Studi eksperimental perpindahan kalor pendidihan pada celah sempit anulus dengan variasi lebar celah dan temperatur awal berbasis pada kasus double heating

HABSARI, Sinta Tri, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA

2010 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian untuk memahami kompleksitas pendidihan pada celah sempit yang terjadi dalam kecelakaan parah PLTN telah dilakukan secara eksperimental. Penelitian bertujuan untuk mengetahui pola penetrasi air dalam celah sempit annulus pada kasus double heating. Metode penelitian yang dilakukan adalah eksperimen menggunakan bagian uji HeaTING-01 dengan modifikasi pada pipa luar menggunakan material stainless steel sebagai simulasi dinding bejana reaktor. Eksperimen dilakukan dengan memanaskan batang panas sebagai simulasi debris sampai temperatur awal yang diinginkan. Kemudian air dengan temperatur 99oC diguyurkan secara gravitasi kedalam celah sempit. Sistem akuisisi data mencatat perubahan temparatur secara transien selama proses pendinginan. Pola penetrasi air dianalisis berdasarkan profil temperatur transien dan titik pembasahan ulang (rewet front). Eksperimen dilakukan pada temperatur awal 650oC,750oC dan 850oC dengan variasi lebar celah 1 mm dan 2mm. Hasil analisis menunjukkan bahwa pada lebar celah 1 mm, arah penetrasi air yang membasahi dinding berurut dari atas ke awah.Sedangkan pada lebar celah 2 mm, arah penetrasi arah terjadi dalam dua arah, yaitu dari arah bawah dan dari arah atas. Rata-rata kecepatan rewetting pada lebar celah 1 mm adalah 0.39 mm/detik dan pada lebar celah 2 mm adalah 1.85 mm/detik.Rewet front secara horisontal lebih dahulu tercapai di permukaan dalam pada pipa luar dibandingkan di permukaan luar pada batang panas.Analisis fluks kalor pada pemetaan kasus double heating mengikuti pola pendidihan kolam dengan nilai FKK terbesar batang panas hasil eksperimen adalah 1181.4 kW/m2, TC-7A temperatur awal 750oC pada lebar celah 1 mm.

Research to understand the complexities of boiling in the narrow gap which was occured in a severe accident on nuclear power plant has been carried out experimentally. The study aims to determine patterns of water penetration into the narrow gap annulus for double heating cases. Research methodology is an experiment using HeaTiNG-01 test section with modifications in the outside pipe using stainless steel material as the reactor vessel wall simulation. Experiments were conducted by heating the heated rod as a simulation of debris until the desired initial temperature. Then water with a temperature of 95oC was poured gravitationally into the narrow gap. Data acquisition system recorded temperature changes in transient during the cooling process. The pattern of water penetration were analyzed based on the transient temperature profile and rewetting point (rewet fronts). Experiment was conducted at three initial temperature variations i.e. 650oC, 750oC and 850oC and using variations of gap width 1 mm and 2 mm. The results showed that the gap width 1 mm, the penetration of water that rewetted the walls ordered from top to bottom. Whereas at 2 mm gap width, the direction of penetration was occured in two directions,from the bottom and from the top. Average rewetting velocity at 1 mm gap width is 0.39 mm / second and at 2 mm gap width 1.85 mm / second. Rewet front horizontally on the inner surface of outer pipe is reached earlier than on the outer surface of the hot rod.

Kata Kunci : Penetrasi,Pembasahan,Double,Fluks kalor, penetration, rewet, double, heat flux