JET MIXER DAN INLINE STATIC MIXER

1. Jet Mixer

Pencampuran adalah salah satu unit operasi yang umum digunakan dalam

industri kimia. Pencampuran biasanya dilakukan dalam rangka untuk

menghasilkan campuran seragam dan dapat dicapai dengan menggunakan mixer

mekanik, mixer jet cairan, mixer statis atau pipa dengan tee. Hal ini dapat

digunakan untuk berbagai tujuan. Contoh, homogenisasi sifat fisik dan

pencegahan komposisi stratifikasi atau pengendapan partikel tersuspensi, untuk

dan tingkat meningkatkan panas, perpindahan massa dan reaksi kimia. Contoh

operasi pencampuran termasuk pelarutan, gas pencucian, penyerapan, kristalisasi

dan ekstraksi cair-cair. Tergantung pada aplikasi dan proses tertentu pencampuran

dapat dilakukan dalam batch atau secara kontinyu dan konten dapat diaduk baik

dengan memutar turbin dan baling-baling atau jet cairan. Impeller adalah

perangkat konvensional yang digunakan untuk pencampuran dalam industri.

Tetapi mereka sangat mahal untuk tangki penyimpanan besar dan tangki bawah

tanah. Jet mixer telah menjadi alternatif untuk impeller selama lebih dari 50 tahun

di industri proses. Dalam jet pencampuran; bagian dari cairan di dalam tangki

ditarik melalui pompa dan kembali sebagai jet kecepatan tinggi melalui nozzle ke

dalam tangki. Jet ini menguapkan beberapa cairan sekitarnya dan menciptakan

pola sirkulasi dengan di kapal sehingga mengarah untuk mencampur konten.

Dalam mixer jet, aliran jet bergerak cepat cair disuntikkan ke dalam bergerak

lambat atau curah cair stasioner. Relatif kecepatan antara jet dan cairan curah

menciptakan lapisan pencampuran turbulen di aliran jet, entraining dan

pencampuran cairan jet dengan curah cair. Jet mixer memiliki beberapa

keunggulan dibandingkan impeller konvensional. Ia tidak memiliki bagian yang

bergerak seperti dalam agitator konvensional, ada dengan mengurangi biaya

pemeliharaan, dan mudah untuk menginstal jika dibandingkan dengan impeller.

Agitator memerlukan dukungan di bagian atas tangki, menyiratkan prasyarat

untuk dinding tebal dari bahan yang lebih kuat. Agitator mekanik menunjukkan

kelemahan pada skala industri berkaitan dengan biaya investasi dan energi, dan

juga sterilisasi dan pemeliharaan dalam proses biokimia dan mixer jet lebih

disukai dalam situasi seperti itu.

Ada banyak penelitian yang luas pada jet pencampuran selama lebih dari

50 tahun. Jumlah korelasi eksperimental tersedia. Jadi ada dilema dalam

menggunakan korelasi eksperimental yang benar dari semua korelasi tersebut.

Jadi ada perlu mengetahui keterbatasan masing-masing korelasi sebelum

menggunakannya dalam desain jet proses pencampuran. Sejauh ini tidak ada

kajian komprehensif, yang dapat menjelaskan karya penulis yang berbeda 'pada

parameter yang sama. Jadi di sini parameter yang berbeda telah diidentifikasi,

pekerjaan yang dilakukan oleh penulis pada setiap parameter, dan menjelaskan.

Hal ini naturalto mengatasi banyak kontradiksi dalam proses penelitian.

Dilakukan usaha untuk meninjau secara kritis kontradiksi pada proses

pencampuran jet. Baru-baru komputasi dinamika fluida yang digunakan untuk

mengatasi keterbatasan tertentu dalam beberapa penelitian.

1) Perilaku Aliran jet

Aliran jet turbulen dapat dibagi menjadi dua wilayah yang berbeda,

wilayah inti dan wilayah sepenuhnya dikembangkan. Dalam inti wilayah daerah

atau aliran pengembangan, terdapat kerucut seperti volume cairan jet kecepatan

vj. Ini kerucut cairan dikenal sebagai potensial inti. Tidak ada perubahan dalam

kecepatan di wilayah ini. Di wilayah sepenuhnya dikembangkan, yang dimulai

pada sekitar 10 kali dj, diameter jet dari nozzle, tengah jet kecepatan vm terus

menurun dengan jarak dari jet dalam arah aliran jet. Demikian pula konsentrasi

tengah juga menurun dengan jarak dari jet dalam arah aliran jet. Sebagai jet

menembus cairan massal, itu menguapkan cairan massal dan mengembang di

sudut jet. Angle jet sulit untuk mengukur, namun, dilaporkan dalam literatur

sebagai bervariasi antara 15 ° dan 25 ° untuk jet bilangan Reynold Rej> 100.

Pola aliran dapat diwakili oleh kecepatan di semua tempat di domain

aliran. Distribusi kecepatan miskin bertanggung jawab untuk daerah tidak

dicampur. Dengan cara ini pola aliran mengidentifikasi daerah campuran dan

tidak dicampur dan memberikan ide di mana tepatnya pencampuran harus

ditingkatkan dengan meningkatkan distribusi kecepatan. Konsentrasi akan sama

atau lebih dekat dengan rata-rata konsentrasi daerah di tercampur. Kecepatan akan

sangat kurang di daerah campuran miskin bila dibandingkan dengan kecepatan di

daerah tercampur. Secara fisik, pola sirkulasi yang lebih baik di wilayah campuran

yaitu karena kecepatan tinggi dan sangat kurang atau kadang-kadang stagnan di

daerah pencampuran rendah. Sejauh ini dalam literatur berbagai jenis jet, sisi

masuk jet, jet aksial, jet dari permukaan atas dan jet dari bawah, telah digunakan.

2) Waktu Pencampuran

Waktu pencampuran merupakan parameter penting dalam desain jet

pencampuran. Banyak percobaan telah dilakukan dalam literatur untuk

menentukan waktu pencampuran. Pada bagian ini, berbagai metode untuk

mencampur penentuan waktu dan korelasi eksperimental dijelaskan. Banyak

literatur yang tersedia pada pengukuran waktu dalam tangki jet dicampur

pencampuran. Secara teknik pengukuran dapat diklasifikasikan dalam dua jenis,

seperti teknik pelacak dan teknik pengamatan visual. Dalam teknik pelacak, tracer

biasanya disuntikkan ke dalam tangki. Konsentrasi pelacak kemudian diukur

terhadap waktu pada suatu titik atau berbagai posisi di tangki menggunakan

penyelidikan konduktivitas. Waktu pencampuran diambil sebagai waktu di mana

konsentrasi tracer, c, di lokasi pengukuran telah mencapai atau hampir mencapai,

konsentrasi tracer yang diharapkan akhir berarti. Dalam teknik pengamatan

visual, cairan tangki pertama kali dibuat asam lemah dan indikator ditambahkan.

Dasar yang kuat dalam jumlah yang cukup untuk hanya menetralkan asam

kemudian ditambahkan. Waktu pencampuran diambil sebagai waktu dari saat

penambahan dasar untuk waktu di mana warna indikator menghilang.

2. Inline Static Mixer

Sebuah mixer statis adalah perangkat presisi direkayasa untuk

pencampuran terus menerus bahan cairan. Biasanya fluida yang dicampur adalah

likuid, tetapi mixer statis juga dapat digunakan untuk campuran aliran gas,

pelarutan gas ke cair atau campuran cairan bercampur. Ukuran mixer dapat

bervariasi dari sekitar 6 mm untuk diameter 6 meter. Bahan konstruksi khas untuk

komponen mixer statis termasuk stainless steel, polypropylene, Teflon, PVDF,

PVC, CPVC dan polyacetal.

Dalam aplikasi industri, biasanya, proses saat pencampuran diperlukan

peralatan yang dipilih adalah tangki diaduk. Namun, ini bukan satu-satunya

pilihan yang bisa dilakukan. Bahkan, pencampuran terjadi, tidak hanya oleh

agitasi mekanik, tetapi juga di pipa yang menghubungkan tangki yang ada di

pabrik. Kadang-kadang pipa, terutama jika mixer statis dimasukkan ke, adalah

lebih baik tempat di mana pencampuran dapat terjadi. Pilihan ini dapat

memungkinkan untuk menghemat uang, karena biaya investasi yang diperlukan

untuk mixer statis selalu lebih rendah dari agitator dinamis dan karena, untuk

beberapa aplikasi, memungkinkan untuk menghemat energi. Bahkan, bernilai

melihat bahwa satu-satunya daya yang diperlukan untuk aplikasi mixer statis

adalah kekuatan pompa eksternal yang diperlukan untuk mengkompensasi

tekanan tetes melalui mixer. Mixer statis perangkat pencampuran radial terus

menerus dan mereka memungkinkan untuk mendapatkan, pada dasarnya, aliran

plug. Sebagai perangkat ini ditandai dengan waktu tinggal pendek dan sedikit

pencampuran kembali, mereka dapat digunakan ketika waktu tinggal yang

diperlukan oleh operasi berkisar di urutan detik untuk menit. Oleh karena itu,

kinerja yang baik dapat diperoleh terutama ketika pencampuran cepat diperlukan,

ketika reaksi kimia cepat terjadi atau ketika panjang terus, biasanya terkait dengan

penggunaan tangki diaduk, harus dihindari. Banyak aplikasi industri sekarang

dapat diidentifikasi mana mixer statis digunakan: homogenisasi, dispersi,

pengemulsi, gas / cair dan mengontak cair / cair, co-saat perpindahan massa,

perpindahan panas dan reaksi kimia. Untuk aplikasi transfer interfase massa, baik

kapal gelisah dan statis pasokan mixer di paling tahap ekuilibrium tunggal. Karena

mixer statis memiliki bagian yang bergerak mereka membutuhkan biaya

perawatan yang rendah dan mereka tidak memiliki masalah penyegelan. Oleh

karena itu, dalam praktek industri, keuntungan utama dari mixer statis

dibandingkan dengan tank gelisah atau dinamis sejalan mixer adalah karakteristik

pencampuran cepat mereka (volume kecil dibandingkan dengan tank diaduk) dan

tidak adanya lengkap masalah penyegelan. Perbedaan di atas antara mixer dinamis

dan mixer bergerak memungkinkan untuk menyimpulkan bahwa jaringan pipa

pencampuran dapat disarankan terutama bila: aliran plug disukai untuk

backmixing, harga pakan komponen yang seragam, tinggal waktu yang singkat

diperlukan, fase kontinyu adalah gas, ruang yang tersedia terbatas, untuk aplikasi

tekanan tinggi, untuk proses yang terus menerus.

Perbedaan antara pencampuran dalam pipa normal dan dalam pipa

dilengkapi dengan mixer statis jelas. Dalam aliran turbulen, mixer statis membuat

tingkat yang lebih tinggi dari turbulensi dibandingkan dengan pipa normal,

sehingga menghasilkan tingkat lebih tinggi dari pencampuran dispersi dan / atau

perpindahan massa. Parameter desain kunci untuk aplikasi turbulen adalah

kecepatan dan disipasi bergolak. Sebuah tabung kosong bekerja di rezim aliran

turbulen adalah mixer statis sederhana, namun perlu panjang hampir sama dengan

100 diameter pipa untuk pencampuran lengkap. Sebaliknya, jika mixer statis

digunakan, pencampuran lengkap dapat diperoleh dengan panjang hampir sama

dengan diameter 4-6.

Untuk aplikasi penyerapan, mixer statis yang digunakan dalam perangkat

pengontakan searah dan kinerjanya biasanya lebih baik daripada peralatan lainnya

seperti nozel semprot, venturi scrubber dan kolom acak-dikemas.

Membandingkan mixer statis ke perangkat lain, keuntungan utama adalah

penyiapan tempat tidur dan fleksibilitas. Jika mixer statis dibandingkan dengan

kemasan acak faktor gesekan lebih rendah, karena kekosongan fraksi yang lebih

tinggi dapat dibuktikan. Perbedaan geometris menginduksi penurunan tekanan

rendah dan konsumsi daya yang lebih rendah karena itu. Selain itu, dalam

kemasan acak tanpa adanya pencampuran radial dapat menginduksi penyaluran

dan oleh karena itu dapat membawa pada di-homogeneities konsentrasi dan suhu.

Sementara, mixer statis, karena pola aliran khusus, menghasilkan distribusi

seragam konsentrasi dan suhu seluruh aliran penampang. Perbedaan utama antara

mixer statis dan jet atau Venturi scrubber adalah karena tempat di mana

energi yang hilang itu, untuk aplikasi dua fase, secara ketat terkait dengan

nilai daerah antarmuka: tinggi dihamburkan energi biasanya menyebabkan

daerah antar muka yang tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

Lott, WG, dkk. 2012. TWIN TURBINE ASYMMETRICAL NOZZLEAND JET

PUMP INCORPORATING SUCH NOZZLE. United States. No. US

8,622,715 B1.

Paglianti, A. 2007. Recent Innovations in Turbulent Mixing with Static Elements.

Laporan Penelitian. Departemen Teknik Kimia, Pertambangan dan

Lingkungan, Universitas Bologna: Italia.

Saravanan, K, dkk. 2010. Studies on Some Aspects of Jet Mixers I:

Hydrodynamics. Laporan Penelitian. Departemen Teknik Kimia, Kampus

Teknik Kongu: India

Schulz, W, dkk. 2005. STATIS MIXER. United States. No. US 7,484,881 B2.

Wasewar, KL. 2006. A Design of Jet Mixed Tank. Laporan Penelitian.

Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi dan Sains Birla: India.