Studi Eksperimental Dinamika Tetesan Tunggal yang Menimpa Permukaan Panas Aluminium dan Tembaga pada Bilangan Weber Rendah

I Gusti Agung Gede Jayaningrat, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA

2010 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Dinamika tumbukan droplet tunggal dengan permukaan padat aluminium dan tembaga yang dipanaskan divisualisasikan menggunakan teknik high-speed photographic. Materi droplet adalah air destilasi dengan diameter awal droplet tetap 2,56 mm. Energi tumbukan dinyatakan dalam bilangan Weber, yaitu 4,64, 5,41 dan 7,66. Temperatur permukaan padat aluminium dan tembaga divariasikan dari 60?220?C dengan interval 20oC untuk mengamati seluruh pola pendidihan, yaitu pola fase tunggal, pendidihan nukleat, pendidihan transisi, dan pendidihan film. Sebagai hasil, diketahui bahwa temperatur wetting limit terjadi pada temperatur 140oC untuk aluminium dan pada temperatur 120oC untuk tembaga, temperatur leidenfrost terjadi pada temperatur 220oC untuk aluminium dan pada temperatur 200oC untuk tembaga. Bilangan Weber yang dipilih pada penelitian ini tidak mempengaruhi temperatur wetting limit. Diameter penjalaran akan meningkat dan waktu evaporasi semakin singkat dengan semakin besar bilangan Weber, hal ini karena semakin luasnya kontak antara cairan dan permukaan panas. Waktu evaporasi pada permukaan padat tembaga lebih singkat dari permukaan aluminium, hal ini dikarenakan nilai konduktivitas termal yang dimiliki tembaga lebih tinggi. Waktu evaporasi pada temperatur 60, 80, 100 dan 120oC untuk tembaga adalah 110; 43,6; 16,8; dan 0,84 s, sedangkan untuk aluminium adalah 193, 60, 27, dan 2,06 s.

The collision dynamics of a single droplet on a heated aluminium and copper surface were visualized by using high-speed photographic technique. Droplet substance was destilated water with initial diameter of 2,56 mm. Impact energy was expressed in Weber number, they were 4,64, 5,41 and 7,66. Solid surface temperature of aluminium and copper was varied from 60-220°C with the interval 20°C to observe all of the boiling pattern, they were single-phase liquid, nucleate boiling, transition boiling, and film boiling. As result, it was known that wetting limit temperature of alluminium is 140oC and 120oC for copper, leidenfrost temperature of alluminium is 220oC and200oC for copper. The Weber numbers in this research does not influence wetting limit temperatur. Spreading factor increases and evaporation decreases due to the increase of Weber number, these matter are caused by more large the area contact between liquid and hot surface. Evaporation time on copper surface is shorter than aluminium, it is caused by higer value of conductivity thermal copper than aluminium. Evaporation time at temperature 60, 80, 100 and 120oC for copper are 110; 43,6; 16,8; dan 0,84s, while for alluminium 193, 60, 27 dan 2,06s.

Kata Kunci : droplet, bilangan Weber, spreading, wetting limit temperature, dimensioless height