Pengukuran Distribusi Tekanan Aliran Gas-Cair dalam Pompa Sentrifugal untuk Berbagai Tegangan Permukaan Cairan

WIDYA ARYADI, ST, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA

2006 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Fenomena aliran dua fase, khususnya gas-cair yang merupakan bagian dari aliran multi fase, banyak dijumpai dalam berbagai proses industri seperti sistem pengkondisian udara, transportasi produk perminyakan, pencarian gas dan lain-lain. Salah satu permasalahan yang dihadapi dalam aliran gas-cair adalah pemompaan. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui fenomena hasil pengukuran distribusi tekanan aliran gas-cair dalam pompa sentrifugal untuk berbagai tegangan permukaan cairan. Distribusi tekanan dalam impeler sangat terpengaruh oleh fraksi hampa. Perubahan distribusi tekanan karena masuknya udara terihat jelas pada daerah masuk impeler dan perubahan tersebut menimbulkan ketidakpastian dalam keseluruhan pola aliran dalam impeler. Distribusi fraksi hampa dalam sebuah impeler terlihat cukup besar pada daerah jari-jari terluar impeler sebagai akibat gradien tekanan positif pada daerah tersebut. sehingga gelembung udara bergerak lebih pelan dibandingkan dengan air. Fraksi hampa terendah didapatkan pada daerah pusat jari-jari impeler di mana gradien tekanan daerah tersebut adalah negatif. Bentuk pola aliran sangat dipengaruhi tegangan permukaan. Tegangan permukaan yang rendah mengakibatkan aliran cenderung homogen. Penelitian ini bersifat eksperimen yang bertujuan untuk menggambarkan fenomena yang terjadi pada aliran dua fase dalam pompa. Bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah: air pada suhu kamar ( 270 c ) dengan sifat fisis p = 998 kg/m3, m = 1,0 E-3 kg/m.det. Empat variasi fluida kerja, di antaranya : Air + 0,01 % deterjen, Air + 0,05 % deterjen, Air + 0,09 % deterjen. Dengan deterjen merek Sunlight. Variabel yang diamati selama penelitian adalah debit udara yang diinjeksikan dalam saluran masuk pompa 0,5 lt/s, 0,8 lt/s, 0,12 lt/s, 0,15 lt/s. Berdasar hasil pengujian dan pembahasan dapat disimpulkan : Penurunan tegangan permukaan pada fluida kerja akibat penambahan deterjen meningkatkan distribusi tekanan dan debit pompa sentrifugal pada aliran gas-cair. Penurunan tegangan permukaan fluida kerja mengakibatkan udara mudah menerobos air sehingga secara visual terlihat aliran homogen terjadi dalam pompa, dengan kata lain tidak terjadi pengumpulan gas pada poros impeler, atau aliran terpisah, separasi gas-cair. Cairan kerja dengan kadar pencampuran deterjen tertinggi menghasilkan distribusi tekanan atau selisih tekanan (AP) dan debit terbesar.

Two phases of flow phenomenon, especially liquid-gas constitutes a part of flow of multi phases, frequently met in so many industrial processes like system of air conditioning, transportation of transportation products, gas seeking, and the like. One of problems faced in flow liquid-gas is pumping. The intention of this research is to know the result of distribution pressure measurement of liquid gas flow in centrifugal pump to various tension of dilution surface. The form of flow pattern is very influenced by surface tension. Lower surface tension makes the flow tend to be homogeneous. This research is experimental research which its aim is to depict the phenomenon happened at two phases of flow in pump. Substance utilized in this research is water in 270 c chamber with physical characteristic p = 998 kg/m3, m = 1,0 E-3 kg/m.s. Four variation of fluid work, among other things : water + 0,01 % detergent, water + 0,05 % detergent, water + 0,09 % detergent. The detergent are of sunlight brand. Variables examined during this research are air debit injected to incoming channel of pump 0,5 lt/s, 0,8 lt/s, 0,12 lt/s, 0,15 lt/s. Based on result of inferential solution and examination it can be concluded. This degradation of surface tension of fluid caused by detergent addition increase. The distribution of tension and air debit in centrifugal pump. Degradation of tension of fluid surface makes the air easy to infiltrate the water so that visually seen as homogeneous flow happened in pump, In the contrary is not happen in the gathering gas at axis impeller, or separate the flow of liquid-gas, Dilution with the highest detergent mixing rate yield the distribution of pressure or pressure difference (AP) and biggest debit.

Kata Kunci : Two phases, centrifugal pump, surface tension