Kajian umum reaksi fasa cair orde satu dan dua dalam reaktor aliran laminar

Abstract

Pada kenyataannya, suatu reaktor pipa menunjukkan penyimpangan terhadap kelakuan reaktor ideal (aliran sumbat) karena berbagai sebab. Salah satu alasannya adalah aliran di dalam pipa dapat memiliki pola parabolik (laminar) bukan aliran sumbat (plug flow). Ada tiga mekanisme yang menentukan konsentrasi suatu komponen dalam campuran yang mengalir di dalam sebuah reaktor pipa, yaitu: laju reaksi, laju perpindahan massa akibat konveksi (terbawa aliran) dan dispersi pada arah aksial maupun radial. Model matematik untuk reaktor aliran laminar hams dapat memuat ketiga aspek penting di atas. Suatu pendekatan yang disebut model dispersi menambahkan dispersi arah aksial pada model ideal. Pendekatan ini adalah penyederhanaan dari situasi sebenarnya yang lebih kompleks karena hanya memperhitungkan dispersi di salah satu arah saja. Pendekatan lain, yang lebih baik, menambahkan faletor profil aliran laminar untuk memperbaiki asumsi aliran sumbat dan faktor dispersi. Dengan demikian model yang dihasilkan adalah model dua dimensi. Akan tetapi, beberapa penelitian pada- model dua dimensi biasanya mengabaikan dispcrsi pada arah aksial. Dalam penelitian ini. dibuat suatu model yang dapat memperhitungkan semua aspek di atas, walaupun dalam kasus tertentu pengabaian salah satu faktor bisa dibenarkan. Analisis terhadap sistem reaktor aliran laminar untuk fluida Newtonian yang melibatkan reaksi orde satu dan dua secara umum telah dibuat dalam penelitian ini. Model yang disusun memperhitungkan kedua faletor dispersi aksial maupun radial, yang memberikan prediksi yang lebih akurat. Pada kasus reaksi orde satu, bilangan Daamkohler (Da) ditemukan tidak terlalu mempengaruhi unjuk kerja reaktor jika dibandingkan dengan pengaruh bilangan Peclet (Pe) pada arah radial. Unjuk keda terbaik diperoleh pada bilangan Pe yang sebesar mungkin, dan bilangan Da di bawah sekitar 300. Pada arah aksial, kenaikan bilangan Da mempcrcepat penumnan konsentrasi realetan sepasang reaktor. Sedangkan pada arah radial, kenaikan tersebut menyebabkan perbedaan antara konsentrasi pada pusat dan dinding reaktor semakin kecil. Bilangan Pe tidak memberikan pengaruh yang berarti pada profil konsentrasi aksial, sedangkan kenaikan bilangan Pe menyebabkan penurunan konsentrasi yang lebih tajam dari pnsat menuju dinding reaktor. Sedangkan pada kasus orde dua, terjadi hal yang sempa seperti kasus ordc satu. Unjuk kerja terbaik dipcrolch pada bilangan Pc sekitar 1000. Untuk bilangan Pc sebcsar itu, bilangan Da harus berada di bawah 50. Efek kedua bilangan tersebut pada profil konsentrasi arah aksial maupun radial juga serupa dcngan yang ditemukan untuk reaksi orde satu.