KARAKTERISTIK ALIRAN MINYAK-AIR DENGAN RASIO VISKOSITAS RENDAH DI PIPA HORIZONTAL DENGAN CFD
Abstrak
Aliran dua fasa merupakan fenomena penting yang dapat terjadi di berbagai bidang, salah satunya industri minyak. Dalam industri tersebut, aliran minyak-air seringkali terjadi di sumur produksi di lepas pantai. Minyak dialirkan bersama dengan air dalam proses transportasinya. Salah satu pola aliran yang membuat transportasi tersebut lebih ekonomis adalah core annular flow (CAF). Penelitian ini melakukan studi CFD terhadap pola aliran minyak-air dengan rasio viskositas rendah pada pipa horizontal dengan L/d 30. Tujuannya adalah untuk mendapatkan kecepatan superfisial minyak dan air (JO dan JW) yang sesuai untuk mendapatkan pola aliran CAF serta mengetahui nilai pressure drop dan water hold up. Validasi dilakukan dengan data eksperimen penelitian sebelumnya untuk mendapatkan hasil yang akurat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pola aliran yang terbentuk dari variasi JO dan JW adalah stratified flow, Core Annular Flow (CAF), dan wavy flow. Kemudian, nilai pressure drop naik secara linier seiring naiknya nilai J, mulai 0,0413499 kPa pada J 0,21 m/s hingga 0.6898102 pada J 2 m/s. Hubungan antara pressure drop dengan water hold up tidak spesifik yang dimungkinkan terjadi karena pengaruh faktor gesekan aliran dua-fasa. Terakhir, nilai pressure drop pola aliran CAF lebih rendah dari stratified flow pada nilai J yang sama. Hal tersebut mengindikasikan kesesuaian hasil dengan teori.
##plugins.generic.usageStats.downloads##
Referensi
D. Wang et al., “Investigation of air-water two-phase flow characteristics in a 25.4 mm diameter circular pipe,” Progress in Nuclear Energy, vol. 138, Aug. 2021, doi: 10.1016/j.pnucene.2021.103813.
Deendarlianto, M. Andrianto, A. Widyaparaga, O. Dinaryanto, Khasani, and Indarto, “CFD Studies on the gas-liquid plug two-phase flow in a horizontal pipe,” J Pet Sci Eng, vol. 147, pp. 779–787, Nov. 2016, doi: 10.1016/j.petrol.2016.09.019.
Sudarja, Sukamta, and F. Saputra, “Investigation of Flow Pattern and Void Fraction of Air and Low Surface Tension Liquid in A 30° Inclined Small Pipe,” Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, vol. 83, no. 2, pp. 73–83, 2021, doi: 10.37934/ARFMTS.83.2.7383.
E. Kumolosari and B. Jalaali, “Numerical study of pressure drops and flow characteristic in high temperature air-water stratified flow using the AIAD model”, doi: 10.28989/angkasa.vxxx.xxx.
S. Passoni, I. M. Carraretto, R. Mereu, and L. P. M. Colombo, “Two-phase stratified flow in horizontal pipes: A CFD study to improve prediction of pressure gradient and void fraction,” Chemical Engineering Research and Design, vol. 191, pp. 38–49, Mar. 2023, doi: 10.1016/j.cherd.2023.01.016.
J. Shi, M. Gourma, and H. Yeung, “A CFD study on horizontal oil-water flow with high viscosity ratio,” Chem Eng Sci, vol. 229, Jan. 2021, doi: 10.1016/j.ces.2020.116097.
J. Shi, L. Lao, and H. Yeung, “Water-lubricated transport of high-viscosity oil in horizontal pipes: The water holdup and pressure gradient,” International Journal of Multiphase Flow, vol. 96, pp. 70–85, 2017, doi: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2017.07.005.
S. Schmelter, M. Olbrich, E. Schmeyer, and M. Bär, “Numerical simulation, validation, and analysis of two-phase slug flow in large horizontal pipes,” Flow Measurement and Instrumentation, vol. 73, Jun. 2020, doi: 10.1016/j.flowmeasinst.2020.101722.
M. Meriem-Benziane, B. Bou-Saïd, and B. Abdelkader, “A CFD modeling of oil-water flow in pipeline: Interaction analysis and identification of boundary separation,” Petroleum Research, vol. 6, no. 2, pp. 172–177, Jun. 2021, doi: 10.1016/j.ptlrs.2020.10.004.
P. Babakhani Dehkordi, L. P. M. Colombo, M. Guilizzoni, and G. Sotgia, “CFD simulation with experimental validation of oil-water core-annular flows through Venturi and Nozzle flow meters,” J Pet Sci Eng, vol. 149, pp. 540–552, 2017, doi: 10.1016/j.petrol.2016.10.058.
I. Ismail, S. Misnan, A. S. Izwan Ismail, and R. Mohsin, “Pressure drop and water holdup of Malaysian crude oil and water two-phase flow in pipes,” in Advanced Materials Research, Trans Tech Publications, 2014, pp. 1248–1252. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.931-932.1248.
E. Burlutskii, “CFD study of oil-in-water two-phase flow in horizontal and vertical pipes,” J Pet Sci Eng, vol. 162, pp. 524–531, Mar. 2018, doi: 10.1016/j.petrol.2017.10.035.
##submission.copyrightStatement##
##submission.license.cc.by-nc-sa4.footer##
