Tempsens telah mengembangkan desain thermowell dengan strakes heliks yang akan menghilangkan getaran yang disebabkan oleh aliran, sehingga memungkinkan hasil thermowell yang lebih akurat dan dapat diandalkan dalam pelayanan, sehingga mengatasi risiko kegagalan thermowell.
Gaya yang berpotensi menyebabkan osilasi berbahaya pada batang termowell saat terbenam dalam fluida yang mengalir dikaitkan dengan getaran yang disebabkan oleh pusaran. Saat kecepatan fluida meningkat, laju pelepasan pusaran meningkat secara linear dan besarnya gaya meningkat dengan kuadrat kecepatan fluida. Termowell merespons secara elastis sesuai dengan distribusi gaya, sehingga memberikan plot regangan elastis yang setara.
Laporan ini dimaksudkan untuk menunjukkan bahwa thermowell dengan helical strakes tidak menunjukkan pelepasan vortex yang teratur (Gambar 5.6) dibandingkan dengan thermowell klasik (Gambar 5.5). Plot yang menunjukkan garis arus memberikan visualisasi yang sangat baik tentang pengaruh helical strakes.
Hal ini dilakukan dengan asumsi bahwa strake cukup mengganggu aliran di daerah wake sehingga tidak ada pusaran yang dapat terbentuk. Strake juga mendorong perilaku aliran lintas bidang di sepanjang panjang thermowell hingga tingkat yang tidak diamati dengan thermowell klasik, sehingga mengganggu pembentukan pusaran.
Tempsens telah terbukti melalui pengujian fisik bersama dengan analisis Struktur Statis dan CFD pada thermowell menjadi solusi yang lebih andal dan akurat dengan secara signifikan mengurangi getaran dan kegagalan deformasi beserta pengurangan efek pusaran yang disebabkan oleh getaran pada thermowell.
Laporan ini menyajikan analisis Struktur Statis komparatif. Dua studi independen waktu yang berbeda telah dilakukan: satu untuk thermowell silinder halus standar dan satu untuk thermowell yang dilengkapi dengan strake heliks. Laporan ini menguraikan prosedur yang diadopsi dan hasilnya
Geometri Model:
Geometri dikembangkan sebagai model padat tiga dimensi. Gambar 1.1 dan gambar 1.2 menunjukkan geometri dua dimensi yang digunakan untuk thermowell klasik dan thermowell heliks. Thermowell dilas ke flensa standar ANSI B16.5 150# 2” . Panjang yang digantung atau panjang di bawah RF flensa dalam kedua kasus diambil sebagai 650 mm seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dalam kasus thermowell straked, heliks strakes mulai dari 450 mm dari RF flensa. Heliks strakes terletak pada sudut 120˚ dari satu sama lain dan berada pada pitch 125 mm.
Sifat Material untuk Analisis:
| Tikarbahasa inggris | Modulus Elastisitas (MPa) | Tegangan yang Diizinkan (MPa) | Kekuatan Hasil (MPa) | Kepadatan (Kg/m3) | Rasio Poisson |
| SS316 | 165.0e+03 tahun 2013 | 76.0 | 114.0 | 8030.0 | 0.31 |
ANALISIS SIMULASI
Model CAD 3D:
Model tiga dimensi dari thermowell klasik dan thermowell bergaris ditunjukkan masing-masing pada gambar 3.1 dan gambar 3.2.
Gambar 3.1: Geometri model 3-D (Thermowell Klasik)
Gbr.3.2: Geometri model 3-D (Helical Strake Thermowell.)
Kondisi batas:
Kondisi batas yang dimasukkan pada model FEA adalah sebagai berikut:
- Berat sendiri model dianggap sebagai beban gravitasi bumi standar dalam arah ke bawah.
- Tekanan karena kecepatan (diambil 3,5m/s2) air.
- Geometri tetap pada flensa karena pengelasan thermowell ke flensa.
Gambar 4.1: Kondisi batas pada thermowell klasik.
Gambar 4.2: Kondisi batas pada thermowell heliks strake.
Hasil:
Plot deformasi untuk thermowell klasik dan heliks ditunjukkan pada gambar 5.1 dan gambar 5.2. Regangan ekuivalen elastis untuk thermowell klasik dan heliks ditunjukkan pada gambar 5.3 dan gambar 5.4.
Gambar 5.1: Plot deformasi untuk Thermowell klasik
Gambar 5.2: Plot deformasi untuk thermowell strake heliks.
Gambar 5.3: Plot Regangan Elastis Ekuivalen untuk thermowell klasik
Gambar 5.4: Plot Regangan Elastis Ekuivalen untuk thermowell strake heliks.
Thermowell dengan strake heliks tidak menunjukkan pelepasan vortex yang teratur dibandingkan dengan thermowell klasik. Turbulensi diamati pada thermowell klasik. Namun, tidak ada turbulensi yang diamati pada thermowell dengan strake heliks. Plot energi kinetik turbulen ditunjukkan pada gambar 7.5 dan gambar 7.6. Strake cukup mengganggu aliran di daerah wake sehingga tidak ada vortex yang dapat terbentuk. Strake juga mendorong perilaku aliran lintas bidang di sepanjang thermowell hingga tingkat yang tidak diamati pada thermowell klasik, sehingga mengganggu pembentukan vortex.
Gambar 5.5: Plot energi kinetik turbulen untuk thermowell klasik (Dua Dimensi).
Gambar 5.6: Plot energi kinetik turbulen untuk thermowell heliks strake (Dua Dimensi)
Inferensi Analisis:
| Thermowell klasik | Gagal |
| Thermowell heliks yang bergaris-garis | Lulus |
ANALISIS PRAKTIS
Kondisi proses:
- Thermowell digantung dalam nosel yang memiliki Flowmeter Elektromagnetik yang terpasang untuk mengukur aliran air dalam pipa.
- Panjang pencelupan thermowell adalah 200mm pada nosel RF 150# 2”.
- Alat Pengukur Getaran Pena digunakan untuk mencatat pembacaan getaran dalam nilai RMS kecepatan.
- Kondisi lingkungan adalah suhu 30,8°C dan kelembaban relatif 55%.
Hasil yang Diperoleh:
Hasil berikut diperoleh untuk masing-masing kasus Thermowell beralur Klasik dan Heliks:
| Thermowell Klasik | |||
| Membaca Master | Persamaan. Kecepatan Master | Persamaan. Uji kecepatan | Getaran |
| (M3/H) | (MS) | (MS) | (MS) |
| 604.70 | 3.34 | 1.33 | 0.2 |
| 701.29 | 3.91 | 1.55 | 0.4 |
| 813.50 | 4.54 | 1.80 | 0.7 |
| 905.23 | 5.60 | 2.00 | 1.2 |
| 1026.34 | 5.77 | 2.67 | 1.6 |
| Thermowell beralur heliks | |||
| Membaca Master | Persamaan. Kecepatan Master | Persamaan. Uji kecepatan | Getaran |
| (M3/H) | (MS) | (MS) | (MS) |
| 605.62 | 3.34 | 1.34 | 0.1 |
| 712.69 | 3.94 | 1.56 | 0.3 |
| 801.98 | 4.48 | 1.77 | 0.5 |
| 908.76 | 5.01 | 2.00 | 0.6 |
| 1024.03 | 5.71 | 2.26 | 1.2 |
Kesimpulan:
Getaran pada desain thermowell heliks straked saat ini berkurang secara signifikan sekitar 40% jika dibandingkan dengan thermowell klasik.
