Karakterisasi aliran dua fase cair-gas searah ke atas dengan fluida cair berviskositas tinggi

DWINANTO, Matheus M, Prof.Dr.Ir. Indarto, DEA

2005 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari tentang pola aliran, penurunan tekanan yang terjadi sepanjang pipa, mengukur fraksi hampa, dan kecepatan kantung gas serta panjang kantung gas sehingga diperoleh karakteristik aliran dua fase cair-gas searah ke atas pada pipa vertikal dengan fluida cair berviskositas tinggi. Fluida cair yang digunakan memiliki viskositas μ = 24,7E-03 N.s/m2, rapat massa ρ = 898,15 kg/m3 dan tegangan permukaan σ = 0,031 N/m. Fluida gas adalah udara bertekanan 0,980 bar pada 29 oC. Cairan dialirkan ke atas melalui pipa pleksiglas dengan diameter dalam 50 mm dan panjang 2000 mm, kemudian gas dari kompresor diinjeksikan. Setelah alirannya menjadi dua fase, manometer-U akan menunjukkan penurunan tekanan sepanjang pipa. Setelah dilakukan visualisasi pola aliran, fraksi hampa diukur dengan menggunakan teknik katup menutup cepat. Hasil pengukuran fraksi hampa digunakan untuk menghitung penurunan tekanan model aliran homogen dan madel aliran terpisah. Hasil ini akan dibandingkan dengan penurunan tekanan pengukuran. Pengukuran kecepatan kantung dan panjang kantung menggunakan alat yang terdiri dari sensor cahaya, penguat, dan oskiloskop. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pada kondisi aliran cairan konstan, penurunan tekanan akan berkurang dengan meningkatnya kecepatan superfisial gas. Sedangkan pada kondisi aliran gas konstan, penurunan tekanan akan bertambah dengan meningkatnya kecepatan superfisial cairan. Pada aliran cairan konstan, fraksi hampa akan bertambah dengan meningkatnya kecepatan superfisial gas. Sedangkan pada kondisi aliran gas konstan, fraksi hampa akan berkurang dengan meningkatnya kecepatan superfisial cairan. Pola aliran yang terjadi adalah aliran gelembung homogen, aliran gelembung non homogen, aliran kantung kecil, dan aliran kantung besar. Kecepatan kantung akan meningkat dengan meningkatnya kecepatan superfisial cairan dan kecepatan superfisial gas. Panjang kantung akan bertambah dengan meningkatnya kecepatan superfisial cairan dan kecepatan superfisial gas. Karena aliran yang terjadi selama penelitian adalah aliran laminar, maka persamaan Nicklin tidak berlaku.

The purpose of this research is to study about flow patterns, pressure drop occur along the pipe, to measure void fraction, and the velocity of bubble gas and the length of bubble gas, so can get the characteristic of two phase flow cocurrent upward gasliquid in vertical pipe with high viscosity liquid. The liquid that used has viscosity μ = 24.7E-03 N.s/m2, density ρ = 898.15 kg/m3 and surface tension σ = 0.031 N/m. Gas is air has pressure 0.980 bar at 29 oC. Liquid upward is flowed through plexiglass pipe with inner diameter 50 mm and length 2000 mm, so gas from compressor is injected. After the flow becomes two phase, manometer-U will show the pressure drop along the pipe. After doing visualisasion of flow patterns, the void fraction is measured using the quick-closing valve technique. The score of void fraction measurement is used to calculate the pressure drop of homogeneous flow model and separate flow model. This score will be compared with the pressure drop of the measurement. The measurement of bubble velocity and bubble length using tools that consist of ray sensor, amplifier, and osciloscop. From this research we get at constant flow liquid condition, the pressure drop will decrease with the rise of gas superficial velocity. And when the gas flow condition is constant, the pressure drop will increase with the rise of liquid superficial velocity. At constant liquid flow, void fraction will increase with the rise of gas superficial velocity. And when the gas flow condition is constant, void fraction will decrease with the rise of liquid superficial velocity. The flow patterns occur as the homogeneous flow bubble, non homogeneous flow bubble, little slug flow, and big slug bubble flow. The bubble velocity will increase with the rise of liquid superficial velocity and gas superficial velocity. The length of bubble will be longer with the rise of liquid superficial velocity and gas superficial velocity. Because the flow that occur during the research is laminar flow, so the Nicklin equation is not valid.

Kata Kunci : Pola Aliran,Aliran Dua Fase Cair,Gas Searah Keatas,Fluida Cair Viskositas Tinggi