Simulasi Komputasi dan Verifikasi Eksperimen Aliran Fluida Dua Fase (Air-Udara) di Belokan 90°
| Main Author: | Nugraha, ArifYunizar |
|---|---|
| Format: | Thesis NonPeerReviewed |
| Terbitan: |
, 2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
http://repository.ub.ac.id/158590/ |
Daftar Isi:
- Pressure drop aliran dua fase memiliki keterkaitan dengan flow pattern yang dipengaruhi oleh beberapa faktor yang diantaranya tegangan permukaan, gravitasi, kecepatan fluida, densitas fluida dan geometri belokan. Geometri belokan 90° memiliki kefleksibilitas dalam merubah arah aliran sehingga umum digunakan dalam suatu instalasi, namun memiliki kelemahan yaitu terjadinya tekanan balik ( pressure drop ) yang besar akibat pengaruh gravitasi yang tegak lurus terhadap bidang vertikal. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pressure drop yang terjadi di belokan 90° dari posisi horizontal ke posisi vertikal serta menganalisa flow pattern fluida dua fase (air-udara) di belokan 90° secara simulasi komputasi dan diverifikasi secara visualisasi dengan bantuan kamera digital high speed . Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah memberikan informasi pengaruh aliran fluida dua fase (air-udara) dalam pengembangannya di bidang industri seperti perancangan desain yang optimum, prediksi keterbatasan kemampuan operasional mesin, mendiagnosa kegagalan atau kerusakan pada kondisi tertentu, serta keamanan dalam pengoperasian peralatan industri. Penelitian dimulai bulan Juni sampai November 2014 di Studio Perancangan dan Rekayasa Sistem (SPRS) dan Laboratorium Fenomena Dasar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Penelitian ini menggunakan bahan pipa PVC Clear (CPVC) dan acrylic (PMMA) pada seksi uji belokan 90° untuk mengamati flow pattern secara visualisasi selanjutnya dianalisa melalui simulasi KDF dengan software ANSYS FLUENT 14.5 dan diverifikasi secara eksperimen. Perhitungan pressure drop di belokan 90 dihitung secara teoritis dan eksperimen sehingga penelitian dapat dikaji secara ilmiah. Hasil penelitian menunjukkan ada hubungan antara flow pattern terhadap besar pressure drop aliran dua fase di belokan 90° dari ketebalan interface . Semakin besar ketebalan interface maka pressure drop semakin menurun baik secara teoritis maupun eksperimen yang dikarenakan interface berkaitan dengan gesekan antar fase yang dalam hal ini adalah efek slip jika bilangan Reynolds air ( Re SL ) menurun maka slip antar fase besar. Efek slip merupakan bagian dari fraksi volume yang mempengaruhi gaya sentrifugal yang mendorong fase air ke dinding luar belokan serta pengaruh elevasi dan tekanan balik di belokan 90° memberikan dampak pada gesekan antar fase dan ketebalan interface . Semakin besar proporsi volumetrik udara ( β ) maka bilangan Reynolds air ( Re SL ) semakin menurun sehingga menyebabkan gesekan antar fase yang besar. Fenomena aliran dua fase di belokan 90° berupa flow pattern slug yang mana fase udara menyentuh bagian atas atau bagian radius dalam belokan 90°. Semakin besar proporsi volumetrik udara ( β ) juga menyebabkan ketidakstabilan fluida air dan mempengaruhi flow pattern di belokan 90°, ketidakstabilan tersebut dikarenakan aliran balik di belokan 90° serta gaya sentrifugal yang disebabkan belokan 90° tersebut memberikan pengaruh terhadap gaya gesek antar fase yang saling menekan dengan munculnya interface dengan ketebalan tertentu.