FENOMENA POLA ALIRAN DUA FASE MELALUI PIPA VERTIKAL

Fenomena aliran yang komplek seringkali sulit untuk dimengerti, untuk diprediksi terlebih lagi dimodelkan. Seperti pada aliran dua fase (udara + air) yang  mengalir di dalam pipa vertical secara bersamaan, perbedaan fase-fase ini akan terdistribusi di dalam jalur pipa dalam banyak konfigurasi-konfigurasi aliran dikarenakan properties fluida yang berbeda, orientasi dan geometri pipa dimana fluida-fluida yang  mengalir, dan flow rates dari tiap fase. Konfigurasi aliran tersebut disebut “REGIMES” atau “FLOW PATTERNS”. Flow regimes dibedakan dengan perbedaan gas-liquid interfaces, mekanisme massa, momentum, dan transfer energy antara fase-fase.

Pada gambar berikut diperlihatkan pola aliran  pada pipa vertikal  secara visual  dengan menggunakan digital camera (12 mp) pada ketinggian 0,35 m diatas bubble injector,  menggunakan pipa acrylic berdiameter 36 mm (diameter dalam), pada umumnya pola aliran yg teramati adalah   bubbly flow karena kecepatan superficial liquid U_SL=0,3 m/s sampai dengan U_SL=1,1 m/s dan   Volumetric ratio (b) bervariasi  dalam kisaran 0,03~0,25.

Gambar 1. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian 0,35 m diatas bubble injector untuk  U_SL=0,3 m/s.

Gambar 2. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian  0,35 m diatas bubble injector untuk  U_SL=0,5 m/s.

Gambar 3. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian 0,35 m diatas bubble injector untuk  U_SL=0,7 m/s.

Gambar 4. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian 0,35 m diatas bubble injector untuk  U_SL=0,9 m/s.

Gambar 5. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian  0,35 m diatas bubble injector untuk  U_SL=1,1 m/s

Pada gambar 1- gambar 5 menunjukkan kondisi bubbly flow untuk volumetrik gas quality (β) = 0,03,   0,11 dan 0,25   selengkapnya untuk semua kondisi (β) sesuai hasil  eksperimen dapat dilihat pada gambar berikunya. Berdasarkan hasil pengamatan visual dari bubbly flow pada bidang uji vertikal, dapat dikelompokkan sebagai berikut.

·         Clustered bubbly flow, jenis ini  terjadi pada semua kecepatan superficial liquid (U_SL) dengan  volumetric gas quality β=0,03 ~ 0,05  sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 1(a),  2(a), 3(a), 4(a), 5(a). Bubbles yang terbentuk berkelompok dalam media liquid tanpa distribusi yang seragam sepanjang radial cross-section pada pipa. Dengan kata lain, distribusi gelembung udara tidak simetris dengan sumbu vertikal pipa pada semua ketinggian dan bubble clusters terjadi disemua lokasi.

·         Homogeneous bubbly flow , jenis ini teramati pada semua kecepatan superficial liquid (U_SL) dengan volumetric gas quality β=0,07~0,11  sebaimana yang ditunjukkan pada Gambar 1(b),  2(b), 3(b), 4(b), 5(b). Jumlah gelembung udara (bubble) menjadi lebih besar dan distribusikan seragam (homogeneously) sepanjang radial cross-section pada pipa untuk semua ketinggian.

·         Dense bubbly flow, pada Gambar 1(c),  2(c), 3(c), 4(c), 5(c), menampilkan kondisi dense bubbly flow. Ini sangat jelas, dimana bubbly flow terjadi pada volumetric gas quality β=0,13~0,25. Seluruh daerah lintasan pipa dipenuhi oleh gelembung udara, tetapi koalisi dan formasi elongated bubbles tidak dapat diamati.

VISUALISASI BUBBLY FLOW PADA PIPA VERTIKAL 

Gambar 6. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian 0,35 m diatas bubble injector untuk  USL=0,3 m/s.

Gambar 7. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian 0,35 m diatas bubble injector untuk  USL=0,5 m/s.

Gambar 8. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian 0,35 m diatas bubble injector untuk  USL=0,7 m/s.

Gambar 9. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian 0,35 m diatas bubble injector untuk  USL=0,9 m/s.

Gambar 10. Visualisasi dari bubbly flow pada pipa uji vertikal dengan ketinggian 0,35 m diatas bubble injector untuk  USL=1,1 m/s