Studi Pola Aliran Dua Fase Udara-Campuran Air dan Butanol pada Saluran Mini Horizontal

DIAN INDRA SIREGAR, Ir. Hermawan M.Si.

2016 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Studi ilmu aliran dua fase semakin berkembang pesat belakangan ini berhubung dengan pemanfaatannya yang juga semakin luas. Pemanfaatan ilmu aliran dua fase dapat dilakukan pada saluran konvensional, mini, ataupun mikro. Namun, informasi yang didapatkan mengenai karakteristik aliran dua fase pada pipa mini belum memadai dan tidak konsisten. Oleh karena itu, dilakukan studi eksperimental untuk memberikan informasi, database, dan metode yang tepat melakukan analisa aliran dua fase melalui pipa mini. Studi ini dilakukan dengan metode eksperimental untuk mengetahui pengaruh tegangan permukaan terhadap karakteristik aliran dua fase, meliputi pola aliran yang terbentuk dan peta pola aliran yang dihasilkan. Eksperimen dilakukan pada pipa kapiler horizontal dengan diameter 1,6 mm. Fluida kerja gas yang digunakan merupakan udara, dan campuran air-butanol sebagai fluida kerja cair. Konsentrasi butanol divariasikan 2%, 4%, dan 6% untuk tiap campuran. Nilai kecepatan superfisial gas berkisar 0,066 - 66,2 m/s, dan nilai kecepatan superfisial cairan berkisar 0,033 - 4,193 m/s. Pengamatan dilakukan dengan metode visual menggunakan kamera video berkecepatan tinggi. Pola aliran yang teramati meliputi pola aliran bubbly, plug, slug-annular, annular, dan churn. Pola aliran yang terbentuk kemudian disusun dalam peta pola aliran untuk mengetahui pengaruh tegangan permukaan. Dari hasil penelitian terlihat bahwa tegangan permukaan berefek pada daerah transisi pola aliran bubbly-plug, plug-slug annular, dan plug-churn. Peta pola aliran juga dibandingkan dengan hasil penelitian terdahulu.

The study of two-phase flow is growing rapidly in recent years due to its wide application. The two-phase flow phenomena occur in conventional, mini, or micro channels. But, the information acquired due to two-phase flow characteristic in mini channel is insufficient and inconsistent. So, experimental study done to provide information, database, and best method to make analysis two-phase flow in minichannel. This experimental study was conducted to determine the effect of surface tension on the characteristics of two-phase flow, including the flow patterns that are formed and the flow patterns maps that are generated. Experiments performed inside a horizontal capillary tube with inner diameter 1.6 mm. Air and mixture of water-butanol were used as the working fluid. Butanol concentration are varied in 2%, 4% and 6% for each mixture. Gas superficial velocity ranges from 0.066 to 66.2 m/s, and liquid superficial velocity ranges from 0.033 to 4.193 m/s. The observations were made by visual methods using a high-speed video camera. The flow patterns observed are include bubbly, plug, slug-annular, annular, and churn flow pattern. The flow patterns that are formed then compiled in a flow pattern map to determine the effect of surface tension to each pattern. From the results, it can be seen that surface tension is affecting the transition area of bubbly-plug, plug- slug annular, and plug-churn flow pattern. The flow pattern map that are discovered are also compared with results of previous researches.

Kata Kunci : Aliran dua fase, minichannel, microchannel, tegangan permukaan, pola aliran, peta pola aliran/Two-phase flow, minichannel, microchannel, surface tension, flow pattern, flow pattern map.