Pengaruh Expansion Ratio Terhadap Entrainment Ratio

76

4.3 Pengaruh Expansion Ratio Terhadap Entrainment Ratio

Expansion ratio merupakan rasio perbandingan antara primary pressure terhadap secondary pressure, dimana hubungan kedua kondisi tersebut ditampilkan pada Gambar 4.8. Hasil percobaan menunjukkan bahwa semakin tinggi primary pressure maka nilai expansion ratio akan semakin naik. Nilai secondary pressure sangat ditentukan oleh temperaturnya, karena tekanan dan temperatur berbanding lurus White, 1998. Semakin rendah secondary temperature maka semakin tinggi nilai expansion ratio karena memiliki hubungan perbandingan terbalik. 100 200 300 400 7 14 21 28 35 Expansion Ratio Primary Pressure kPa Secondary temp. °C 80 Secondary temp. °C 70 Secondary temp. °C 60 Secondary temp. °C 50 Gambar 4.8 Grafik pengaruh primary pressure terhadap expansion ratio pada ketiga variasi area throat ratio 6,25, 12,5, dan 18,75. Pengaruh expansion ratio pada ketiga jenis variasi area ratio throat pada tekanan 100 kPa ditampilkan pada Gambar 4.9. Nilai entraiment ratio optimum terjadi pada variasi area ratio throat 18,75 dengan nilai ω = 1. Pada tekanan 100 kPa, nilai entrainment ratio untuk variasi area ratio throat 6,25 selalu berada pada nilai negatif, hal ini disebabkan panjang throat terlalu pendek sehingga perpindahan momentum antara kedua aliran primary dan secondary tidak terjadi PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 77 secara sempurna Li, C, et al., 2011. Namun pada kedua variasi yang lain, perpindahan momentum terjadi dengan baik dan menghasilkan nilai entrainment ratio yang selalu positif. Kenaikan nilai expansion ratio menyebabkan penurunan entrainment ratio. Fenomena ini terjadi karena turunnya nilai critical back pressure yang berbanding lurus dengan secondary temperature Li, C, et al., 2011. Nilai entrainment ratio optimum diperoleh pada nilai expansion ratio ER 2,1 dengan variasi area ratio throat 18,75. Fenomena ini terjadi karena pada expansion ratio tersebut kondisi secondary temperature yang paling tinggi high critical back pressure dan mixing chamber memiliki throat yang paling panjang sehingga aliran berupa fully developed White, 1998. Aliran yang melewati throat memiliki shock wave yang lebih kecil sehingga memperbesar momentum transfer antara kedua fluida sehingga meningkatkan entrainment ratio Li, C, et al., 2011. 0.0 2 4 6 8 -1.8 -1.2 -0.6 0.0 0.6 1.2 Entrainment Ratio Expansion Ratio Area Ratio Throat 6.25 Area Ratio Throat 12.50 Area Ratio Throat 18.75 Gambar 4.9 Grafik pengaruh expansion ratio terhadap entrainment ratio pada primary pressure 100 kPa. 78 Pengaruh expansion ratio terhadap entrainment ratio pada tekanan 200 kPa untuk ketiga jenis variasi area ratio throat ditunjukkan pada Gambar 4.10. Nilai optimum entrainment ratio untuk tekanan 200 kPa adalah 0,68 dengan variasi area ratio throat 12,5 dan expansion ratio 4,2. Hasil percobaan secara keseluruhan menunjukkan fenomena yang serupa seperti pada variasi tekanan 100 kPa, dimana terjadi penurunan entrainment ratio seiring peningkatan nilai expansion ratio. Namun pada variasi area ratio throat 6,25 nilai entrainment ratio telah menunjukkan nilai positif. Hal ini disebabkan karena ejektor telah memiliki compression effect pada tekanan 200 kPa walaupun throat memiliki panjang yang paling pendek Chandra, et al., 2014. 4 8 12 16 0.0 0.42 0.49 0.56 0.63 0.70 0.77 Entrainment Ratio Expansion Ratio Area Ratio Throat 6.25 Area Ratio Throat 12.50 Area Ratio Throat 18.75 Gambar 4.10 Grafik pengaruh expansion ratio terhadap entrainment ratio pada primary pressure 200 kPa. Pengaruh expansion ratio terhadap entrainment ratio pada tekanan 300 kPa ditampilkan pada Gambar 4.11. Hasil percobaan menunjukkan bahwa ketiga jenis variasi throat memiliki fenomena yang berbeda seiring dengan kenaikan expansion ratio. Hasil percobaan menunjukkan nilai optimum entrainment ratio pada tekanan 300 kPa dihasilkan oleh variasi area ratio throat 18,75 dan ER 6,3 dengan nilai ω = 0,59. 79 Variasi area ratio throat 18,75 memiliki fenomena yang serupa dengan variasi tekanan 100 kPa dan 200 kPa, dimana terjadi penurunan nilai entrainment ratio dengan kenaikan expansion ratio. Namun pada variasi area ratio throat 12,5, terjadi peningkatan entrainment ratio seiring dengan kenaikan expansion ratio. Fenomena ini dapat terjadi karena pada range ER 5 sampai 15 terjadi back pressure yang melebihi nilai critical back pressure. Back pressure dapat disebabkan oleh kenaikan suhu kondenser Chandra, et al., 2014. Sedangkan saat ER berada diatas 20, back pressure tidak melebihi nilai critical back pressure karena air pada kondenser kembali disirkulasi dengan baik. Pengaruh expansion ratio terhadap entrainment ratio pada variasi area ratio throat 6,25 dengan tekanan 300 kPa memiliki fenomena yang berbeda dengan variasi area ratio throat yang lain. Pada range ER 5 sampai 7, nilai entrainment ratio menunjukkan nilai negatif. Hal ini dapat disebabkan karena back pressure yang terjadi pada ejektor melebihi nilai critical back pressure. Back pressure yang tinggi disebabkan oleh naiknya suhu kondenser karena terjadi perpindahan kalor di dalam tangki kondenser. Sedangkan untuk range ER 10 sampai 25, nilai entrainment ratio bertanda positif karena nilai critical back pressure yang lebih tinggi. Selain itu terjadi fenomena penurunan nilai entrainment ratio yang serupa dengan variasi area ratio throat 18,75. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 80 7 14 21 28 -0.9 -0.6 -0.3 0.0 0.3 0.6 0.9 Entraiment Ratio Expansion Ratio Area Ratio Throat 6.25 Area Ratio Throat 12.50 Area Ratio Throat 18.75 Gambar 4.11 Grafik pengaruh expansion ratio terhadap entrainment ratio pada primary pressure 300 kPa. Pengaruh expansion ratio terhadap entrainment ratio pada tekanan 400 kPa dengan tiga variasi area throat ratio ditunjukkan oleh Gambar 4.12. Nilai entrainment ratio optimum diperoleh pada nilai 0,43 dengan ER 8,4 pada variasi area ratio throat 18,75. Hasil percobaan pada variasi area ratio throat menunjukkan fenomena yang serupa dengan variasi tekanan 100 kPa, 200 kPa, dan 300 kPa. Sedangkan hasil percobaan dengan variasi area ratio throat pada tekanan 400 kPa menunjukkan peningkatan entrainment ratio saat expansion ratio melebihi 25. Hal tersebut dapat terjadi karena terjadi back pressure yang melebihi nilai critical back pressure ejektor. Back pressure dipengaruhi oleh suhu air kondenser yang meningkat karena perpindahan kalor Chandra, et al., 2014. 81 8 16 24 32 -0.6 -0.3 0.0 0.3 0.6 0.9 Entrainment Ratio Expansion Ratio Area Ratio Throat 6.25 Area Ratio Throat 12.50 Area Ratio Throat 18.75 Gambar 4.12 Grafik pengaruh expansion ratio terhadap entrainment ratio pada primary pressure 400 kPa

4.4 Pengaruh Entrainment Ratio Terhadap Coefficient of Performance