STUDI EKSPERIMENTAL PERPINDAHAN KALOR PENDIDIHAN DI CELAH SEMPIT ANULUS BERDASARKAN VARIASI TEMPERATUR PENDINGIN

Bambang Riyono, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA

2010 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Eksperimen untuk mempelajari mekanisme perpindahan kalor pendidihan pada celah sempit berdasarkan skenario kecelakaan parah PLTN TMI-2 perlu dilakukan untuk pemahaman terkait manajemen kecelakan. Penelitian bertujuan untuk memperoleh nilai fluks kalor dan fluks kalor kritis (FKK) selama proses perpindahan kalor pendidihan pada celah sempit anulus. Metode penelitian secara eksperimen menggunakan bagian uji HeaTiNG-01dengan fluida pendingin adalah air. Eksperimen dilakukan dengan memvariasikan temperatur awal batang pemanas berturut-turut dari temperatur awal 150oC, 250oC, 350oC, 450oC, 550oC, dan 650oC pada temperatur air pendingin tetap yaitu 95oC, dan juga melakukan eksperimen dengan memvariasikan air pendingin pada temperatur 75oC, 85oC dan 95oC dengan memanaskan batang panas hingga mencapai temperatur awal 650oC. Kemudian proses pendidihan selama pendinginan yang terjadi akibat interkasi antara air dan batang pemanas direkam berdasarkan transien temperatur pada batang panas. Data temperatur digunakan untuk menghitung nilai fluks kalor dan wall superheat, hasilnya direpresentasikan melalui kurva didih. Hasil penelitian menunjukkan bahwa profil temperatur dan evolusi temperatur menunjukkan pola yang sama pada temperatur awal batang pemanas 250oC sampai dengan temperatur awal batang pemanas 650oC, tetapi berbeda dengan pola temperatur awal batang pemanas 150oC. Berdasarkan perbandingan nilai FKK yang dihasilkan dengan peneliti lain menunjukkan bahwa faktor geometri memegang peranan yang penting, meskipun dilakukan pada kasus yang sama yaitu didih kolam. Hasil penelitian menunjukkan nilai FKK temperatur pendingin 750C lebih rendah dibandingkan FKK temperatur pendingin 850C dan 950C, dimana nilai FKK untuk temperatur pendingin 850C dan 950C berdekatan. Nilai FKK maksimum untuk temperatur 750C adalah 230 kW/m2, sedangkan untuk temperatur 950C adalah 282 kW/m2. Meskipun demikian korelasi FKK terhadap posisi aksial batang panas pada berbagai variasi temperatur mengikuti korelasi polynomial. Perisitiwa pendidihan pada celah sempit tidak termasuk kategori didih kolam dengan membandingkan area didih film hasil eksperimen menggunakan korelasi Bromley. Hasil visualisasi menunjukkan bahwa pada temperatur awal batang pemanas 150oC dan 250oC telah terbentuk regim didih inti, sedangkan pada temperatur awal batang pemanas 350oC sampai dengan 650 oC telah terbentuk regim didih inti, didih transisi dan didih film

Experiments to study the mechanism of boiling heat transfer in narrow gap of severe accident scenarios based on TMI-2 nuclear power plant is necessary to understand accidents management. This research aimed to obtain the value of heat flux and critical heat flux (CHF) on boiling heat transfer process in the narrow gap annulus. Research methods experimentally using a test section HeaTiNG-01 with cooling fluid is water. Experiments were conducted by varying the initial temperature of heated rod successively from the initial temperature of 150oC, 250oC, 350oC, 450 oC, 550 oC and 650 oC in the constant cooling water temperature of 95oC, and also experimented with varying the temperature of cooling water in 75oC, 85oC and 95oC with heated heating rod until it reaches the initial temperature of 650oC. Then the boiling process during cooling that occurs due to interaction between water and heated rod was recorded based on the transient temperature on the heated rod. Temperature data used to calculate the value of heat flux, and wall superheat, the result is represented by the boiling curve. The results showed that the temperature profile and evolution of the temperature shows a similar pattern at the initial temperature of the heating rod with initial temperature of 250oC to 650oC, but with different initial temperature pattern heating rod 150oC. Based on comparisons CHF value has been conducted by other researchers show that geometrical factors play an important role, although done in the same case, namely the pool boiling. The results showed the value CHF for coolant temperature 750C lower than the CHF for coolant temperature 850C and 950C, where the value CHF for coolant temperature 850C and 950C is similar. Maximum value of CHF for the temperature of 750C is 230 kW/m2, while for the temperature of 950C is 282 kW/m2. Nevertheless CHF correlation of axial position of heated rods in various temperatures followed the polynomial correlation. Boiling process in the narrow gap does not include pool boiling categories by comparing the area of the pool boiling film boiling experimental results using the correlation of Bromley. Visualization results showed that at the initial temperature of heated rod for 150oC and 250oC has formed the nucleate boiling regime, whereas the initial temperature of heated rods for 350oC up to 650oC regime has formed comprise the nucleate boiling, transition boiling and film boiling.

Kata Kunci : Kecelakaan parah, fluks kalor, fluks kalor kritis,celah sempit anulus