BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Aliran dua

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aliran dua fasa merupakan aliran yang lazim ditemui di industri
pembangkitan listrik termasuk Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP).
Prinsip kerja dari PLTP tidak jauh berbeda dengan pembangkit listrik tenaga uap
lainnya. Panas dari batuan reservoir akan memanaskan fluida yang kemudian
digunakan untuk memutar turbin generator. Fluida tersebut kemudian didinginkan
di kondenser dan diinjeksikan kembali ke dalam reservoir. Setidaknya ada 3 jenis
sistem yang dimanfaatkan yakni dry steam, flash steam, dan binary cycle.
Dry Steam adalah sistem di mana fluida yang berasal dari reservoir dalam
bentuk uap dialirkan melalui pipa produksi untuk kemudian langsung
dimanfaatkan untuk memutar turbin (Gambar 1.1). Sedangkan flash steam adalah
sistem di mana fluida yang berasal dari reservoir akan mengalami pemanasan dan
mengalir melalui pipa produksi menuju ke sebuah tangki yang dinamakan
separator. Fluida panas dari reservoir yang bertekanan tinggi setelah masuk ke
separator yang bertekanan rendah, akan mengalami penguapan akibat penurunan
tekanan secara tiba-tiba. Selanjutnya uap yang terbentuk akan dialirkan untuk
memutar turbin. Sedangkan air yang telah terpisah akan diinjeksikan kembali ke
dalam reservoir (Gambar 1.2). Metode binary cycle sendiri bekerja dengan
menggunakan fluida sekunder. Jadi, fluida panas akan mengalir melalui pipa
produksi dan masuk ke alat penukar panas. Di dalam alat penukar panas, dialirkan
fluida sekunder yang memiliki titik didih lebih rendah dari titik didih air seperti
cairan isobutana sehingga lebih mudah menguap. Setelah menerima kalor dari
fluida panas, cairan ini kemudian menguap dan memutar turbin (Gambar 1.3).
Berdasarkan prinsip kerjanya, potensi terbentuknya aliran dua fasa sendiri
dapat terjadi di beberapa tempat seperti pada pipa produksi di mana tidak semua
fluida yang menerima panas berubah menjadi uap. Campuran fluida ini langsung
masuk ke turbin (pada dry steam). Potensi terbentuknya dua fasa juga dapat terjadi
pada posisi sebelum masuk ke separator (pada flash steam maupun binary cycle).
1
2
Selanjutnya, dua fasa juga bisa terbentuk setelah keluar dari separator menuju
turbin (pada flash steam maupun binary cycle) dan setelah keluar dari kondenser
(ketiganya). Penelitian menunjukkan bahwa jenis aliran dua fasa yang paling
banyak terjadi pada pembangkit listrik panas bumi adalah kasus aliran cincin
(Sekoguchi et al, 1982; Fukano et al, 1988; Palsson, 2006; Geraci et al, 2007;
Rodriguez, 2009).
1.2 Perumusan Masalah
Mengingat pemahaman terhadap aliran dua fasa sendiri sangat penting
untuk perancangan alat dan sistem yang sesuai dengan koefisien perpindahan
panas, performa peralatan seperti korosi dan vibrasi, dan penentuan kondisi
operasional yang optimal untuk mentransportasikan fluida dua fasa maka
pemahaman mendalam terhadap aliran dua fasa yang mengalir di pipa terutama
aliran cincin menjadi sangat penting.
Gambar 1.1. Sistem Dry Steam (Sumber: Geothermal Energy Association)
3
Gambar 1.2. Sistem Flash Steam (Sumber: Geothermal Energy Association)
Gambar 1.3. Sistem Binary Cycle (Sumber: International Geothermal Association)
1.3 Keaslian Penelitian
Mekanisme terbentuknya aliran annular pada pipa horisontal masih belum
dapat dimodelkan secara akurat. Untuk membuat model yang akurat, peneliti
perlu memahami karakteristik seperti seberapa cepat butiran (droplet) terbentuk
dari liquid film, seberapa cepat butiran (droplet) bergerak melapisi liquid film, dan
bagaimana pengaruh liquid film terhadap kekasaran permukaan gas dan liquid.
Selain itu, mekanisme penurunan tekanan juga berbeda untuk setiap jenis aliran
sehingga dibutuhkan banyak penelitian untuk mengembangkan korelasi empiris
untuk jenis aliran tersebut.
4
Berdasar fakta-fakta ini, maka sebagai bagian dari usaha untuk
mempelajari model mekanisme terbentuknya aliran annular pada pipa horisontal,
diusulkan pula peneletian dengan judul ‘Investigasi Eksperimental Tebal Film
dan Penurunan Tekanan Dari Aliran Annular Pada Pipa Horizontal’.
1.4 Faedah yang diharapkan
Hasil dari penelitian ini dapat bermanfaat dalam cara-cara sebagai berikut.
a. Menambah data penunjang tebal film dan penurunan tekanan aliran annular.
b. Perancangan pemipaan aliran dua fasa yang aman.
c. Perancangan alat ukur aliran yang lebih simpel dan murah.
d. Penentuan kondisi operasional untuk transportasi fluida. Salah satunya adalah
mengetahui flow rate (ton/jam) dari fasa liquid maupun gas. Flow rate dapat
diperoleh ketika kita mengetahui densitas fluida, cross section yang dilewati oleh
fluida, dan kecepatan inlet fluida. Dari data tebal film, dapat dihitung cross
section dari fasa liquid sehingga bisa diketahui flow rate-nya.
1.5 Tujuan Penelitian
Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut:
a. Mengetahui pengaruh perubahan kecepatan aliran terhadap tebal film pada
aliran annular.
b. Mengerahui pengaruh perubahan kecepatan aliran terhadap penurunan tekanan
pada aliran annular.