STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PERUBAHAN SUHU TERHADAP PARAMETER ALIRAN STRATIFIED PADA PIPA HORIZONTAL DENGAN MENGGUNAKAN GELOMBANG ULTRASONIK

Mukhlis A.Hamarung, M.Agung Bramantya, S.T., M.T., M.Eng. Ph.D.

2013 | Tesis | S2 Teknik Mesin

ebit aliran fluida D dalam suatu sistem perlu diketahui, karena akan mempengaruhi performance dari sistem. Untuk mengetahui aliran fluida diperlukan suatu alat ukur untuk memonitor aliran fluida. Banyak system di industri menuntut sistem pengukuran dengan metode non - Metode ini lebih mudah dalam invasif, dengan biaya rendah dan tidak rumit dalam penggunaannya. Untuk mengatasi hal ini diperlukan suatu alat ukur untuk memonitor aliran tanpa melakukan perubahan pada penampang aliran, yaitu penggunaan flowmeter ultrasonik. Flowmeter ultrasonik dapat digunakan untuk mengukur laju aliran dua fase karena adanya fase gas atau padat berupa gelembung atau partikel padat yang mengalir bersama fase cair berfungsi sebagai reflektor gelombang ultrasonik. pemasangannya, mudah dipindahkan, dan tidak menimbulkan kerugian aliran. Penelitian ini menggunakan fluida kerja air dan udara. Pada aliran air dan udara masuk ke pipa diberikan pelat antara untuk menghindari pencampuran udara dan air agar aliran stratified lebih mudah didapatkan. Pipa yang digunakan adalah pipa acrylic dengan diameter dalam 18 mm, tebal 5 mm, dan transparan agar perilaku aliran dapat diamati, sepasang tranduser yang terdiri dari transmitter dan receiver dengan frekuensi 40 kHz, Function generator digunakan untuk menghasilkan frekuensi gelombang ultrasonik yang dihubungkan ke transmitter sebagai pemancar signal, signal yang dipancarkan diterima oleh receiver yang dihubungkan dengan digital oscilloscope. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh perubahan temperatur terhadap fraksi hampa (α) berdasarkan data visualisasi, besar kecilnya amplitudo yang dihasilkan oleh spektrum frekuensi ultrasonic, dan transit time gelombang ultrasonik melintasi medium. Kecepatan superfisial air (Jl) yang digunakan adalah 0,03 m/s - 0, 071 m/s, sedangkan kecepatan superfisial udara (Jg) yang digunakan adalah 2,2 m/s sampai 3,81 m/s, dengan suhu tangki inlet masing-masing 30 o C. 50 o C, dan 70 o C. Hasil penelitian menunjukkan pada kecepatan superfisial air (JL) yang sama, penambahan kecepatan superfisial udara (JG) nilai fraksi hampa (α) ratarata cenderung naik, sedangkan pada kecepatan superfisial udara (JG) yang sama penambahan kecepatan superfisial air (JL) nilai fraksi hampa (α) rataPada k rata cenderung turun. ecepatan superfisial udara (JG) yang sama maka kenaikan temperatur akan mengakibatkan nilai fraksi hampa (α) ratae rata cenderung naik. Penambahan d bit aliran air (QL) dan temperatur akan menyebabkan nilai amplitudo ratamenyebabkan rata akan turun, sedangkan penambahan debit aliran udara (QG) nilai amplitudo rata- Dengan meningkatnya rata cenderung konstan. temperatur menunjukkan nilai transit time semakin kecil.

rate The Fluid flow in a system need to be identified because it influences the performance of the system. Measuring tool is needed for flow monitoring. A number of systems in industy requires measurement system using non-invasive method, with low cost and flexibility of installation. The ultrasonic flow meter is used to monitor the flow without any changes in the cross sections. Ultrasonic flow meter is used to measure two phases flow rate due to gas or liquid particles flow. The ultrasonic flow meter is easy to install, movable, and do not cause the friction loss. In this study, water and air has been used as working fluids. A plate is placed in the entrance region in order to prevent water mixed with air so that stratified flow is easy to obtain. Pipe used in this investigation is the acrylic pipe with 18 mm diameter and 5 mm thickness which is transparent in the benefit of observing the flow behaviour, a pair of transducer consists of transmitter and receiver with a frequency of 40 kHz. Function generator is used to generate ultrasonic waves frequency connecting to the transmitter as a transmitter signal. Signal transmitted then has been received by a receiver connecting with a digitali oscilloscope. This study aims to know the effect of temperature changes on void fraction (α) based on visualization data, amplitude value resulting from ultrasonic spectrum frequency and transit time of ultrasonic waves through its medium. Superficial velocity of water (JL) used is 0,03 m/s - 0,07 1 m/s, superficial velocity of air (JG) is starting from 2,2 m/s until 3,81 m/s, with the inlet temperature 30 o C, 50 o C, and 70 o C, respectively. been It have found that in the same superficial velocity of water (JL), the increasing of the average superficial velocity of air (JG) cause the void fraction (Χ) are increasing but in the same superficial velocity of air (JG), the increasing of the average superficial velocity of water (JL) cause the void fraction (Χ) are decreasing. In the same superficial velocity of air (JG), the increasing of temperature causes the increasing of the average void fraction (Χ). The increasing of water flow rate (QL) and temperature cause the average amplitude decreased and the increasing of air flow rate (QG) causes the steady average amplitude. With the increasing of temperature showed that the transit time becomes reduced.

Kata Kunci : Aliran stratified, fraksi hampa, Gelombang ultrasonik, amplitudo, transit time, frekuensi, kecepatan superfisial.