VISUALISASI FLOODING PADA ALIRAN BERLAWANAN ARAH AIRUDARA DI JARINGAN PIPA HORIZONTAL DAN PIPA MIRING

MUHAMMAD FIKRI HAYKAL SYARIF, Ir. Hermawan, M.Si.

2014 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Pembatasan aliran berlawanan arah / Countercurrent Flow Limitation (CCFL) merupakan fenomena penting untuk berbagai aplikasi teknik dan keselamatan reaktor air ringan. Secara khusus, kemungkinan terjadinya CCFL terletak di pipa panas (hot leg) pada Pressurized Water Reactor (PWR) selama kecelakaan yang menyebabkan hilangnya pendinginan (LOCA) untuk penelitian keselamatan nuklir. Studi tentang pola aliran dua fase antara gas-cairan berlawanan arah pada pembangkit tenaga nuklir telah dilakukan selama beberapa dekade terakhir. Dalam penelitian ini, data eksperimental CCFL untuk gas-cairan pada pipa horizontal dan pipa miring diselidiki. Maka dari itu dilakukan pengamatan karakteristik aliran dua fase gas-cair pada pipa horizontal dan pipa miring sebagai fenomena dasar untuk melakukan penyelidikan mendalam karakteristik aliran berlawanan arah melalui metode visualisasi. Pada penelitian ini dilakukan percobaan dengan menggunakan skala kecil dari pipa panas PWR sebenarnya, yaitu pipa melingkar skala 1/30th dari diameter pipa panas Konvoi Jerman, sedangkan sudut kemiringan riser adalah 50°. Karakteristik pola aliran ditangkap oleh kamera kecepatan tinggi sepanjang hot leg memberikan tampilan jelas batas antar-muka gas-cairan. Karaktersitik yang diamati mulai dari onset of flooding sampai zero penetration. Onset of flooding diidentifikasi dengan menganalisis perubahan ketinggian air keluar pada tangki bawah. Dari pengamatan kamera kecepatan tinggi ditemukan bahwa inisiasi flooding bertepatan dengan pembentukan aliran slug yang terbentuk di puncak hydraulic jump. Pada tingkat aliran cairan yang rendah, slugging muncul dekat dengan tikungan; pada tingkat aliran cairan yang lebih tinggi, tampaknya jauh dari tikungan, di bagian horizontal. Efek dari perbandingan panjang pipa horizontal tehadap diameter dalam pipa adalah sangat penting untuk terjadinya banjir.

Countercurrent flow limitation (CCFL) is an important phenomenon for numerous engineering applications and safety of light water reactors. In particular, the possible occurrence of CCFL located in the hot-leg of a Pressurized Water Reactor (PWR) during LOCA accidents for nuclear safety research. Study into gasliquid countercurrent two-phase flow in a model of pressurized water reactor (PWR) hot leg has been carried out over the last several decades. In the present study, the experimental data of the CCFL for gas-liquid in a horizontal and inclined pipe are investigated. Thus the observation of two-phase flow characteristics of gasliquid horizontal pipe and inclined pipe as the basis for investigating the phenomenon of in-depth counter-flow characteristics by visualization method. In this study conducted experiments using small scale of the actual PWR hotleg, the pipe diameter of the circular scale of 1/30th of a German Konvoi PWR, while the riser angle is 50°. The characteristics of the flow pattern was captured by a highspeed camera along the hot leg gives the appearance of interface between gas and liquid. Characteristic is observed from the onset of flooding to zero penetration. The onset of flooding identified by analyzing the changes of water level in lower tank. From the high-speed observations it was found that the initiation of flooding coincides with the formation of slug flow are formed at the crest of the hydraulic jump. At low liquid flow rates, slugging appears close to the bend; at higher liquid flow rates, it appears far away from the bend, in the horizontal section. The effects of the inclination angle of the bends, the liquid inlet conditions and the length of the horizontal pipes are of significance for the onset of flooding.

Kata Kunci : Aliran dua fase, gas-cairan, pembatasan aliran berlawanan arah, visualisasi, pressurized water reactor, horizontal, miring, onset of flooding, zero penetration, hydrauilic jump, hot leg