Apa itu Aliran Annular?

Aliran annular adalah metode aliran cairan dan gas dalam pipa di mana bahan dengan berat molekul lebih ringan mengalir di tengah pipa dan bahan dengan berat molekul yang lebih berat membentuk film tipis yang mengalir di sepanjang dinding pipa. Ini sering terlihat di industri perminyakan di mana laju aliran tinggi, dan dapat terjadi pada pipa horizontal dan vertikal. Massa cairan atau gas yang lebih ringan juga dapat berupa kabut atau suspensi koloid yang dikenal sebagai emulsi. Antarmuka antara bahan yang mengalir mungkin tidak tepat, dan dapat melibatkan campuran gas dan cairan.

Variasi aliran annular dikategorikan sebagai aliran bergelombang, di mana terjadi ketidakteraturan, atau aliran annular tipis. Dalam aliran annular tipis, saat laju aliran meningkat, suspensi koloid dari butiran gas di inti meningkat dan menyebabkan butiran menyebar menjadi garis tipis dan gumpalan. Beberapa jenis aliran lain juga ada, antara lain aliran bubble, slug, dan churn pada pipa vertikal, serta stratified dan stratified-wavy pada pipa horizontal.

Menghitung laju aliran annular bisa jadi sulit, karena persamaan memerlukan ukuran yang tepat dari diameter dalam pipa. Ini bervariasi karena aliran annular memiliki batas tanpa aliran di dalamnya yang mengubah diameter efektif interior pipa. Nilai yang akurat sulit didapat tergantung pada metode perhitungan yang digunakan.

Dua seri persamaan biasanya digunakan untuk menentukan aliran annular. Yang pertama dikenal sebagai aliran Perimeter Basah, di mana diameter efektif pipa dibagi dengan produk kuadrat dari area aliran dalam dan luar. Perhitungan Keliling Basah tidak ideal, karena seluruhnya didasarkan pada aliran dalam yang dikurangi dari aliran luar tanpa kelonggaran untuk daerah tanpa aliran. Metode Petroleum Engineering menggunakan metode yang lebih kompleks untuk membandingkan aliran dalam dan luar, dan diketahui menghasilkan hasil laju aliran yang sekitar 40% lebih tinggi daripada metode Wetted Perimeter. Persamaan Teknik Perminyakan tampaknya mencerminkan laju aliran terukur yang sebenarnya lebih baik daripada metode Wetted Perimeter, namun metode Wetted adalah standar yang digunakan dalam teknik akademik.

Faktor gesekan juga harus diperhitungkan dalam aliran annular. Menggunakan permukaan luar pipa untuk memperkirakan gesekan adalah salah satu metode. Membuat gesekan rata-rata berdasarkan data tertimbang juga dilakukan, dan keduanya dianggap sebagai pendekatan yang sah.
Ada juga berbagai tahap dalam aliran gas-cair dalam pipa di mana transisi terjadi antara berbagai jenis rejimen aliran. Transisi dapat mencakup pergeseran dari annular ke wispy-annular, dan aliran plug ke annular dalam pipa vertikal. Dalam pipa horizontal, transisi umum dalam skema aliran termasuk transisi slug ke annular. Ini, serta banyak jenis status dan transisi aliran lainnya, semuanya memiliki model matematika yang unik untuk menghitung berapa laju aliran saat ini di dalam pipa sebenarnya.