PEMETAAN PENELITIAN MODEL TRANSFER OKSIGEN FISIK DI RBC

p Tekanan jenuh uap air pada suhu tertentu (Tabel 2.1)

KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.7. PEMETAAN PENELITIAN MODEL TRANSFER OKSIGEN FISIK DI RBC

Transfer oksigen fisik di RBC, di beberapa penelitian sebelumnya mengintepretasikannya berbeda –beda. Pada Tabel 2.2 dipetakan model transfer oksigen fisik di RBC yang sudah dilakukan peneliti sebelumnya.

Tabel 2.2. Penelitian Tentang Penentuan Nilai Transfer Oksigen (KLa) di RBC

Sumber Spesifikasi Alat Model & Asumsi Rumusan dan Hasil

1. Pendekatan pertama melaluiliquid filmdi disk saat terpapar di udara (KLa_d)

Yamane & Yoshida (1972)

Jumlah stage Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) Jumlah disk/stage (rpm) Kedalaman disk ( %) tR(detik) :Single stage :Flat disk, PVC : 80 mm : : : --: 40 : 0.2-1.5

- Menggunakan persamaan Higbie (1935)(Gupta,2007)

- terjadi pencampuran yang sempurnaliquid filmmenuju cairan di reaktor dalam sekali putaran perlintasan.

- ketebalandi diskuniform. - liquid film=disk

≥ 1.7

Dengan, adalah pengukuran ketebalan film dibagi kedalaman penetrasi oksigen karena difusi.

- Asumsi tersebut sesuai untuk tinggi, IR disk. - Untuk kecepatan putaran yg rendah, persamaan

Higbie tidak sesuai, karenaliquid filmdi disk sudah jenuh oksigen karena waktu kontak yang panjang

Bintanjaet al. (1975)

Jumlah stage Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) Jumlah disk/stage (rpm) Kedalaman disk ( %) :Single stage :Flat disk : 600 : 20 : 10 : 7,4 ; 17.5 ; 24.4 : 24

- Pertama kali memperkenalkan nilai KL, untukrendah

- Ketebalanliquid film (δ)uniform

- Kecepatan film sama dengan kecepatan disk. - Oksigen tercampur sempurna

jika jika

- Didapatkan secara eksperimental, nilaiK_L49%-87% yg diukur di bulk liquid, dari nilaiK_Lsecara teori - PengukuranK_Leksperimen di permukaan , didapat

nilai yg tidak akurat padarendah Zeevalkinket al.,

(1979)

Jumlah stage Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) Jumlah disk/stage (rpm) :Single disk :Flat disk : 600 : 20 : 10 : 10,14,18,22,26,30 : 24

- Rumusan KLuntuk kecepatan putaran pada range medium, sehingga asumsinya oksigen tidak tercampur sempurna

- Yang pertama kali memperkenalkan nilai KL

tergantung /D.tRdan faktor imersi, I

Rh= (R-H)/R

td= Dimensionless film thickness =

Sumber Spesifikasi Alat Model & Asumsi Rumusan dan Hasil

Kim and Molof (1982)

Jumlah stage Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) Jumlah disk/stage (rpm) Kedalaman disk ( %) : Single stage :Flat disk : 152,4;304,8;609,6 : 20 : 3; 4; 3 : 21 ; 41 ; 61 : 85

- Transfer oksigen melaluiliquid filmdi disk, dengan pendekatanVolume Renewal Number(Nv)

- menggunakan rumusan, Zeevalkink, 1978

Nv = (1.5

D^0.5S^-1)

Dengan r= 0.991, dan persamaan ini valid untuk, e/R0.042 dan H/R0.15

Kubsadet al. (2004)

Jumlah stage Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) Jumlah disk/stage (rpm) Kedalaman disk ( %) :Three stage :Flat disk : 230 : 0,6 : 14 : 5,3 : 35

- Nilai KLadmodifikasi dari penelitian Kim and Molof,1982.

- Segmen linear model dibandingkan dengan data eksperimen

- menggunakan rumusan Zeevalkink,1978

e/R = 0.042 dan H/tR= 0.15 K_La = a(KNv)^b

Koefisien a dan b berasal dari log-log plotK_La danKNv, dan hubungan matematis antaraK_La danKNv.

K_La = 0.001 (KNv)^0.732.

Hubungan antaraK_La danKNv linier, jika oksigen transfer diasumsikan terjadi hanya melaluiliquid filmdi disk. (Nv) = (A..δ) / V

Nv = 1.697 A.n1.50.5

/ V. R²= 0.9636

2. Pendekatan yang kedua, melalui gerakan liquiddibulk reactor(KLa_t)

Ouano (1978)

Jumlah stage Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) Jumlah disk/stage (rpm) Kedalaman disk ( %) :Single disk :Flat disk : : : : :

-Menghubungkan Koefisien transfer masa pada phase liquid (KL) dengan Reynolds Number, dengan menggunakan model Analisa Dimensi yang dibandingkan dengan eksperimen

Hasil eksperimen, Nilai b = 0.59

Sumber Spesifikasi Alat Model & Asumsi Rumusan dan Hasil

Boumansour & Vasel (1998)

Jumlah stage Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) Jumlah disk/stage (rpm) Kedalaman disk ( %) :Single disk :Flat disk-PVC : 250 : 30 : 9 : 6;12;17;24;30; 35 : 39,86

- Tracer gasmenggunakan propane untuk mengukur transfer oksigen

- Mengoreksi nilai k.l.m,n rumusan Sant’Anna,1980

R²= 0.97

3. Pendekatan yang ketiga, menggabungkan nilaiKLa_tdanKLa_d

Rittmannet al. (1983)

Jumlah stage Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) Jumlah disk/stage (rpm) Kedalaman disk ( %) :Single disk :Flat disk : 50 : 10 : 9 : 2-30 : 37

- Pengaruh temperatur pada transfer oksigen

- Fenomena bahwa nilai KLa adalah akumulasi dari KLad

dan KLat

-menggunakan rumusan Zeevalkink,1978

KLa karena pengaruh temperatur : K_La =K_La20(T-20)

> 1.0 (<2rpm) ;< 0.993 (2-7 rpm); 1.016 ( >7rpm) K_La = K_Lat+ K_Lad= + s.δ..ad

Dalam eksperimennya didapatkan bahwa nilaiK_Ladpengaruhnya kecil padarendah, dibandingkanKLat

Mukherjiet al, (2008).

Jumlah stage Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) Jumlah disk/stage (rpm) Kedalaman disk ( %) :Three stage :Flat disk : 230; 140; 78 : 0,6 : 14; 9; 10 : 10 : 35 - Perbedaan geometri RBC pengaruhnya terhadap nilai KLatdan memasukkan nilai ketebalan δ sebagai

parameter yang berpengaruh pada nilai KLat

-menggunakan rumusan Zeevalkink,1978

: adalah parameter penyesuaian, dengan menggunakan uji statistik,SYSTAT 10.2, persamaan regresi non linier, didapatkan nilai = -0.327, = 1.018, = 0.624, = 0.743

Tabel 2.3.Penelitian Yang Sudah Dilakukan Tentang KetebalanLiquid Film() diRotating Vertically Disk

Sumber Spesifikasi Alat Model & Asumsi Rumusan dan hasil

Landau & Levich (1942)

Disk & bahan

(rpm) Metode

:Flat disk

:intermediate-high velocity : numerik

Memprediksi ketebalanliquid filmsaat terseret disk keluar dari permukaan air.

Ketebalan liquid film padahigh velocity

Ketebalan liquid film padaintermediate velocity

Dengan : adalah fungsi parameter tidak berdimensi yang didapat dari eksperimen

Zeevalkinket al., (1978)

Disk & bahan

Disk (mm) Jarak disk-(cm) Tebal disk (mm) (rpm) Kedalaman disk(%) Metode :Flat disk, PVC : 600 : 2 cm : 2.0 : 0-60

: Memvariasi kedalaman air : Ekperimental dan numerik

1. Diasumsikan<SZ. Yang mengaju pada rumusan Schlichting (1960) 2. GayaCapillarydiabaikan, dan gaya

inersialmendominasi,pada kecepatan putaran rendah.

3. Ketebalan liquid film di disk, dianggap seragam

4. Ketebalanliquid filmadalah fungsi profil kecepatan aliran di disk dan imersi dengan= arccos (H/r) Re =ωRδ/v dan Ca =R/ Suga & Boongorsrang (1984)

Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm) (rpm) Kedalaman disk ( %) Metode :Flat disk, PVC : 150 : 1.0 : 0-60 : 50

: Ekperimental dan numerik

Formasiboundary layeryang terbentuk dari percampuran yang tidak sempurna dariliquid filmmenujubulk liquid

sampai difase submerge (Schmid number)

Modifikasi dari persamaan Zeevalkink (1978),liquid filmsebagai fungsi dari posisi radial di disk saat terpapar di udara

Sumber Spesifikasi Alat Model & Asumsi Rumusan dan hasil

Sanjay (2007)

Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm)

(rpm)

Kedalaman disk ( %) Metode

Tipe putaran disk

:Flat disk : 250 : 20 : 20,30,40 : 42 : eksperimen :vertical

Ketebalanliquid filmdiukur dengan menggunakanlaser distance sensordibuat oleh LEUZE GmbH company

Didapat dari hasil eksperimen, ketebalanliquid film, berdasarkan berdasarkan kecepatan putaran. Data yang digunakanpredicted liquid film thickness, karena keterbatasanLaser Sensoryang digunakannya :

= 20 rpm, 22 - 62m (di 2 -12.5 cm dari pusat disk)

= 30 rpm, 28 - 76m (di 2 -12.5 cm dari pusat disk)

= 40 rpm, 30 - 89m (di 2 -12.5 cm dari pusat disk)

Afanasievet al., (2008)

Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm)

(rpm)

Kedalaman disk ( %) Metode

Tipe putaran disk Jenis liquid :Flat disk : 200 : --: 0.277, 1 dan 2 rpm : 10-40

:Finite Element Methode :vertical

:high viscous liquid

- Model tiga dimensi untukrotating disk dan pengaruh gaya drag

- Diasumsikanlaminar axis symmetrical flow

- Aliran diasumsikansteady state, profil aliran pada saat mengalir di puncak disk partially constant, dan saat menuju muka air partially parabolic.

- Kecepatan aliranU= RΩ

- Profilfilmadalah fungsi dari kedalaman imersi disk dan kecepatan putaran.

Parameter perhitungan untukhigh viscous liquid: µ= 1 Pa s; ρ= 1000 kg/m³; σ= 72.7.10^-3N/m; Rin

(jari-jari shaft) = 2.723.10^-2m; g = 9.81 m/s²

Non dimensional liquid film: h= 0.94581 (r.Ω ’)2/3

Didapatkan bahwa nlaiCappilary number sangat kecil Didapatkan bahwa profil ketebalan σ meningkat,

karena R dan Ω meningkat

Dan profilliquid filmadalah fungsi dari kedalaman imersi dan kecepatan putaran

Miahet al., 2016

Disk & bahan

Disk (mm) Tebal disk (mm)

(rpm)

Kedalaman disk ( %) Metode

Tipe putaran disk Jenis liquid :Flat disk : 200 : --: 1 dan 3 rpm : 50 :VOF :vertical

:high viscous liquid

- Model tiga dimensi untukrotating disk dan pengaruh gaya drag

- Alirantransient, profil aliran pada saat mengalir di puncak disk partially constant, dan saat menuju muka air partially parabolic.

- Kecepatan aliranU= RΩ

- Profilfilmadalah fungsi dari kedalaman

Gaya yang berpengaruh : - Gaya viscous saatdrag out - Gaya gravitasi saatdrag in

Prediksi ketebalanliquid filmdi CFD, dengan menggunakan model empirik Analisis Dimensi :

h’ = (2.61.Ca^0.1Fr^0.32)/(Re^0.2(r/R)^0.360.16

Dalam dokumen Transfer Oksigen Fisik Berdasarkan Kekasaran Permukaan Dan Komponen Kecepatan Kontaktor Di Rotating Biological Contactor - ITS Repository (Halaman 59-66)