Studi Eksperimental Pengaruh Perubahan Luas Penampang Pada Aliran Dua Fasa Nitrogen-Cmc 0,4% Nonnewtonian Dalam Saluran Microchannel

MD NARADHIPA K B, Prof. Dr. Eng. Ir. Deendarlianto, S.T., M.Eng.

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Studi eksperimental dilakukan terhadap aliran dua fasa nitrogen-CMC 0,4% non-Newtonian pada sebuah microchannel berpenampang persegi yang memiliki fitur perubahan luas penampang. Microchannel yang digunakan memiliki ukuran Dh = 0,8 mm pada bagian upstream dan menyempit menjadi Dh = 0,5 mm di bagian downstream. Kecepatan superfisial gas dan cair aliran di variasikan pada rentang jL = 0,05 – 1 m/s sedangkan jG = 0,26 – 7,81 m/s. Fenomena pola aliran, karakteristik slug, dan pressure drop diamati pada aliran dan dibandingkan dengan fluida uji Newtonian nitrogen-akuades. Pada kedua fluida uji diamati terjadi aliran slug, slug-annular, dan aliran churn. Karakteristik slug yang dihasilkan fluida uji cair Newtonian akuades diamati memiliki panjang serta kecepatan yang lebih besar dibanding slug yang dihasilkan fluida uji cair non-Newtonian CMC 0,4%. Fenomena ini dapat dikaitkan dengan perbedaan viskositas antar kedua cairan. Selain itu penyempitan luas penampang juga mengakibatkan peningkatan kecepatan dan panjang slug dari bagian upstream menuju downstream. Penurunan tekanan pada aliran meningkat seiring bertambahnya nilai jL. Terlebih lagi penurunan tekanan nampak terjadi lebih signifikan pada saluran yang lebih kecil (downstream). Aliran dengan fluida uji cair CMC 0,4% mengalami pressure drop yang lebih besar dibanding pada aliran dengan fluida uji akuades.

Experimental study of two-phase non-Newtonian CMC 0.4%-nitrogen flow conducted in a squared microchannel which features a change in cross-sectional area. The microchannel used in this study has an upstream size Dh = 0.8 mm and contracts to Dh = 0.5 mm in the downstream. Superficial velocity of gas and liquid flow is varied from a range of jL = 0.05 – 1 m/s while jG = 0.26 – 7.81 m/s. The flow patterns, slug characteristics, and pressure drop were observed and compared with a Newtonian aquadest-nitrogen test fluid. In both test fluids, slug, slug-annular, and churn flows were observed. The characteristics of the slug produced by the Newtonian aquadest test fluid were observed to have a greater length and speed compared to the slug produced by the 0.4% CMC solution, this phenomenon can be attributed to the difference in viscosity between the two fluids. In addition, the contraction of cross-sectional area also resulted in an increase of the speed and length of the slug from the upstream area to the downstream. The pressure drop experience by the flow increases as the value of jL increases. Moreover, the pressure drop appears to be more significant in the smaller channel (downstream). The two phase flow with 0.4% CMC fluid experienced a greater pressure drop compared to aquadest.

Kata Kunci : Microchannel, non-Newtonian, Perubahan Luas Penampang