Simulasi Computational Fluid Dynamics pada desain mixing tank

Aplikasi mixing di industri umumnya berlangsung di reaktor tangki berpengaduk (STR). STR adalah sebuah vesselyang dilengkapi dengan pengaduk yang berputar (rotating-shaft mixer). Mixer dilengkapi dengan banyak fitur utama yang diantaranya ada pada fungsi pencampuran, pendispersi, homogenisasi, dan fungsi-fungsi terkait lainnya. Pencampuran dapat didefinisikan sebagai proses dimana dua atau lebih bahan dalam kondisi campuran terpisah atau kasar diperlakukan sedemikian rupa, sehingga setiap partikel dari salah satu bahan terletak sedekat mungkin dengan partikel bahan atau komponen lain. Proses ini melibatkan gas, cairan, atau padatan dalam setiap kombinasi dan rasio dua atau lebih bahan yang mungkin tercampur (Madinah, 2008).

Cara kerja mixing tank, yaitu, produk yang berada di dalam tangki akan dicampur dengan produk cairan, baik yang berbentuk larutan, suspensi, ataupun emulsi. Dengan putaran motor dan posisinya diletakkan ditengah, maka akan membentuk satu pusaran untuk mencampurkan bahan sampai homogen.

Karena kompleksitas aliran pada mixing tank, perhitungan secara analitis terlalu rumit atau bahkan tidak dapat dilakukan, sehingga salah satu metode yang paling umum digunakan adalah menggunakan permodelan komputer untuk menghitung parameter-paramter aliran fluida, atau dikenal juga dengan istilah Computational Fluid Dyamics (CFD).

Menggunakan CFD, kita dapat memodelkan pola aliran yang terjadi di dalam mixing tank, seperti melihat pola streamline dan vektor di dalam tanki, sehingga dapat dengan mudah kita melihat apakah rotor yang kita desain sudah bekerja dengan baik, dan jika belum kita dapat menentukan langkah perbaikan apa yang dapat dilakukan berdasarkan hasil tersebut:

simulasi vektor pada mixing tank dengan CFD openFOAM

simulasi streamline pada mixing tank dengan CFD openFOAM

Selain itu, dapat kita lihat pada mixing tank terdapat interaksi antar fluida yang bersifat liquid (di bawah) dengan fluida yang bersifat gas yang berada di permukaan top level mixing tank atau yang dikenal juga dengan istilah free surface, yang mana memegang peranan yang cukup penting juga dalam perhitungan efektifitas pencampuran, Dengan CFD, kita dapat memodelkan free surface tersebut dengan mudah. Permodelan yang biasa digunakan untuk pencampuran adalah menggunakan multiphase Volume of Fluid (VOF) untuk kedua fluida yang bersifat liquid dan terlarut, sedangkan untuk pencampuran dengan partikel solid, dapat digunakan metode multiphase eulerian.

Simulasi multiphase pada mixing tank dengan CFD openFOAM

Meskipun memiliki kapabilitas dan hasil yang cukup detail dan komprehensif, namun bagi operator yang belum terbiasa menggunakan CFD dapat menjadi kesulitan tersendiri dalam mempelajari nya. Kami memberikan solusi berupa project support serta konsultasi simulasi pada mixing tank.