Studi Eksperimental Pengaruh Convective Heat Transfer terhadap Pressure Drop pada Aliran Dua Fase Gas-Cair Fluida Newtonian dan non-Newtonian dalam Square Microchannel

Abstract

Penelitian terkait dua fase gas-cair dalam saluran mikro telah banyak dilakukan. Namun, keterlibatan fluida non-newtonian serta kalor dalam aliran dua fase suatu saluran mikro masih rendah, terutama pemecahan masalah pada pendinginan perangkat mikro. Permintaan terhadap efisiensi aliran fluida dua fase dalam mengikat kalor menjadi parameter penting dalam keberhasilan sistem pendinginan. Tujuan penelitian ini membandingkan beda tekanan antara fluida newtonian dan non-newtonian dengan viskositas berbeda pada aliran dua fase. Penelitian juga menambahkan perlakuan kalor dan mengamati pada dua area, yaitu sebelum (upstream) dan sesudah (downstream) terdampak kalor. Jenis fluida cair newtonian yang digunakan yaitu aquadest dan fluida non-newtonian yaitu Carboxymethil Cellulose (CMC wt 0,4%), sedangkan fluida gas yang digunakan adalah nitrogen. Dimensi diameter hidrolis saluran sebesar 0,8 mm. Kecepatan superfisial cairan divariasikan mulai 0,082 m/s hingga 1,025 m/s, sedangkan kecepatan superfisial gas divariasikan mulai 0,26 m/s hingga 7,81 m/s. High speed video camera digunakan untuk merekam pola aliran, panjang dan kecepatan gelembung terbentuk. Hasil aliran nitrogen-aquadest membentuk pola aliran bubbly, slug, churn dan wavy-annular. Penambahan kalor mampu memberikan beda tekanan yang lebih rendah pada downstream daripada upstream diiringi dengan penurunan viskositas cairan. Oleh sebab itu, kecepatan suatu gelembung meningkat dan mudah menembus fluida CMC dengan terbentuk pola aliran slug dan slug-annular.