Studi Eksperimental Pengaruh Variasi Submergence Ratio Terhadap Kinerja Airlift Pump tanpa dan dengan Microbubble Generator

RAMDHANI, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA; Dr. Deendarlianto, S.T, M.Eng

2020 | Tesis | MAGISTER TEKNIK MESIN

Airlift pump memiliki beberapa kelebihan dari jenis pompa lainnya. Menurut Kassab, dkk., (2007) kelebihan dari airlift pump di antaranya tidak perlu adanya pelumasan, perawatannya lebih mudah, serta dapat digunakan untuk megangkat sedimen, zat beracun, serta zat korosif lainnya. Airlift pump terdiri dari reservoir air dengan partikel padat, bubble generator, dan pipa riser dengan ukuran Din = 56 mm dengan tinggi 2,55 m. Injektor udara berfungsi untuk menghasilkan bubble dengan menginjeksikan udara bertekanan, sedangkan micro bubble generator (MBG) menghasilkan bubble dengan aliran air yang kemudian terjadi perbedaan tekanan sehingga udara dapat terhisap. Masalah yang dikaji pada penelitian ini adalah kinerja yang meliputi effectiveness dan efisiensi. Fenomena aliran diamati secara visual dan dari analisis gradien tekanan. Variabel yang digunakan pada airlift pump tanpa dan dengan MBG adalah submergence ratio (SR) dengan besar 0,56, 0,62, 0,68, dan 0,74, sedangkan debit udara yang disuplai (QG) = 1 m3/h sampai 3 m3/h. Fluida kerja menggunakan air dan partikel padat dengan rata-rata diameter 1,69 mm. Untuk airlift pump dengan MBG, debit air yang disuplai dibuat tetap sebesar QL,in = 7 m3/h. Kemampuan mengangkat partikel padat pada airlift pump dengan MBG lebih tinggi jika dibandingkan tanpa MBG. Kecepatan superficial partikel padat (JS) tertinggi didapat pada airlift pump dengan MBG ketika JG = 0,338 m/s dengan SR = 0,74, yaitu sebesar 0,00662 m/s. Kecepatan superficial air (JL) tertinggi mencapai 0,277 m/s saat JG = 0,38 m/s dengan SR = 0,74 pada airlift pump dengan MBG. Efisiensi tertinggi dari airlift pump tanpa MBG didapatkan saat SR = 0,68 dengan QG = 3 m3/h yaitu sebesar 32,17 %. Pada airlift pump dengan MBG efisiensi tertinggi didapatkan saat SR = 0,56 dengan QG = 3 m3/h yaitu sebesar 10,68 %. Effectiveness pada airlift pump tanpa MBG menunjukkan tren kenaikan ketika nilai SR dan QG meningkat. Pada tipe dengan MBG nilai effectiveness cenderung turun ketika QG meningkat. Kenaikan SR akan meningkatkan effectiveness sedangkan kenaikan QG menurunkan effectiveness pada airlift pump dengan MBG. Pola aliran yang terjadi pada kedua alat adalah slug-churn. Campuran liquid-solid dapat terangkat karena didorong gas slug.

Airlift pumps have several advantages over other types of pumps. According to Kassab, et al., (2007) the advantage of an air lift pump is that it does not need lubrication, the maintenance is easier, and can be used to remove sediments, toxic substances, and other corrosive substances. The airlift pump consists of a water reservoir with solid particles, a bubble generator, and a riser pipe with a size of Din = 56 mm with a height of 2.55 m. Air injectors function to produce bubbles by injecting compressed air, while micro bubble generators (MBG) produce bubbles with a flow of water that makes a difference in pressure so the air can be sucked. The problem examined in this study is performance which includes effectiveness and efficiency. Flow phenomena are observed visually and from pressure gradient analysis. Variables used in airlift pumps without and with MBG are submergence ratios (SR) with a magnitude of 0.56, 0.62, 0.68, and 0.74, while the air flow supplied (QG) = 1 m3/h to 3 m3/h. Working fluid uses water and solid particles with an average diameter of 1.69 mm. For airlift pumps with MBG, the supplied water discharge is fixed at QL, in = 7 m3/h. The ability to lift solid particles in an airlift pump with MBG is higher than without MBG. The highest superficial solid particles velocity (JS) is obtained in the airlift pump with MBG when JG = 0.338 m/s with SR = 0.74, which is equal to 0.00662 m/s. The highest superficial water velocity (JL) reaches 0.277 m/s when JG = 0.38 m/s with SR = 0.74 on the airlift pump with MBG. The highest efficiency of the airlift pump without MBG was obtained when SR = 0.68 with QG = 3 m3/h which is 32.17%. In the airlift pump with MBG, the highest efficiency is obtained when SR = 0.56 with QG = 3 m3/h which is 10.68%. Effectiveness in the airlift pump without MBG shows an upward trend when the SR and QG values increase. In the type with MBG the effectiveness value tends to decrease when QG increases. An increase in SR increases effectiveness while an increase in QG decreases the effectiveness of the airlift pump with MBG. The flow pattern that occurs in both devices is slug-churn. The liquid-solid mixture can be lifted because it is driven by gas slug.

Kata Kunci : airlift pump, submergence ratio, aliran tiga fasa, kinerja