ANALISA PENGARUH VARIASI PANJANG THROAT SECTION TERHADAP ENTRAINMENT RATIO PADA STEAM EJECTOR DENGAN MENGGUNAKAN CFD

Abstract

Steam ejector pertama kali ditemukan oleh Le Blance dan Charles Parsons. Steam ejector bekerja dengan memanfaatkan panas buang dari sistem pembangkit daya, ruang pembakaran dan pada mesin industri untuk menghasilkan proses refrigerasi. Steam ejector terdiri empat bagian yaitu: divergen nosel (primary nozzle), ruang hisap (suction chamber), constan area duct atau throat section atau mixing tube dan diffuser. Kelemahan dari steam ejector refrigerasi adalah nilai performansi (COP) dan kapasitas pendinginan yang rendah. Maka berbagai eksperimen dari steam ejector dikembangkan untuk meningkatkan nilai COP. Entraiment ratio berpengaruh langsung terhadap nilai COP yang dihasilkan oleh sistem, bentuk geometri steam ejector dan kondisi operasi akan mempengaruhi nilai entraiment ratio.
Computational fluid dynamics (CFD) digunakan untuk memprediksi fenomena aliran dan performansi steam ejector. Simulasi dilakukan dengan memodifikasi panjang throat section steam ejector dan memvariasikan kondisi operasi tekanan dan temperatur dari suction (evaporator) dan motive (boiler). Panjang throat section steam ejector divariasikan dari 3 sampai 5 kali diameter throat section Kondisi batas untuk setiap geometri memiliki nilai yang sama, yaitu: tekanan boiler (motive) 2,7 x 102 kPa, temperatur boiler 130o C, tekanan evaporator (suction) 1,5 kPa, temperatur evaporator 15o C, tekanan kondensor (discharge) 4 kPa, temperatur kondesor = 45o C. Eentrainment ratio yang paling tinggi terdapat pada variasi jarak 3D, dimana kondisi batas temperature dan tekanan sama ini memiliki bilangan Mach yang cukup untuk menarik aliran dari saluran suction dan mendorongnya keluar melalui discharge. Akan tetapi pada variasi 5D nilai entrainment ratio negative (-) akibat back pressure menuju saluran suction. Hal ini disebabkan tekanan discharge terlalu besar, sehingga untuk jarak throat sebesar 5D, kecepatan dan momentum pada aliran motive tidak cukup kuat mendorong aliran pada diffuser ejector untuk keluar menuju condenser
Kata kunci : COP, steam ejector, entrainment ratio, throat section