Perpustakaan Digital ITB

Pembangkit gelembung mikro/nano telah menarik banyak perhatian dalam beberapa tahun terakhir berkat potensi pemanfaatannya dalam berbagai bidang, seperti; pengolahan air minum dan air limbah, agrikultur, teknologi material, kedokteran dan obat-obatan, sistem energi serta industri makanan. Metode kavitasi hidrodinamik dengan aliran berputar merupakan salah satu metode pembangkitan gelembung mikro/nano yang lebih unggul dibandingkan metode lainnya karena lebih efisien dan ekonomis, serta dapat bekerja dalam berbagai tekanan dan kecepatan aliran. Penelitian dan pengembangan masih terus dilakukan untuk memperoleh desain nosel pembangkit gelembung yang lebih efisien. Penelitian ini, simulasi dan eksperimen dilakukan untuk mempelajari karakteristik aliran dua fase di dalam nosel aliran berputar dan karakteristik dimensional dari gelembung mikro yang dihasilkan. Simulasi dilakukan dengan metode Computational Fluid Dynamic (CFD) yang dikombinasikan dengan Population Balance Method (PBM) menggunakan perangkat lunak Ansys Fluent. Simulasi menggunakan transient solver dilakukan dengan model dua fase menggunakan model campuran (mixture model), fenomena penggabungan gelembung menggunakan model Turbulen, fenomena pemecahan gelembung menggunakan model Lehr dengan air sebagai fase primer dan gas oksigen sebagai fase sekunder. Pada tahap eksperimen, aliran dua fase di dalam nosel aliran berputar direkam menggunakan high speed camera, dan distribusi ukuran gelembung yang dihasilkan dianalisis menggunakan metode Particel Image Velocimetry (PIV). Pemodelan aliran dua fase dengan metode CFD-PBM menggunakan transient solver, model mixture, model penggabungan Turbulen dan model pemecahan Lehr terbukti mampu memberikan prediksi distribusi ukuran gelembung yang sesuai dengan hasil eksperimen, dan mampu memberikan prediksi fenomena aliran dua fase di dalam nosel aliran berputar. Distribusi ukuran gelembung yang diperoleh dari hasil eksperimen menunjukkan adanya peningkatan jumlah gelembung mikro yang dihasilkan sebesar 12-19% pada peningkatan laju aliran air dari 20 ke 32 L/min, sementara perubahan laju aliran gas oksigen dari 0,5 ke 1 L/min tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan.