Studi Eksperimental Pengaruh Variasi Sudut Puntir Baffle terhadap Kinerja Microbubble Generator Tipe Venturi dengan Empat Buah Twisted Baffle pada Sisi Inlet

Fatma Roshanti, Prof. Dr. DEENDARLIANTO, ST., M.Eng; Prof. Dr. Ir. INDARTO, DEA., IPM., ASEAN.Eng

2023 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian mengenai gelembung mikro (microbubble) terus mengalami perkembangan setiap tahunnya karena berbagai manfaatnya yang dapat diterapkan dalam bidang industri. Pada penelitian ini, studi eksperimental pengaruh sudut puntiran baffle terhadap kinerja microbubble generator (MBG) tipe venturi dilakukan. Empat buah twisted baffle dengan sudut puntiran baffle 30° dan 60° akan diposisikan pada sisi inlet venturi. Debit air (Q_L) dan udara (Q_G) akan divariasikan dalam rentang Q_L = 40 – 60 lpm dan Q_G = 0,1 - 0,7 lpm. Pola aliran multifasa akan direkam menggunakan kamera kecepatan tinggi untuk mendapatkan data diameter gelembung, sedangkan fluktuasi tekanan yang terjadi di dalam MBG akan dideteksi oleh sensor pressure tranducer. Kinerja dari MBG akan dievaluasi melalui parameter sinyal pressure drop dan distribusi ukuran gelembung mikro.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa rasio Q_L – Q_G dan sudut puntiran baffle (?) mempengaruhi kinerja dari MBG. Besarnya Q_L dan ? akan berbanding terbalik dengan ukuran gelembung, namun berbanding lurus dengan Q_G. Grafik PDF menunjukkan bahwa MBG mampu memproduksi gelembung berukuran 100 – 300 µm. Di sisi lain, Q_L dan ? akan berbanding lurus dengan nilai pressure drop (?P) dan hydraulic power (L_w), namun berbanding terbalik dengan nilai bubble generating efficiency (?_B). Debit udara tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap nilai ?P, L_w dan ?_B. Nilai L_w tertinggi terjadi pada kombinasi Q_L = 60 lpm, Q_G = 0,1 lpm, dan ? = 60° sebesar 79 W. Semakin besar nilai L_W, semakin besar konsumsi daya  pompa (L_pump). Berdasarkan analisis sinyal pressure drop, nilai PSD dan wavelet secara signifikan dipengaruhi oleh Q_L dan ? dibandingkan Q_G. Frekuensi dominan dari seluruh  pengujian terletak pada rentang 0-10 Hz dengan energi wavelet maksimal pada level dekomposisi D6 dan D7.

Research on microbubbles to be investigated every year because of the various benefits that can be applied in the industrial field. This study conducted an experimental study of the influence of the baffle twisting angle on the performance of the venturi type microbubble generator. Four twisted baffles with baffle twist angles of 30° and 60° were placed on the venturi inlet. Water and air flow rates varied at Q_L = 40 – 60 lpm and Q_G = 0.1 -0.8 lpm. A high-speed camera records the flow behavior to obtain bubble diameter data, while a pressure transducer sensor detected the pressure fluctuations in the microbubble generator (MBG). The performance of the MBG was evaluated through the pressure drop signal parameter and the microbubble size distribution.

The experimental results indicate that Q_L - Q_G ratio and the baffle twisting angle (?) affected the performance of the MBG. Water flow rates and the baffle twisting angle are inversely proportional to the bubbles' size. The PDF graph shows that MBG can produce 100 – 300 µm bubbles. Furthermore, Q_L and ? are directly proportional to the pressure drop (?P) and hydraulic power (L_w) but inversely proportional to the value of the bubble-generating efficiency (?_B). The value of Q_G do not significantly affect ?P, L_w and ?_B value. The highest Lw value occurs in the combination of QL = 60 lpm, QG = 0.1 lpm, and ? = 60° of 79 W. The greater the L_W value, the greater the pump power consumption (L_pump). Based on pressure drop signal analysis, the PSD and wavelet values are significantly influenced by Q_L and ? compared to Q_G. The dominant frequency of all tests lies in the range 0-10 Hz with maximum wavelet energy at decomposition levels D6 and D7.

Kata Kunci : Twisted baffle, Venturi, Distribusi gelembung, Kinerja, Power Spectral Density, Analisis wavelet