1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai berbagai macam aliran
fluida. Sebuah aliran dikatakan aliran satu fasa apabila media yang mengalir
dalam suatu pipa berupa satu jenis fluida saja (cair, gas). Selain itu kita juga
temukan aliran multi fasa dimana salah satunya adalah aliran dua fasa. Aliran dua
fasa banyak dijumpai baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam prosesproses industri, seperti pada keteluap, kondensor, alat penukar panas, reaktor
nuklir, pencairan gas alam, pada pembangkit tenaga panas bumi, dan yang terakhir
biasa disebut aliran multi fasa sebagai contoh pada industri perminyakan dimana
multi fasa yang mengalir diantaranya minyak mentah, air, lumpur, dan gas.
Aliran dua fasa sendiri dibedakan menjadi beberapa kombinasi antar
fasanya diantaranya padat-cair, cair-gas, dan padat-gas. Disamping itu pula
dibedakan dalam arah alirannya yaitu searah dan berlawanan arah serta kombinasi
pada salurannya yaitu horisontal, vertikal, serta miring (inclined). Hal yang sangat
penting untuk dipelajari dari aliran dua fasa adalah pola aliran. Pola aliran menjadi
poin penting dalam studi kasus aliran dua fasa, misal pada fasa cair-gas, perilaku
campuran antara cair-gas mengandung banyak hubungan yang saling terkait yang
diperlukan dalam penyelesaian persamaan konservasi dua fasa (two-phase
conservation equation).
Pola aliran dan jarak terjadinya tiap-tiap pola aliran sangat dipengaruhi oleh
sifat-sifat fluida, bentuk atau posisi pipa (miring, vertikal, atau horisontal),
terjadinya perubahan fasa, dan lain-lain (Ghiaasiaan, 2008).
Pola aliran annular dapat dijumpai pada sistem perpipaan pada pembangkit
listrik tenaga panas bumi, baik pada pipa dengan saluran vertikal dan pada saluran
horisontal. Dikarenakan kecepatan gas lebih cepat dibandingkan dengan
kecepatan cairan (liquid) sebagai akibat dari massa jenis (density) yang berbeda
maka akan terbentuk aliran annular.
1
2
Pada aplikasi aktual lapangan suhu dan tekanan yang bervariasi sehingga
dapat menyebabkan nilai tegangan permukaan fluida cair dapat berubah-ubah.
Tegangan permukaan sangat berpengaruh besar pada proses mekanisme
pembentukan pola aliran annular. Besar kecilnya nilai tegangan permukaan
tergantung pada fluida yang digunakan. Dalam penelitian ini nilai tegangan
permukaan yang bervariasi didapat dengan penambahkan surfaktan.
Banyak peneliti yang mempelajari tentang pengaruh tegangan permukaan
pada pola aliran annular diantaranya Fukano dan Furukawa (1998), Liu dan Gao
(2006), Deendarlianto dkk (2010), Prayitno dkk (2012). Dari sekian peneliti ini
banyak menggunakan media pipa dengan posisi vertikal dan miring.
Salah satu metode yang dapat mengukur dan mengetahui karakteristik
pengaruh tegangan permukaan pada fluida cair dengan menggunakan metode
konduktansi. Beberapa peneliti yang menggunakan metote ini diantaranya : Kang
dan Kim (1992), Shi dan Koca Mustafa Ogullari (1994). Oleh Fukano (1998) metode
konduktansi dikembangkan menjadi metode arus konstan (CECM), dimana metode
ini menggunakan catu daya arus konstan (constant current power source). Keutamaan
dari metode ini diantaranya sensitivitas sangat tinggi terhadap perubahan hold-up.
Sebagaimana telah diuraikan di atas maka diperlukan adanya penelitian
guna mengetahui fenomena yang terjadi sebagai pendekatan dan data base. Dalam
hal ini akan dilakukan penelitian bagaimana pengaruh tegangan permukaan
terhadap mekanisme terjadinya aliran annular pada pipa horisontal dengan
menggunakan analisa visual dan sinyal prosesing dengan menggunakan metode
CECM.
1.2
Rumusan Masalah
Salah satu faktor penting dan dianggap berpengaruh terhadap aliran annular
adalah tegangan permukaan (surface tension) yang terjadi antar fluida dan dinding
pipa. Untuk melihat seberapa besar tegangan permukaan berpengaruh pada
mekanisme aliran annular akan dilakukan dengan cara menambahkan surfaktan
3
pada media fluida yang digunakan. Dalam penelitian ini, fluida yang digunakan
air dengan penambahan butanol.
1.3
Batasan Masalah
Adapun batasan masalah penelitian di sini diantaranya :
1. Tidak ada transfer panas yang terjadi (adiabatic).
2. Alat uji penelitian menggunakan pipa acrylic di mana permukaannya
dianggap licin.
3. Kondisi penelitian pada tekanan atmosfir.
1.4
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian yang ingin dicapai diantaranya :
1. Mengetahui pengaruh tegangan permukaan terhadap aliran pada daerah
transisi menuju aliran annular dengan variabel kecepatan superfisial yang
berbeda-beda.
2. Mengetahui pengaruh tegangan permukaan terhadap karakteristik dari
aliran annular.
3. Membandingkan antara data visual yang didapat melalui camera capture
dan pengolahan sinyal prosesing yang didapat melalui CECM (Constant
Electric Current Method).
1.5
Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi data base yang bermanfaat
sebagai referensi untuk mengetahui karakteristik dari pola aliran annular, serta
pengaruh tegangan permukaan melalui penambahan surfaktan terhadap media
fluida air.
4
1.6
Keaslian Penelitian
Dari studi pustaka dapat diketahui bahwa “Kajian Eksperimental Pengaruh
Tegangan Permukaan Terhadap Mekanisme Terbentuknya Aliran Annular
(Annular Flow) Pada Aliran Dua Fasa Cair-Gas Di Pipa Horisontal” belum pernah
dilakukan,
sehingga
penelitian
pengembangan sebelumnya.
ini
bukan
duplikasi
tetapi
merupakan