DOI: 10.29303/jrpb.v10i1.279 ISSN 2301-8119, e-ISSN 2443-1354 Tersedia online di http://jrpb.unram.ac.id/

## STUDI SIMULASI PADA PIPA PENGERING PATI SAGU TIPE PNEUMATIK SKALA 1 TON DENGAN ANSYS FLUENT
Simulation Study on Pipe of Sago Starch Dryer 1- Ton Scale Pneumatic Type with Ansys Fluent
Abadi Jading, *) , Paulus Payung, Reniana
Jurusan Teknik Pertanian dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Papua Jl. Gunung Salju, Amban, Manokwari, Papua Barat 98314, Indonesia
Email *) : a.jading@unipa.ac.id
Diterima: Mei 2021 Disetujui: Maret 2022

## ABSTRACT
The  mini-scale  pneumatic  conveying  ring  dryer  (PCRD)  type  sago  starch  dryer  with  a capacity of 80 kg / day has been applied to the processing of sago starch to produce dry sago starch.  The  production  capacity  of  the  PCRD  dryer  can  be  increased  by  modifying  the recirculation  pipe.  The  modified  pipe  section  is  the  venturi  pipe  diameter  and  the  upriser vertical pipe increased. The diameter of the vertical upriser pipe is 2.5 times larger than that of the u-bend pipe and the downcomer vertical pipe so that a buffer is formed. In addition, the difference  in  the  diameter  of  the  recirculation  pipe  can  increase  the  residence  time  of  the material. The purpose of this study was to simulate using ANSYS FLUENT R.15 to determine the temperature profile, airflow velocity, and pressure in the pneumatic conveying ring dryer (PCRD)  dryer  with  a  capacity  of  1  ton  per  day.  Simulations  were  carried  out  using  the Computational  Fluid  Dynamics  (CFD)  technique  using  ANSYS  FLUENT  R.15  software package. Simulation results show temperature has decreased by about 2  C (100  C decreased to 98  C) various variations input air velocity variations outlet boundary conditions. Likewise, the air velocity at the end of the outlet pipe (vertical downcomer pipe) increases (89 m/s to 166 m/s) due to  the difference in  diameter with  the inlet  pipe. The pressure on the  vertical upriser pipe is higher (8566.2 Pa to 26638.2 Pa) than the pressure on the u-bend pipe and downcomer  vertical  pipe.  The  simulation  results  show  that  the  recirculation  pipe  design  is very  well  used  to  be  continued  for  the  manufacture  of  PCRD-type  sago  starch  dryer  on  a scale of 1 ton per day. This is in accordance with the pattern of temperature distribution, air flow velocity, and the resulting pressure.
Keywords: ANSYS FLUENT; CFD; PCRD; simulation; sago starch

## ABSTRAK
Pengering  pati  sagu  tipe pneumatic  conveying  ring  dryer (PCRD)  skala  mini  kapasitas  80 kg/hari telah diaplikasikan pada pengolahan pati sagu untuk memproduksi pati sagu kering. Kapasitas  produksi    dari  mesin  pengering  PCRD  tersebut,  dapat  ditingkatkan    dengan memodifikasi  pipa  resirkulasi.  Adapun  bagian  pipa  yang  dimodifikasi  adalah  diameter  pipa
venturi dan pipa vertikal upriser ditingkatkan.  Diameter pipa vertikal upriser 2,5 kali lebih besar  dari  pipa u-bend dan  pipa  vertikal downcomer sehingga  terbentuk buffe r.  Selain  itu, dengan  perbedaan  diameter  pipa  resirkulasi  tersebut  dapat  meningkatkan  waktu  tinggal ( residence  time )  bahan.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  melakukan  simulasi  menggunakan ANSYS FLUENT R.15  untuk mengetahui profil suhu, kecepatan aliran udara, dan tekanan di dalam pipa pengering pati sagu tipe pneumatic conveying ring dryer (PCRD) kapasitas 1 ton per  hari.  Simulasi  dilakukan  dengan  teknik Computational  Fluid  Dynamics (CFD) menggunakan  paket  perangkat  lunak  ( software )  ANSYS  FLUENT  R.15.  Hasil  simulasi menunjukkan  bahwa  suhu  di  sepanjang  pipa  mengalami  penurunan  sekitar  2  C  (100  C menjadi  98  C)  pada  berbagai  variasi  kecepatan  udara input dan  variasi outlet pada  kondisi batas. Begitupula dengan kecepatan udara pada ujung pipa outlet (pipa vertikal downcomer ) meningkat  (89  m/s  sampai  166  m/s)  karena  adanya  perbedaan  diameter  dengan  pipa inlet . Tekanan  pada  pipa  vertikal upriser lebih  tinggi  (8566,2  Pa  sampai  26638,2  Pa)  daripada tekanan pada pipa u-bend dan pipa vertikal downcomer . Hasil simulasi tersebut menunjukkan bahwa  rancangan  pipa  resirkulasi  sangat  baik  digunakan,  sehingga  dapat  dilanjutkan  untuk pembuatan pengering pati sagu tipe PCRD skala 1 ton per hari. Hal ini, sesuai dengan pola sebaran suhu, kecepatan aliran udara, dan tekanan yang dihasilkan.
Kata kunci: ANSYS FLUENT; CFD; PCRD; simulasi; pati sagu

## PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Pengering  pati  sagu  tipe pneumatic conveying  ring  dryer (PCRD)  skala  mini kapasitas  80  kg/hari  telah  diaplikasikan pada pengolahan pati sagu untuk memproduksi  pati  sagu  kering  di  Papua Barat (Jading, et al ., 2020). Konstruksi pipa resirkulasi  pada  prototipe  PCRD  tersebut, terdiri  dari  pipa  venturi,  pipa  vertikal upriser ,  pipa u-bend ,  dan  pipa  vertikal downcomer berdiameter  4 inci (10,16 cm). Kapasitas pengering tersebut masih rendah, sehingga perlu ditingkatkan produksinya.
Untuk meningkatkan kapasitas produksi  PCRD  tersebut,  maka  dilakukan pengembangan dengan menambah diameter pipa  venturi  dan  pipa  vertikal upriser . Dengan  bertambahnya  diameter  pipa venturi  dan  pipa  vertikal upriser ,  maka diharapkan  kapasitas  umpan  bahan  juga meningkat. Menurut
Kemp (2007) pengembangan  pengering  pneumatik  skala kecil menjadi skala besar dilakukan dengan menambah  diameter  pipa  sehingga  dapat mengurangi  tinggi  pengering.  Selanjutnya Capius ,  et  al .  (2017)  menyatakan  bahwa waktu  tinggal  ( residence  time )  bahan
ditentukan oleh panjang pipa dan kecepatan udara pengering.
Kapasitas  produksi  PCRD  yang dikembangkan  mampu  memproduksi  0,5 ton (500 kg) pati sagu kering per hari. Oleh karena itu, diperlukan pengolahan pati sagu basah  1  ton  per  hari,  dengan  asumsi rendemen  bahan  kering  50%.  Untuk mencapai kapasitas produksi tersebut, maka diperlukan laju pengumpan pati sagu basah 100 kg/jam (operasional PCRD 10 jam per hari).  Adapun  konstruksi  bagian-bagian PCRD yang dikembangkan secara keseluruhan  dapat  dilihat,  seperti  pada Gambar  1.  Bagian  utama  mesin  PCRD tersebut,  terdiri  dari  unit  tungku  biomassa dan heat  exchanger (1),  unit blower (2), unit  pengumpan  (3),  unit  pipa  (4),  unit siklon resirkulasi (5), dan unit siklon output (6).
Pada  penelitian  ini,  bagian  PCRD yang  dikembangkan  adalah  unit  pipa resirkulasi.  Unit  pipa  resirkulasi  tersebut dapat  dilihat  pada  Gambar  3.  Bagian- bagian  pipa  resirkulasi  terdiri  dari  pipa venturi (4a), pipa vertikal upriser (4b), pipa u-bend (4c), pipa vertikal downcomer (4d). Diameter  pipa  venturi  dan  pipa  vertikal upriser diubah  masing-masing  menjadi  8 inci  dan  10  inci.  Sedangkan  pipa u-bend
dan  pipa  vertikal downcomer tetap berdiameter 4 inci (10,16 cm).
Untuk  merancang  pipa  venturi  dan pipa vertikal upriser tersebut, maka terlebih dahulu  dilakukan  penelitian  simulasi dengan Computational  Fluid  Dynamics (CFD). Semua bagian-bagian pipa resirkulasi  disimulasikan  sebagai inlet , wall , dan outlet .
Simulasi  CFD  dapat  mempermudah sebelum  pembuatan  PCRD  tersebut, terutama  mengurangi  kessalahan-kesalahan dan  biaya  yang  dibutuhkan  dalam perancangan dan pembuatan, serta memberikan informasi
tambahan (Chapman  dan  Doom,  2021).  Simulasi CFD  menggunakan  perangkat  lunak ( software )  ANSYS  FLUENT  R.15  untuk menyimulasikan  variabel-variabel  yang diamati.
Penelitian  terdahulu  tentang  simulasi suhu  dan  kecepatan  udara  di  dalam  pipa berbasis  ANSYS  FLUENT  R.15    antara lain  telah  dilakukan  oleh  (Jading, et  al ., 2018a).  Pada  penelitian  ini,  disimulasikan suhu  dan  kecepatan  aliran  udara  di  dalam pipa  berukuran  4  inci  pada  pengering PCRD  kapasitas  80  kg/hari.  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  selisih antara  simulasi  dengan  eksperimen  adalah 0,1-2,04%.  Hasil  tersebut  menyatakan bahwa  antara  simulasi  dan  eksperimen
memiliki  perbedaan  nilai  selisih  ( error )
yang sangat kecil.
Jading, et al ., (2018b)
menyimulasikan sebaran suhu dan kecepatan udara di dalam siklon resirkulasi pada PCRD menggunakan ANSYS FLUENT R.15. Hasil simulasi menunjukkan sebaran suhu di dalam siklon resirkulasi terdistribusi dengan baik dengan error
2,044%. Begitupula dengan kecepatan  udara  di  dalam  siklon  mampu memisahkan  antara  partikel  pati  sagu kering dengan uap air.
Asumsi-asumsi  yang  digunakan  dalam proses  simulasi  adalah  udara  mengalir  di dalam pipa inkompresibel (densitas konstan),  aliran  turbulen,  suhu  lingkungan konstan,  aliran  sepanjang  pipa  bersifat adiabatik,  dan  input  bahan  padatan  (pati sagu basah) diabaikan.
Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah melakukan simulasi menggunakan ANSYS FLUENT  R.15    untuk  mengetahui  profil suhu,  kecepatan  aliran  udara,  dan  tekanan di  dalam  pipa  pengering  pati  sagu  tipe pneumatic  conveying  ring  dryer (PCRD) kapasitas 1 ton per hari.
Gambar 1. Konstruksi PCRD kapasitas 1 ton

## METODE PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Proses
simulasi menggunakan perangkat  lunak  ( software )  AUTODESK AUTOCAD  2016  dan  ANSYS  FLUENT R.15. Paket ANSYS FLUENT R.15  terdiri dari design modeler , meshing , solution , dan result (Anonim, 2013a ; Anonim, 2013b).
AUTODESK
AUTOCAD 2016
digunakan  untuk  membuat  geometri  3 dimensi  pipa  resirkulasi  pengering  pati sagu  tipe  PCRD  kapasitas  1  ton  per  hari. Hasil  geometri  tersebut,  kemudian  di pindahkan  atau import ke  ANSYS FLUENT R.15.
Simulasi menggunakan material fluida  udara  panas  sebagai  input  100 o C (373K),  dan  material  padat  ( solid )  berupa pipa yang terbuat dari stainless steel . Sifat- sifat material yang digunakan dalam proses simulasi  diperoleh  dari  pustaka  (Singh  & Heldman, 2009). Adapun sifat-sifat material  simulasi  dapat  dilihat  pada  Tabel 1.
Tabel 1. Sifat-sifat bahan untuk simulasi Sifat Fluida (Udara) Solid ( Stainless Steel )
Densitas (kg/m 3 ) 1,225 80,30 Panas  spesifik (J/kg.K) 1006,43 502,48 Konduktivitas panas (W/m.K) 0,0242 16,27 Viskositas (kg/m.s) 1,7894x10 -5 -

## Metode
Penelitian  simulasi  ini  dilakukan dalam  beberapa  tahapan,  seperti  pada Gambar  2.  Pertama  adalah  pembuatan geometri  3  dimensi  (3D)  pipa  resirkulasi pengering  pati  sagu  tipe pneumatic conveying  ring  dryer (PCRD)  kapasitas  1 ton  per  hari  menggunakan  AUTODESK AUTOCAD  2016,  seperti  pada  Gambar  3. Hasil  geometri  3D  tersebut,  dalam  bentuk file berektensi iges (. iges ) yang
dipindahkan ( import ) ke ANSYS FLUENT R.15 menggunakan design modeler .
Tahap  kedua  adalah  pengecekan geometri 3D pipa resirkulasi pengering pati sagu  tipe pneumatic  conveying  ring  dryer (PCRD)  kapasitas  1  ton  per  hari menggunakan design  modeler (ANSYS FLUENT  R.15).  Geometri  3D  pipa resirkulasi  pengering  tersebut,  yang  telah terbaca  dengan  baik  pada design  modeler kemudian di- update dan disimpan.
Tahapan  ketiga  adalah  pembuatan mesh , menentukan inlet , outlet , dan bagian- bagian  lainnya  menggunakan  ANSYS ICEM CFD (ANSYS FLUENT R.15) pada geometri 3D pipa resirkulasi pengering pati sagu  tipe  PCRD  kapasitas  1  ton  per  hari. Pada  penelitian  simulasi  ini,  bagian geometri  3D  pipa  resirkulasi  terdiri  dari inlet (sisi masuk pada pipa venturi: velocity inlet ), wall (permukaan  luar  pipa),  dan variasi outlet (sisi keluar pada pipa vertikal downcomer : pressure-outlet dan outflow ). Pembuatan mesh menggunakan  metode tetrahedrons . Tingkat kehalusan mesh yaitu relevance  center ( fine ), smoothing ( high ). Jumlah nodes sebanyak 25927, dan elemen sebanyak  113307. Mesh  metric  skewness ( max 0,838  dan average 0,275).  Bentuk mesh , inlet , outlet ,  dan wall pada  pipa resirkulasi  PCRD  kapasitas  1  ton  dapat dilihat pada Gambar 4 dan 5.
Tahapan  keempat  adalah setup dan solution dengan  ANSYS  FLUENT  R.15. Pada  tahapan setup adalah  menentukan dimensi  3D, dan memilih prosesing serial . Selanjutnya  mengecek  kembali mesh (kualitas, ukuran, dan lain-lain), menentukan  nilai  dan  arah gravity , menentukan model (model yang digunakan dalam  simulasi  ini  adalah  model  aliran turbulen  k-omega),  material  (fluida  berupa udara  panas  dan  padatan  atau solid berupa material  pipa  yang  terbuat  dari stainless steel ), cell  zone  condition , boundary conditions ( inlet yaitu velocity  inlet ,  dan outlet yaitu pressure-outlet ,  serta outflow ), dynamic  mesh ,  dan reference  values .  Pada tahapan  solusi,  yaitu  menentukan  metode
dan control , monitor, solution initialization , calculation activities , dan run calculation .
Tahapan  kelima  adalah  melihat  hasil simulasi  dalam  bentuk  grafik  dan  animasi, plot ,  serta report .  Pada  simulasi  ini ditampilkan  kontur  suhu,  kecepatan  udara, dan  tekanan.  Selain  itu,  ditampilkan  pula stream kecepatan udara.
Variabel  pada  penelitian  ini  terdiri dari  variable inlet : velocity  inlet (tidak divariasi),  yang  divariasi  pada  tahapan simulasi  adalah  kecepatan  udara  input  (15 m/s,  20  m/s,  dan  28  m/s),  dan outlet pada boundary  condition yaitu pressure-outlet , dan outflow .  Sedangkan  variabel  yang diamati  adalah  nilai  dan  sebaran  suhu, kecepatan  udara,  dan  tekanan  di  dalam pipa.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Bentuk geometri
Penelitian  ini  merupakan  penelitian pendahuluan  dalam  bentuk  simulasi sebaran  suhu,  kecepatan  aliran  udara,  dan tekanan di dalam pipa resirkulasi pengering pati  sagu  tipe pneumatic  conveying  ring dryer (PCRD)  kapasitas  1  ton  per  hari. Dengan  simulasi  memudahkan  tahapan penelitian  selanjutnya  untuk  memilih blower  dan  membuat  tungku  gasifikasi biomassa.
Hasil  pembuatan  geometri  pipa resirkulasi  pengering  pati  sagu  tipe pneumatic  conveying  ring  dryer (PCRD) kapasitas  1  ton  per  hari  dapat  dilihat  pada
Gambar 2 . Diagram alir simulasi
Gambar  3.  Bagian  pipa  terdiri  dari  pipa venturi (1) untuk input udara dan pati sagu basah, pipa vertikal upriser (2) untuk ruang pengeringan, pipa u-bend (3), pipa vertikal downcome r (4) untuk ouput udara dan pati sagu kering menuju siklon.
Diameter dan panjang pipa resirkulasi dihitung dengan Persamaan 1 dan 2 (Kuye, et  al .,  2011;  Jading,  2021).  Dimana  D p
adalah diameter pipa resirkulasi (mm, inci), L p adalah panjang total pipa resrikulasi (m), V a adalah  volume  udara  (m 3 ),  V s adalah volume  partikel  pati  sagu  (m 3 ),  v  adalah kecepatan  udara  input  (m/s),  s densitas partikel  pati  sagu  (kg/m 3 ),  f k adalah  faktor keamanan,  dan  R T adalah  waktu  tinggal ( residence time ) bahan (s) .
Hasil  perhitungan  diameter  dan panjang  pipa  resirkulasi  menggunakan Persamaan 1 dan 2, diperoleh total panjang pipa  resirkulasi  adalah  7656  mm  (7,6556 m)  yang  terdiri  dari  pipa  venturi  (L  =  500 mm, D = 8 inci), pipa vertikal upriser (L = 4000 mm, D = 10 inci ), u-bend (L = 809,6 mm,  D  =  4  inci),  dan  pipa  vertikal downcomer (L = 2000 mm, D = 4 inci).
Diameter antara pipa vertikal upriser dengan  pipa u-bend dan  pipa  vertikal downcomer berbeda.
Berdasarkan perhitungan  volume  udara  dan  volume partikel pati sagu, maka diameter pada pipa vertikal upriser lebih besar (10 inci) apabila dibandingkan dengan diameter pipa u-bend dan pipa vertikal downcomer (4 inci).
v V V D s a p 3600 / ) ( 6392 , 0 + = .............................................. (1) ( ) ) ( 95 , 997 78 , 565 6 , 0 2 T k s s p R f D L               + =   ....................... (2)
Berdasarkan  perbandingan  diameter pipa-pipa  tersebut  (10  inci:  4  inci),  maka diameter pipa vertikal upriser 2,5 kali lebih besar  daripada  diameter  pipa u-bend dan pipa vertikal downcomer . Perbedaan antara diameter  pipa-pipa  tersebut  dinyatakan
sebagai buffer atau piper . Hal ini dilakukan untuk  menambah  waktu  tinggal  ( residence time ) bahan di dalam pipa vertikal upriser , guna mempercepat penurunan kadar air dan meningkatkan efisiensi pengeringan. Bhattarai, et al ., (2014) menyatakan bahwa
Gambar 3. Bagian-bagian pipa pada PCRD kapasitas 1 ton
bertambahnya diameter buffer akan mengurangi  kecepatan  partikel  sehingga meningkatkan  waktu  retensi  partikel.
Selanjutnya Correa, et  al .,  (2004)
mengemukakan bahwa pembentukan geometri  sangat  memengaruhi  waktu tinggal bahan.
Gambar 4. Bentuk mesh Tetrahedrons
Gambar 5. Penentuan posisi inlet , outlet , dan wall pada pipa PCRD kapasitas 1 ton

## Solusi dalam simulasi
Konvergensi  simulasi  ditentukan berdasarkan perbedaan antara tebakan awal (inisialisasi)  dan  hasil  akhir  dari  iterasi pada  masing-masing  persamaan  yang digunakan.  Dalam  simulasi  ini,  nilai konvergen  dari  skala  residual  adalah  10 -4 untuk  persamaan  energi,  dan  10 -3 untuk persamaan  lainnya  (k-omega,  dan  lain- lain).

## Profil suhu
Hasil  simulasi  profil  suhu  sepanjang pipa resirkulasi dapat dilihat pada Tabel 2. Hasil  simulasi  tersebut  menunjukkan bahwa  dengan  kondisi  batas  ( boundary condition ) inlet ( velocity  inlet ),  dan outlet ( pressure - outlet )  pada  kecepatan  udara input  15  m/s,  20  m/s,  28  m/s,  tekanan gauge 101325 Pa, suhu input 100  C (373K) diperoleh  perubahan  suhu  sepanjang  pipa resirkulasi mulai dari pipa inlet sampai pipa outlet seperti  pada  Gambar  6.  Hasil simulasi pada Tabel 2 menunjukkan bahwa suhu sepanjang pipa resirkulasi mengalami perubahan  yang  cukup  kecil  pada  setiap variasi kecepatan input.
Perubahan  suhu  antara  pipa inlet dengan pipa outlet adalah 98  C (371K) atau kehilangan  suhu  di  dalam  pipa  resirkulasi sebesar 2  C. Variasi kecepatan udara input tidak  banyak  mempengaruhi  perubahan suhu  udara  panas  di  dalam  pipa.  Hal  ini diduga  disebabkan  karena  udara  langsung
keluar  pada  pipa outlet .  Seperti  halnya penelitian  yang  dilakukan  oleh  (Bhattarai, et al ., 2014).
Tabel 2 . Profil suhu inlet
No.
Perlakuan Hasil simulasi Kecepatan udara input, v (m/s) Batas kondisi Suhu udara pengering pipa downcomer , T outlet (  C) Suhu udara pengering pipa downcomer , T outlet (K) 1. 15 outlet : pressure-outlet 98,276 98,276 371,276K 371,276K outlet : outflow 2. 20 outlet : pressure-outlet 98,358 371,358K outlet : outflow 98,358 371,358K 3. 28 outlet : pressure-outlet 98,448 371,448K outlet : outflow 98,448 371,448K Profil kecepatan udara Kecepatan  udara  sepanjang  pipa resirkulasi  berdasarkan  variasi  input  15
m/s,  20  m/s,  dan  28  m/s  dengan  kondisi batas  ( inlet : velocity  inlet ,  dan outlet : pressure outlet ) dapat dilihat pada Tabel 3.
V inlet 15 m/s, T inlet 100 o C V inlet 20 m/s, T inlet 100 o C V inlet 28  m/s, T inlet 100 o C
Gambar 6. Kontur suhu sepanjang pipa dengan variasi kecepatan input (15, 20, 28 /s), inlet : velocity inlet , outlet : pressure- outlet , T inlet 100°C (373K), dan tekanan gauge 101325 Pa
Tabel 3. Profil kecepatan udara outlet No. Perlakuan Hasil simulasi Kecepatan udara input, v (m/s) Batas kondisi Kecepatan udara output pipa downcomer , v outlet (m/s) 1. 15 outlet : pressure-outlet 89,216 outlet : outflow 89,07 2. 20 outlet : pressure-outlet 119,596 outlet : outflow 119,22 3. 28 outlet : pressure-outlet 166,73 outlet : outflow 166,43
Perubahan kecepatan pada pipa outlet (pipa vertikal downcomer ), disebabkan oleh adanya  perbedaan  diameter  dengan  pipa vertikal upriser . Kontur perubahan kecepatan udara sepanjang pipa (mulai dari pipa inlet sampai  pipa outlet )  dapat  dilihat pada  Gambar  7.  Sedangkan stream kecepatan  aliran  udara  sepanjang  pipa dapat dilihat pada Gambar 8.
Dengan  mengubah  kondisi  batas outlet menjadi outflow pada  variasi kecepatan  15  m/s,  20m/s,  dan  28  m/s diperoleh kecepatan udara pada pipa outlet (pipa  vertikal downcomer )  masing-masing sebesar 89,07 m/s, 119,22 m/s, dan 166,43 m/s.  Kontur  dan stream perubahan kecepatan udara di dalam pipa dapat dilihat pada  Gambar  9  dan  10.  Hal  ini  dilakukan untuk  mengetahui  kecepatan  udara  terbaik di  dalam  pipa  resrikulasi  dalam  memilih kecepatan  blower  pada  rancangan  mesin PCRD.
V inlet 15 m/s, T inlet 100 o C V inlet 20 m/s, T inlet 100 o C V inlet 28  m/s, T inlet 100 o C
Gambar 7. Kontur kecepatan sepanjang pipa dengan variasi kecepatan input (15, 20, 28  m/s), inlet : velocity inlet , outlet : pressure-outlet , T inlet 100°C (373K), dan tekanan gauge 101325 Pa
V inlet 15 m/s, T inlet 100 o C V inlet 20 m/s, T inlet 100 o C V inlet 28  m/s, T inlet 100 o C
Gambar 8 . Streamline kecepatan sepanjang pipa dengan variasi kecepatan input (15, 20,
28 m/s), inlet : velocity inlet , outlet :
pressure-outlet , T inlet 100°C (373K), dan tekanan gauge 101325 Pa

## Profil tekanan
Hasil  simulasi  tekanan  dapat  dilihat pada  Tabel  4.  Berdasarkan  kondisi  batas pada    pipa outlet ( pressure-outlet )  dengan kecepatan udara pengering 15 m/s, tekanan gauge 101325  Pa,  diperoleh  tekanan inlet pipa  (P inlet )  sebesar  8566,2  Pa,  P wall adalah
7086,1  Pa,  dan  P outlet adalah  0.  Pada kecepatan 20 m/s diperoleh P inlet , P wall , dan P outlet masing-masing  14272,6  Pa,  11787,5 Pa,  dan  0.  Pada  kecepatan  28  m/s  P inlet , P wall , dan P outlet masing-masing 26638,2 Pa, 21846,3 Pa, dan 0. Kontur tekanan di dalam pipa dapat dilihat pada Gambar 11.
Tabel 4. Profil tekanan
No. Perlakuan Hasil simulasi Tekanan (P) Kecepatan udara input, v (m/s) Batas kondisi P inlet (Pa) P wall (Pa) P outlet (Pa) 1. 15 outlet: pressure-outlet 8566,2 7086,1 0 outlet: outflow (-118,539) (-1504,66) (-7842) 2. 20 outlet: pressure-outlet 14272,6 11787,5 0 outlet: outflow (-204,89) (-2681,73) (-14334) 3. 28 outlet: pressure-outlet 26638,2 21846,3 0 outlet: outflow (-345,371) (-5617,98) (-30589,6) V inlet 15 m/s, T inlet 100 o C V inlet 20 m/s, T inlet 100 o C V inlet 28  m/s, T inlet 100 o C
Gambar 9. Kontur kecepatan sepanjang pipa dengan variasi kecepatan input (15, 20, 28  m/s), inlet : velocity inlet , outlet : outflow , T inlet 100°C (373K), dan tekanan gauge 101325 Pa
V inlet 15 m/s, T inlet 100 o C V inlet 20 m/s, T inlet 100 o C V inlet 28  m/s, T inlet 100 o C
Gambar 10 . Streamline kecepatan sepanjang pipa dengan variasi kecepatan input (15, 20, 28 m/s), inlet : velocity inlet , outlet : outflow , T inlet 100°C (373K), dan tekanan gauge 101325 Pa
Dengan  mengubah  kondisi  batas outlet menjadi outflow pada  kecepatan  15 m/s  dan  tekanan gauge 101325  Pa diperoleh  P inlet (-118,539  Pa),  P wall (- 1504,66  Pa),  dan  P outlet (-7842  Pa).  Pada kecepatan  20  m/s  diperoleh  P inlet (-204,89 Pa), P wall (-2681,73 Pa), dan P outlet (-14334 Pa). Pada kecepatan 28 m/s diperoleh nilai tekanan  pada  P inlet sebesar  (-345,371  Pa), P wall (-5617,98  Pa),  dan  P outlet (-30589,6 Pa). Perubahan tekanan di dalam pipa dapat dilihat pada Gambar 12.
Perubahan  kecepatan,  dan  tekanan yang sangat tinggi antara inlet dan outlet di dalam  pipa  resirkulasi,  sangat  dipengaruhi oleh adanya perbedaan antara diameter pipa vertikal upriser dengan  pipa u-bend dan pipa  vertikal downcomer yang  disebut buffer / piper .  Hal  ini  sejalan  dengan  hasil
penelitian  yang  telah  dilakukan  oleh  (El- Behery, et al ., 2013).
Dari  hasil  simulasi  profil  tekanan menunjukkan drop tekanan  yang  sangat tinggi  pada  pipa  vertikal upriser sebagai buffer ,  bila  dibandingkan  dengan  tekanan pada  pipa u-bend dan  pipa  vertikal downcomer.
Perbedaan  diameter  antara  pipa vertikal upriser sebesar  2,5  kali  dengan pipa u-bend dan  pipa  vertikal downcomer sebagai buffer/piper yang  diharapkan meningkatkan laju penurunan kadar air, dan meningkatkan efisiensi pengeringan. Menurut  Bhattarai, et  al .,  (2014)  dan Jamaleddine  &  Ray  (2011)  penggunaan buffer pada  pipa pneumatic  conveying dryer akan meningkatkan efisiensi pengeringan.
V inlet 15 m/s, T inlet 100 o C V inlet 20 m/s, T inlet 100 o C V inlet 28  m/s, T inlet 100 o C
Gambar 11. Kontur tekanan sepanjang pipa dengan variasi kecepatan input (15, 20, 28 m/s), inlet : velocity inlet , outlet : pressure-outlet , T inlet 100°C (373K), dan tekanan gauge 101325 Pa
V inlet 15 m/s, T inlet 100 o C V inlet 20 m/s, T inlet 100 o C
Gambar 12. Perubahan kontur tekanan sepanjang pipa dengan variasi kecepatan input (15, 20, 28 m/s), inlet : velocity inlet , outlet : outflow , T inlet 100°C (373K), dan tekanan gauge 101325 Pa
V inlet 28  m/s, T inlet 100 o C

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa rancangan  pipa  resirkulasi  pada  pengering pati  sagu  tipe pneumatic  conveying  ring dryer (PCRD)  kapasitas  1  ton  per  hari sangat  baik,  dimana  perubahan  suhu  di dalam  pipa  resirkulasi  cukup  kecil,  yaitu dari  100  C  menurun  menjadi  98  C, kecepatan aliran udara outlet 89 sampai 166 m/s,  dan  tekanan inlet antara  8566,2  Pa sampai  26638,2.  Hal  ini  dapat  dilihat berdasarkan  profil  suhu,  kecepatan  udara dan tekanan. Variasi kecepatan udara input terbaik  adalah  20  m/s  sampai  28  m/s,  hal ini  sesuai  dengan  kebutuhan  udara  untuk mampu  mengangkat  partikel  pati  sagu basah. Oleh karena itu, hasil simulasi dapat digunakan  untuk  merancang  dan  membuat konstruksi PCRD kapasitas 1 ton per hari.

## Saran
Hasil  simulasi  pada  penelitian  ini memerlukan  proses  validasi  menggunakan data  eksperimen,  yaitu  hasil  pengukuran suhu,  kecepatan  udara  dan  tekanan  di dalam  pipa  pengering  pati  sagu  tipe pneumatic conveying ring dryer kapasitas 1 ton  per  hari.  Dengan  demikian,  dapat diperoleh  nilai error atau  selisih  antara hasil  simulasi  dengan  pengukuran.  Selain itu,  untuk  simulasi  selanjutnya  perlu melibatkan  partikel  pati  sagu  sebagai  fasa padat.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  Direktorat  Riset  dan  Pengabdian Kepada Masyarakat (DRPM), Kementerian Pendidikan,  Kebudayaan,  Riset,  dan Teknologi (Kemendikbudristek) yang telah mendanai  penelitian  ini  melalui  skema Penelitian  Terapan  tahun  2021,  dengan nomor kontrak: 177g/UN42.15/PG/2021.

## DAFTAR REFERENSI
Anonim.  (2013a). Ansys  fluent  15.0: Tutorial guide . Ansys inc.
www.ansys.com
Anonim.  (2013b). Ansys fluent  R15: Users guide . Ansys Inc. www.ansys.com
Bhattarai, S., Oh, J.H., Euh, S.H., Kim, D. H.,  &  Yu,  L.  (2014).  Simulation study  for  pneumatic  conveying drying  of  sawdust  for  pellet production. Drying Technology ,
32 (10), 1142 – 1156.
Capius, A., Precoppe, M., Meot, J., Sriroth, K.,  &  Tran,  T.  (2017).  Pnumatic drying  of  casava  starch:  Numerical analysis and guidelines for the design of efficientt small-scale dryer. Drying Technology , 35 (4), 393 – 408.
Chapman,  Z.,  &  Doom,  J.  (2021).
Computational fluid dynamic simulation of a pulse-width modulated  spray  nozzle. Journal  of Agricultural  Engineering , 52 (1104),
1 – 8.
Correa, J. L. ,  Graminho, D., Silva, M., & Nebra, S. (2004). The cyclonic dryer A  numerical  and  experimental analysis of the influence of geometry on  average  particle  residence  time. Brazilian  Journal  of  Chemical Engineering , 21 (1), 103 – 112.
El-Behery,  S.,  El-Askary,  W.,  Hamed,  M., &  Ibrahin,  K.  (2013).  Eulerian-
Lagrangian simulation and experimental validation of pneumatic conveying dryer. Drying Technology , 31 , 1374 – 1387.
Jading,  A.  (2021). Pengantar  dan  Aplikasi Perancangan  Pengering  Pati  Sagu (Pertama). Deepublish.
Jading,  A.,  Bintoro,  N.,  Sutiarso,  L.,  &
Karyadi,
J. N. W. (2018a). Temperature and air velocity simulation  on  sago  starch  pneumatic conveying  recirculated  dryer  using ansys fluent. Agritech , 38 (1), 88 – 99.
Jading,  A.,  Bintoro,  N.,  Sutiarso,  L.,  & Karyadi,
J. N. W. (2018b). Temperature  distribution  simulation and  the  analysis  of  cyclones performance on sago starch
pneumatic  conveying  recirculated dryers. Asian  Journal  of  Scientific Research , 11 (1), 62 – 83.
Jading,  A.,  Payung,  P.,  Tethool,  E.  F.,  & Bintoro,  N.  (2020).  Comparation  of mathematical  modeling  and  artificial neural networks to predict the output the capacity of materials on modified sago starch pneumatic conveying ring dryer. International  Journal  of Advanced  Research  in  Engineering and  Technology  (IJARET) , 11 (7),
513 – 523.
Jamaleddine, T., & Ray, M. (2011). Drying of sludge in  a pneumatic dryer using computational fluids dynamics.
Drying Technology , 29 (10), 308 – 322.
Kemp,  I.  (2007).  Scale-up  of  pneumatic conveying dryer. Drying Technology , 12 (1 – 2), 279 – 297.
Kuye,  A.,  Ayo,  D.,  Sanni,  L.,  Raji,  A., Kwaya,  E.,  Otuu,  O.,  Asiru,  W., Alenkhe,  B.,  Abdulkareem,  I., Bamkefa,  B.,  Tarawali,  G.,  Dixon, A., & Okechukwu, R. (2011). Design and fabrication of flash dryer for the production  of  high  quality  cassava flour . www. iita.org
Singh,  R.  P.,  &  Heldman,  D.  R.  (2009). Introduction  to  food  engineering (Fourth). Elsevier.