Studi Eksperimental Perubahan Amplitudo Gelombang Pada Aliran Minyak - Air Rezim Stratified Wavy Dalam Pipa Horizontal

Abstract

Penelitian mengenai amplitudo gelombang pada aliran dua fasa minyak-air rezim pola aliran stratified wavy telah dilakukan dalam beberapa penelitian sebelumnya. Namun mengingat banyaknya variasi properties fluida kerja, variasi dimensi dan geometri saluran, serta variasi kondisi parameter operasi maka menurut penulis, penelitian yang sudah ada saat ini masih belum mencukupi untuk memahami bagaimana pengaruh perubahan kecepatan superfacial dan jarak dari inlet sumber aliran terhadap amplitudo gelombang. Penelitian dilakukan untuk menginvestigasi perubahan amplitudo terhadap kenaikan kecepatan superfacial dan terhadap jarak inlet pada aliran dua fasa minyak air dalam rezim pola aliran stratified wavy dalam kondisi sebelum dan saat transisi ke rezim aliran non stratified flow pada fluida kerja. Fluida minyak yang digunakan adalah kerosene dengan masa jenis 781,1 kg / m³, viskositas 1,3 mPa·s dan interfacial tension 0,167 mN/m. Kerosene dan air dialirkan pada pipa horizontal yang terbuat dari bahan akrilik dengan diameter 24 mm. Parameter operasi kecepatan superfacial minyak dijaga konstan sebesar 0,073 m/s. Perbandingan aliran kecepatan superfacial air terhadap kecepatan superfacial minyak pada kondisi entry (input ratio) sebesar 1; 2; 3 dan 4. Proses pengambilan data dilakukan pada titik pengamatan 10D, 40D, 100D dan 220D dari inlet, dimana D adalah diameter dalam pipa. Proses perekaman dilakukan dengan high speed camera frekuensi 600 fps. Data ekseperimen diolah dengan menggunakan metode pengolahan citra untuk mendapatkan ketebalan lapisan air rata-rata dan distribusi probabilitas amplitudo pada setiap titik pengamatan. Kenaikan input ratio akan menyebabkan terjadinya kenaikan ketinggian lapisan air rata-rata sebesar 12 % dengan standard deviasi 5,7 %. Peningkatan input ratio ini juga akan meningkatkan besarnya amplitudo rata-rata pada setiap titik pengamatan dengan peningkatan tertinggi terjadi di titik 10 D dan terendah di titik 220 D. Kenaikan input ratio menyebabkan kenaikan amplitudo antarmuka gelombang dan ketebalan lapisan permukaan air.Munculnya droplet pada gelombang merupakan tanda bahwa gelombang mengamai ketidakstabilan dan masuk ke fasa transisi (onset entrainment).