Studi eksperimental mengenai mekanisme terjadinya flooding aliran dua fase air-udara pipa vertikal pada cairan kecepatan tinggi

HARIANTO, Rahmat Edhi, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA

2009 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Batasan aliran berlawanan arah yang disebut flooding adalah fenomena penting dalam pengoperasian sistem pendingin teras darurat di reaktor nuklir. Aliran yang diinjeksikan dari Sistem Pendingin Teras Darurat akan mencapai teras reaktor dan mendinginkan bundel bahan bakar jika kondisi-kondisi tidak melampaui flooding. Jika aliran uap meningkat dan menyebabkan flooding, film tidak akan masuk ke teras dan pendinginan tidak akan terjadi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari permulaan flooding, aliran air-udara berlawanan arah vertikal pada cairan kecepatan tinggi menggunakan inlet cairan berdinding porous dan outlet sharp. Penelitian dilakukan menggunakan pipa pleksiglass berdiameter dalam 32 mm, panjang seksi uji 3000 mm, dengan variasi debit cairan 7,47 lpm – 17,87 lpm. Inlet cairan berdinding porous dengan lubang berdiameter 1 mm sejumlah 500 lubang. Hasil penelitian menunjukkan permulaan flooding dengan kecepatan tinggi ini terjadi dekat outlet cairan untuk semua debit cairan, namun secara kualitatif, aliran kecepatan yang lebih tinggi memiliki mekanisme flooding yang berbeda dengan aliran pada kecepatan yang lebih rendah. Permulaan flooding ditandai dengan pembentukan dan pergerakan gelombang permukaan yang merambat ke atas. Pada aliran cairan kecepatan yang lebih rendah (0,5 0,65), flooding dipicu oleh adanya sumbatan dan langsung terdorong gas, hingga terjadi flooding. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa terjadinya flooding pada cairan kecepatan tinggi cenderung lebih sulit daripada aliran cairan pada kecepatan rendah.

The limitation of countercurrent flows, called flooding, is important phenomenon for the operation of emergency core cooling systems in nuclear reactors. The injected stream will reach the reactor core and cool the fuel rods only if the conditions do not exceed the flooding. However, if the upward steam flow causes flooding, the film will not penetrate the core and cooling will not take place. The purpose of these research is to study onset of flooding in vertical gas - liquid countercurrent flow particularly for high liquid velocities. The test section is 3000 mm long, 32 mm inner diameter, with porous inlet and outlet sharp made from plexyglass to permit the visual observations of flow behaviour in the pipe. Inlet porous was drilled with 500 holes of one mm diameter each. The data showed that for all of film liquid, the flow was found to become unstable near the liquid outlet, but qualitatively different in low and high liquid velocities. In low liquid velocities (0,5 < Jl*1/2 < 0,65), the onset of flooding was associated with the formation of large waves resembles churn like motion that were periodically carried upwards and plug flow that pushed by gas. However, in high liquid velocities ( Jl *1/2 > 0,65), formation of large waves resembles plug flow were large enough to cause tube bridging and directly pushed by gas until top reservoir. The result also revealed that the occurence flooding in high liquid velocities tend difficult than in low liquid velocities.

Kata Kunci : Flooding,Inlet porous,Cairan kecepatan tinggi, flooding, porous inlet, high liquid velocities