STUDI EKSPERIMENTAL ALIRAN DUA FASE GAS-CAIRAN PADA PIPA BERUKURAN MINI

SUDARJA, Prof. Dr. Ir. Indarto, D.E.A., Dr. Deendarlianto. S.T., M.Eng.

2018 | Disertasi | S3 ILMU TEKNIK MESIN

INTISARI Penelitian tentang pola aliran, fraksi hampa, dan pressure gradient pada aliran dua-fase udara-cairan dalam pipa sirkular berdiameter 1,6 mm, orientasi horisontal, kondisi adiabatik telah dilakukan. Penelitian dilakukan pada interval kecepatan superfisial gas dan cairan, masing-masing adalah 0.025 - 66.3 m/s dan 0.033 - 4.935 m/s. Fluida kerja yang digunakan adalah udara-air (W), udara-air+gliserin 20% (G20), udara-air+gliserin 40% (G40), udara-air+gliserin 60% (G60). Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan informasi dan data primer tentang karakteristik aliran dua-fase, yang meliputi: pola aliran, peta pola aliran, fraksi hampa, dan gradien tekanan, serta korelasi antar parameter dalam aliran dua-fase gas-cairan. Metode yang digunakan adalah metode eksperimental. Data pola aliran didapatkan dari gambar video yang direkam dengan kamera berkecepatan tinggi. Dari video tersebut, juga didapatkan data fraksi hampa, setelah dilakukan image processing. Data pressure gradient diperoleh dari pengukuran pressure drop menggunakan sensor beda tekanan dengan akurasi tinggi. Pola aliran yang terdeteksi pada penelitian ini, untuk semua variasi fluida kerja, adalah bubbly, plug, slug-annular, annular, dan churn, sedangkan stratified tidak pernah dijumpai. Untuk semua fluida kerja, semua data fraksi hampa dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu di atas garis homogen (pola aliran bubbly) yang mengindikasikan slip ratio pada pola aliran tersebut kurang 1, di sekitar garis homogen pola aliran plug) yang menandakan slip ratio sekitar 1, serta jauh di bawah garis homogen (churn, slug-annular dan annular) yang bermakna slip ratio-nya jauh di atas 1. Penelitian ini juga mengusulkan korelasi baru untuk aliran dua-fase udara-air, yaitu korelasi untuk panjang gelembung dan parameter Chisholm. kata kunci: aliran dua-fase, pipa mini, gliserin, pola aliran, fraksi hampa, gradien tekanan.

ABSTRACT The experimental studies on flow pattern, void fraction, and pressure gradient of adiabatic horizontally oriented gas-liquid two-phase flow in 1.6 mm inner diameter pipe were conducted. The range of gas and liquid superficial velocities were 0.025 - 66.3 m/s and 0.033 - 4.935 m/s, respectively. The working fluids were air and glycerol aqua solution in various percentage, 0%, 20%, 40%, and 60% which indexed by W, G20, G40, and G60, respectively. The objectives of the present study are to investigate the premier data and information of two-phase flow characteristics, in term of flow pattern, void fraction, and pressure gradient. Besides, the correlation among parameters in gas-liquid two-phase flow. The flow pattern data were obtained by analyzing the video images, which captured by using the high-speed camera. From those video images, it is also can be acquired the void fraction by image processing. The pressure gradient data were obtained by measuring the pressure drop using the high accuracy pressure difference sensor. As a result, it was found that the flow patterns observed in the present study were bubbly, plug, slug-annular, annular, and churn, while the stratified flow was not appeared. All of the void fraction data can be divided into three groups, namely, above homogeneous line (bubbly flow), around homogeneous line (plug flow), and far below the homogeneous line (slug-annular, annular, and churn flow), which indicated that the slip ratio were less than 1, around 1, and far over 1, respectively. The present study proposed new correlations in term of bubble length and Chisholm parameter. Keywords: two-phase flow, mini channel, glycerol, flow pattern, void fraction, pressure gradient. �

Kata Kunci : aliran dua-fase, pipa mini, gliserin, pola aliran, fraksi hampa, gradien tekanan.