Studi Eksperimental Mengenai Inisiasi Aliran Slug Air-Udara pada Pipa Horizontal

RR PRAMESWARI K, Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA

2015 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Aliran dua fase banyak ditemui pada berbagai aplikasi industri antara lain tranportasi fluida menggunakan pipa, pembangkit tenaga listrik, alat penukar kalor, proses pada industri kimia, proses pengolahan minyak, reaktor nuklir, sistem refrigrasi, dan lain sebagainya. Aliran slug merupakan salah satu jenis aliran dua fase yang mendapat perhatian lebih karena memiliki beberapa perilaku yang unik. Kemunculan gesekan antar slug dengan penampang pipa dan slip antar fase menyebabkan fluktuasi beda tekanan lokal menjadi semakin besar sehingga dapat menyebabkan pecahnya pipa. Selain itu karena akibat adanya kavitasi, laju korosi akan menjadi lebih tinggi. Maka, keberadaan aliran slug perlu dihindari dan dikontrol untuk mencegah munculnya kerusakan pada pipa. Untuk mengetahui perilaku aliran slug terlebih dahulu perlu diketahui inisiasi aliran slug dibantu oleh parameter penting lainnya seperti kecepatan superfisial, fluktuasi beda tekanan, penurunan tekanan dan frekuensi slug. Aliran slug diamati dengan high speed camera berupa gambar berurutan dan video. Pengamatan dilakukan pada pipa berdiameter 26 mm dengan variasi kecepatan superfisial air dan variasi kecepatan superfisial udara. Selanjutnya dilakukan analisis data untuk mengetahui fluktuasi beda tekanan menggunakan pressure transducer yang diletakkan pada titik 25D, 50D dan 75D dan menggunakan Easysense 2250 - Validyne software dengan pengambilan data 500 data per detik selama 120 detik yang kemudian dianalisis dengan Probability Distribution Function (PDF) dan Power Spectral Density (PSD). Dari pengamatan visual didapatkan mekanisme inisiasi aliran slug dan frekuensi kemunculan slug. Sedangkan dari analisis data fluktuasi beda tekanan didapatkan bahwa peningkatan kecepatan superfisial udara dan kecepatan superfisial air menyebabkan nilai fluktuasi tekanan, frekuensi fluktuasi tekanan dan sebarannya akan bertambah tinggi.

Two phase flow commonly used in so many industrial applications such as in piping system, water generator, heat exchanger, chemical industries, nuclear reactor and so on. Slug flow is one of two phase flow that should be avoided because of its unique characteristics. Friction between the slug and cross sectional area of pipes and slip between its phase increase the local pressure differential fluctuations and it can cause pipe blast. Because of cavitation, the corrosion grows faster. So that, slug should be avoided. To understand its characteristics, it is important to learn the initiation of slug flow which helped by some important parameters such as superficial velocity, pressure differential fluctuations, pressure gradient and slug frequency. In this research, slug has been observed by high speed camera which produces sequence images and videos in 26 mm diameter pipe and various superficial velocity of liquid and gas. Then, measuring pressure differential fluctuaruon and pressure gradient with pressure transducer located in 25D, 50D and 75D and using Easysense 2250 - Validyne software 500 data per second for 120 second. The data is being analyzed formed Probability Distribution Function (PDF) dan Power Spectral Density (PSD). Initiation mechanism of slug flow and slug frequency extracted by the visual observation. Therefore, from pressure differential fluctuation data, the increasing of superficial velocity of liquid and gas increases the number of its fluctuations.

Kata Kunci : Aliran dua fasa, aliran air-udara, inisiasi aliran slug, visualisasi, pressure gradient