Karakteristik aliran dua fase pada saluran kontraksi tiba-tiba 1. Pendahuluan
i
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
KARAKTERISTIK ALIRAN DUA FASE PADA SALURAN
KONTRAKSI TIBA-TIBA
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh :
AMMAR MUFRIH
NIM. I0410003
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
2016
i
ii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
ii
iii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
iii
iv
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
MOTTO
“Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan, maka apabila
engkau telah selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk
urusan lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap.”
(Q.S. Al Insyirah : 6-8)
“Tidak ada masalah yang tidak bisa diselesaikan selama ada komitmen
bersama untuk menyelesaikannya”
“Sesali masa lalu karena ada kekecewaan dan kesalahan-kesalahan, tetapi
jadikan penyesalan itu sebagai senjata untuk masa depan agar tidak ada
kesalahan lagi”
“Jadilah seperti karang di lautan yang tetap kokoh meski diterjang
ombak, dan lakukanlan hal yang bermanfaat untuk diri sendiri dan juga
untuk orang lain, karena hidup tidak abadi”
commit to user
iv
v
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur kepda Allah SWT dan atas doa dan dukungan dari
orang-orang tercinta, akhirnya skripsi ini dapat selesai dengan baik. Oleh karena
itu dengan rasa bangga dan bahagia saya persembahkan tulisan ini kepada:
1. Allah SWT, karena hanya atas izin dan karunia-Nya maka skripsi dapat dibuat
dan selesai dengan baik.
2. Bapak, Ibu dan adik serta keluarga besar tercinta, yang telah memberikan doa
yang tiada henti untuk kesuksesan saya, karena tiada kata seindah lantunan
do’a dan tiada do’a yang paling khusuk selain do’a yang terucap dari orang
tua.
3. Bapak dan Ibu dosen pembimbing, penguji dan pengajar, yang selama ini tulus
dan ikhlas meluangkan waktunya untuk menuntun dan mengarahkan saya,
memberikan bimbingan dan pelajaran yang tiada ternilai harganya agar saya
menjadi lebih baik.
4. Sahabat, teman dan mahasiswa Program Studi Teknik Mesin UNS khususnya
angkatan 2010 tanpa semangat dukungan dan bantuan kalian semua tak kan
mungkin sampai disini, terima kasih untuk canda tawa, tangis, dan perjuangan
yang kita lewati bersama dan terima kasih untuk kenangan manis yang telah
mengukir selama ini.
5. Terima kasih yang sebesar-besarnya untuk kalian semua, orang-orang yang
saya sayangi, dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan berguna untuk
kemajuan ilmu pengetahuan dimasa yang akan datang.
commit to user
v
vi
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
ABSTRAK
KARAKTERISTIK ALIRAN DUA FASE PADA SALURAN
KONTRAKSI TIBA-TIBA
Ammar Mufrih
Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta, Indonesia
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik aliran dua fase yang
melalui saluran dengan kontraksi tiba-tiba. Penelitian ini menguji perubahan pola
aliran dua fase dan penurunan tekanan yang berkaitan dengan saluran kontraksi
tiba-tiba dari saluran konvensional persegi panjang ke saluran mini persegi.
Pengujian dilakukan dengan variasi kecepatan superfisial air 0.09-0.65 m/s dan
kecepatan superfisial udara 0.09-0.93 m/s yang menghasilkan pola tiga pola aliran
yaitu bubble, plug, dan slug. Saluran kontraksi mengakibatkan adanya beberapa
perubahan pola aliran yang semula bubble pada saluran hulu menjadi plug pada
saluran hilir dan plug menjadi slug. Hasil pola aliran diplot pada peta pola aliran
yang diajukan oleh Zhao dan terdapat adanya pergeseran daerah transisi pola
aliran. Pressure drop yang disebabkan karena saluran kontraksi dibandingkan
dengan persamaan model aliran homogen dan korelasi Abdelall, kedua korelasi
tersebut memiliki nilai prediksi dengan nilai simpangan baku sebesar 0.07 dan
0.09.
Kata kunci: aliran, dua fase, pola aliran, kontraksi, pressure drop.
commit to user
vi
vii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
ABSTRACT
CHARACTERISTICS OF TWO-PHASE FLOW IN SUDDEN
CONTRACTION CHANNEL
Ammar Mufrih
Mechanical Engineering Department
Sebelas Maret University
Surakarta, Indonesia
This research was conducted to investigate two-phase flow characteristics
which across sudden contraction horizontal channels. This research examines the
two-phase flow pattern change and pressure drop pertaining to the sudden
contraction from a conventional rectangular channel into mini square channel.
The test were performed at water superficial velocities in the range 0.09-0.65 m/s
and the air superficial velocities in the range 0.09-0.93 m/s, bubble, plug, slug
flow patterns are observed. Several of original bubble flow pattern in upstream
changes become plug in downstream and plug become slug flow pattern due to
sudden contraction. Experimental flow pattern plotted at pattern map proposed by
Zhao, the present data have a difference in bubble-plug pattern transition.
Experimental pressure drop due to contraction channel compared to the
homogeneous flow model equations and Abdelall’s correlation, they have
predictive with the standard deviation of 0.07 and 0.09.
Keywords: two-phase flow, flow pattern, contraction, pressure drop.
commit to user
vii
viii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan
penyusunan skripsi dengan judul “Karakteristik aliran dua fase pada saluran
kontraksi tiba-tiba”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk
menyelesaikan jenjang pendidikan strata satu (S1) di jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih atas segala
bantuan dan perhatian selama melaksanakan riset dan penyusunan skripsi kepada:
1. Allah SWT atas ridho-Nya telah menghendaki terselesaikannya skripsi ini.
2. Bapak dan Ibu serta seluruh anggota keluarga yang selalu memberikan
dukungan penuh secara moral dan materi.
3. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dan Bapak
Wibawa Endra Juwana, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan inspirasi dan bimbingan dalam menyelesaikan penulisan skripsi
ini.
4. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T., Bapak Prof. Dr. Dwi Aries
Himawanto, S.T., M.T., dan Bapak Sukmaji Indro Cahyono, S.T., M.Eng.
selaku dosen penguji yang telah memberikan koreksi dalam setiap detail hasil
penelitian agar menjadi lebih baik.
5. Bapak Dr. Nurul Muhayat, S.T,. M.T., selaku pembimbing akademik dan
koordinator Tugas Akhir.
6. Seluruh Dosen Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu, inspirasi, dan
motivasi selama menjalani proses perkuliahan
7. Rekan seperjuangan MEKATRO (Teknik Mesin Angkatan 2010) atas bantuan
dukungan semangat dan motivasinya selama ini, semoga selalu diberi
kumudahan dan kesuksesan karir.
8. Keluarga Besar IKKAPIM Solo yang telah memberi warna hidup dan
pengalaman luar biasa semasa kuliah, semoga IKKAPIM Solo semakin besar
dan selalu jaya.
commit to user
viii
ix
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
9. Latif, Catur, Dedi, Dewi, Adi, Jordie, Aryo, Aris, mas Rahmat dan mas Solikin
yang selalu siap menemani jam ektra di Laboratorium.
10. Semua pihak yang telah membantu dalam proses pembuatan skripsi ini,
walaupun penulis tidak bisa menyebutkan satu persatu, tetapi kontribusi anda
sekalian sangat berarti.
Penulis telah berusaha memberikan hasil yang terbaik dan penulis
berharap semoga skripsi ini bisa bermanfaat serta menambah wawasan bagi yang
membacanya. Penulis juga menyadari masih terdapat banyak kekurangan oleh
karena itu saran dan kritik yang membangun penulis harapkan untuk
menghasilkan karya berikutnya yang lebih baik lagi.
Surakarta,
Ammar Mufrih
commit to user
ix
x
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman Judul ............................................................................................
i
SURAT PENUGASAN ..............................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................
iii
MOTTO ......................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN .......................................................................................
v
ABSTRAK ..................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR .................................................................................
viii
DAFTAR ISI ...............................................................................................
x
DAFTAR TABEL .......................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
xiii
DAFTAR NOTASI .......................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..............................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ......................................................................
2
1.3 Batasan Masalah ...........................................................................
3
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian .....................................................
3
1.5 Sistematika Penulisan .................................................................
3
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ...........................................................................
5
2.2 Dasar Teori ....................................................................................
12
2.2.1 Jenis Saluran ..........................................................................
12
2.2.2 Pola aliran ...............................................................................
13
2.2.3 Fraksi Hampa ..........................................................................
15
2.2.4 Distribusi Tekanan dan Pressure Drop .................................
16
2.2.5 Simpangan Baku (Standard Deviation) ..................................
18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat Penelitian .......................................................................
19
3.2 Alat dan Bahan Penelitian............................................... ..............
19
3.2.1 Alat Penelitian .........................................................................
commit to user
20
x
xi
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
3.2.2 Bahan Penelitian .....................................................................
22
3.3 Prosedur Penelitian .......................................................................
22
3.3.1 Tahap Persiapan ......................................................................
25
3.3.2 Proses Pengambilan Data ........................................................
25
3.4 Metode Analisis Data ....................................................................
27
BAB IV DATA DAN ANALISIS
4.1 Data Pola Aliran Dua Fase............................................................
30
4.2 Data dan Perhitungan Pressure Drop ...........................................
34
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..................................................................................
43
5.2 Saran ............................................................................................
43
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................
44
LAMPIRAN ................................................................................................
46
commit to user
xi
xii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Hasil identifikasi pola aliran (Huang. dkk, 2011). ....................
7
Tabel 4.1. Data parameter tak berdimensi db/Dh pada daerah transisi
bubble-plug ...............................................................................
32
Tabel 4.2. Simpangan antara pressure drop hasil penelitian dengan
persamaan .................................................................................
commit to user
xii
42
xiii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pola aliran dua fase dengan variasi diameter saluran yang
berbeda (Ide H. dkk, 2006) ....................................................
Gambar 2.2
5
Pola aliran pada pipa berdiameter 3,4 mm dan 2,6 mm
(Venkatesan. dkk, 2010)....................................... .................
6
Gambar 2.3
Peta pola aliran pada saluran persegi (Zhao dkk, 2004) ........
7
Gambar 2.4
Peta pola aliran pada saluran mini (Coleman dan
Garimella, 1999) ....................................................................
Gambar 2.5
8
Peta pola aliran pada saluran mini (Mishima dan Hibiki,
1996) ......................................................................................
9
Gambar 2.6 Perbandingan data eksperimen dengan korelasi Abdelall
(Chen dkk, 2008) ....................................................................
Gambar 2.7
10
Perubahan tekanan pada kontraksi tiba-tiba (Abdelall dkk,
2005) ......................................................................................
11
Gambar 2.8
Penerapan pada setiap ukuran saluran (Kandlikar, 2006) ......
13
Gambar 2.9
Pola aliran dua fase pada saluran horisontal (Coleman dan
Garimella, 1999) ....................................................................
14
Gambar 2.10 Distribusi tekanan pada aliran dengan kontraksi tiba-tiba
(Chen dkk, 2008)....................................................................
16
Gambar 3.1
Skema alat pengujian ............................................................
19
Gambar 3.2
Skema pengukuran tekanan....................................................
20
Gambar 3.3
Skema kalibrasi sensor tekanan .............................................
23
Gambar 3.4
Diagram alir penelitian
24
Gambar 4.1 Pola aliran dua fase pada saluran hulu.................................... .
30
Gambar 4.2 Perbandingan peta pola aliran eksperimen dengan literatur ...
31
Gambar 4.3 Perubahan pola aliran bubble menjadi plug ...........................
33
Gambar 4.4 Perubahan pola aliran plug menjadi slug ...............................
34
Gambar 4.5 Distribusi tekanan aliran dua fase pada variasi Jl= 0,37 m/s
dan Jg= 0,18 m/s. ....................................................................
35
Gambar 4.6 Distribusi tekanan aliran dua fase pada variasi Jl= 0,56 m/s
dan Jg= 0,46 m/s. ....................................................................
commit to user
xiii
37
xiv
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Gambar 4.7 Pressure drop
sebagai fungsi dari kualitas gas. .........
40
Gambar 4.8 Perbandingan nilai ∆Pc eksperimen dengan perhitungan .......
41
commit to user
xiv
xv
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI
A
= luas penampang saluran, m2
Dh
= diameter hidrolik, m
= fluks massa fase, kg/m2s
= kecepatan superfisial fase, m/s
= konstanta empiris pada saluran kontraksi untuk aliran dua fase (udara-air)
= laju aliran massa, kg/s
∆Pc
= pressure drop, kPa
Re
= bilangan Reynold
S
= simpangan baku (standard deviation)
= kecepatan aktual fase, m/s
x
= kualitas gas
= fraksi hampa
εr
= nilai rata-rata dari simpangan
= massa jenis campuran, kg/m3
= rasio kontraksi, A1/A2 (0,5)
Subscript:
g
= fase gas (udara)
l
= fase cair (air)
1
= pada saluran hulu
2
= pada saluran hilir
commit to user
xv
xvi
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Sifat fisik air ...........................................................................
46
Lampiran B. Sifat fisik udara .......................................................................
47
Lampiran C. Grafik kalibrasi sensor tekanan................................................
48
Lampiran D. Pola aliran dua fase pada saluran hulu.....................................
49
Lampiran E. Pola aliran dua fase pada area kontraksi ..................................
51
Lampiran F. Pola aliran dua fase pada saluran hilir ......................................
53
Lampiran G. Tabel data distribusi tekanan aliran dua fase ...........................
55
Lampiran H. Data pressure drop ............................................................ .....
56
Lampiran I. Pengerjaan saluran uji ............................................................ ..
57
Lampiran J. Gambar Saluran Uji ............................................................ .....
58
Lampiran K. Script program arduino ............................................................
59
commit to user
xvi
i
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
i
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
KARAKTERISTIK ALIRAN DUA FASE PADA SALURAN
KONTRAKSI TIBA-TIBA
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh :
AMMAR MUFRIH
NIM. I0410003
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
2016
i
ii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
ii
iii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
iii
iv
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
MOTTO
“Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan, maka apabila
engkau telah selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk
urusan lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap.”
(Q.S. Al Insyirah : 6-8)
“Tidak ada masalah yang tidak bisa diselesaikan selama ada komitmen
bersama untuk menyelesaikannya”
“Sesali masa lalu karena ada kekecewaan dan kesalahan-kesalahan, tetapi
jadikan penyesalan itu sebagai senjata untuk masa depan agar tidak ada
kesalahan lagi”
“Jadilah seperti karang di lautan yang tetap kokoh meski diterjang
ombak, dan lakukanlan hal yang bermanfaat untuk diri sendiri dan juga
untuk orang lain, karena hidup tidak abadi”
commit to user
iv
v
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Segala puji syukur kepda Allah SWT dan atas doa dan dukungan dari
orang-orang tercinta, akhirnya skripsi ini dapat selesai dengan baik. Oleh karena
itu dengan rasa bangga dan bahagia saya persembahkan tulisan ini kepada:
1. Allah SWT, karena hanya atas izin dan karunia-Nya maka skripsi dapat dibuat
dan selesai dengan baik.
2. Bapak, Ibu dan adik serta keluarga besar tercinta, yang telah memberikan doa
yang tiada henti untuk kesuksesan saya, karena tiada kata seindah lantunan
do’a dan tiada do’a yang paling khusuk selain do’a yang terucap dari orang
tua.
3. Bapak dan Ibu dosen pembimbing, penguji dan pengajar, yang selama ini tulus
dan ikhlas meluangkan waktunya untuk menuntun dan mengarahkan saya,
memberikan bimbingan dan pelajaran yang tiada ternilai harganya agar saya
menjadi lebih baik.
4. Sahabat, teman dan mahasiswa Program Studi Teknik Mesin UNS khususnya
angkatan 2010 tanpa semangat dukungan dan bantuan kalian semua tak kan
mungkin sampai disini, terima kasih untuk canda tawa, tangis, dan perjuangan
yang kita lewati bersama dan terima kasih untuk kenangan manis yang telah
mengukir selama ini.
5. Terima kasih yang sebesar-besarnya untuk kalian semua, orang-orang yang
saya sayangi, dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan berguna untuk
kemajuan ilmu pengetahuan dimasa yang akan datang.
commit to user
v
vi
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
ABSTRAK
KARAKTERISTIK ALIRAN DUA FASE PADA SALURAN
KONTRAKSI TIBA-TIBA
Ammar Mufrih
Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta, Indonesia
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik aliran dua fase yang
melalui saluran dengan kontraksi tiba-tiba. Penelitian ini menguji perubahan pola
aliran dua fase dan penurunan tekanan yang berkaitan dengan saluran kontraksi
tiba-tiba dari saluran konvensional persegi panjang ke saluran mini persegi.
Pengujian dilakukan dengan variasi kecepatan superfisial air 0.09-0.65 m/s dan
kecepatan superfisial udara 0.09-0.93 m/s yang menghasilkan pola tiga pola aliran
yaitu bubble, plug, dan slug. Saluran kontraksi mengakibatkan adanya beberapa
perubahan pola aliran yang semula bubble pada saluran hulu menjadi plug pada
saluran hilir dan plug menjadi slug. Hasil pola aliran diplot pada peta pola aliran
yang diajukan oleh Zhao dan terdapat adanya pergeseran daerah transisi pola
aliran. Pressure drop yang disebabkan karena saluran kontraksi dibandingkan
dengan persamaan model aliran homogen dan korelasi Abdelall, kedua korelasi
tersebut memiliki nilai prediksi dengan nilai simpangan baku sebesar 0.07 dan
0.09.
Kata kunci: aliran, dua fase, pola aliran, kontraksi, pressure drop.
commit to user
vi
vii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
ABSTRACT
CHARACTERISTICS OF TWO-PHASE FLOW IN SUDDEN
CONTRACTION CHANNEL
Ammar Mufrih
Mechanical Engineering Department
Sebelas Maret University
Surakarta, Indonesia
This research was conducted to investigate two-phase flow characteristics
which across sudden contraction horizontal channels. This research examines the
two-phase flow pattern change and pressure drop pertaining to the sudden
contraction from a conventional rectangular channel into mini square channel.
The test were performed at water superficial velocities in the range 0.09-0.65 m/s
and the air superficial velocities in the range 0.09-0.93 m/s, bubble, plug, slug
flow patterns are observed. Several of original bubble flow pattern in upstream
changes become plug in downstream and plug become slug flow pattern due to
sudden contraction. Experimental flow pattern plotted at pattern map proposed by
Zhao, the present data have a difference in bubble-plug pattern transition.
Experimental pressure drop due to contraction channel compared to the
homogeneous flow model equations and Abdelall’s correlation, they have
predictive with the standard deviation of 0.07 and 0.09.
Keywords: two-phase flow, flow pattern, contraction, pressure drop.
commit to user
vii
viii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan
penyusunan skripsi dengan judul “Karakteristik aliran dua fase pada saluran
kontraksi tiba-tiba”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk
menyelesaikan jenjang pendidikan strata satu (S1) di jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih atas segala
bantuan dan perhatian selama melaksanakan riset dan penyusunan skripsi kepada:
1. Allah SWT atas ridho-Nya telah menghendaki terselesaikannya skripsi ini.
2. Bapak dan Ibu serta seluruh anggota keluarga yang selalu memberikan
dukungan penuh secara moral dan materi.
3. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dan Bapak
Wibawa Endra Juwana, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan inspirasi dan bimbingan dalam menyelesaikan penulisan skripsi
ini.
4. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T., Bapak Prof. Dr. Dwi Aries
Himawanto, S.T., M.T., dan Bapak Sukmaji Indro Cahyono, S.T., M.Eng.
selaku dosen penguji yang telah memberikan koreksi dalam setiap detail hasil
penelitian agar menjadi lebih baik.
5. Bapak Dr. Nurul Muhayat, S.T,. M.T., selaku pembimbing akademik dan
koordinator Tugas Akhir.
6. Seluruh Dosen Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu, inspirasi, dan
motivasi selama menjalani proses perkuliahan
7. Rekan seperjuangan MEKATRO (Teknik Mesin Angkatan 2010) atas bantuan
dukungan semangat dan motivasinya selama ini, semoga selalu diberi
kumudahan dan kesuksesan karir.
8. Keluarga Besar IKKAPIM Solo yang telah memberi warna hidup dan
pengalaman luar biasa semasa kuliah, semoga IKKAPIM Solo semakin besar
dan selalu jaya.
commit to user
viii
ix
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
9. Latif, Catur, Dedi, Dewi, Adi, Jordie, Aryo, Aris, mas Rahmat dan mas Solikin
yang selalu siap menemani jam ektra di Laboratorium.
10. Semua pihak yang telah membantu dalam proses pembuatan skripsi ini,
walaupun penulis tidak bisa menyebutkan satu persatu, tetapi kontribusi anda
sekalian sangat berarti.
Penulis telah berusaha memberikan hasil yang terbaik dan penulis
berharap semoga skripsi ini bisa bermanfaat serta menambah wawasan bagi yang
membacanya. Penulis juga menyadari masih terdapat banyak kekurangan oleh
karena itu saran dan kritik yang membangun penulis harapkan untuk
menghasilkan karya berikutnya yang lebih baik lagi.
Surakarta,
Ammar Mufrih
commit to user
ix
x
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman Judul ............................................................................................
i
SURAT PENUGASAN ..............................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................
iii
MOTTO ......................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN .......................................................................................
v
ABSTRAK ..................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR .................................................................................
viii
DAFTAR ISI ...............................................................................................
x
DAFTAR TABEL .......................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
xiii
DAFTAR NOTASI .......................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..............................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ......................................................................
2
1.3 Batasan Masalah ...........................................................................
3
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian .....................................................
3
1.5 Sistematika Penulisan .................................................................
3
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ...........................................................................
5
2.2 Dasar Teori ....................................................................................
12
2.2.1 Jenis Saluran ..........................................................................
12
2.2.2 Pola aliran ...............................................................................
13
2.2.3 Fraksi Hampa ..........................................................................
15
2.2.4 Distribusi Tekanan dan Pressure Drop .................................
16
2.2.5 Simpangan Baku (Standard Deviation) ..................................
18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat Penelitian .......................................................................
19
3.2 Alat dan Bahan Penelitian............................................... ..............
19
3.2.1 Alat Penelitian .........................................................................
commit to user
20
x
xi
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
3.2.2 Bahan Penelitian .....................................................................
22
3.3 Prosedur Penelitian .......................................................................
22
3.3.1 Tahap Persiapan ......................................................................
25
3.3.2 Proses Pengambilan Data ........................................................
25
3.4 Metode Analisis Data ....................................................................
27
BAB IV DATA DAN ANALISIS
4.1 Data Pola Aliran Dua Fase............................................................
30
4.2 Data dan Perhitungan Pressure Drop ...........................................
34
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..................................................................................
43
5.2 Saran ............................................................................................
43
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................
44
LAMPIRAN ................................................................................................
46
commit to user
xi
xii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Hasil identifikasi pola aliran (Huang. dkk, 2011). ....................
7
Tabel 4.1. Data parameter tak berdimensi db/Dh pada daerah transisi
bubble-plug ...............................................................................
32
Tabel 4.2. Simpangan antara pressure drop hasil penelitian dengan
persamaan .................................................................................
commit to user
xii
42
xiii
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pola aliran dua fase dengan variasi diameter saluran yang
berbeda (Ide H. dkk, 2006) ....................................................
Gambar 2.2
5
Pola aliran pada pipa berdiameter 3,4 mm dan 2,6 mm
(Venkatesan. dkk, 2010)....................................... .................
6
Gambar 2.3
Peta pola aliran pada saluran persegi (Zhao dkk, 2004) ........
7
Gambar 2.4
Peta pola aliran pada saluran mini (Coleman dan
Garimella, 1999) ....................................................................
Gambar 2.5
8
Peta pola aliran pada saluran mini (Mishima dan Hibiki,
1996) ......................................................................................
9
Gambar 2.6 Perbandingan data eksperimen dengan korelasi Abdelall
(Chen dkk, 2008) ....................................................................
Gambar 2.7
10
Perubahan tekanan pada kontraksi tiba-tiba (Abdelall dkk,
2005) ......................................................................................
11
Gambar 2.8
Penerapan pada setiap ukuran saluran (Kandlikar, 2006) ......
13
Gambar 2.9
Pola aliran dua fase pada saluran horisontal (Coleman dan
Garimella, 1999) ....................................................................
14
Gambar 2.10 Distribusi tekanan pada aliran dengan kontraksi tiba-tiba
(Chen dkk, 2008)....................................................................
16
Gambar 3.1
Skema alat pengujian ............................................................
19
Gambar 3.2
Skema pengukuran tekanan....................................................
20
Gambar 3.3
Skema kalibrasi sensor tekanan .............................................
23
Gambar 3.4
Diagram alir penelitian
24
Gambar 4.1 Pola aliran dua fase pada saluran hulu.................................... .
30
Gambar 4.2 Perbandingan peta pola aliran eksperimen dengan literatur ...
31
Gambar 4.3 Perubahan pola aliran bubble menjadi plug ...........................
33
Gambar 4.4 Perubahan pola aliran plug menjadi slug ...............................
34
Gambar 4.5 Distribusi tekanan aliran dua fase pada variasi Jl= 0,37 m/s
dan Jg= 0,18 m/s. ....................................................................
35
Gambar 4.6 Distribusi tekanan aliran dua fase pada variasi Jl= 0,56 m/s
dan Jg= 0,46 m/s. ....................................................................
commit to user
xiii
37
xiv
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Gambar 4.7 Pressure drop
sebagai fungsi dari kualitas gas. .........
40
Gambar 4.8 Perbandingan nilai ∆Pc eksperimen dengan perhitungan .......
41
commit to user
xiv
xv
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI
A
= luas penampang saluran, m2
Dh
= diameter hidrolik, m
= fluks massa fase, kg/m2s
= kecepatan superfisial fase, m/s
= konstanta empiris pada saluran kontraksi untuk aliran dua fase (udara-air)
= laju aliran massa, kg/s
∆Pc
= pressure drop, kPa
Re
= bilangan Reynold
S
= simpangan baku (standard deviation)
= kecepatan aktual fase, m/s
x
= kualitas gas
= fraksi hampa
εr
= nilai rata-rata dari simpangan
= massa jenis campuran, kg/m3
= rasio kontraksi, A1/A2 (0,5)
Subscript:
g
= fase gas (udara)
l
= fase cair (air)
1
= pada saluran hulu
2
= pada saluran hilir
commit to user
xv
xvi
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Sifat fisik air ...........................................................................
46
Lampiran B. Sifat fisik udara .......................................................................
47
Lampiran C. Grafik kalibrasi sensor tekanan................................................
48
Lampiran D. Pola aliran dua fase pada saluran hulu.....................................
49
Lampiran E. Pola aliran dua fase pada area kontraksi ..................................
51
Lampiran F. Pola aliran dua fase pada saluran hilir ......................................
53
Lampiran G. Tabel data distribusi tekanan aliran dua fase ...........................
55
Lampiran H. Data pressure drop ............................................................ .....
56
Lampiran I. Pengerjaan saluran uji ............................................................ ..
57
Lampiran J. Gambar Saluran Uji ............................................................ .....
58
Lampiran K. Script program arduino ............................................................
59
commit to user
xvi
i
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
i