SIMULASI NUMERIK PEMISAHAN ALIRAN DUA FASE KEROSENE-WATER DI DALAM T-JUNCTION

SUGIANTO, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA.,

2011 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian ini membahas mengenai proses simulasi numerik aliran dua fase liquid-liquid di dalam T-junction. Aliran dua fase liquid-liquid yang menjadi fokus kajian adalah aliran campuran kerosene dan water. Aliran campuran ini di masukan ke dalam T-junction untuk dilakukan pemisahan masing-masing fase. Fase kerosene diarahkan ke bagian titik percabangan T-junction yang disebut branch dan fase water diarahkan kebagian lainnya yaitu titik percabangan yang disebut run. Efisiensi pemisahan fase dipengaruhi oleh geometri T-junction yang difokuskan pada pengaruh radius sudut belokan pada titik percabangan T-junction dan diameter branch. Kajian pertama dilakukan pada proses simulasi numerik aliran dua fase di dalam T-junction menggunakan perangkat lunak Fluent dengan model aliran multiphase Volume of Fluid (VOF) serta model aliran turbulent κ-ε . Simulasi aliran dilakukan di dalam T-junction dengan diameter inlet 36 mm yang mempunyai radius belokan 5 mm, 15 mm dan 25 mm serta diameter branch 19 mm, 26 mm dan 36 mm dengan kecepatan superficial fase campuran 0,20, 0,27, 0,34, 0,41, 0,48, 0,55 dan 0,62 m/s dan fraksi volume water (water cut) 0,50, 0,56, 0,59, 0,61, 0,63, 0,64 dan 0,65. Hasil simulasi numerik diverifikasi dengan hasil pengujian untuk diameter branch 19 mm. Kualitas kerosene yang masuk pada bagian inlet T-junction dari hasil simulasi numerik dan pengujian mempunyai nilai persentase penyimpangan ratarata kualitas kerosene terhadap data pengujian adalah 3.6%. Pada kondisi Db = 19 mm, efisiensi pemisahan pada branch T-junction mempunyai nilai persentase penyimpangan rata-rata hasil simulasi numerik terhadap pengujian pada kondisi R = 5 mm, 15 mm dan 25 mm secara berurutan adalah 14,7%, 3,6% dan 3,8%. Pada kondisi Db = 26 mm dan R = 5 mm, 15 mm dan 25 mm, nilai efisiensi pemisahan rata-rata secara berurutan adalah 0,76, 0,84 dan 0,85. Pada kondisi Db = 36 mm dan R = 5 mm, 15 mm dan 25 mm, nilai efisiensi pemisahan rata-rata secara berurutan adalah 0,74, 0,83 dan 0,87. Pada kondisi Db = 36 mm dan R = 5 mm, 15 mm dan 25 mm, nilai efisiensi pemisahan rata-rata secara berurutan adalah 0,85, 0,91 dan 0,88.

This research discusses about the process of numerical simulation of twophase liquid-liquid in T-junction. The flow of two liquid-liquid phase which became the focus of study is a mixture of kerosene and water flow. The flow of this mixture in the input into the T-junction is separated for each phase. Kerosene phase directed to the branching point T-junction which is called a branch and the other direction for water phase is called the branching point of the run. Phase separation efficiency is influenced by the geometry T-junction which is focused on the influence of radius of bend at the point of branching angle and diameter Tjunction branch. The first observation conducted on the two-phase flow numerical simulation in T-junction using Fluent software is to model multiphase flow Volume of Fluid (VOF) and the turbulent flow model κ-ε. Flow simulation is done in T-junction with inlet diameter 36 mm radius of bend having 5 mm, 15mm and 25 mm and diameter of branch 19 mm, 26 mm and 36 mm with a mixture phase superficial velocity 0,20, 0,27, 0,34, 0,41, 0,48, 0,55 and 0,62 m /s and fraction volume of water (water cut), 0,50, 0,56, 0,59, 0,61, 0,63, 0,64 and 0,65. Numerical simulation results are verified by the experimental results for branch diameter 19 mm. The quality of kerosene which enter at the inlet T-junction from numerical simulation and test results have value percentage deviation of the average quality of kerosene on the ujiing data is 3,6%. For condition Db = 19 mm, the separation efficiency in branch T-junction has value the average percentage deviation of the numerikal simulation results of testing on the condition of R = 5 mm, 15 mm and 25 mm respectively was 14,7%, 3,6% and 3,8%. For condition Db = 26 mm and R = 5, 15 and 25 mm, the average efficiency of separation are 0,76, 0,84 and 0,85 respectively. For condition Db = 26 mm and R = mm, 15 mm and 25 mm, the average efficiency of separation are 0,74, 0,83 and 0,87 respectively. For condition Db = 36 mm and R = mm, 15 mm and 25 mm, the average efficiency of separation are 0,85, 0,91 and 0,88 respectively.

Kata Kunci : t-junction, dua fase, kerosene-water, volume of fluid, fraksi kerosene, fraksi water, efisiensi pemisahan