STUDI EKSPERIMENTAL ALIRAN TAYLOR COUETTE POISEUILLE DI DALAM SILINDER POROUS

Sarip, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA

2012 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Proses penyaringan yang menggunakan teknologi membran merupakan modifikasi dari aliran Taylor-Couette, yaitu aliran diantara dua buah silinder konsentris yang berputar dengan aliran aksial dan radial serta memanfaatkan vortex yang terjadi pada aliran Taylor-Couette akan meningkatkan efisiensi filter. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh putaran silinder bagian dalam terhadap pola aliran Taylor-Couette Poiseuille dan torsi di dalam silinder porous yang berfungsi sebagai membran. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan seksi uji berupa dua silinder konsentris, yang mana silinder dalam berputar dan porous sedangkan silinder luar diam dengan panjang 500 mm, perbandingan radius 0,72; perbandingan aspek 40 dan celah silinder 12,5 mm. Silinder bagian dalam diputar menggunakan motor listrik 1 HP dengan transmisi dua tingkat (1 : 16) dan diintegrasikan pada sebuah inverter untuk mengendalikan putaran motor tersebut sehingga menghasilkan putaran silinder bagian dalam sesuai yang diharapkan. Pengamatan pola aliran dilakukan dengan pemotretan beberapa kali menggunakan camera digital pada putaran silinder bagian dalam yang berbeda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan putaran silinder bagian dalam mempengaruhi pola aliran Taylor-Couette yang terbentuk secara berjenjang yaitu Couette laminar, Taylor-vortex yang ditandai dengan munculnya vortex yang saling berpasangan, berlawanan arah yang terjadi di sepanjang aliran, wavy vortex dan vortex turbulant. Perubahan torsi juga menunjukkan pengaruh adanya aliran aksial dan radial yang semakin tinggi maka transisi terjadinya vortex terjadi pada bilangan Taylor yang lebih tinggi pula berarti stabilitas aliran Couette Poiseuille meningkat yang ditandai dengan nilai Cf menurun hingga bilangan Reynolds aksial mencapai nilai tertentu, kemudian nilai Cf akan kembali meningkat.

The filtration process using membrane technology is a modification of Taylor-Couette flow, ie flow between two concentric rotating cylinders with axial and radial flow, utilize vortex that occurs in Taylor-Couette flow will increase the efficiency of the filter. This research was conducted to know the effect of the inner cylinder rotation on Taylor-Couette Poiseuille flow patterns and torque in the cylinder that serves as a porous membrane. This research was conducted by using a test section in the form of two concentric cylinders, which in the porous rotating cylinder and stationary outer cylinder while the length 500 mm, the radius ratio of 0.72; aspect ratio of 40 and 12.5 mm cylinder gap. Inner cylinder is rotated using a 1 HP electric motor with the transmission of two stage (1: 16) and integrated on an inverter to control the motor rotation resulting in the inner cylinder rotation as expected. Observation of flow pattern is done by shooting a few times using a digital camera on the rotation cylinder in different parts. The results showed that the inner cylinder rotation changes affect the Taylor-Couette flow patterns are formed in stages, ie laminar Couette, Taylor-vortex is characterized by the emergence of inter-vortex pairs, which occur in the opposite direction along the stream, Wavy vortex and vortex turbulant. Torque changes also show the effect of the axial and radial flow is higher then the occurrence of vortex transition occurs at a higher Taylor numbers also mean the stability of Couette-Poiseuille flow increases are indicated by the value of Cf decreases to the axial Reynolds number reaches a certain value, then the value of Cf will increased again.

Kata Kunci : Aliran Taylor-Couette, Silinder porous, Putaran silinder dalam, Pola aliran.