REAKTOR VENTURI BERSIRKULASI TINJAUAN PUSTAKA

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