kriteria dan persyaratan yang  harus terpenuhi. Pada analisis  hasil  rancangan  ini  dilakukan  untuk menentukan dan memastikan bahwa desain thermocompressor yang  telah  dilakukan  telah memenuhi persyaratan dan kriteria yang ditentukan baik  dari  sisi  thermal maupun mekanikal. Persyaratan  utama  ditinjau  dari  sisi  thermal  yang harus  terpenuhi  terlebih  dahulu  adalah  bilangan Mach di titik x=0 (M x=0 ) dan sudut dinding diffuser ( θ ).
Persyaratan  pertama  bahwa  bilangan Mach di titik  x=0  (M x=0 )  ini  harus  bernilai  lebih  dari  1. Berdasarkan  perhitungan  didapatkan  nilai  bilangan Mach pada  titik  x=0  (M x=0 )  sebesar  1,59.  Hasil perhitungan tersebut mengindikasikan bahwa rancangan  telah  memenuhi  persyaratan  rancangan yang  ditentukan  dengan  nilai  bilangan Mach lebih besar dari 1 (M x=0 > 1).
Nilai  bilangan Mach sangat tergantung  terhadap besarnya atau perubahan nilai kecepatan sisi  keluar nosel  (V NE ).  Untuk  mendapatkan  bilangan Mach lebih besar dari 1, maka kecepatan sisi keluar nosel (V NE ) harus  dibuat  tinggi.  Akan  tetapi  perlu diperhatikan  bahwa  perubahan  nilai  V NE akan mempengaruhi  besaran  nilai  P DE dan compression ratio .  Kriteria  selanjutnya  bahwa  nilai  P DE dalam rancangan  ini  disyaratkan  lebih  dari  1,8  dengan nilai compression ratio maksimum 2,5.
Gambar 3. Diagram alir seksi 3 setelah pemasangan thermocompressor
Tabel 2. Parameter rancangan untuk semua nilai x sepanjang diffuser
x (m) V Dx (m/s)  Tx (K) P x (kPa) ρ x (kg/m3) M x D Dx (mm) θ 0,000 21,10 286,91 48,36 0,37 1,59 323,13 4,23 0,018 20,64 290,79 51,06 0,38 1,55 320,11 4,18 0,035 20,18 295,96 54,82 0,40 1,50 315,19 3,86 0,053 19,72 301,09 58,77 0,42 1,45 310,61 3,53 0,070 19,26 306,11 62,84 0,44 1,41 306,47 3,21 0,088 18,80 311,00 67,02 0,47 1,36 302,75 2,89 0,105 18,34 315,76 71,29 0,49 1,32 299,46 2,58 0,123 17,88 320,38 75,65 0,51 1,28 296,56 2,28 0,140 17,42 324,87 80,08 0,53 1,23 294,06 1,97 0,158 16,96 329,23 84,58 0,56 1,19 291,94 1,68 0,175 16,50 333,45 89,11 0,58 1,15 290,19 1,38 0,193 16,04 337,53 93,68 0,60 1,11 288,80 1,09 0,211 15,58 341,48 98,28 0,62 1,08 287,78 0,80 0,228 15,12 345,30 102,87 0,65 1,04 287,11 0,50 0,246 14,66 348,99 107,47 0,67 1,00 286,80 0,00 0,263 14,20 352,55 112,04 0,69 0,96 286,85 0,09 0,281 13,74 355,97 116,57 0,71 0,93 287,27 0,38 0,298 13,28 359,27 121,06 0,73 0,89 288,06 0,69 0,316 12,82 362,43 125,49 0,75 0,86 289,23 0,99 0,333 12,36 365,47 129,83 0,77 0,82 290,80 1,31 0,351 11,90 368,37 134,09 0,79 0,79 292,78 1,63 0,368 11,44 371,15 138,25 0,81 0,76 295,19 1,96 0,386 10,98 373,80 142,30 0,82 0,72 298,05 2,29 0,403 10,52 376,32 146,23 0,84 0,69 301,39 2,65 0,421 10,06 378,72 150,02 0,86 0,66 305,25 3,01 0,439 9,60 380,99 153,67 0,87 0,63 309,67 3,39 0,456 9,14 383,14 157,17 0,89 0,59 314,69 3,79 0,474 8,68 385,16 160,52 0,90 0,56 320,38 4,21 0,491 8,22 387,07 163,72 0,92 0,53 326,80 4,66 0,509 7,76 388,86 166,74 0,93 0,50 334,05 5,13 0,526 7,30 390,53 169,60 0,94 0,47 342,23 5,64 0,544 6,84 392,09 172,29 0,95 0,44 351,48 6,19 0,561 6,38 393,53 174,80 0,96 0,41 361,97 6,79 0,579 5,92 394,87 177,14 0,97 0,38 373,91 7,44 0,596 5,46 396,09 179,31 0,98 0,35 387,58 8,17 0,614 5,00 397,22 181,30 0,99 0,32 403,36 8,99 Tabel 3. Parameter hasil rancangan diffuser Parameter Nilai Satuan V 1 21,097 m/s T o,1 402,92 K T 1 307,860 K P NE 64,384 kPa P o,1 177,068 kPa L D 0,614 m V DE 5 m/s T DE 397,215 K P DE 181,3 kPa ρ DE 0,988941 kg/m3 M x=0 1,59 unit D DE 0,403 m θ 9 derajat Gambar 4. Profil nilai V NE terhadap P DE dan compression ratio
Profil  V NE terhadap  P DE dan compression  ratio dapat  dilihat  pada  Gambar  4. Kolom  berwarna kuning  pada  Gambar  4  di  atas  menerangkan  nilai compression  ratio yang  dihasilkan  oleh  masing- masing V NE . Compression ratio tersebut mempunyai batas maksimum yang di tandai dengan garis  berwarna  abu-abu,  yang mana  batas maksimum  tersebut  bernilai  2,5.  Berdasarkan  batas yang tertera, maka nilai V NE yang memenuhi adalah 20  m/s  -  26  m/s.  Kolom  berwarna  biru  merupakan nilai  tekanan  di  setiap  titik  pada diffuser P DE yang dihasilkan  oleh  masing-masing  V NE .  P DE ini mempunyai  batas  minimum  (garis  merah)  dan maksimum  (garis  hijau)  dengan  nilai  masing- masing  179,5  kPa  dan  192,3  kPa.  Berdasarkan batas-batas  yang  tertera  dalam  gambar  tersebut  di atas,  maka  nilai  V NE yang  memenuhi  hanyalah  26 m/s  karena  selebihnya  mempunyai  nilai  dibawah dari  batas  yang  ditentukan.  Dengan  demikian,  nilai V NE yang dipilih adalah 26 m/s.
Syarat  yang  harus  terpenuhi  selanjutnya  adalah sudut  dinding  dari  sisi  lurus diffuser ( θ ).  Menurut [4] nilai θ haruslah berada dalam batas 8° > θ > 10° agar kehilangan tekanan total yang disebabkan oleh gesekan  dapat  seminimal  mungkin.  Nilai  sudut dinding  dari  sisi  lurus diffuser ( θ )  yang  dipilih adalah  9°  karena  pada  hasil  perhitungan  hanya terdapat satu nilai yang berada dalam batas 8° > θ > 10°. Dengan demikian syarat kedua pada rancangan ini telah terpenuhi.
Kriteria  dari  sini  mekanik,  kelayakan  desain rancangan thermocompressor dapat  ditinjau  dari sisi ketebalan dan  material yang digunakan. Hal ini disebabkan dikarenakan konstruksi thermocompressor harus  mampu  untuk  beroperasi pada  suhu  tinggi  dan  material  yang  tahan  korosi dalam  jangka  waktu  yang  lama.  Pilihan  material yang  dapat  digunakan  untuk thermocompressor ini bisa  dari  jenis carbon  steel maupun stainless  steel . Perbandingan  material yang  dapat digunakan untuk material thermocompressor dapat dilihat pada tabel 4.
Berdasarkan  Tabel  4,  laju  korosi carbon  steel lebih cepat dibandingkan dengan stainless steel , Hal ini  menandakan  bahwa  apabila  menggunakan carbon  steel ,  maka  ketebalan thermocompressor akan  lebih  tebal  dibandingkan  dengan stainless steel .
Tabel 4. Perbandingan material [11]
Material Suhu Maks Korosivitas Carbon Steel ST 40 427 °C 0,197 mmpy Stainless Steel Gr.316L 500 °C 0,170 mmpy

## C. Analisis Konsumsi Energi
Pada  kondisi  eksisting  sebelum  ditambahkan thermocompressor,  Fresh  steam digunakan  sebagai sumber energi panas utama untuk proses pengeringan. Setelah dilakukan penambahan thermocompressor pada  Sistem  uap  dan  kondensat proses  pengeringan,  maka  terdapat  sumber  energi panas  tambahan  yang  digunakan,  yaitu steam yang telah  digunakan  untuk  mengeringkan  kertas  yang disebut flash  steam . Steam ini  masih  layak  untuk digunakan sebagai sumber energi panas pada proses pengeringan  kertas  karena  memiliki  suhu  yang cukup tinggi yaitu 92,1 ° C.
Dengan pemasangan thermocompressor ini akan mengakibatkan  laju  alir  massa  uap  dari flash  tank menuju condenser menjadi  berkurang  karena sebagian  uap  tersebut  disirkulasikan  sebagai  input aliran  sekunder  untuk thermocompressor .  Tekanan pada aliran  sekunder  atau secondary  pressure (P o,s ) yang akan digunakan untuk penghematan ini dipilih dengan  cara  mempertimbangkan  pengaruhnya terhadap tekanan discharge thermocompressor atau P DE dan  juga  terhadap  besar  penghematan  yang akan  didapatkan.  Pemilihan  nilai secondary pressure ini dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar  5  memperlihatkan  pengaruh  beberapa nilai secondary  pressure (P o,s ) terhadap  P DE dan besar  penghematan  yang  didapatkan.  Kolom berwarna  kuning  adalah  nilai  P DE yang  dihasilkan untuk  masing-masing  nilai  P o,s .  Seperti  yang  telah disebutkan  sebelumnya  bahwa  P DE ini  memiliki batas  bawah  dan  atas,  yang  dijadikan  patokan  nilai P o,s mana  saja  yang  terpilih.  Berdasarkan  batas tersebut maka nilai P o,s yang terpilih untuk kasus ini adalah  76  kPa  dan  78  kPa.  Kemudian  untuk penentuan  akhir  dari  nilai  P o,s ini  akan  dilihat berdasarkan  besarnya  penghematan  yang  akan didapatkan.  Kolom  berwarna  biru  merupakan besarnya  penghematan  yang  didapatkan  untuk
Tabel 5. Perbandingan parameter sebelum dan setelah pemasangan thermocompressor Sebelum pemasangan Setelah pemasangan Parameter Nilai  Unit Parameter  Nilai Unit Primary pressure (Po,p) 401,11  kPa Discharge pressure (P DE ) 181,3 kPa Secondary pressure (Po,s) 75,84 Primary temperature (To,p) 416,86  K Discharge temperatur e (T DE ) 397,215 K Secondary temperature (To,s) 363,08 Primary mass flow (mp) 0,468  kg/s Discharge mass flow (ṁ DE ) 0,632 kg/s Secondary mass flow (ms) 0,164
masing-masing  nilai  P o,s .  P o,s 76  kPa  dan  78  kPa menghasilkan  penghematan  masing-masing  sebesar 482,35  kg/jam  dan  468,07  kg/jam,  maka  nilai  P o,s yang  dipilih  untuk  penghematan  adalah  76  kPa karena menghasilkan penghematan yang lebih besar dari P o,s 78 kPa.
Laju alir massa uap yang berhasil dihemat untuk satu  kali  produksi  adalah  sebesar  5,79  ton  pada tekanan  uap  sekunder  76  kPa.  Maka  konsumsi steam setelah  pemasangan thermocomperssor menjadi  675,3  ton.  Sehingga  KES  untuk  proses pengeringan  kertas  keseluruhan  yang  diperoleh setelah  pemasangan thermocompressor adalah sebesar  1,4178  ton steam /ton paper ,  dan  secara  spesifik ( section 3) sebesar 0,56 GJ/ton paper .

## D. Analisis Penghematan Energi
Analisis  Penghematan  energi  akan  dilakukan dengan dipasangnya thermocompressor . Penghematan  ini  didapatkan  dari  selisih  laju  alir uap  yang  menuju  condenser  pada  keadaan  sebelum dan setelah pemasangan thermocompressor .
Tabel  5  menerangkan  perbandingan  parameter sebelum dan setelah dipasangnya thermocompressor. Rancangan thermocompressor yang  ditambahkan  pada  sistem  uap  dan  kondensat ini  diharapkan  dapat  mengurangi  konsumsi steam yang digunakan untuk pengeringan kertas, sehingga penghematan energi pun dapat tercapai. Perbandingan  parameter  konsumsi  energi  untuk proses  pengeringan eksisting  dan  hasil  rancangan dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Parameter konsumsi steam pada keadaan eksisting dan hasil rancangan
Parameter Eksisting Hasil Rancangan Konsumsi steam (ton steam ) 681,08 675,30 Berat produksi kertas 80gsm  476,28 476,28 KES (ton steam /ton paper ) 1,43 1,4178 KES (GJ/ton paper ) 0,587 0,56
Tabel 6 memperlihatkan bahwa konsumsi energi spesifik  (KES)  proses  pengeringan  pada  keadaan eksisting  adalah  1,43  ton steam /ton paper dengan konsumsi  yang  lebih  spesifiknya  ( section 3) adalah 0,587 GJ/ton paper sedangkan KES setelah rancangan adalah  1,4178  ton steam /ton paper dengan  konsumsi yang  lebih  spesifiknya  ( section 3)  adalah  0,56 GJ/ton paper . Maka dengan pemasangan thermocompressor pada  sistem  uap  dan  kondensat proses  pengeringan  ini  jumlah  konsumsi steam menjadi  berkurang,  yang  mana  hal  tersebut merupakan  representasi  dari  penurunan  konsumsi energi  untuk  proses  pengeringan.  Persentase penghematan  yang  dihasilkan  setelah  pemasangan thermocompressor berdasarkan KES proses pengeringan  keseluruhan  adalah  0,85%,  sedangkan secara spesifik ( section 3) adalah sebesar 4,58%.
E. Perhitungan Penurunan Emisi CO 2 Efek positif yang ditimbulkan akibat dipasangnya thermocompressor pada  sistem  steam dan kondensat pengeringan kertas selain penghematan  uap  yang  berdampak  langsung  pada penghematan energi, juga berdampak pada penurunan emisi CO 2 .
Menurut  Berger  [2]  bahwa  dengan  dipasangnya thermocompressor akan  menyebabkan  penurunan emisi CO 2 sebesar 0,01 t CO2 /t paper .
Berdasarkan nilai tersebut di atas, maka estimasi penurunan emisi CO 2 dengan dipasangnya thermocompressor dengan  produksi  kertas  476,28 ton  per  hari  (asumsi  12  jam/hari)  adalah  sebesar 4,76 ton CO 2 . Untuk satu tahun dengan asumsi 312 hari  kerja,  maka  penurunan  emisi  CO 2 adalah sekitar 1.485 ton CO 2 per tahun.

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  dari  hasil  perhitungan  dan  analisis yang  telah  dilakukan,  didapatkan  kesimpulan bahwa  Berat  produksi  kertas  (80mgs)  eksisting adalah  476,28  ton/hari  dengan  konsumsi steam untuk proses pengeringan adalah sebesar 681,08ton steam /hari.  Berdasarkan  hasil  perhitungan didapatkan bahwa dengan dipasangnya
thermocompressor pada  sistem  uap  dan  kondensat, terjadi  penurunan  konsumsi steam sebesar  5,78
ton steam menjadi  675,30  ton steam /hari.  Konsumsi energi spesifik (KES) dengan dipasangnya thermocompressor turun  0,85%  menjadi  sebesar 1,4178  ton steam /ton paper dari  yang  semula  sebesar 1,43 ton steam /ton paper . Estimasi penurunan  emisi CO 2 sebagai  salah  satu  komponen  gas  rumah  kaca dengan  dipasangnya thermocompressor adalah sebesar  1.485  ton  CO 2 per  tahun.  Untuk  penelitian yang  akan  datang  dapat  dilanjutkan  dengan menggunakan thermocompressor dalam  dua  tahap sehingga  penghematan  yang  dicapai  akan  lebih besar.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penelitian  yang  dilaksanakan  ini  didukung  oleh Unit Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat (UPPM)  yang  dibiayai  oleh  Politeknik  Negeri Bandung  dengan  skema  penelitian  mandiri  (nomor kontrak : B/114.61/PL1.R7/PG.00.03/2022).

## R EFERENSI
[1]   M.  Alsafi,  "Constant  Rate  of  Momentum  Change Ejector: Simulation, Experiments, and Flow Visualisation,"  University  of  Southern  Queensland, Queensland Australia, 2017.
[2]   H. Berger, N. Shahri, T. Eisenhut, and M. Farghadan, "Energy  Efficiency  in  the  Pulp  and  Paper  Industry," Sino-German  Demonstration  Project;  GIZ,  Beijing, 2021.
[3]   G. Grazzini, A. Milazzo and F. Mazzelli, Ejectors for Efficient  Design,  Applications  and  Computational Fluid, Florence Italy: Springer, 2018.
[4]   A. K. Paminto, R. S. Sitorus, R. Firmansyah and N. S. Laili, "Kajian Peningkatan Efisiensi Energi di Industri Pulp dan Kertas," Jurnal Energi dan Manufaktur Vol.
13 No. 1, pp. 1-7, 2020.
[5]   C.  Reynolds,  "Croll  Reynolds  Thermocompressor," 2020.  [Online].  Available:  https://croll.com/products- 2/thermocompressors/thermocompressors-theory/.
[6]   B.  Kitrattana,  S.  Aphornratana,  T.  Tongchip,  and  N. Ruangtrakoon, "Comparison of traditional and CRMC ejector  performance  used  in  a  steam  ejector refrigeration," Energy  Procedia, vol.  138,  pp.  476- 481, 2017.
[7]   E.  Bumrungthaichaichan,  N.  Ruangtrakoon,  and  T. Thongtip,  "Performance  investigation  for  CRMC  and CPM ejectors applied in refrigeration under equivalent ejector  geometry  by  CFD  simulation," Energy Reports, vol. 8, p. 12598–12617, 2022.
[8]   J.  Mahmoudian,  F.  Mazzelli,  A.  Milazzo  and  A. Rocchetti,  "Experimental  and  numerical  activity  on  a prototype  ejector  chiller," Journal  of  Physics, p.  10, 2020.
[9]   S.  Yadav,  K.  Pandey,  and  R.  Gupta,  "Analytical  and Numerical  Study  on  the  Performance  of  Supersonic Ejector  at  Different  Operating  Conditions  and Working Fluids," Journal of Applied Fluid Mechanics, vol. 14, pp. 1705-1716, 2021.
[10]  S.  Yadav,  V.  Kumar,  K.  Pandey,  and  R.  Gupta, "Development  of  the  constant  rate  of  momentum change  (CRMC)  variable  area nozzle," Elsevier, p.  7, 2020.
[11]  A.  J.  Sinaga,  S.  L.  Simanjuntak and  C.  S.  Manurung, "Analisa  Laju  Korosi  dan  Kekerasan  Pada  Stainless Steel  316  L  Dalam  Larutan  10  %  NaCl  Dengan Variasi  Waktu  Perendaman," SJoME, vol.  I,  pp.  92- 99, 2020.
[12]  I.  W.  Eames,  "A  new  prescription  for  the  design  of supersonic jet pumps: the constant rate of momentum change  method," Applied  Thermal  Engineering, pp. 121-131, 2002.