ANALISIS PERBANDINGAN PARAMETER GEOMETRI SINGLE CYCLONE SEPARATOR MENGGUNAKAN MODEL LEITH DAN STAIRMAND DENGAN SIMULASI COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh permasalahan operasional pada unit single cyclone separator tipe tangential inlet di industri pupuk, yakni terjadinya fenomena stagnasi dan penumpukan material debu pupuk berukuran 20 mikron pada dinding kerucut akibat kelemahan momentum penurunan tekanan (pressure drop) existing sebesar 39,8 mmH₂O. Penelitian ini bertujuan untuk menemukan konfigurasi modifikasi geometri yang mampu mengeliminasi penumpukan debu sekaligus menaikkan dan menjaga pressure drop pada rentang spesifikasi aman operasional manufaktur (100–150 mmH₂O). Metode perancangan menggunakan pendekatan analitis komparatif teoretis dan simulasi komputasional. Evaluasi analitis awal mengekspansi 48 variasi rasio geometri menggunakan Metode Leith-Mehta untuk efisiensi separasi dan Metode Stairmand untuk besaran hambatan energi. Desain finalis tervalidasi kemudian disimulasikan menggunakan perangkat lunak Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan pengaturan model turbulensi Reynolds Stress Model (RSM) dan pelacakan partikel Discrete Phase Model (DPM) berasumsi one-way coupling. Hasil penyaringan teoretis menetapkan rancangan Lapple General Purpose sebagai modifikasi geometri terpilih, yang secara matematis sukses mencapai keseimbangan performa dengan efisiensi 86,41% dan capaian pressure drop sebesar 135,29 mmH₂O yang mendarat secara presisi pada batas spesifikasi pabrik. Komparasi hasil simulasi CFD membuktikan secara faktual terjadinya penguatan kecepatan tangensial dan aksial secara signifikan, yang divalidasi oleh penurunan particle residence time pada pelacakan trajektori DPM, sehingga mengonfirmasi bahwa gaya dorong aliran yang baru telah berhasil menyapu seluruh debu menuju dust outlet dan mengeliminasi fenomena stagnasi secara absolut.