Pencampuran Balik Didalam Aliran Berayun Melalui Turus Bersesekat

Abstract

Aliran berayun di dalam turus bersesekat merupakan satu kaedah yang mampu meningkatkan kecekapan pencampuran bagi aliran lamina di dalam sebatang turus. Pencampuran aliran berayun dapat dicapai sekiranya aliran berayun sepenubnya merentasi plat sesekat. Walaubagaimanapun, aplikasi aliran berayun melalui turus bersesekat menyebabkan pencampuran balik berlaku di antara peringkat. Pencampuran balik akan mengurangkan keberkesanan pencampuran di dalam turus dan ia merupakan suatu kelemahan apabila aliran palam menjadi keperluan. Kajian literatur menunjukan tiada kajian yang dilakukan bagi mengkaji fenomena pencampuran balik di dalam turus bersesekat. Suatu kajian yang agak berkaitan oleh Howes dan Mackley (1990) menyebut berlakunya pencampuran balik tetapi kadar pencampuran balik dan kesan parameter operasi dan geometri ke atas pencampuran balik tiada dikaji. Oleh itu, matlamat utama kajian ini adalah menentukan magnitude pencampuran balik dan mengkaji kesan parameter operasi dan geometri ke atas pencampuran balik. Parameter-parameter yang dikaji adalah frekuensi ayunan, amplitud ayunan, kadar alir, kelikatan cecair, bukaan plat sesekat dan aplikasi turus aliran bebas bagi mengurangkan pencampuran balik. Kajian ini dimulakan dengan melakukan penyelakuan CFD aliran berayun di dalam turus bersesekat bagi menentukan corak aliran yang terbentuk di dalam turus tersebut. Penyelakuan CFD ke atas sebatang turus dengan dua peringkat telah dilakukan dengan mengunakan perisian CFD FLUENT 5.3®. Fungsi sinus digunakan untuk menyelaku suapan berayun ke dalam turus. Kajian visual menggunakan bahan pewarna yang disuntikkan pada peringkat keluaran juga dilaksanakan untuk memastikan terjadinya pencampuran balik. Seterusnya kajian makmal dilaksanakan di dalam turus menegak dua peringkat setinggi 28.2 cm dan garis pusat dalam 9.4 cm. Plat sesekat dipasangkan di dalam turus pada jarak 1.5 x garis pusat turus. Plat sesekat dengan saiz bukaan berlainan pada bahagian tengah telah digunakan di dalam kajian ini. Ayunan aliran dihasilkan oleh sebuah omboh pada bahagian bawah turus. Omboh tersebut digerakan oleh suatu sistem pneumatik. Larutan KCl dengan kepekatan tertentu digunakan sebagai bahan surih. Kadar pencampuran balik ditentukan dengan membandingkan kepekatan bahan surih dari ujikaji dengan nilai yang diperolehi dari model peringkat unggul dengan pencampuran balik (ISB) (Xu 1994). Penyelakuan CFD yang dilakukan menunjukan pencampuran balik berlaku di dalam aliran berayun melalui turus bersesekat. Kajian secara visual dengan menyuntikan bahan pewarna ke dalam turus ini mengesahkan berlakunya pencampuran balik. Hasil dari kajian makmal menunjukan model ISB sesuai digunakan bagi menentukan magnitud pencampuran balik di dalam turus bersesekat. Frekuensi dan amplitud ayunan adalah parameter operasi utama yang mempengaruhi magnitud pencampuran balik. Pencampuran balik meningkat secara eksponen dengan halaju ayunan atau hasil darab amplitud dan frekuensi ayunan. Selain itu pencampuran balik juga dipengaruhi oleh kadar alir dan sifat fizik cecair. Pencampuran balik menurun dengan kelikatan cecair dan kadar alir suapan. Pemerhatian ini adalah konsisten dengan hasil yang diperolehi oleh Xu (1994). Aplikasi turus aliran bebas bagi mengurangkan kadar pencampuran balik turut dikaji. Hasil kajian makmal mendapati aplikasi turus aliran bebas dapat mengurangkan pencampuran balik. Penurunan kadar pencampuran balik adalah berkadaran dengan (L/Do).