VOID FRACTION DAN PEMETAAN POLA ALIRAN DUA FASE (AIR-UDARA) MELEWATI ELBOW 75° DARI PIPA VERTIKAL MENUJU PIPA MIRING 15°

Abstract

Penelitian ini, bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari penggunaan elbow 75° dengan R/D tertentu
terhadap karakteristik dari aliran dua fase (air-udara) yang mengalir di dalam pipa, yaitu pola aliran yang terjadi
dan juga void fraction. Penelitian dilakukan secara eksperimental dan numerik dengan memvariasikan aliran
pada pipa vertikal adalah bubbly flow. Penelitian secara eksperimental dilakukan menggunakan pipa transparan
(acryllic) dengan diameter dalam 36 mm dengan panjang keseluruhan pipa 3000 mm dari arah vertikal menuju
pipa miring melewati elbow 75° (R/D = 0,7). Fluida kerja yang digunakan adalah air dan udara, dengan variasi
kecepatan superficial cairan (USL) antara 0,3 m/s - 1,1 m/s (ReSL= 13497 – 49488) dan variasi volumetric gas
quality (β) antara 0,03 – 0,25. Variasi ini ditujukan agar pola aliran pada pipa vertikal sebelum elbow adalah
berupa bubbly flow. Visualisasi pola aliran dilakukan menggunakan high speed camera sepanjang pipa miring
15°. Global Void fraction pada pipa vertikal diukur dengan menggunakan metode pressure gradient. Simulasi
numerik dilakukan dengan CFD menggunakan Fluent 6.3 untuk membandingkan pola aliran yang terjadi. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa global void fraction yang terjadi pada pipa vertikal menunjukkan kecenderungan
yang sama dengan homogenous model tetapi nilainya lebih rendah. Ini menunjukkan terjadi slip velocity antara
fase cairan dan fase gas dalam campuran aliran dua fase. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk kecepatan
superficial liquid rendah, maka pola aliran bubbly dari arah vertikal akan cenderung bergerak keatas pada
downstream dari elbow pada jarak 2D dari outlet elbow. Sedangkan pada kecepatan superficial liquid yang
sangat tinggi, fase gas akan terkonsentrasi pada inner dari elbow akibat adanya tekanan yang tinggi pada outer
elbow, sehingga pola aliran yang teramati pada pipa miring adalah slug-bubbly flow atau plug-bubbly flow