Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 PENGARUH KONSENTRASI GARAM TERHADAP KARAKTERISITIK ALIRAN DUA FASE GAS DAN AIR Edi Widodo1*,, Ali Akbar2, Supriyanto3⁾ Universitas Muhammadiyah SidoarjoKampus II Jl. Raya Gelam 250, Candi, Sidoarjo, 61271, Jawa Timur Telp : (031)8945444Indonesia [email protected],[email protected],[email protected] Abstrak Fenomena aliran dua fase memiliki karakteristik khusus yang dikaji dalam penelitian aliran. Sebagai bagian dari aliran multi fase, aliran dua fase diuji untuk mendapatkan data-data karakteristik aliran, kelebihan dan kekurangannnya. Aliran dua fase pada pipa vertikal banyak dijumpai pada sistem transportasi perpipaan karena fleksibiltasnya dalam jaringan dan distribusi. Analisa dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan pipa vertical terhadap karakteristik pressure drop pada aliran dua fasegas-cairan. Pengujian dilakukan secara eksperimental mengunakan pipa transparan dengan diameter dalam 36 mm dan tebal 2 mm pada pipa vertical serta larutan garam sebagai fluida kerja cairan dan udara sebagai fluida kerja gas. Persentase larutan garam divariasikan mulai dari 5%, 10%, 15%, dan 20% untuk mendapatkan karakteristik pressure drop pada masing-masing kondisi. Pengukuran pressure drop pipa vertical diukur dengan menggunakan flowmeter. Hasil pengamatan dan pengolahan data didapatkan kondisi flooding selalu diawali dengan ketidakstabilan aliran film diikuti adanya pola aliran seperti droplet, aliran acak serta tetesan-tetesan air. Saat flooding, pola aliran tersebut saling berinteraksi dan membentuk gelombang. Permukaan film bergerak ke atas searah dengan aliran udara dan gradien tekanan meningkat tajam. Peningkatan kecepatan udara menyebabkan pengangkatan sebagian film air, dan terjadi peningkatan ketebalan film secara mendadak terjadi lebih cepat pada jarak relatif lebih jauh dari sisi air masuk. Kecepatan superficial flooding penuh dari 4 variasi, persentase larutan garam yang paling rendah sebesar 5% diperoleh kecepatan superficial air 0,06 (m/s) dan kecepatan superficial udara 5,62 (m/s). Kecepatan superficial ini merupakan nilai kecepatan terbesar dibandingkan dengan 3 presentasi larutan garam yang lebih besar. Dengan demikian semakin kecil persentase konsentrasi larutan garam, kecepatan superficial baik air maupun udara semakin meningkat. Flooding yang terjadi dipengaruhi dengan konsentrasi garam. Semakin rendah kandungan garam, fenomena flooding akan terjadi semakin cepat. Kata kunci : flooding, aliran dua fase, KE-22 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 1. Pendahuluan Cooling Accident). Uap panas yang Aliran dua fase adalah aliran fluida mengalir keatas di dalam pipa menghambat yang terdiri dari dua macam zat yang laju pendinginan dari air yang diinjeksikan berbeda fase yang mengalir secara ke bawah. Air pendingin yang berasal dari bersamaan dalam suatu saluran. Misalnya, Emergency Core Cooling ini tertahan dan aliran dua fase air dan udara, aliran dua tidak dapat mengalir kebawah, dengan fase cair-padat atau aliran dua fase gas- demikian peningkatan suhu tidak padat. Aliran dua fase ini banyak terelakkan dan menyebabkan lelehnya ditemukan pada berbagai instalasi mesin, dinding pipa. Disamping itu terbentuk uap seperti instalasi pompa air lumpur yang yang menyebabkan peningkatan tekanan mengalirkan zat cair dan padat atau pada didalam pipa. Keadaan ini disebut LOCA instalasi Air Conditioning yang (Loss of Cooling Accident)[1]yang mengalirkan fluida freon dalam fase gas disebabkan terjadinya peristiwa flooding di dan cair. dalam pipa. Pada aliran satu fase, pressure drop Mahmudin (2008) menyatakan dipengaruhi oleh Reynolds number yang tebal film dan fenomena dengan merupakan fungsi dari viscositas, berat menggunakan suatu instalasi water injector jenis fluida dan diameter pipa. Sedangkan berbentuk annular berlubang banyak. aliran dua fase mempunyai fenomena yang Proses flooding terjadi pada kecepatan sangat kompleks disamping dipengaruhi aliran udara 2,904 m/s.water injector oleh Reynolds number pada aliran dua fase berbentuk annular berlubang banyak juga dipengaruhi oleh beberapa faktor, menemukan bahwa bila air yang terbawa diantaranya adalah interaksi antar fase, oleh aliran udara semakin banyak maka air pengaruh deformasi permukaan dan yang mengalir ke seksi uji semakin kecil pergerakan antar fluida, pengaruh hingga mencapai nol (Q ≈ 0), serta akan Liq ketidakseimbangan fase, perubahan pola terjadi sumbat fluida.[2] aliran dan hambatan-hambatan yang ada Dalam aliran dua fase larutan didalam pipa. garam dan udara juga dapat dimungkinkan Flooding adalah peristiwa pembalikan terjadinya kerak yang terjadi didalam arah aliran fluida cair yang semula sistem perpipaan, sambungan pada sistem kebawah menjadi keatas searah dengan perpipaan, pengecilan dan pembesaran aliran udara, faktor-faktor yang sistem perpipaan dan lain-lainnya. Yang mempengaruhi terjadinya flooding antara menyebabkan terjadinya fenomena lain diameter dan panjang saluran, flooding. Fenomena flooding pada aliran kekasaran permukaan dinding saluran, dan dua fase larutan garam dan udara system inlet dan outlet saluran. Dalam berlawanan arah, konsentrasi larutan garam aliran dua fase berlawanan arah tidak memberikan dampak terhadap menutup kemungkinan terjadinya karakteristik aliran dua fase air dan udara. hambatan-hambatan yang terjadi seperti Tujuan yang ingin dicapai adalah melihat sambungan,kerak dan lain-lainnya yang terjadinya fenomena flooding jika terjadi bisa menyebabkan terjadinya flooding perubahan konsentrasi larutan garam lebih cepat. Batas aliran berlawanan arah dalam sistem perpipaan. Penggunaan (counter-current flow limitation) terjadi larutan garam dengan konsentrasi bila kecepatan aliran yang mengalir ke bervariasi, diberikan prosentase garam bawah dan udara mengalir ke atas melebihi mulai dari 5%, 10%, 15%, dan 20%. harga kritisnya, maka sebagian larutan Pengamatan dilakukan pada gradient akan terangkat ke atas searah dengan aliran tekanan, pola aliran, dan batas kecepatan udara, fenomena ini disebut onset of maksimal dari fluida. flooding. Kegagalan pendinginan pada Variasi larutan garam dilakukan reaktor nuklir disebabkan terjadinya untuk menganalisa pengaruh konsentrasi kegagalan pendinginan iti reaktor (Loss of terhadap besar kecepatan superficial udara KE-22 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 pada saat terjadi flooding pada aliran dua perubahan karakterisitik flow patern yang fase khususnya larutan garam dan udara dipengaruhi oleh kecepatan superficial vertikal berlawanan arah. Pola aliran pada cairan dan kualitas volumetrik gas.[3] Pada aliran dua fase vertical larutan garam dan setiap kecepatan superficial cairan untuk udara berlawanan arah diamati untuk kualitas volumetrik gas menengah mendapatkan karakteristik pola aliran yang (medium) terjadi homogeneous bubbly flow terjadi. Selanjutnya didapatkan data dan dense bubbly flow untuk kisaran Fenomena flooding pada aliran dua fase kualitas volumetrik gas yang tinggi. vertical larutan garam dan udara Sedangkan (Muhammad, 2008) berlawanan arah. Penelitian dilakukan mengatakan, flooding ditentukan oleh dengan menggunakan ketentuan: kecepatan kritis udara, yang membentuk gelombang film pada bagian bawah saluran 1. Media yang digunakan adalah pipa uji, dan merambat keatas searah larutan garam dan udara. dengan aliran udara, yang rnengakibatkan 2. Trial pengujian dilakukan pada lonjakan beda tekanan secara tiba-tiba pada posisi vertical. manometer diatas injektor cairan. 3. Tidak ada heat dan mass transfer Fenomena flooding selalu diawali dengan antara fase. ketidakstabilan aliran film diikuti adanya 4. Karena tidak ada heat dan mass pola aliran seperti droplet, aliran acak serta transfer maka viscositas tidak tetesan-tetesan air. Saat flooding pola mendekati nol. aliran tersebut saling berinteraksi dan 5. Pengujian dengan memakai pipa membentuk gelombang. Pada permukaan acrylic dengan diameter film yang bergerak ke atas searah dengan dalam(Din) = 36 mm dengan aliran udara dan gradien tekanan ketebalan 2 mm. Pipa acrylic meningkat tajam Sementara itu, dengan tujuan agar dapat dilihat peningkatan kecepatan udara yang visualisasi pola aliran. menyebabkan pengangkatan sebagian film 6. Fenomena flooding akibat adanya air, dan teramati juga peningkatan pencampuran larutan garam ketebalan film secara mendadak terjadi terhadap aliran dua fase air udara. lebih cepat pada jarak relatif lebih jauh dari sisi air masuk (z=2200 mm), bila Tujuan penelitian yang menjadi dibandingkan pada z=400 mm dan z=1600 target yang akan didapatkan adalah : mm. Peningkatan ketebalan film tersebut 1. Mengetahui pengaruh adanya diindikasikan sebagai fenomena hydraulic pencampuran media fluida terhadap jump look like. terjadinya flooding pada aliran Aliran dua fase adalah aliran fluida duafase. yang terdiri dari dua macam zat yang 2. Mengetahui bagaimana pengaruh berbeda fase yang mengalir secara adanya pencampuran media fluida bersamaan dalam suatu saluran. terhadap fluktuasi perbedaan Misalnya, aliran dua fase cair-gas, aliran tekanan dan pola aliran pada aliran dua fase cair-padat atau aliran dua fase dua fase larutan garam dan udara gas-padat. Aliran dua fase ini banyak vertical berlawanan arah. ditemukan pada berbagai instalasi 3. Melihat fenomena yang terjadi mesin, seperti instalasi pompa air ketika persentase larutan garam di lumpur yang mengalirkan zat cair dan variasikan. zat padat. Aliran dua fase merupakan . bagian dari aliran multifase. Aliran dari 2. Sistematika Aliran Fluida fase yang berbeda ini banyak dijumpai 2.1. Aliran Dua-Fase dalam kehidupan sehari-hari maupun Aliran dua fase gas cairan yang dalam proses-proses industri. Aliran melewati pipa vertikal mengalami multifase dalam berbagai aplikasi KE-22 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 dijumpai pada sistem perpipaan, boiler lewat injektor berbentuk saluran pada pada pembangkit tenaga nuklir, pada bagian atas. Sedangkan gas dialirkan industri perminyakan dan lain keatas dari dasar pipa uji dengan laju aliran sebagainya. Aliran multifase sendiri bervariasi dari kecepatan 0 hingga dapat dibagi menjadi beberapa bagian, melewati kecepatan kritis. Pada laju aliran ada aliran dua fase, tiga fase, atau lebih. konstan cairan sebagai film akan mengalir Aliran dua fase sendiri masih dapat kebawah sepanjang pipa uji karena dibedakan menjadi beberapa bagian pengaruh gravitasi. Film cairan ini tidak lagi, dilihat dari fase yang merata, tetapi berbentuk riak yang sangat menyertainya, yaitu aliran dua fase cair- halus. (gambar 1a) Jika laju aliran udara padat, cair-gas, dan gas-padat. dinaikkan, film semakin bergelombang Disamping dari fasenya aliran dua fase terutama pada bagian bawah saluran pipa juga dibedakan berdasar arah aliran uji (gambar 1b). Jika laju aliran udara terus (searah dan berlawanan arah) dan dinaikkan maka gelombang film pada kedudukan salurannya (tegak, mendatar, seluruh permukaan makin besar, atau miring). Aliran dua fase ini banyak mengakibatkan butiran cairan terbawa dijumpai baik dalam kehidupan sehari- kedalam inti udara (gambar 1c). Pada laju hari maupun dalam proses-proses aliran udara semakin tinggi, butiran cairan industri, seperti pada ketel uap, semakin besar dan membentuk sumbatan kondensor, alat penukar panas, reaktor yang merambat keatas (gambar 1d) massa nuklir, pencairan gas alam, pipa saluran cairan ini menempel pada bagian dalam dan lain-lain. saluran diatas injektor. Fenomena ini terjadi secara tiba-tiba data peristiwa ini Aliran yang mengalami perubahan disebut flooding atau titik flooding. pola aliran (flow regime) dapat menyebabkan pressure drop (penurunan tekanan) yang berubah pula atau berfluktuasi. Maka dilakukan identifikasi pola aliran (flow regime) yang terjadi sepanjang aliran untuk memprediksi hubungan pressure drop dengan aliran dua fase tersebut. Secara umum parameter–parameter yang diperhatikan diantaranya debit fluida cair dan gas, viskositas fluida, pola aliran, tegangan geser antar fase dan Gambar.1 Mekanisme Flooding [1] konfigurasi pipa. Aliran dua fase ini banyak dijumpai Pada proses industri yang baik dalam kehidupan sehari-hari maupun menggunakan kondensor refluks, yang dalam proses-proses industri, seperti pada mengandalkan aliran uap dan kondensat ketel uap, kondensor, alat penukar panas, berlawanan arah, laju aliran uap tidak reaktor nuklir, pencairan gas alam, pipa diizinkan melampaui laju aliran yang saluran dan lain-lain. Tujuan mempelajari menyebabkan terjadinya flooding (laju aliran dua fase, suatu prediksi untuk aliran gas flooding), sebab akan menggambarkan peformance peralatan menghasilkan terbawanya kondensator seperti penurunan tekanan, fraksi hampa, yang tidak diinginkan. Peristiwa flooding koefisien perpindahan panas dan massa dapat pula dijumpai pada reaktor nuklir. serta fenomena fisik dari peralatan. [4] Bila inti reaktor menjadi kering sebahagian atau seluruhnya, kemudian diusahakan 2.2. Flooding pembasahan dari atas. Air yang mengalir Aliran berlawanan arah terjadi ketika kebawah masuk kedalam inti akan dilawan cairan dimasukkan kedalam pipa vertikal KE-22 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 oleh uap hasil pendidihan (flasing) yang aliran gas dan cairan tidak berpengaruh mengalir keatas, sehingga mengakibatkan terhadap arah aliran. gagalnya pendinginan. Hal ini disebut Pentingnya pengaturan debit aliran atau sebagai LOCA (Lost of Cooling Accident). kecepatan aliran gas dan cairan maksudnya Dengan memprediksi awal terjadinya adalah untuk memperoleh daerah-daerah flooding dan memberikan pertimbangan aliran yang diharapkan untuk masing- yang tepat, kerugian pendinginan tersebut masing kondisi. Dengan varibel kecepatan dapat dihindari. aliran gas dan cairan diperoleh pola aliran seperti aliran gelembung, aliran kantung 2.3. Sistem Likuid -Gas gas atau sumbat cairan, aliran acak, aliran Dalam sistem aliran dua fase yang kabut tetes cairan dan aliran cincin.[6] terdiri dari fase likuid-gas masalah yang perlu diketahui adalah konfigurasi aliran, 2.6. Pipa Vertikal penurunan tekanan (pressure drop) dan fraksi dari volume saluran yang ditempati oleh fase udara atau yang lebih Pola aliran dua fase dalam saluran dikenal dengan fraksi hampa (void horisontal akan berbeda dengan saluran fraction). vertikal. Dalam saluran horisontal udara akan cenderung berada diatas, karena 2.4. Konfigurasi Aliran lebih ringan. Pola aliran dalam saluran Pemisahan air dan uapnya dalam vertikal dapat ditentukan menjadi 5 saluran pipa panas atau dingin dapat seperti pada gambar 2.2 [7] dipresentasikan dalam berbagai bentuk 1. Aliran gelembung (buble), dimana dimana pengetahuan dan prediksi gelembung udara mempunyai dibutuhkan untuk menghitung penurunan ukuran uniform. tekanan dan koefisien perpindahan kalor 2. Aliran kantung udara atau sumbat antara fluida dua fase dan dinding pipa. likuid (plug/slug), dimana gas yang Aliran likuid-gas dapat mengambil mengalir membentuk gelembung berbagi konfigurasi geometris yang besar (kadang-kadang gelembung dikenal sebagai pola aliran. Parameter udara kecil terdistribusi di cairan. yang penting dalam menentukan pola 3. Aliran acak (churn), dimana terjadi aliran adalah : gerakan osilasi sehingga cairan 1. Pegangan permukaan atau injektor, menjadi tidak stabil. yang menjaga dinding saluran tetap 4. Aliran cincin (annular), dimana basah dan cenderung untuk membuat sebagian fase likuid berlaku sebagai tetes-tetes likuid dan gelembung gas film di dinding pipa dan sebagian kecil. lagi berupa tetesan yang terdistribusi 2. Gravitasi, yang cenderung mendorong dalam gas yang mengalir pada likuid pada dasar saluran. bagian tengah pipa. 5. Aliran cincin kabut tetes likuid 2.5. Pola aliran (wispy annular), dimana konsentrasi Dalam sistem aliran berlawanan arah tetesan dalam gas bertambah dan (counter-current) dengan pipa vertikal ada akhirnya bergabung membentuk kondisi batas dimana kecepatan aliran gumpalan. kedua fase tidak dapat dinaikkan lagi, bila melewati kondisi kritisnya maka akan Pola aliran yang berlaku pada pipa terjadi penggenangan (flooding), tidak ada vertikal dengan arah aliran ke atas, dapat lagi cairan yang turun kebawah dan aliran dilihat pada gambar 2 menjadi searah ke atas. Pada aliran searah (counter-current) perubahan kecepatan KE-22 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 mempunyai arti penting, kecepatan dimana semua turbulensi diredam oleh kekentalan fluidanya. Bilangan Reynolds yang tak berdimensi, menyatakan perbandingan perbandingan gaya-gaya inersia terhadap gaya-gaya viskositas (kekentalan). Untuk Gambar 2. Pola aliran pipa vertikal.[7] pipa bundar dengan aliran penuh, bilangan Reynolds : 2.7. Penentuan konfigurasi aliran pipa vertikal Diagam Hewitt-Robert (gambar 3) merupakan diagram yang paling sering dipakai untuk meramalkan konfigurasi (3) aliran. Sistem koordinat yang digunakan adalah sebagai berikut: Dengan: Absis : = = kekentalan kinematik fluida (m2 /det) (1) = diameter pipa (m) ; r = jari-jari 0 pipa (m) (2) = kerapatan massa jenis fluida Dengan : (kg/m3) = berat jenis (kg/m) = kekentalan absolut (Pa . s) U = kecepatan superficial (m/s) G = fluks massa (kg/ms) = kecepatan rata-rata (m/det) X = kualitas uap 2.9. Penurunan Tekanan (Pressure Drop) Penurunan tekanan adalah perubahan tekanan karena aliran dua fase melalui suatu sistem yang merupakan parameter penting dalam perancangan, baik untuk sistem adiabatik maupun sistem dengan perubahan fase seperti ketel dan kondensor. Tidak ada korelasi umum untuk penurunan aliran dua fase yang akurat, Gambar 3 Diagram aliran Hewitt-Robert untuk pipa vertikal. [7] hal ini mungkin disebabkan karena korelasi yang ada digunakan untuk mewakili berbagai situasi fisik. 2.8. Kecepatan Kritis Walaupun demikian, untuk menghitung Dilihat dari kecepatan aliran penurunan tekanan diadakan pendekatan dikategorikan sebagai laminar bila aliran seperti aliran dianggap homogen atau tersebut mempunyai bilangan Reynolds terpisah. Semakin besar fluks massa dan kurang dari 2300. Untuk aliran transisi kualitas aliran semakin besar pula berada pada bilangan Re 2300 dan 4000 penurunan tekanan. biasa juga disebut sebagai bilangan Reynolds kritis, sedangkan aliran Tabel 1 Perbandingan Air dan Garam yang turbulen mempunyai bilangan Reynolds di variasikan lebih dari 4000. Kecepatan kritis yang KE-22 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 a. Polaaliran. N Debit Satuan Garam Satuan b. Kecepatan maksimal fluida saat o Air terjadi flooding. c. Kecepatan maksimal udara saat 1 5 terjadi flooding. 2 100 Liter 10 % 3.2. Instalasi Penelitian 3 15 Instalasi penelitian yang digunakan 4 20 pada penelitian ini terlihat seperti skema Dengan menggunakan metode pada gambarberikut eksperimental variasi konsentrasi larutan garam dilakukan, untuk mendapatkan data pengaruh terhadap terjadinya flooding. 3. Metode penelitian 3.1. Variabel Penelitian Variabel-variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Variabel bebas (Independent Variable) Variabel bebas adalah variabel yang besarnya ditentukan. Pada penelitian ini variabel bebasnya adalah Debit udara divariasikan dari 3, 5, 7, 9, L/s. Sedangkan untuk debit larutan garam di variasikan yang tertera pada tabel 1 perbandingan air dan Gambar 4. Instalasi Penelitian. garam. 3.3. Alat dan Bahan Penelitian 2. Variabel terkontrol (Controlled 3.3.1. Alat Variable) A.Kompressor Variabel terkontrol adalah variabel Kompressor berfungsi untuk yang nilainya ditentukan dan menyuplai udara bertekanan menuju test dikondisikan konstan. Dalam section. penelitian ini variabel terkontrolnya B. Pompa air adalah larutan garam dan udara Pompa air berfungsi untuk sebagai media pengujian, posisi menyuplai fluida cair bertekanan menuju pipa acrylic vertikal, diameter pipa seksi uji. acrylic 36 mm, tidak ada heat dan C.Water flowmeter dan Air flowmeter mass transfer antar fase, dan Berfungsi untuk mengukur flowrate viscositas larutan garam dan udara udara dan larutan garam yang akan masuk tidak mendekati nol. kedalam seksi uji. 3. Variabel terikat (Dependent Variable) D.Pengaduk larutan garam Variabel terikat adalah variabel menggunakan mixer. yang nilainya tergantung dari Mixer digunakan sebagai alat bantu variabel bebas dan diketahui pengaduk dengan tujuan agar air dan setelah penelitian garam dapat tercampur secara merata. dilakukan.Variabel terikat yang E. Flowmeter diamati pada penelitian ini adalah: Flowmeter berfungsi untuk mengukur perubahan gradient tekanan KE-22 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 pada seksi uji untuk mendeteksi terjadinya 6. Amati perubahan gradient tekanan flooding. diatas injector untuk mendeteksi awal F. Handycam / kamera digital terjadinya flooding. Handycam / kamera digital 7. Dengan menggunakan kamera digital digunakan untuk mendapatkan pola aliran atau handycame pola aliran dapat dari aliran fluida duafase. direkam dengan baik dan dilakukan dengan cermat untuk mendapatkan 3.3.2. Bahan gambarfenomenaflooding. A. Pipa acrylic 8. Catat Debit udara saat terjadinya Pipa acrylic berfungsi sebagai flooding dan rekam fenomena keluarnya campuran dua fase udara alirannya. dan larutan garam dari test section 4. Pembahasan menuju connecting line, kemudian Hasil pengujian tentang pengaruh menuju separator. variasi konsentrasi larutan garam terhadap B. Pipa PVC fenomena flooding pada aliran dua fase Pipa PVC berfungsi sebagai cair-udara vertical berlawanan arah, connecting line pipe. dipergunakan dalam perhitungan data. C. Regulator Regulator berfungsi untuk mengatur 4.1. Perhitungan konversi ∆P rata-rata tekanan input udara dan air dari (mmH2O) ke∆P rata-rata ( ) compressor dan pompa air, diharapkan tekanan udara dan air masing-masing Untuk ∆P = 2 mmH O 2 sama. D. Larutan garam (4) Larutan garam berguna untuk mempengaruhi konsentrasi terhadap karakteristik aliran dua fase air uadra di mana massa jenis larutan garam lebih berat di bandingkan dengan massa jenis air. 3.4. Prosedur pengambilan data Langkah-langkah pelaksanaan pengujian : 1. Mixing 100 liter air dengan variasi prosentase garam dari 5,10,15,20%. 2. Kompresor dijalankan sampai tekanan 4.2. Perhitungan kecepatan udaradalam tangki 10 bar. superficial air 3. Pompa dijalankan dan dibiarkan Untuk debit air 3 liter/menit sampai akumulator air terisi 3/4 1. Volume alir air (Va) bagian. 4. Dengan menggunakan katup, debit larutan garam dapat dipertahankan 2. Massa alir air (ma) mulai dari 3, 4, 5, 6,7,9 L/min. dan dapat dibacapadaskalaflowmeter air. (5) 5. Debit udaradinaikkan setiap satu skala flowmeter udara dimulai dari skala 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 L/s, atau sampai terjadi flooding. 3. Fluks massa air (Ga) KE-22 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 Fenomena ini terjadi karena pada saat itu sudah banyak air dipaksa mengalir keatas oleh pergerakan udara. Fenomena ini (6) dikategorikan sebagai fenomena terjadinya awal flooding. Hubungan kenaikan tekanan differensial seiring debit udara, secara teoritis dapat dijelaskan sebagai berikut. P1 adalah tekanan pada titik sebelah atas pipa, sedangkan P2 adalah tekanan pada titik bawah pipa. Kedua titik ini dihubungkan dengan manometer kolom air. Sesuai 4. Kecepatan superficial (Ua) dengan teori yang telah umum diketahui bahwa kecepatan mempunyai nilai yang (7) berbanding terbalik dengan tekanan. Semakin tinggi tekanan maka semakin kecil kecepatan. Pada pengukuran tekanan differensial pada penelitian ini, saat diberikan penambahan debit udara pada seksi uji maka akan merubah tekanan differensial yang terbaca pada manometer. 4.2. Hubungan Debit Udara Terhadap Penambahan debit alir udara sebanding Tekanan pada Berbagai Debit Air dengan peningkatan massa alir udara. Garam Sedangkan massa alir udara sebanding dengan kecepatan superficial udara. (8) Saat kecepatan superficial udara pada titik 2 meningkat, maka P2 akan menurun, sehingga P1>P2. Saat terjadi flooding, kecepatan udara adalah cepat bahkan jika dilihat dari pola alirannya maka ada aliran udara yang sampai menempel dinding dalam tabung. Kondisi ini semakin menurunkan V2. Sebaliknya aliran air kebawah akan terganggu sehingga Gambar 5. Hubungan tekanan diferensial kecepatannya pun akan menjadi semakin terhadap debit udara pada konsentrasi rendah dan akan meningkatkan tekanan P1. larutan garam 5%. Pada grafik terlihat bahwa pada debit air 3 liter/menit, terjadi peningkatan Pada gambar 5 terlihat pada setiap tekanan differensial yang tidak terlalu variasi debit air yang diberikan, didapat drastis walaupun debit udara sudah suatu tren grafik, jika debit udara mencapai nilai 40 liter/second. Pada dinaikkan maka tekanan differensial akan pelaksanaan penelitian memang pada naik. Kenaikan tekanan differensial variabel ini tidak tampak terjadinya awal cenderung tidak terlalu drastis pada debit flooding. udara awal atau dibawah 5 liter/second. Meninjau tekanan differensial awal Namun pada saat debit udara di naikkan flooding, dari gambar 5 terlihat bahwa diatas 7 liter/second, terjadi kenaikkan untuk semua debit air, terkecuali debit air 3 tekanan differensial secara drastis. KE-22 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTMXIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 liter/menit, awal flooding terjadi pada tekanan diferensial diatas 40 N/m2. Flooding tercepat terjadi pada debit air 3 liter/menit dengan debit udara 16 liter/second. Flooding terlama terjadi pada debit air 3 liter/menit dengan debit udara 40 liter/second. Gambar.7. Hubungan tekanan diferensial terhadap debit udara pada konsentrasi larutan garam 15%. Pada gambar 7 terlihat bahwa tren grafik yang tersaji, menunjukkan kemiripan dengan grafik yang tersaji pada gambar 6. Perbedan yang tampak adalah bahwa awal flooding (kenaikan drastis tekanan differensial) terjadi pada debit udara yang lebih besar. Flooding tercepat Grafik 6 Hubungan tekanan diferensial terjadi pada debit air 15 liter/menit dengan terhadap debit udara pada konsentrasi debit udara 40 liter/second. Flooding larutan garam 10%. terlama terjadi pada debit air 3 liter/menit dengan debit udara 20 liter/second. Pada gambar 6 terlihat bahwa tren Tekanan differensial awal flooding terjadi grafik yang tersaji, menunjukkan rata-rata diatas 30 N/m2, bahkan ada yang kemiripan dengan grafik yang tersaji pada lebih dari 120 N/m2. gambar 5. Perbedan yang tampak adalah bahwa awal flooding (kenaikan drastis Pada gambar 8 dapat dianalisa unjuk tekanan differensial) terjadi pada debit kerja dari masing-masing persentase udara yang lebih kecil. Flooding tercepat larutan garam menunjukkan fenomena terjadi pada debit air 3 liter/menit dengan flooding. Bahwa flooding awal terjadi debit udara 16 liter/menit. Flooding padad debit air 3 dengan debit udara 16 terlama terjadi pada debit air 9 liter/menit pada persentase 5%. dengan debit udara 24 liter/menit. Tekanan Bahwa dapat disimpulkan dari ke differensial awal flooding terjadi pada empat variasi persentase larutan garam kurang lebih 20 N/m2. untuk massa jenis 5% lebih ringan dibandingkan dengan persentase larutan garam 10,15 dan 20 % sehingga terjadinya flooding awal pada persentase 5%. KE-22