gelembung dan hubungan peningkatan laju alir gas terhadap ukuran gelembung.
1. Hubungan Peningkatan Laju Alir Cairan Terhadap Ukuran Gelembung
Penentuan hubungan peningkatan laju alir cairan dilakukan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh peningkatan laju alir cairan terhadap
ukuran gelembung yang dihasilkan menggunakan RVB. Seharusnya penyajian data dalam grafik untuk variasi laju alir cairan dilakukan pada
Q
G
tetap antara lain Q
G
90 ljam, Q
G
390 ljam dan Q
G
750 ljam. Tetapi penyajian grafik distribusi ukuran gelembung untuk variasi laju alir cairan
dalam hasil penelitian ini hanya pada Q
G
750 ljam. Hal ini dikarenakan pada Q
G
750 ljam, pengaruh dari setiap variasi laju alir cairan atau analisa foto yang dihasilkan hampir secara keseluruhan
dapat diidentifikasi. Berbeda dengan Q
G
90 ljam dan Q
G
390 ljam, untuk beberapa laju alir cairan analisa foto sulit untuk diidentifikasi sehingga
pada Q
G
750 ljam digunakan dalam penyajian data untuk mewakili fenomena pengaruh dari peningkatan variasi laju alir cairan. Foto laju alir
cairan Q
L
490 Ljam yang dapat diidentifikasi pada Q
G
750 ljam tetapi pada Q
G
90 ljam dan 390 ljam tidak dapat diidentifikasi dapat dilihat pada Gambar 10, 11 dan 12.
Gambar 10. Foto gelembung Q
L
490 ljam pada Q
G
750 ljam
39
Gambar 11. Foto gelembung Q
L
490 ljam pada Q
G
390 ljam
Gambar 12. Foto gelembung Q
L
490 ljam pada QG 90 ljam
Penyajian data untuk setiap variasi laju alir cairan juga tidak semuanya disajikan. Hal ini dikarenakan pada laju alir cairan tertentu
seperti pada Q
L
320 dan 650 ljam, foto ukuran gelembung yang dihasilkan sulit diidentifikasi. Pada Q
L
320 ljam, energi kinetik larutan yang dihasilkan tidak terlalu rendah dan tidak terlalu tinggi sehingga
menghasilkan aliran anular dalam leher ejektor. Aliran anular ini mengakibatkan pembentukan selimut jet di dalam leher ejektor tidak
40
maksimal dan terjadi penggabungan ukuran gelembung dengan ukuran yang lebih besar karena terjadinya koalesen. Hal ini dikarenakan pada
aliran anular ini, lapisan fluida saling berdekatan sehingga menyebabkan koalesen. Koalesen terbentuk karena lapisan antar permukaan rusak akibat
perubahan bentuk gelembung yang saling berhimpitan. Foto gelembung pada Q
L
320 ljam dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Foto gelembung pada Q
L
320 ljam
Pada Q
L
650 ljam penyajian data dalam grafik juga tidak disajikan. Hal ini dikarenakan foto ukuran gelembung yang dihasilkan
overlapping , pada laju alir cairan ini energi kinetik cairan yang dihasilkan
sangat besar sehingga menghasilkan aliran turbulen dalam tangki. Aliran turbulen ini menyebabkan tumbukan gas ke dalam cairan tidak terjadi
sempurna dikarenakan kecepatan cairan yang sangat tinggi. Foto gelembung pada laju Q
L
650 ljam dapat dilihat pada Gambar 14. Grafik ukuran gelembung rata-rata tiap kelas yang menghasilkan distribusi
ukuran gelembung disajikan pada Gambar 15.
41
Gambar 14. Foto gelembung pada Q
L
650 ljam
0.05 0.1
0.15 0.2
0.25 0.3
0.35 0.4
a1 a2
a3 a4
a5 a6
a7 a8
a9 a10 a11
Diameter rata-rata kelas mm Fr
e k
ue ns
i ge le
m bung
QL 100 ljam QL 150 ljam
QL 250 ljam QL 400 ljam
QL 490 ljam QL 590 ljam
Gambar 15. Grafik distribusi ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan dengan Q
G
750 ljam Berdasarkan grafik distribusi ukuran gelembung pada Gambar 15,
grafik menunjukkan semakin meningkat laju alir cairan, grafik distribusi ukuran gelembung yang dihasilkan mengerucut pada diameter kelas
ukuran gelembung yang kecil. Meningkatnya laju aliran cairan mengindikasikan pada laju alir cairan yang tinggi menghasilkan ukuran
gelembung yang kecil. Hal ini dikarenakan pada laju alir cairan yang tinggi yaitu pada Q
L
400, 490, dan 590 ljam, energi kinetik cairan yang dihasilkan nosel besar sehingga menyebabkan laju geser yang tinggi di
42
dalam leher ejektor. Laju geser shear rate yang tinggi pada leher ejektor dapat meningkatkan perpindahan massa dengan menghasilkan gelembung-
gelembung gas berukuran kecil Duveen, 1998. Laju geser sangat tinggi yang keluar melalui nosel membawa
energi kinetik dan energi potensial yang besar yang menyebabkan tumbukan yang sangat cepat terhadap gas Ide et al., 1999. Tumbukan
cairan yang sangat cepat terhadap badan gas menyebabkan terjadinya proses penangkapan gas oleh cairan yang membentuk selimut cairan
terjadi secara intensif. Pembentukan selimut cairan yang intensif menyebabkan pembentukan gelembung kecil yang terus-menerus. Pada
saat laju alir cairan yang rendah seperti pada Q
L
100 dan 150 ljam, yang terjadi adalah hal yang sebaliknya. Total energi yang dibawa oleh cairan
rendah sehingga tingkat penangkapan gas oleh cairan juga rendah yang menyebabkan pembentukan selimut cairan tidak terjadi secara intensif.
Untuk mengetahui
ukuran pusat dan penyebaran ukuran
gelembung secara statistik digunakan grafik nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung. Grafik nilai rata-rata dan ragam dari ukuran
gelembung yang dihasilkan pada variasi peningkatan laju alir cairan dapat dilihat pada Gambar 16 dan Gambar 17.
0.2 0.4
0.6 0.8
1 1.2
1.4 1.6
1.8 2
100 150
250 400
490 590
Laju alir cairan ljam N
ila i r
a ta
-r a
ta u
k u
ra n
ge le
m bung
QG 750 ljam
Gambar 16. Nilai rata-rata ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan
43
0.1 0.2
0.3 0.4
0.5 0.6
0.7 0.8
100 150
250 400
490 590
Laju alir cairan ljam N
il a
i r a
ga m
uk ur
a n ge
le m
bung
QG 750 ljam
Gambar 17 . Nilai ragam ukuran gelembung pada variasi laju alir cairan Berdasarkan grafik nilai rata-rata dan ragam ukuran gelembung
pada Gambar 16 dan 17, pada laju alir cairan tinggi yaitu pada Q
L
400, 490, dan 590 ljam menghasilkan nilai rata-rata ukuran gelembung yang
kecil dibandingkan pada laju alir cairan lainnya yang lebih rendah, yaitu Q
L
100, 150, dan 250 ljam. Hal ini menunjukkan Q
L
400, 490, dan 590 ljam menghasilkan ukuran rata-rata gelembung yang lebih kecil
dibandingkan pada laju alir cairan lainnya yang lebih rendah. Begitupun pada nilai ragam yang dihasilkan pada Q
L
400, 490, dan 590 ljam, menghasilkan nilai ragam yang rendah. Hal ini menunjukkan pada laju alir
cairan yang tinggi, yaitu pada Q
L
400, 490, dan 590 ljam tingkat keragaman ukuran gelembung rendah yang menunjukkan bahwa ukuran
gelembung yang dihasilkan seragam. Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, laju alir cairan yang tinggi menyebabkan laju geser yang
tinggi pada leher ejektor sehingga pembentukan selimut cairan terjadi secara intensif. Pembentukan selimut cairan yang intensif menyebabkan
pembentukan gelembung kecil yang terus-menerus sehingga ukuran gelembung yang dihasilkan lebih seragam.
Berbeda dengan laju alir cairan yang tinggi, pada laju alir cairan yang rendah seperti pada Q
L
100 dan 150 ljam total energi yang dihasilkan rendah sehingga penangkapan gas oleh cairan untuk
membentuk selimut cairan pun rendah. Penangkapan gas oleh cairan yang
44
rendah menyebabkan pembentukan gelembung tidak terjadi secara intensif sehingga menghasilkan ukuran gelembung yang lebih bervariasi.
Pada Q
L
250 ljam, nilai ragam ukuran gelembung yang dihasilkan tinggi diantara laju alir cairan lainnya. Hal ini menunjukkan
tingkat keragaman pada Q
L
250 ljam tinggi yang menghasilkan ukuran gelembung yang lebih bervariasi. Selain itu, pada Q
L
590 ljam, nilai ragam ukuran gelembung yang dihasilkan lebih besar dibandingkan
dengan laju alir cairan sebelumnya, yaitu 400 dan 490 ljam. Hal ini dikarenakan pada Q
L
590 ljam, energi kinetik cairan yang dihasilkan nosel sangat besar dibandingkan pada Q
L
400 dan 490 ljam, sehingga cairan terdorong sangat kuat dan keluar melewati leher ejektor. Energi
kinetik cairan sangat besar menghasilkan aliran turbulen pada tangki, sehingga dispersi antara fase gas dan fase cair tidak terjadi secara intensif.
Tidak intensifnya dispersi gas ke dalam cairan menyebabkan tidak meratanya ukuran gelembung yang dihasilkan sehingga menghasilkan
nilai ragam yang lebih tinggi dibandingkan laju alir cairan tinggi lainnya.
2. Hubungan Peningkatan Laju Alir Gas Dengan Ukuran Gelembung
Kategori