STUDI EKSPERIMEN DAN NUMERIK FENOMENA KAVITASI PADA ALIRAN MELALUI KATUP KUPU-KUPU

Abstract

Dalam dunia industri, katup kupu-kupu banyak dijumpai sebagai pengatur aliran pada sistem perpipaan. Masalah yang sering dijumpai saat pengoperasian katup yaitu terjadinya penurunan tekanan yang besar antara sisi upstream dan downstream katup. Bila tekanan turun hingga di bawah tekanan uap air akan menyebabkan terjadinya kavitasi. Kavitasi merupakan fenomena hidrodinamis dimana gelembung uap terbentuk kemudian bergerak bersama aliran hingga pecah di daerah yang bertekanan tinggi. Dampak yang ditimbulkan adalah terjadinya getaran pada pipa, kebisingan bahkan pengkaratan dan pengikisan material. Kavitasi dapat terjadi pada mesin-me­sin fluida seperti pompa, baling-baling kapal dan turbin dan pada perpipaan seperti katup, elbow dan penyempitan tiba-tiba. Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen dan numerik bertujuan untuk memahami fenomena kavitasi pada aliran yang melalui katup kupu-kupu diameter 2” dengan variasi angka Reynolds 1,1x105 sampai 1,5x105 dan variasi sudut penutupan katup mulai 0o sampai 50o. Secara eksperimen fenomena kavitasi diamati secara visualisasi dan pengukuran penurunan tekanan setelah melalui katup kupu-kupu dan secara numerik menggunakan perangkat lunak CFD yaitu Fluent 6.2. Dari analisa data hasil eksperimen dan numerik diketahui bahwa semakin besar sudut penutupan katup dan bertambahnya angka Reynolds maka penurunan tekanan akan semakin besar. Proses kavitasi terjadi pada angka Reynolds 1,5x105 saat sudut penutupan katup mencapai 50o dengan angka kavitasi mencapai -0,005 dan penurunan tekanan sebesar 96,4 kPa. Pada kondisi ini dapat dilihat terjadi percikan cahaya (flashing) akibat berkumpulnya gelembung-gelembung uap air pada daerah bertekanan rendah sisi downstream katup. Dari hasil visualisasi numerik terlihat bahwa struktur aliran bervariasi pada setiap perubahan sudut katup.