Proses Penguapan Pada Ketel Uap

13

2.5. Proses Penguapan Pada Ketel Uap

Proses penguapan pada ketel uap terjadi pada tekanan dan temperatur fluida konstan. Tekanan dan temperatur ini dinamakan tekanan saturasi P SAT dan temperatur saturasi T SAT . Tekanan dan temperatur saturasi ini menjadi spesifikasi dari ketel uap tersebut. Pemberian flux panas pada fluida, akan menambah kwalitas uap fluida tersebut. Gambar 2. 9 Diagram T-x proses penguapan pada ketel uap Selama proses penguapan ini aliran fluida dalam pipa berbeda-beda, karena terbentuknya gelembung-gelembung uap dan yang akan bertambah besar seiring dengan penambahan kwalitas uap. Aliran dan perpindahan panas pada pipa ketel uap ini, tergantung kepada posisi pipa dan arah aliran fluida. Namun dalam hal ini yang akan dibahas hanya pada pipa vertikal dan aliran fluida keatas.

2.5.1. Jenis-Jenis Aliran pada Proses Penguapan dengan Arah Aliran Vertikal Keatas dalam Pipa

Pola aliran proses penguapan pada pipa vertikal dibagi dalam lima bagian Gambar 2.10 yaitu aliran fasa cair single phase liquid flow, aliran gelembung x Kwalitas Uap 1 T SAT P SAT Konstan T T SAT 14 bubbly flow, aliran sumbat slug flow, aliran annular annular flow, aliran fasa uap single phase vapor flow. Gambar 2. 10 Penguapan dalam pipa dengan aliran vertikal keatas Meskipun sulit untuk mengetahui jenis aliran didalam pipa, dan posisi pergantian jenis aliran yang satu denagn yang lainnya, diperlukan sekali metoda untuk memberikan gambaran posisi jenis aliran tertentu dalam pipa. Suatu metoda untuk menggambarkan peralihan jenis aliran dalam pipa adalah dalam bentuk pemetaan jenis aliran. Jenis aliran ini dilukiskan dalam bentuk grafik, koordinat yang merupakan fungsi dari kecepatan superfisial fase gas g j dan kecepatan superfisial fase cairan f j . Grafik jenis aliran dengan aliran fluida vertikal keatas pada pipa vertikal yang telah dibuat oleh para peneliti Hewit Roberts, 1969 adalah seperti gambar 2.7 lit. 2 hal 16 dibawah ini. 15 Gambar 2. 11 Peta aliran dalam pipa aliran vertikal keatas Kecepatan superfisial fase gas g j dan kecepatan superfisial fase cairan f j dihitung menggunakan persamaan berikut ini ] s [kgm x] - [G1 2 f 2 2 ρ ρ = f f j [ Lit. 2. hal:15] 2- 1 ] s [kgm ] [G x 2 g 2 2 ρ ρ = g g j [ Lit. 2. hal:15] 2- 2

2.5.1.1. Aliran Fasa Cair Single Phase liquid Flow

Sebelum air mencapai temperatur saturasi, aliran didalam pipa adalah aliran fasa cair single Phase liquid. Batas aliran ini adalah sampai terbentuknya gelembung bubbly pada dinding pipa. Dalam aliran ini fluida dianalisa sebagai fluida incompressible. Dan perpindahan panas yang terjadi adalah perpindahan panas secara konveksi. g j f j 16

2.5.1.2. Aliran Gelembung Bubbly Flow

Setelah temperatur air dalam pipa sama dengan temperatur saturasi air tersebut akan timbul gelembung gelembung kecil terutama pada dinding pipa, karena air yang lebih dahulu mencapai temperatur saturasi adalah pada dinding pipa. Aliran pada daerah gelembung-gelembung kecil ini dinamakan aliran gelembung Bubbly Flow. Gambar 2. 12 Aliran Gelembung Dalam aliran gelembung, gelembung uap pada satu sisi bisa kecil dan berbentuk bulat dan disisi lain bisa juga besar dengan bentuk bulat dan datar. Dalam kondisi ini ukuran gelembung tidak selalu sama persis, tetapi diperkirakan mempunyai ukuran yang sama uniform. Dari gambar 2.11 diatas dapat diketahui batas aliran gelembung Bubbly Flow adalah: ] s [kgm 5124 2 2 f f j ρ ] s [kgm 168 2 2 g g j ρ

2.5.1.3. Aliran Sumbat Slug Flow

Seiring dengan meningkatnya kwalitas uap pada pipa, gelembung- gelembung uap yang timbul akan bertambah besar, sehingga membentuk sumbat – sumbat pada pipa. Aliran pada daerah ini dinamakan aliran sumbat Slug Flow. Namun jika pada aliran sumbat ini terdapat banyak gelembung-gelembung kecil bubbly, aliran pada daerah ini sering disebut dengan aliran acak Churn Flow. 17 Gambar 2. 13 Aluran Sumbat Slug dan aliran acak Churn Aliran acak dibentuk dari pecahnya gelembung uap besar dalam aliran sumbat. Aliran ini kadang-kadang disebut sebagai aliran semi-cincin semi-annular atau aliran cincin-sumbat cairan slug-annular. Dari gambar 2.11 diatas dapat diketahui batas aliran sumbat Slug Flow adalah: ] s [kgm 5124 2 2 f f j ρ ] s [kgm 168 2 2 g g j ρ

2.5.1.4. Aliran Cincin Annular Flow

Selanjutnya gelembung-gelembung besar pada aliran sumbat tersebut akan semakin besar sehingga membentuk silinder ditengah tengah pipa, sedangkan di dinding pipa masih berbentuk cair. Aliran pada daerah ini dinamakan aliran annular Annular Flow. Fasa cair pada dinding pipa di daerah aliran annular akan semakin menipis seiring dengan bertambahnya kwalitas uap yang terbentuk. Sehingga mencapai titik dimana fasa cair pada dinding ini tidak ada lagi. Titik ini dinamakan titik Dryout Dryout Point. Namun pada titik dryout ini, kwalitas uap belum mencapai titik jenuh uap. Gambar 2. 14 Aliran Cincin Annular 18 Untuk flux panas yang besar, cairan pada dinding pipa akan mengering lebih dahulu, sementara cairan pada tengah pipa masih belum menguap. Dengan demikian akan membentuk aliran silinder dengan cairan ditengah pipa. Aliran ini disebut aliran wispy annular. Dan umumnya aliran ini terjadi dalam kondisi Departure Nucleat Boiling DNB. Karena kwalitas uap pada aliran ini masih rendah. Dari gambar 2.11 diatas dapat diketahui batas aliran annular Annular Flow adalah: ] s [kgm 1000 2 2 f f j ρ ] s [kgm 168 2 2 g g j ρ Dan batas aliran wispy annular adalah : ] s [kgm 1000 2 2 f f j ρ ] s [kgm 168 2 2 g g j ρ

2.5.1.5. Aliran Fasa Uap Single Phase Vapor Flow

Setelah Fluida mencapai fasa uap jenuh, aliran fluida adalah aliran fasa uap Single Phase Vapor. Dan pada aliran ini uap akan menjadi uap superheat.

2.5.2. Perpindahan Panas dalam Proses Penguapan Pada Pipa Vertikal dengan Aliran keatas

Perpindahan panas pada proses penguapan pada pipa vertikal dengan aliran ke atas dibagi dalam empat bagian yaitu : perpindahan panas konveksi pada fasa cair Convection Single-Phase liquid, Subcooled boiling, saturated boiling dan perpindahan panas ponveksi pada fasa uap Convection Single-Phase vapor. Posisi daerah perpindahan panas ini berbeda-beda pada pipa, tergantung kepada besar flux panas permukaan yang diberikan kepada pipa. Posisi perpindahan panas ini dapat dilihat pada gambar 2-6. 19

2.5.2.1. Perpindahan Panas Konveksi pada Fasa Cair

Perpindahan panas konveksi dengan flux Panas φ konstan dihitung dengan menggunakan persamaan 2-3 berikut ini. A q conv . φ = 2- 3 Dimana : A = Luas permukaan yang dipanasi [m 2 ]. Dalam pipa, luas penampang yang dipanasi adalah .D.z φ = Fluks panas pada permukaan pipa [Wattm 2 ] q conv = Perpindahan panas konveksi [Watt] z = Panjang pipa [m] Sehingga untuk pipa dengan diameter D, besar perpindahan panas yang terjadi adalah : z D π φ = conv q 2- 4 Sedangkan perpindahan panas pada fluida didalam pipa adalah : . . fi f pf f conv T z T c W q − = 2- 5 Dimana : W f = laju aliran massa pada fasa cair kgs c pf = koefisien panas konveksi pada fasa cair [Jkg C] T f z = Temperatur lokal fluida dalam pipa [ C] T fi = Temperatur fluida masuk pipa [ C] Sehingga keseimbangan panas pada pipa adalah dengan menggabungkan persamaan 2-4 dan 2-5 diatas persamaan menjadi: . . z D fi f pf f T z T c W − = π φ 2- 6 Laju aliran massa f W sering dibuat dalam kecepatan massa G hubungan antara keduanya adalah seperti persamaan 2-7. 2 4 D W G f π = 2- 7 20 Sehingga dengan menyusun ulang persamaan 2-6 diatas dan menggabungkannya kedalam persamaan 2-7. didapatkan persamaan 2-8, untuk menghitung distribusi panas lokal fluida disepanjang pipa. D c G z T z T pf fi f φ 4 + = 2- 8 Temperatur permukaan dinding pipa adalah temperatur lokal fluida ditambah dengan perbedaan temperatur dinding dengan temperatur lokal : f f w T z T T ∆ + = [ Lit. 2. hal:145] 2- 9 Dimana : fo f h T φ = ∆ [ Lit. 2. hal:145] 2- 10 Sehingga persamaan 2-9 diatas menjadi fo f w h z T T φ + = 2- 11 Untuk mendapatkan h fo dihitung dari bilangan Nusselt menurut persamaan f fo D k D h Nu = 2- 12 Dimana : D Nu = bilangan Nusselt fo h = koefisien konveksi fluida [Wm 2 C] f k = konduktivitas thermal fluida [Wm C] D = diameter pipa [m] Bilangan Nusselt untuk aliran laminar dalam pipa 1 . 2 2 3 25 . 43 . 33 . Pr Pr Pr Re 17 .         ∆       = f f w f f D T g D Nu µ β ρ [ Lit. 2. hal:146] 2- 13 berlaku untuk zD 50 dan Re 2000, Sedangkan untuk aliran Turbulen dalam pipa digunakan persamaan Dittus-Boelter, yang berlaku untuk zD 10 dan Re3000. 4 . 8 . Pr Re 023 . f D Nu = [ Lit. 2. hal:146] 2- 14 21

2.5.2.2. Subcooled boiling

Daerah subcooled boiling adalah daerah mulai timbulnya gelembung gelembung pada dinding pipa sampai pada temperatur rata-rata fluida sama dengan temperatur saturasi fluida. Umumnya jenis aliran yang terjadi pada daerah ini adalah aliran gelembung Bubbly flow dan aliran sumbat Slug Flow Gambar 2. 15 Distribusi Temperatur dinding pipa dan air pada daerah subcooling Temperatur fluida pada dinding pipa umumnya lebih tinggi dari temperatur fluida di tengah pipa. Sehingga fluida yang terlebih dahulu mencapai temperatur saturasi adalah pada dinding pipa. Oleh karena itu pembentukan gelembung–gelembung lebih dahulu pada dinding pipa. Posisi terbentuknya gelembung gelembung awal ini dinamakan Nucleat boiling. Gambar Posisi Nucleat boiling dapat dilihat pada gambar 2-15 diatas [Lit 9 hal 2.7.3-5]. Pembentukan gelembung tidak terjadi saat Temperatur dinding sama dengan temperatur saturasi, tetapi ada penambahan temperatur tertentu ONB SAT T ∆ . Sehingga pembentukan Gelembung pada dinding pipa terjadi saat ONB SAT SAT W T T T ∆ + = . Oleh karena Penambahan temperatur tersebut posisi 22 pembentukan gelembung pada dinding pipa akan bergeser atau bertambah. Pergeseran posisi ini dinamakan Onset Nucleat boiling ONB. Temperatur fluida T f di pusat pipa saat timbulnya gelembung pada dinding pipa dapat dihitung menggunakan persamaan 2-8. Sehingga dengan menghubungkan kondisi Onset Nucleat boiling ini kedalam persamaan 2-11 dan menyusun ulang kembali persamaan, maka dapat diketahui posisi Onset Nucleat boiling NB z menurut persamaan 2-15. Untuk pipa yang dipanaskan dengan flux panas φ konstan dengan kecepatan massa G, Panjang pipa sampai timbulnya gelembung uap dihitung dengan persamaan 2-15 dibawah ini.         − ∆ + ∆ = fo ONB SAT i SUB pf NB h T T D c G z 1 4 φ [ Lit. 2. hal:146] 2- 15 Dimana : i SUB T ∆ = Beda temperatur saturasi dengan temperatur fluida masuk pipa ONB SAT T ∆ = Beda temperatur dinding pipa saat Onset Nucleat boiling dengan Temperatur Saturasi fo h = koefisien konveksi fluida NB z = panjang pipa sampai terjadinya nucleat boiling pf c = koefisien panas konveksi pada fasa cair φ = Flux panas permukaan Pembentukan gelembung uap pada pusat pipa akan terjadi saat temperatur fluida pada pusat pipa sama dengan temperatur saturasi fluida z T f = SAT T . Posisi ini adalah batas daerah subcooled boiling sehingga sering disebut dengan panjang subcooled boiling sc z . Dengan menyusun ulang persamaan 2-8 diatas untuk menghitung jarak dari ujung masuk fluida sampai temperatur fluida sama dengan temperatur saturasi fluida, didapatkan persamaan 2-16 berikut ini. 4 fi SAT pf sc T T D c G z − = φ [ Lit. 2. hal:145] 2- 16 23 Sehingga daerah subcooled boiling adalah mulai dari terbentuknya gelembung pada dinding pipa z NB sampai terbentuknya gelembung pada pusat pipa z SC . Panjang daerah ini dihitung dengan persamaan 2-17 .         ∆ − = − φ ONB SAT fo pf NB SC T h D c G z z 1 4 [ Lit. 2. hal:146] 2- 17 Distribusi temperatur dari dinding pipa sampai pusat pipa dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 2-18 berikut ini. f W f k y T y T φ − = [ Lit. 2. hal:150] 2- 18 Besar harga penambahan temperatur dari temperatur saturasi pada saat Onset Nucleat boiling ONB SAT T ∆ belum diketahui. Untuk mengetahui harga ONB SAT T ∆ harus terlebih dahulu diketahui koefisien perpindahan panas ke fluida cair Single Phase Liquid dan koefisien perpindahan panas ke gelembung gelembung uap Subcooled Boiling. Besar flux panas permukaan yang dibutuhkan pada daerah subcooled boiling adalah seperti gambar 2-16. Daerah ini dibagi dalam dua jenis yaitu daerah Penguapan terpisah Partial Boiling dan daerah penguapan berkembang penuh Fully Development Boiling. Pada daerah penguapan terpisah flux panas dibagi menjadi dua bagian yaitu flux panas ke fluida cair SPL φ dan flux panas ke gelembung gelembung uap SCB φ menurut persamaan 2-19 . SCB SPL φ φ φ + = [ Lit. 2. hal:156] 2- 19 Dimana seiring dengan bertambahnya kwalitas uap mulai saat fluida mencapai temperatur saturasi, SPL φ akan berkurang karena berkurangnya fluida cair dan SCB φ akan bertambah. Namun pengurangan SPL φ masih sebanding dengan penambahan SCB φ , sehingga flux panas φ masih belum berubah, dan masih dianggap hanya flux SPL φ , sampai tercapai temperatur D’. Pada gambar 2.16, pada saat temperatur dinding mencapai titik D’ temperatur akan turun menjadi temperatur titik D. Hal ini karena terjadinya pembentukan uap pada dinding. Dan pada posisi inilah Onset Nucleat boiling terjadi. 24 Pada daerah penguapan berkembang penuh fully development boiling flux panas ke fluida cair SPL φ adalah nol, sehingga flux panas seluruhnya adalah ke gelembung gelembung uap SCB φ . Gambar 2. 16 Grafik Flux panas permukaan dan Temperatur permukaan pada daerah subcooled boiling Menurut Bowring, grafik rasio flux panas permukaan dengan perbedaan temperatur saturasi dengan temperatur fluida z T SUB ∆ adalah seperti gambar 2.17 berikut. 25 Gambar 2. 17 Diagram Rasio flux panas permukaan vs z T SUB ∆ [ Lit. 2. hal:158 ] Untuk mencari beda temperatur saturasi dengan temperatur bulk fluida pada saat timbulnya gelembung pada dinding pipa Nucleat boiling NB SUB z T ∆ , menurut Bowring digunakan Persamaan 2-20 berikut ini.         Ψ − = ∆ n fo NB SUB h z T φ φ [ Lit. 2. hal:149] 2- 20 Sedangkan untuk mencari beda temperatur saturasi dengan temperatur bulk fluida pada saat gelembung berkembang penuh Fully Development BoilingFDB, menurut Bowring digunakan Persamaan 2-21 berikut ini. n fo FDB SUB h z T       −         = 4 . 1 4 . 1 φ ψ φ [ Lit. 2. hal:158] 2- 21 Persamaan umum untuk SAT T ∆ adalah n SAT T φ Ψ = ∆ [ Lit. 2. hal:148] 2- 22 Menurut Jens dan Lottes untuk air, besar harga 62 25 p e − = Ψ dan harga 25 . = n , sehingga persamaan 2-22 untuk daerah subcooled boiling menjadi persamaan 2- 23 berikut ini. 62 25 . 25 p SAT e T − = ∆ φ [ Lit. 2. hal:165] 2- 23 Point Subcooled, z T SUB ∆ T W= T SAT FDB 1 ONB Rasio flux panas permukaan φ φ SPL 26 Dimana : φ = flux panas permukaan [MWm 2 ] p = Tekanan fluida [bar]

2.5.2.3. Saturated Boiling

Setelah melewati daerah daerah berkembang penuh pada subcooled boiling, perpindahan panas yang terjadi adalah perpindahan panas dua fasa, yaitu fasa uap dan air. Seiring dengan itu kwalitas uap bertambah. Besarnya penambahan kwalitas uap tersebut setelah melewati daerah berkembang penuh berbeda dengan sebelum berkembang penuh. Hal ini karena dalam daerah berkembang penuh perpindahan panas kepada aliran dua fasa, sedangkan sebelum daerah berkembang penuh sebagian ke fasa cair, dan sebagian ke gelembung uap. kwalitas uap mulai memiliki harga setelah gelembung terpisah dari dinding pipa z d . Grafik kwalitas uap dapat dilihat pada gambar 2.18. Gambar 2. 18 Kwalitas Uap pada derah Subcooled dan Saturated boiling [ Lit. 2. hal:179 ] Z SC Z Z NB Z D 27 Persamaan 2-24 berikut ini digunakan untuk menghitung kwalitas uap setelah melewati daerah berkembang penuh fully development region atau z z . 4 SC fg z z i G D z x − = φ [ Lit. 2. hal:207] 2- 24 Sedangkan kwalitas uap sebelum melewati daerah berkembang penuh fully development region z z di hitung dengan menggunakan persamaan 2-24 berikut ini. 1 4 d fg z z i G D z x − + = ε φ [ Lit. 2. hal:207] 2- 25 Dimana : d z = Panjang pipa sehingga uap lepas dari dinding pipa         − ∆ = f i SUB pf d Gv T D c G z η φ 4 z = panjang pipa sehingga fluida mengalami penguapan berkembang penuh         + ∆ = f i SUB pf v G T D c G z ε η φ 4 ] [ 10 ] 1 . 14 [ 3 6 J m C p − × + = η Untuk tekanan 1-9.5 bar         + = + fg pf g f i c ρ ρ ε 2 . 3 1 1 Untuk tekanan 9.5-50 bar 3 . 2 1 = + ε Untuk tekanan diatas 50 bar 6 . 2 1 = + ε Seiring dengan bertambahnya kwalitas uap, fluida akan mengalami titik kritis atau sering disebut Dryout dan Departure Nucleat boiling DNB. Istilah Dryout digunakan untuk flux panas rendah dan kwalitas uap tinggi saat melewati titik kritis. Departure Nucleat boiling DNB digunakan untuk flux panas tinggi dan kwalitas uap rendah saat melewati titik kritis. Pada Dryout, Fluida cair sudah tidak kelihatan secara fisik, tetapi berbentuk butir-butir air diantara uap, dan aliran 28 setelah melewati titik kritis adalah aliran fasa uap dan sebelum melewati titik kritis alirannya adalah aliran cincin Gambar 2.19. Gambar 2. 19 Dryout Pada DNB, dapat terjadi saat subcooled boiling dan saturasi sebelum kwalitas uap mencapai kurang lebih 50, umumnya aliran setelah titik kritis adalah aliran wispy annular Gambar 2.20 Gambar 2. 20 Departure Nucleat boiling DNB Peta untuk melihat proses penguapan dapat dilihat pada gambar 2.21. Untuk flux panas konstan garis i, ii, iii, iv, v, vi dan vi. Untuk flux panas permukaan rendah i, ii, garis penguapan melewati perpindahan panas fasa cair, lalu daerah subcooled boiling, saturated boiling, perpindahan panas dua fasa dan melewati titik dryout. Namun untuk flux panas menengah iii, iv, v garis melewati perpindahan panas fasa cair dengan singkat, lalu subcooled boiling agak panjang dan melewati saturasi namun tidak melewati perpindahan panas dua fasa dan langsung melewati titk kritis dengan kondisi DNB pada saturasi. Dan untuk flux panas tinggi vi, vii tidak melewati perpindahan panas fasa cair tetapi langsung ke subcooled dan melewati titik kritis dalam kondisi DNB subcooled dengan subcooled film boiling. 29 Gambar 2. 21 Pengaruh Fluks panas pada sifat aliran dua fasa [ Lit. 9. hal:2.7.3-4] Setelah melewati titik kritis temperatur akan naik secara dratis, karena koefisien perpindahan panas turun secara drastis akibat dinding pipa dipenuhi oleh uap Single Phasa Vapor. Gambar 2. 22 Grafik Temperatur Fluida dan Dinding pipa setelah melewati Flux panas Kritis Critical Heat Flux [ Lit. 10. hal:5-3] Panjang Pipa z T em p erat u r T 30 Untuk flux panas yang tinggi, DNB atau dryout ini bisa mengakibatkan kerusakan pipa karena menerima panas yang berlebihan overheating, bahkan dapat mengakibatkan pipa meleleh Gambar 2.22, atau jika pipa melewati temperatur kritis materialnya, akan mempengaruhi sifat-sifat material pipa tersebut, dan bahkan bagian dalam pipa bisa mengalami korosi. Oleh karena itu, analisa titik kritis sangat penting dalam perencanaan pipa ketel. Untuk pipa yang dipanasi dengan flux panas permukaan konstan, flux panas kritisnya adalah flux panas permukaan tersebut. Sehingga untuk mengetahui titik kritisnya adalah dengan menghitung kwalitas uap pada saat titik kritis tersebut. Dengan menggunakan korelasi Barnett dan Macbeth seperti pada persamaan 2-26 berikut ini. fg CRIT i G D C A x 4 × − = φ [ Lit. 2. hal:265] 2- 26 Dimana : G D F F DGi A fg 5 . 2 1 0143 . 1 4 317 . 2 +     = n G F DG F C 1356 347 . 1 077 . 4 3 + = p n 00725 . . 2 − = p=Tekanan [bar] D=diameter pipa [m] φ =Flux panas permukaan G=Kecepatan Massa [kgm 2 s] i fg = Panas Laten untuk penguapan F 1 , F 2 , F 3 , F 4 didapat dari tabel 2-1 tergantung kepada tekanan. 31 Tabel 2.1. Konstanta F 1 , F 2 , F 3 dan F 4 untuk korelasi flux panas kritis menurut Bowring [Lit. 2. hal:215 ] Tekanan [bar] F 1 F 2 F 3 F 4 1 0.478 1.782 0.400 0.0004 5 0.478 1.019 0.400 0.0053 10 0.478 0.662 0.400 0.0166 15 0.478 0.514 0.400 0.0324 20 0.478 0.441 0.400 0.0521 25 0.480 0.403 0.401 0.0753 30 0.488 0.390 0.405 0.1029 35 0.519 0.406 0.422 0.1380 40 0.590 0.462 0.462 0.1885 45 0.707 0.564 0.538 0.2663 50 0.848 0.698 0.647 0.3812 60 1.043 0.934 0.890 0.7084 68.9 1.000 1.000 1.000 1.000 70 0.984 0.995 1.003 1.030 80 0.853 0.948 1.033 1.322 90 0.743 0.903 1.060 1.647 100 0.651 0.859 1.085 2.005 110 0.572 0.816 1.108 2.396 120 0.504 0.775 1.129 2.819 130 0.446 0.736 1.149 3.274 140 0.395 0.698 1.168 3.760 150 0.350 0.662 1.186 4.227 160 0.311 0.628 1.203 4.825 170 0.277 0.595 1.219 5.404 180 0.247 0.564 1.234 6.013 190 0.220 0.534 1.249 6.651 200 0.197 0.506 1.263 7.320

2.5.2.4. Perpindahan Panas pada daerah postdryout

Daerah postdryout dimulai dari posisi dryout sampai kepada uap superheat hingga keluar pipa penguap. Dalam daerah ini umumnya aliran fluida adalah annular atau wispy annular. Seiring dengan bertambahnya kwalitas uap, pada titik tertentu akan mencapai kwalitas uap 100 secara teoritis, panjang pipa hingga fluida mencapai kwalitas uap 100 atau posisi equalibrium EQ z dihitung dengan persamaan 2-27 berikut ini. 32 DO DO fg EQ z x i DG z +       − = 1 4 φ [ Lit. 2. hal:233] 2- 27 Dimana : EQ z = Panjang pipa hingga mencapai kwalitas uap 100 atau posisi equalibrium [m] φ = flux panas permukaan [Wm 2 ] DO z = Panjang pipa hingga fluida mencapai titik Dryoutkritis [m] DO x = kwalitas uap pada posisi dryout G = Kecepatan massa [kgm 2 s] D = Diameter pipa [m] fg i = Panas laten pengupan Distribusi kwalitas uap pada daerah postdryout dihitung dengan persamaan 2-28         − + = 4 DO fg DO z z i DG x z x εφ [ Lit. 2. hal:233] 2- 28 Dimana : z x = Kwalitas uap pada posisi z pada pipa z = Posisi pada pipa. Yaitu daerah antara posisi dryout hingga kwalitas uap mencapai 100 ε = Rasio a φ c φ Namun panjang pipa hingga fluida mencapai kwalitas uap 100 secara aktual z dihitung dengan persamaan 2-29 berikut ini. DO DO fg z x i DG z +       − = 1 4 εφ [ Lit. 2. hal:234] 2- 29 Distribusi temperatur fluida pada pipa untuk z z , dihitung dengan persamaan 2-30, untuk z z , dihitung dengan persamaan 2-31.         − − + = D c G z z T z T pg DO SAT g 1 4 φ ε [ Lit. 2. hal:235] 2- 30         − + = D c G z z T z T pg EQ SAT g 4 φ [ Lit. 2. hal:235] 2- 31 33

2.6. Sirkulasi Alami