Perpustakaan Digital ITB

Abstrak: Percobaan visualisasi aliran melalui pemodelan asam-basa dan diperkirakan melalui pemodelan numerik menggunakan model turbulen energi kinetik-disipasi (k-E) dan Reynold Stress Model (RSM) dilakukan untuk mempelajari perilaku pola aliran dan distribusi konsentrasi aliran dan reaksi kimia pada tabrakan dua jet saling berhadapan. Pada pemodelan asam-basa, fluida jet dan fluida utama masing-masing diwakilkan oleh larutan NaOH 0,025 M dan larutan HCI 0,00925 M. Pada percobaan ini dilakukan pengukuran trajektori jet berdasarkan daerah warna indikator, panjang pencampuran dan pH fluida pencampuran. Parameter yang mengkarakteristik proses pencampuran diuji dan dikorelasikan dalam bentuk persamaan model. Hasil percobaan menunjukkan bahwa gradien kelengkungan trajektori jet makin membesar dengan makin meningkatnya rasio fluks momentum (RG). Nilai panjang pencampuran minimum yang memberikan kondisi pencampuran optimal berada dalam rentang harga RG = 122-181 untuk diameter nosel (D) = 2 mm, 16-18 untuk D = 4 mm dan 4-5 untuk D = 6 mm. Daerah pencampuran makin pendek pada rasio diameter jet dan diameter pipa utama (D/H) yang mengecil. Secara umum distribusi pH fluida pencampuran simetrik ditengah-tengah pipa utama (Y/H = 0,5) dan menurun sepanjang tegak lurus pipa utama (Y/H). Pada Y/H = 0,5 pH fluida pencampuran mencapai minimum, pada titik ini reaksi asam basa dominan. Perubahan harga RG berpengaruh juga terhadap nilai pH tetapi tidak merubah banyak bentuk profil dalam arah radial dan aksial. Dari dua model turbulen yang diuji dalam aliran tabrakan tanpa reaksi kimia menunjukkan bahwa secara umum kedua model turbulen memberikan perkiraan komponen kecepatan rata-rata mendekati data pengukuran, sedangkan harga perkiraan besaran turbulen masih jauh dari data pengukuran. Secara umum model turbulen RSM tidak memberikan perbaikan yang berarti dalam memperkirakan sifat-sifat fisis aliran. Hasil komputasi menggunakan model turbulen k-s dan RSM pada aliran jet tabrakan disertai reaksi kimia menunjukkan bahwa daerah pencampuran yang pendek antara fluida jet dan fluida utama berada pada rasio fluks momentum fluida jet dan fluida utama, RG = 4,6 untuk D = 6 mm; 18,3 untuk D =4 mm dan 181 untuk D -2 mm. Nosel dengan diameter, D = 4 mm dan RG = 18,3 memberikan daerah pencampuran paling efektif.