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