y = 1.0871x
1 2
3 4
5
1 2
3 4
5
gas entrainm ent m odel g
a s en
tr ai
n m
en t n
o rm
al
Gambar 12. Perolehan konstanta A
2. Reynold Number Re
n
= ρDnU
L
μ
Berdasarkan hasil perhitungan, nilai reynold number mengalami perubahan seiring dengan peningkatan laju cairan pada laju gas yang
konstan. Nilai reynold number dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Nilai reynold number pada peningkatan laju cairan pada laju gas
konstan
Reynold Number Re
n
= ρDnU
L
μ
Laju gas ms awal akhir
0.88 7040 51321
1.5 7166 51170
2.1 7535 57339
2.9 7624 58811
3.8 7788 58903
4.4 8163 61647
5.0 8447 66116
5.9 8520 68204
6.8 8744 70428
7.4 8744 71202
Nilai reynold number mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan laju cairan pada laju gas yang konstan. Hal tersebut
disebabkan semakin tinggi laju cairan U
L
, maka reynold number semakin meningkat.
33
34
3. Gas Entrainment
Fenomena gas entrainment di dalam RVB dapat dilihat melalui hubungannya terhadap peningkatan laju cairan dan gas. Perubahan
terhadap laju gas dan laju cairan dapat mengakibatkan perubahan pada nilai gas entrainment. Hubungan antara gas entrainment terhadap
peningkatan laju cairan pada laju gas konstan dapat dilihat pada Gambar 13, sedangkan hubungan antara gas entrainment terhadap variasi
peningkatan laju cairan pada tiap-tiap laju gas konstan disajikan pada Lampiran 8.
Berdasarkan Gambar 13, dapat dijelaskan bahwa pada laju gas konstan, gas entrainment meningkat seiring dengan peningkatan laju
cairan U
L
= 0.98 ms hingga U
L
= 6.4 ms. Perubahan nilai gas entrainment
pada peningkatan laju cairan pada laju gas konstan dapat dilihat pada Tabel 5.
35 Gambar 13. Hubungan peningkatan laju cairan dan gas terhadap gas entrainment
0.02 0.04
0.06 0.08
0.1 0.12
0.14 0.16
1 2
3 4
5 6
7
laju cairan ms g
as en tr
ai n
m en
t
Ug = 0.883 ms Ug = 1.47 ms
Ug = 2.06 ms Ug = 2.94 ms
Ug = 3.83 ms Ug = 4.42 ms
Ug = 5.01 ms Ug = 5.89 ms
Ug = 6.77 ms Ug = 7.36 ms
Tabel 5. Perubahan nilai gas entrainment pada peningkatan laju cairan pada laju gas konstan
Nilai gas entrainment
Laju gas ms awal akhir
0.88 0.022
0.11 1.5
0.023 0.11
2.1 0.024 0.12
2.9 0.024 0.12
3.8 0.024 0.12
4.4 0.025 0.13
5.0 0.026 0.13
5.9 0.026 0.14
6.8 0.027 0.14
7.4 0.027
0.14
Pada Ug = 0.88 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari
0.022 menjadi 0.11. Pada Ug = 1.5 ms, nilai gas entrainment mengalami
peningkatan dari 0.023 menjadi 0.11. Pada Ug = 2.1 ms, nilai gas
entrainment mengalami peningkatan dari 0.023 menjadi 0.12. Pada Ug = 2.9
ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.024 menjadi 0.12.
Pada Ug = 3.8 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.024
menjadi 0.12. Pada Ug = 4.4 ms, nilai gas entrainment mengalami
peningkatan dari 0.025 menjadi 0.13. Pada Ug = 5.0 ms, nilai gas
entrainment mengalami peningkatan dari 0.026 menjadi 0.13. Pada Ug = 5.9
ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.026 menjadi 0.14.
Pada Ug = 6.8 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.027
menjadi 0.14. Pada Ug = 7.4 ms, nilai gas entrainment mengalami
peningkatan dari 0.027 menjadi 0.14. Peningkatan gas entrainment pada peningkatan laju cairan terjadi
karena meningkatnya energi yang masuk ke dalam sistem. Laju jet cairan yang keluar melalui nosel dan massa jet cairan membawa sebuah energi kinetik dan
energi potensial yang besar yang menyebabkan tumbukan yang hebat terhadap
36
gas Ide, et.al, 1999. Tumbukan jet cairan terhadap badan gas menyebabkan terjadinya proses penangkapan gas oleh jet cairan. Pada saat cairan dibawa
oleh laju yang tinggi pada laju gas konstan, energi potensial cairan meningkat karena massa volumetrik yang dibawa oleh jet cairan meningkat. Begitu juga
dengan energi kinetiknya yang akan meningkat karena meningkatnya laju cairan. Momentum cairan dengan energi yang tinggi menumbuk muka gas
pada leher ejektor untuk pertama kalinya. Demikian pula setelah jet cairan turun melalui difuser menuju tangki reaktor. Energi tinggi yang dibawa jet
cairan ini menyebabkan tingkat penangkapan gas yang tinggi sehingga gas entrainment
yang dihasilkan tinggi. Pada saat cairan dibawa oleh laju yang rendah, yang terjadi adalah hal yang sebaliknya. Total energi yang dibawa
oleh jet cairan rendah sehingga tingkat penangkapan gas oleh cairan juga rendah.
Peningkatan nilai gas entrainment pun terjadi jika laju gas ditingkatkan pada Ug = 0.88 ms hingga Ug = 7.4 ms pada laju cairan yang
konstan. Perubahan nilai gas entrainment pada peningkatan laju gas pada laju cairan konstan dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Perubahan nilai gas entrainment pada peningkatan laju gas pada laju cairan konstan
Nilai gas entrainment
Laju cairan ms awal akhir
0.98 0.022 0.027
1.2 0.026
0.031 1.5 0.031
0.038 1.9 0.038
0.048 2.6 0.048
0.059 3.1
0.059 0.073
3.9 0.071
0.090 4.8 0.11
0.085 5.8 0.099
0.13 6.4 0.11
0.14
37
Pada U
L
= 0.98 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.022 menjadi 0.027. Pada U
L
= 1.18 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.026 menjadi 0.031. Pada U
L
= 1.5 ms, nilai gas entrainment
mengalami peningkatan dari 0.031 menjadi 0.038. Pada U
L
= 1.9 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.038 menjadi 0.048.
Pada U
L
= 2.5 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.048 menjadi 0.059. Pada U
L
= 3.1 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.059 menjadi 0.073. Pada U
L
= 3.9 ms, nilai gas entrainment
mengalami peningkatan dari 0.071 menjadi 0.090. Pada U
L
= 4.8 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.11 menjadi 0.084.
Pada U
L
= 5.8 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.099 menjadi 0.13. Pada U
L
= 6.4 ms, nilai gas entrainment mengalami peningkatan dari 0.11 menjadi 0.14.
Peningkatan gas entrainment pada peningkatan laju gas terjadi karena meningkatnya volume gas yang masuk ke dalam volume cairan yang tetap
Ide, et.al, 1999. Pada saat laju cairan konstan dan laju gas meningkat, lebar selimut jet cairan akan meningkat seiring peningkatan tekanan dari gas, karena
peningkatan laju akan menyebabkan peningkatan pada tekanan Yuan, 2000, sehingga gas banyak tertangkap oleh cairan dan nilai gas entrainment pun
meningkat.
C. Hubungan Peningkatan Laju Gas dan Cairan Terhadap Gas Hold-up
Selain gas entrainment, gas hold-up juga menjadi salah satu fenomena hidrodinamika RVB yang menarik untuk dikaji. Nilai gas hold-up dapat
diperoleh dengan menggunakan model gas hold-up dari Liu dan Evans 1996 dengan mempergunakan 0.92 sebagai koefisien distribusi aliran turbulen Co
dan eksperimen gas hold-up dari Ide et al., 1999. 1.
Konstanta K
Konstanta K, diperoleh berdasarkan hubungan antara model gas hold-up
persamaan 3 terhadap gas hold-up eksperimen persamaan 5. Berdasarkan hubungan tersebut, diperoleh persamaan y = 0.5613x,
38
39
3. Gas Hold-up
Kategori