Studi Pemisahan Aliran Dua Fase Liquid-Liquid dengan menggunakan T-junction

Dewi Puspitasari, Prof. Dr. Ir.Indarto, DEA

2013 | Disertasi | S3 Teknik Mesin

Dalam aliran dua fase khususnya aliran liquid-liquid, fenomena maldistribusi fase selama proses pemisahan menggunakan T-junction telah diteliti oleh beberapa peneliti terdahulu. Dampak negatif dari maldistribusi terhadap peralatan di downstream selama beroperasi tidak dapat dihindari, akan tetapi Tjunction juga memberikan dampak positif yaitu dapat digunakan sebagai pemisah fase (partial phase separator). Hal ini telah menjadi perhatian bagi industri dan para peneliti untuk memanfaatkan kesederhanaan model T-junction yang akan digunakan sebagai teknologi terbaru untuk keperluan eksplorasi minyak guna memenuhi ketersediaan bahan bakar minyak. Penelitian bertujuan untuk mengamati fenomena pemisahan aliran dua fase liquid-liquid dan kinerja pemisahan fase dengan menggunakan berbagai variasi geometri T-junction yaitu rasio diameter (rD), sudut kemiringan branch (θ), dan radius fillet (r). Data pengujian diukur pada variasi watercut = 58% - 70%, dengan variasi nilai kecepatan superfisial air Jw = 0,20 m/s – 0,39 m/s dan kecepatan superfisial kerosen Jk = 0,14 m/s – 0,26 m/s pada tiga variasi hambatan aliran di downstream (Pd). Hasil riset menunjukkan kinerja pemisahan fase terbaik hampir keseluruhan dicapai pada pola aliran three layer-3 (3L-3) dimana pada pola ini fraksi kerosen yang dihasilkan di branch mencapai 100% namun masih diikuti oleh sejumlah kecil air kurang dari 6% dan hambatan downstream dengan penutupan katup sebesar 75%. Pada data variasi sudut, rasio diameter (rD) 0,5 dan 0,7 menghasilkan pemisahan terbaik pada sudut 90o sedangan pada rasio diameter 1 pemisahan terbaik dicapai pada sudut 30o. Pada data variasi radius fillet, rasio diameter (rD) 0,5 dan 0,7 menghasilkan pemisahan terbaik pada radius fillet (r) 15 mm sedangkan pada rasio diameter 1 menghasilkan pemisahan terbaik pada radius fillet 5 mm. Pada data variasi sudut , sudut (θ) 90o menghasilkan pemisahan terbaik pada rasio diameter 0,5 sedangkan sudut 60o dan 30o menghasilkan pemisahan terbaik pada rasio diameter 1.

In the two-phase flow especially liquid-liquid flow, the maldistribution of phase during the separation process in a T-junction has been studied by several authors. The negative consequences of this maldistribution at downstream equipment during operation are unavoidable, but T-junction also given positive consequences. It could be used as a partial phase separator. This has been a concern for industries and researchers to exploit this simple device which will be used as the latest technology in exploration to ensure oil stock. This research observed the phenomenon of liquid-liquid two phase flow separation and performance of phase separation on various T-junction geometry were used diameter ratio (rD), branch inclination (θ) and fillet radius (r). The data experiment measured under varied watercut 58% - 70%, water superficial velocity Jw = 0.20 m/s – 0.39 m/s and kerosene superficial velocity Jk = 0.14 m/s – 0.26 m/s with three variation downstream resistance. The results showed that the best performance of phase separation were achieved by three layer-3 flow pattern (3L-3) with kerosene take-off of 100%, small water take-off (les than 6%), and quick closing valve positioned at 75% closed. Based on branch inclination (θ), the best separation is achieved at θ = 90o for diameter ratio (rD) = 0.5 and 0.7, θ = 30o for rD = 1. Fillet radius (r) of 15 mm gives the best separation for rD = 0.5 and rD = 0.7, whereas r = 5mm is suitable for rD = 1. In addition, the best separation for branch inclination of 90o is found at rD = 0.5, whereas for inclination of 30o and 60o the best diameter ratio is 1.

Kata Kunci : Pemisahan fase, T-junction, Pola aliran, Hambatan downstream