Kaji Eksperimen Pola Aliran Plug dan Slug Air-Udara pada Pipa Mendatar RAPI 2010
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, Indarto4, Deendarlianto4, 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 C0 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
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, Indarto4, Deendarlianto4, 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 C0 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