II. TINJAUAN PUSTAKA
A. REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI
Reaktor Venturi Bersirkulasi RVB adalah sistem reaktor yang tersusun dari tangki, venturi atau ejektor dan sistem sirkulasi cairan Duveen,
1998. Skema dari RVB dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Skema RVB Duveen, 1998 Venturi dikenal dengan beberapa nama yang disesuaikan dengan
aplikasi, seperti injector, ejector, eductor, dan lain-lain. Ejektor venturi merupakan pipa pendek yang terdiri dari tiga bagian. Bagian pertama disebut
confuser , berbentuk kerucut terpotong yang luas penampangnya mengecil
dengan tajam. Bagian kedua berbentuk silinder pendek yang sering disebut leher. Bagian ketiga disebut diffuser, berbentuk kerucut terpotong yang luas
penampangnya membesar secara halus. Bentuk ejektor venturi disajikan pada Gambar 2.
20
Gambar 2. Ejektor venturi Duveen, 1998
Tipe dari venturi adalah cylindrical inlet, convergent entrance confuser
, throat leher ejektor dan divergent outlet diffuser. Convergent entrance
confuser memiliki sudut 21° dan divergent outlet diffuser memiliki sudut 7-8°. Efek dari divergent cone adalah mereduksi kehilangan
tekanan Henderson dan Perry Young, 1997. RVB merupakan sistem reaktor yang menggunakan aliran dua fasa,
yaitu fasa cair dan fasa gas Atay, 1986. RVB memiliki desain yang sederhana dan tidak membutuhkan energi tambahan untuk mendispersikan
gas, seperti blower untuk mengalirkan gas dan motor untuk memutar pengaduk, memiliki kecepatan perpindahan massa yang tinggi dan
menghasilkan gelembung-gelembung yang kecil baik secara aksial maupun radial serta memberikan kondisi kontak antara cairan dan gas pada kondisi
optimal karena adanya proses pemanfaatan kembali gas yang tidak bereaksi Duveen, 1998; Leuritz et al., 1976; Mandal et al., 2005. Perbandingan
diameter ukuran gelembung dan nilai koefisien perpindahan massa K
L
a yang dihasilkan pada beberapa sistem kontak gas-cair dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Diameter gelembung dan K
L
a pada beberapa sistem kontak gas – cair
Sistem kontak Diameter gelembung
mm K
L
a s
-1
Bubble column 3 - 4
0, 04 – 0,06 Tangki berpengaduk
2 - 3 0,1 – 0,15
Ejektor RVB 0,1 – 0,4
4 – 6 Leher ejektor RVB
0,1 10 - 15
Sumber : Duveen 1998 Pada RVB, cairan dialirkan melewati sebuah nosel pada ejektor venturi
yang menyebabkan cairan mengalir dengan peningkatan kecepatan dibandingkan dengan kecepatan sebelumnya Atay, 1986, hal ini dikarenakan
21
geometri ejektor venturi yang menyebabkan laju geser cairan yang tinggi di dalam ejektor Cramers et al., 1992. Kondisi ini mengikuti prinsip persamaan
Bernaulli yang menyebabkan penurunan tekanan bahkan menjadi vakum di daerah aliran dengan peningkatan kecepatan tersebut. Adanya perbedaan
tekanan mengakibatkan terjadinya difusi gas dari tekanan tinggi menuju tekanan rendah McCabe et al., 1985 dan gas terdispersi ke dalam cairan
Mandal et al., 2005. Desain ejektor venturi dapat dilihat pada Gambar 3.
Aliran cairan
Aliran jet Gas
Leher ejektor
Gambar 3. Desain ejektor venturi Duveen, 1998 Adapun mekanisme pembentukan gelembung pada RVB antara lain,
aliran cairan yang sangat cepat yang dihasilkan oleh nosel menghantam permukaan cairan, merusak dan menekan permukaan cairan ke dalam badan
cairan. Keadaan ini dipertahankan sampai gas diselimuti oleh cairan sehingga terbentuk selimut cairan. Selimut cairan adalah fase gas yang terperangkap
dalam fase cair. Pemecahan selimut cairan ini di dalam leher ejektor menghasilkan gelembung yang berjejalan dan mengalir dalam gerombolan
gelembung. Penggelembungan selimut cairan terjadi karena adanya gangguan dari laju gas yang memasuki cairan sehingga menekan selimut cairan dengan
22
lebar tertentu, akibatnya terjadi penggelembungan pada badan cairan Cramers et al.
, 1992. Skema pembentukan selimut jet disajikan pada Gambar 4.
Selimut cairan Nosel
Selimut cairan
Gambar 4. Skema pembentukan selimut cairan Cramers et al., 1992 Rejim aliran mempengaruhi distribusi ukuran gelembung yang
dihasilkan. Terdapat empat rejim aliran yang dapat terjadi dalam ejektor, yaitu :
1. Aliran slug Aliran slug terjadi jika kecepatan cairan dan kecepatan gas rendah.
Dispersi gas terjadi dalam ruang pencampuran leher ejektor. 2. Aliran anular
Aliran anular terjadi jika kecepatan cairan rendah tetapi kecepatan gas cukup tinggi. Disebut aliran anular karena terbentuk anulus dalam
leher ejektor. Fase cair mengalir dalam anulus, sedangkan fase gas mengalir pada sumbu ejektor.
3. Aliran gelembung
Aliran gelembung terjadi jika kecepatan cairan lebih tinggi daripada kecepatan cairan pada aliran slug dan kecepatan gas cukup rendah.
Pembentukan gelembung-gelembung berukuran sangat kecil dalam fase cair secara terus menerus merupakan ciri khas aliran gelembung.
4. Aliran jet Aliran jet terjadi jika kecepatan cairan dan kecepatan gas tinggi.
Dispersi fase gas terjadi dalam difuser karena fase cair didorong kuat.
23
Untuk lebih jelasnya, gambar rejim aliran dapat dilihat pada Gambar 5.
Aliran anular Aliran jet
Aliran slug Aliran gelembung
Gambar 5. Rejim aliran pada leher ejektor www.glossary.oilfield.slb.com
B. TEKNIK FOTOGRAFI