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

SONIKA MAULANA, Dr. Eng. Khasani, S.T., M.Eng.

2013 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Perubahan temperatur suatu fluida akan mempengaruhi atau berdampak pada sifat-sifat fisisnya, seperti massa jenis, viskositas, dan kecepatan suara. Perubahan siafat-sifat fisis ini mempengaruhi debit aliran dalam saluran. Debit aliran merupakan salah satu parameter penting, karena akan mempengaruhi performa dari sistem. Oleh karena itu untuk mengetahui aliran fluida diperlukan suatu alat ukur untuk memonitor aliran fluida, yaitu dengan penngunaan ultrasonic flowmeter. dimana dalam penelitian ini mengkaji pada pola aliran slug. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perubahan temperatur terhadap void fraction (fraksi hampa), mengetahui pengaruh perubahan temperatur terhadap respon amplitudo pada pola aliran slug, dan mengetahui pengaruh perubahan temperatur terhadap transit time gelombang ultrasonik. Penelitian ini menggunakan fluida kerja air dan udara, pada pipa acrylic dengan diameter dalam 18 mm dengan tebal 5 mm. Function generator digunakan unrtuk menghasilkan frekuensi gelombang ultrasonik, yang dihubungkan dengan transmitter sebagai pemancar signal. Signal yang dipancarkan diterima oleh receiver yang dihhubungkan dengan oscilloscop untuk mengetahui osilasi gelombang yang terjadi. Pada penelitian ini, variabel yang diukur adalah kecepatan superfisial udara (JG) mulai dari 0,59 m/s sampai dengan 2,20 m/s dan kecepatan superfisial air (JL) mulai dari 0,38 m/s sampai dengan 0,79 m/s pada temperatur 30 0 C, 50 0 C, dan 70 0 C. Pola aliran yang terjadi pada penelitian ini adalah pola aliran slug. Pada penelitian ini akan dianalisis dengan dua cara yaitu dengan analisis data visual dan analisis data pengukuran ultrasonik. Hasil penelitian menunjukan bahwa: (1) Pada kecepatan superfisial udara (JG) yang sama, dengan kenaikan temperatur menjadikan nilai fraksi hampa cenderung untuk naik. Pada kecepatan superfisial air (JL) yang sama, penambahan kecepatan superfisial udara (JG) menjadikan nilai fraksi hampa cenderung naik. Pada kecepatan superfisial udara (JG) yang sama, penambahan kecepatan superfisial air (JL) menjadikan nilai fraksi hampa cenderung turun; (2) Penambahan debit aliran air (ܓ􀯅) dan temperatur menyebabkan nilai amplitudo rata-rata turun, sedangkan penambahan debit aliran udara (ܓ􀯀) tidak menyebabkan perubahan nilai amplitudo rata-rata; dan (3) Perubahan temperatur berpengaruh pada waktu penerimaan signal dari transmitter ke receiver, dengan meningkatnya temperatur menyebabkan nilai transit time semakin kecil.

Changes the temperature of a fluid will affect or have an impact on his physical properties such as density, viscosity, and speed of sound. Changes in the physical properties affecting flow in the channels. Flow rate is an important parameter because it affects the system performance. Therefore, to determine the fluid flow required a measurement tool to monitor fluid flow, by using ultrasonic flow meter. Which in this study examines the patterns of slug flow. slug In this study, the effect of various temperature and flow rate in flow has investigated to void fraction, amplitudes value produced, and transit time of ultrasonic waves. Emitted signal is received by a sensor associated with the oscillation wave osscilloscop to know what happened. In this study, This study uses a working fluid of water and air, the acrylic pipe with a diameter of 18 mm with a thickness of 5 mm. Function generator is used to generate the ultrasonic wave frequency, which is connected to the sensor as a signal transmitter. the measured variable is the air superficial velocity (JG) ranging from 0.59 m/s to 2.20 m/s and water superficial velocity (JL) ranging from 0.38 m/s up to 0.79 m/s at a temperature of 30 0 C, 50 0 C, and 70 0 C. Flow patterns that occur is slug flow pattern. In this study will be analyzed in two ways: with a visual data analysis and ultrasonic measurement data analysis. The results of this study are: (1) At the same air superficial velocity (JG), the increase in temperature causes tend to rise in average void fraction. In the same water superficial velocity (JL), the addition of air superficial velocity (JG) average void fraction tend to increase. At the air superficial velocity (JG) and average void fraction decrease at the addition water superficial velocity (JL); (2) The increase in water flow rate (QL) and temperature reduce the average amplitude values. However, the increase in air flow rate (QG) not cause changes in the value of the average amplitude; and (3) Temperature changes affect the signal reception time from the transmitter to the receiver, at the increase in temperature shows a decrease in transit time.

Kata Kunci : temperatur, kecepatan superfisial, fraksi hampa, amplitudo, transittime.