## PERMODELAN ALAT DISTILASI UNTUK PENYULINGAN MINYAK NILAM
Turmizi 1 , Hamdani 2
1,2 Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl. Banda Aceh-Medan Km.280 Buket Rata
Email : turmizi@pnl.ac.id 1

## Abstrak
Dalam kehidupan sehari-hari banyak terlihat fenomena perubahan panas seperti memanaskan sesuatu benda dan mendinginkan suatu benda. Dalam dunia industri atau fenomena perubahan panas dimanfaatkan untuk keperluan proses dengan menggunakan alat yang disebut penukar kalor atau (heat exchanger)  begitu  juga  dalam  proses  penyulingan  minyak  nilam  dibutuhkan  alat  yang  dapat  mengkondensasikan  uap  dengan  sempurna agar menghasilakan  minyak  yang  baik.  Dalam  penelitian  ini  akan dilakukan  permodelan  menggunakan  Ansys  Fluent R 14.5  dengan  sistim pendinginan berlawanan arah dengan laju uap secara continue. Hasil permodelan Alat Distilasi ini Efektifitas  Perpindahan Panas Alat Distilasi ini mencapai 93%.
Kata kunci : Permodelan Alat Distilasi, Heat exchanger, Minyak Nilam

## Abstract
In everyday life many visible phenomena of heat changes such as heating things and cooling an object. In the industrial world or the phenomenon of heat change is used for the purposes of the process by using a tool called heat exchanger as well as in the process of patchouli oil refining required a tool that can condense the vapor to perfect the good oil. In this research will be modeled using Ansys Fluent R 14.5 with the cooling system in the opposite  direction  with  steam  rate  continue.  The  result  of  this  Distillation  Device  modeling  Effectiveness  of  Heat  Transfer  of  the  Distillation  Tool reaches 93%.
Keywords: Distillation Device Model, Heat exchanger, Patchouli Oil

## 1. PENDAHULUAN
Masalah yang dihadapi dalam pengembangan  minyak  nilam  di  Indonesia adalah  rendahnya  rendemen  minyak  nilam. Oleh karena itu dibutuhkan proses penyulingan  yang  optimal  agar  mendapatkan hasil  yang  optimal.  Belum  maksimalnya rendemen yang dihasilkan merupakan masalah yang  perlu  dicari  solusinya.  Dari  beberapa konstruksi  peralatan  proses  penyulingan  yang ditemukan  di  lapangan  diketahui  bahwa tingkat  keadaan  uap  masuk  ketel  bahan  baku berada pada kondisi uap jenuh[1].
Disini  kita  melihat  kurangnya  kualitas penyulingan  bukan  hanya  di  sebabkan  oleh kurang  efektifnya  proses  penguapan  atau pemanasan  pada  proses  pembakaran,  ini  juga bisa  juga  di  sebabkan  oleh  kurangnya efektifitas  kerja  dari  alat  penyulingan  tersebut yang  pada  umumunya  air  yang  digunakan untuk  proses  destilasi  tidak  bersirkulasi,
sehingga  proses  destilasi  tidak  berjalan sempurna[2].
Tujuan  akhir  dari  penelitian  ini  adalah mensimulasikan  satu  Alat  Distilasi  dimana  air yang  digunakan  untuk  proses  destilasi  ini bersirkulasi  dan  berlawan  arah  dengan masuknya  uap,  air  tersebut  nantinya  bisa  juga di  alirkan  kembali  ke  dalam  boiler,  alat  ini juga  bisa  digunakan  untuk  menyuling  aneka jenis  minyak  tanaman  dengan  proses  destilasi yang  dihasilkan  dari  proses  pemanasan mengunakan  uap  panas  yang  dihasilkan  dari boiler  yang  berbahan  bakar  gas,  Minyak  yang dapat  dihasilkan  antara lain  minyak  Nilam. Oleh  karena  itu  penulis  mengangkat  judul penulisan Penelitian ini dengan judul Permodelan Alat  Distilasi  untuk  Penyulingan Minyak Nilam.

## 2. METODE

## Permodelan  ini  mengunakan Software
Ansys  Fluent R  14,5  berikut  data  yang  di input:
Min Size Mesh : 10 mm Max Size Mesh :  90 mm Suhu Uap Masuk : 100°C Tekanan Uap :  2 bar Suhu Air Pendingin Masuk :  25°C Tekanan Air Pendingin Masuk :  7.115 Psi

## 2.1 Parameter yang di amati
Efektivitas suatu heat exchanger didefinisikan sebagai  perbandingan  antara perpindahan  panas  aktual  denganperpindahan panas maksimum  yang mungkin terjadi dalam heat exchangertersebut[3].
(1) Dimana:
T 1in = Suhu Air Pendingin Masuk (°C) T 1out = Suhu Air Pendingin Keluar (°C) T 2in = Suhu Kondensat Masuk (°C) T 2ou = Suhu Kondesat Keluar (°C)
Perubahan  fase  uap  menjadi  fase  cair disebut  kondensasi.  Saat  kondensasi  terjadi perpindahan  (pengeluaran)  sejumlah  panas dari  fase  uap.  Panas  yang  dikeluarkan  untuk mengubah  fase  uap  menjadi  fase  cair  dapat dihitung  dengan  menggunakan  rumus  berikut ini :
Q = U x A x ∆ T LMTD
(2)
Keterangan :
Q = panas yang dikeluarkan per satuan
waktu (Btu/jam)
U = overall heat transfer coefficient Btu/ft² jam (°F) A = luas permukaan pipa yang dilalui uap (ft²) ∆ T LMTD = beda antara suhu uap dan suhu air pendingin (°F)
Harga U tergantung dari bentuk pipa. Jika pipa  berbentuk  coil  maka  nilai  U-nya  =  40. Bila berbentuk tubular maka nilai U-nya = 200 [3].

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari simulasi ini di dapatkan dari Analisa  Perpindahan  Panas  menggunakan Software  Ansys  Fluent  yang    dapat  kita  lihat pada  Tabel  1,  dan  data  input    dapat  kita  lihat pada Tabel 2.
Tabel 1 Kondisi Temperatur Kondisi Temperature Air pendingin masuk 25°C Air pendingin keluar 37°C Suhu awal Kondensat 100°C Suhu akhir  Kondensat 25-30°C Tabel 2 Data input Kondisi Ket Suhu Steam 100°C
Tekanan 2 bar

## 3.1  Kontur Temperature pada  bagian Shell
dan Tube
Gambar 1 Kontur temperatur shell dan tube
Pada gambar 1 memperlihatkan perubahan  temperature  yang  terjadi  pada bagian Shell terlihat  di  bagian  saat  air  masuk dari bawah air pada kondisi normal dan terjadi perubahan  temperatur  perlahan  lahan  akibat laju  perpindahan  panas,  di  bagian tube dapat kita  perhatikan  Perubahan  temperatur  steam yang masuk dari atas begitu cepat terjadi. Pada contour 1  (Shell)  temperatur  air  yang  masuk berkisar 25°C Sampai air keluar berkisar 38°C, sedangkan  pada contour 2 (tube) temperatur uap  pada  awal  masuk  berkisar  100°C hingga Temperatur destilat yang keluar berkisar 25°C.

## 3.2 Kontur Presure Shell

## Gambar 2 Kontur Presure Shell
Dari  gambar 2 di  atas  menunjukkan  profil perubahan tekanan di dalam shell yang mula – mula  pada shell in  yang  berwarna  kuning bertekanan  sekitar  20.63  Pa.  Pada  bagian (warna merah muda) adalah kodisi kritis akibat laju perpindahan panas  yang terjadi, jika suhu meningkat  tekanan  pun  akan  semakin  tinggi, di  area  ini  tekanan  air  berkisar  120.240  Pa. Pada  bagian  (warna  merah  tua)  Tekanan  air berkisar  170.040  Pa.  Sedangkan  tekanan  air yang  (warna  hijau)  adalah  kodisi  air  saat membentuk  pusaran  air,  kondisi  ini  di akibatkan  aliran  air  adalah  turbulen,  pada kondisi  ini  Tekanan  air  berkisar -178.56  Pa dan terus menurun sampai bagian (warna biru) -626.76  Pa,  menurunnya  tekanan  di  bagian (warna biru) ini dikarenakan bagian ini adalah pusat  pusaran  air.  Perubahan  kondisi  tekanan yang  tidak  beraturan  ini  di  sebabkan  oleh aliran  turbulent  yang  aliran  fluida  yang partikel-partikelnya  bergerak  secara  acak  dan tidak  stabil  dengan  kecepatan  berfluktuasi yang  saling  interaksi.  Akibat  dari  hal  tersebut garis  alir  antar  partikel  fluidanya  saling berpotongan.  Turbulen  mentransport  partikel- partikel  dengan  dua  cara  dengan  penambahan gaya  fluida  dan  penurunuan  tekanan  lokal ketika pusaran turbulen.

## 3.3 Kontur Presure Tube

## Gambar 3 kontur Presure Shell
Dari gambar  3  di  atas  menunjukkan profil  perubahan  tekanan  di  dalam shell yang mula – mula  pada  tube  in  yang berwarna merah  bertekanan  sekitar  191612  Pa  dan terjadi  penurunan  tekanan  pada shell yang berwarna  biru  hingga  muda  6225.6  Pa. Kondisi  ini  jelas  di  sebabkan  oleh  laju pedinginan  (destilasi),  uap  panas  ini  diserap oleh  media  pendingin  (air),  maka  semakin dingin  suhu  destilat  semakin  rendah  tekan yang di hasilkan.

## 3.4 Profil Velocity
Gambar 4 Profil Velocity Alat Destilasi
Dari  gambar 4 di  atas  menunjukkan profil velocity air  pada contour 1 (Shell) di saat awal air masuk antara 0.0922 (warna biru) pada  bagian  (warna  hijau)  kecepatan  kembali menurun  berkisar  0.6457  m/s  dan  terus meningkat  sampai  pada  1.4758  m/s  ini  adalah laju  air  yang  paling  cepat  (warna  merah). Perubahan  kondisi  ini  di  sebabkan  aliran turbulen  yang  membuat  kecepatan  tidak  stabil dan  berubah  ubah,  Perubahan  ini  juga mengaitkan  prinsip velocity yaitu  semakin besar  kecepatan  maka  semakin  kecil  tekanan yang di hasilakan.
Pada contour 2  (Tube)  disini  kita  bisa perhatikan velocity uap  pada  saat  awal  masuk di  bagian  (warna  biru)  berkisar  49.005 m/s kecepatan  pun  semakin  meningkat  sampai pada  bagian  (berwarna  kuning)  berkisar 686.076  m/s  hingga  sampai  pada  bagian (berwarna  merah)  berkisar  784.086  m/s. Perubahan  kondisi  pada  kaitan  ini  berkaitan juga  dengan  konsep Velocity yang  kebalikan dari kondisi contour 1, bahwa apabila tekanan semakin  besar  maka  kecepatan  pun  semakin kecil.

## 4. KESIMPULAN
Hasil permodelan  Alat  Distilasi  ini Efektifitas Perpindahan  Panas  Alat  Distilasi ini  mencapai  93%. Pendinginan  berlawanan arah  sangat  efektif dalam  proses  Alat Ditilasi. Perindahan kalor di dalam
Kondensor 19334550 KJ.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  saya  ucapkan  kepada  Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe  Banda  Aceh yang  telah memberikan dukungan dalam penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Cengel,  ” Heat  Transfer A Practical Aproach ”.  Mc.  Graw  Hill: New  York, 2003
[2] Harunsyah,  dkk ,  “ Jurnal  Teknik    Kimia ”. Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2007
[3]  Zulfikar ,  “ Permodelan  dan  analisa Heat
exchanger menggunakan CFD ”.
Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2012