Analisis Numerik pada Pembekuan Es di Ruang Brine Tank Pabrik Es Balok Talangsari Jember Menggunakan Metode Volume Hingga

Abstract

Komputasi dapat digunakan dalam bidang industri, salah satu diantaranya adalah industri pembuatan es. Es adalah air yang membeku. Perubahan wujud atau pembekuan ini terjadi apabila air didinginkan di bawah 273 K pada tekanan atmosfer standar. Pada bidang perikanan es berfungsi guna menjaga kualitas ikan agar tatap segar. Kegiatan utama dari proses produksi es balok adalah proses pembekuan es di ruang Brine system. Brine system adalah pembuatan es balok dengan menggunakan cetakan es yang didinginkan melalui perantara air garam. Brine system menggunakan Brine Tank sebagai tangki yang berfungsi untuk tempat pembekuan es balok. Brine Tank berisi air dan garam berfungsi untuk menurunkan titik beku air sehingga bisa digunakan sebagai perantara pendingin cetakan es. Brines atau air garam berfungsi sebagai refrigerant untuk mengambil kalor dari air sehingga air menjadi dingin dan lama-kelamaan akan membeku (menjadi es). Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui model matematika pada Pembekuan Es di Ruang Brine Tank dan menyelesaikan model menggunakan metode volume hingga. Mengetahui pengaruh temperatur awal air (bahan baku es), temperatur kolam dan kosentrasi garam terhadap proses pembekuan es balok. Mengetahui efektivitas metode volume hingga dalam menyelesaikan masalah proses pembekuan es di ruang Brine Tank. Langkah-lagkah kegiatan penelitian meliputi penentuan model matematika proses pembekuan es di ruang Brine Tank. Langkah selanjutnya setelah mendapatkan matriks global dari proses diskritisasi adalah membuat algoritma dan pemrograman MATLAB. Kemudian melakukan simulasi dengan FLUENT untuk mengetahui pola temperatur es balok sesuai waktu yang diinginkan. Adapun hasil penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Model matematika proses pembekuan es balok di ruang Brine Tank diselesaikan menggunakan metode volume hingga dengan diskritisasi QUICK sebagai berikut. " T0αρcp αρcpT0 + α1ρ1cp1Tkolam − 1 #"Ãρu(Tw − Te)∆t∆y∆z ! + Ã ρv(Ts − Tn)∆t∆x∆z ! + Ã ρω(Tf − Tr)∆t∆x∆y !# = µ µT0 + σ ργ 1 2 (ρ + ρ1) ¶ Ã ∆t∆y∆z + ∆t∆x∆z + ∆t∆x∆y ! 2. Temperatur awal memiliki pengaruh pada proses pembekuan es balok di ruang Brine Tank. Pada node-2 ke node-3 temperatur es dengan temperatur awal 301 terjadi penurunan suhu yang besar dibandingkan temperatur awal 302 dan temperatur awal 303. Hal itu disebabkan dari node-3 cetakan terendam di air garam. Sehingga semakin rendah temperatur awal yang digunakan, maka temperatur air semakin cepat menurun sehingga proses pembekuan es balok semakin cepat. 3. Temperatur kolam memiliki pengaruh pada proses pembekuan es balok di ruang Brine Tank.Pada node-13 peunurunan temperatur es mulai stabil ditandai dengan jarak antar grafik relatif sama. Hal itu disebabkan pada node-13 temperatur es berjalan menuju temperatur kolam masing-masing. Sehingga semakin rendah temperatur kolam yang digunakan, maka temperatur air semakin cepat menurun sehingga proses pembekuan es balok semakin cepat. 4. Kosentrasi garam memiliki pengaruh pada proses pembekuan es balok di ruang Brine Tank. Pada node-2 ke node-3 temperatur es dengan kosentrasi garam 0.5 M terjadi penurunan suhu lebih besar dibandingkan kosentrasi garam 0.4 M dan kosentrasi garam 0.3 M .Hal itu disebabkan dari node-3 cetakan terendam di air garam Semakin tinggi kosentrasi garam yang digunakan, maka temperatur air semakin cepat menurun sehingga proses pembekuan es balok semakin cepat. 5. Metode volume hingga merupakan metode yang efektif untuk menganalisis temperatur setiap node pada proses pembekuan es di ruang Brine Tank dengan error yang diperoleh kurang dari 0.001.