ISSN : 1412-9612 2010 Rekayasa Aplikasi Perancangan dan Industri IX Simposium Nasional Surakarta, 4 Desember 2010 PENGEMBANGAN TEKNOLOGI DAN POTENSI ENERGI UNTUK KESEJAHTERAAN PROSIDING TEKNIK MESIN Universitas Muhammadiyah Surakarta FAKULTAS TEKNIK Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Surakarta 57102
Simposium Nasional RAPI IX 2010 ISSN: 1412-9612 KAJI EKSPERIMEN POLA ALIRAN PLUG DAN SLUG AIR-UDARA PADA PIPA MENDATAR Budi Santoso 1,2, Fithroh D. R. 3, Indarto 4, Deendarlianto 4, Thomas S. W. 5 1 Program Pascasarjana Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No. 2, Yogyakarta 55281 2 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Jl. Sutarmi 36A Surakarta-57126 3 Program Sarjana Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No. 2, Yogyakarta 55281 4 Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No. 2, Yogyakarta 55281 5 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No. 2, Yogyakarta 55281 e-mail: msbudis@yahoo.co.id Abstrak Dalam aliran dua fase pengetahuan tentang pola aliran sangat penting, karena hal ini menentukan bagaimana model analisis atau korelasi yang akan digunakan dalam meramalkan perilaku aliran fluida. Pola aliran tertentu akan diperoleh effisiensi produksi yang lebih dari pola aliran lain, dapat berbahaya, dan sebagai pertimbangan dalam perencanaan fasilitas aliran dua fase yang berkaitkan dengan penurunan tekanan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengkaji pola aliran plug dan slug aliran dua fase air-udara beserta kecepatan gelembung. Metode yang digunakan adalah metode visualisasi pengamatan pola aliran. Pengukuran parameter-parameter dalam aliran plug dan slug dilakukan dengan menggunakan high-speed video camera. Penelitian dilakukan pada kecepatan superfisial air 0,14 m/s 1,95 m/s dan kecepatan superfisial udara 0,52 m/s 3,65 m/s. Penelitian dilakukan pada pipa horisontal dengan diameter dalam pipa 24 mm. Pola aliran yang diteliti adalah pola aliran kantung (plug), sumbat likuid (slug) dan transisinya. Pada kecepatan superfisial gas yang rendah terjadi aliran kantung. Dengan meningkatnya kecepatan superfisial gas maka terjadi mekanisme aerasi (masuknya fase gas berbentuk gelembung kecil ke dalam fase cair) sehingga menghasilkan aliran sumbat likui. Nilai konstanta C 0 pada persamaan Nicklin (1962) yang didapatkan pada penelitian ini sesuai dengan nilai yang diajukan oleh Bendiksen (1984) untuk Fr>3,5. Untuk nilai V tidak didapatkan nilai yang mendekati nilai yang diajukan oleh Bendiksen (1984). Kata kunci: Aliran dua fase, pipa mendatar, air-udara, plug dan slug, high speed video-camera Pendahuluan Aliran dua fase ini banyak dijumpai baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam proses-proses industri, seperti pada ketel uap, kondensor, alat penukar panas, reaktor nuklir, pencairan gas alam, pipa saluran dan lain-lain. Dalam aliran dua fase pengetahuan tentang pola aliran sangat penting, karena hal ini menentukan bagaimana model analisis atau korelasi yang akan digunakan dalam meramalkan perilaku aliran fluida. Pola aliran tertentu akan diperoleh effisiensi produksi yang lebih dari pola aliran lain, dapat berbahaya, dan sebagai pertimbangan dalam perencanaan fasilitas aliran dua fase yang berkaitkan dengan penurunan tekanan. Studi tentang aliran dua fase dapat diperhatikan atas beberapa bagian, yaitu wujud fase, arah aliran dan kedudukan saluran. Beberapa teknik yang telah direkomendasikan untuk identifikasi pola aliran dibagi dalam tiga kategori: 1. Metode analitis (Analytical methods). 2. Metode Visualisasi (Visualization methods): metode photografi, radiografi sinar X dan multibeam gamma densitometry. 3. Metode yang tergantung pada pengukuran dari banyaknya fluktuasi dan karakteristik statistik dalam parameter pola aliran. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode visualisasi pengamatan pola aliran menggunakan peralatan high speed video-camera. Pada penelitian ini terminologi pola aliran yang digunakan mengacu pada M-136