8.Aliran Viscous Incompresible Total

Embed Size (px)

Citation preview

  • Bab 8 : ALIRAN INTERNAL VISCOUS INKOMPRESIBEL8.1. Pendahuluan

    Aliran Internaladalah aliran dimana fluida yang mengalir dilingkupi secara penuh oleh suatu batas padat

    misal : aliran dalam pipa

  • Kecepatan Rata-rata:

    8.1. Pendahuluan

  • Entrance Length (L)

    Untuk Aliran Laminar: tergantung pada Bilangan Reynolds (Re)

    Untuk Aliran Turbulent:

    akibat mixing antar partikel/lapisan dalam aliran, maka boundary layer cepat tumbuh akibatnya aliran fully developed lebih cepat tercapai:

    8.1. Pendahuluan

  • asumsi: - aliran steady & incompressible

    Bila pada dinding plat tidak ada slip, maka kondisi batasnya:

    di y = 0 u = 0di y = a u = 0 8.2. Aliran antara Dua Plat Paralel Tak BerhinggaBagian A: Aliran Laminar Berkembang Penuh(Fully Developed Laminar Flow)8.2.1. Kedua Plat Diam

  • Karena aliran fully developed (berkembang penuh), maka kecepatan tidak berubah thd x :

    u = u(y)

    Juga tidak ada komponen kecepatan ke arah y & z:

    v = 0 & w = 0

    Persamaam Momentum dlm arah x:

    asumsi:(1). Aliran steady(2). Aliran fully developed Fsx = 0(3). FBx = 0= 0 (3)= 0 (1)8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • Untuk aliran fully developed Fsx = 0, jadi:

    8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • Persamaan A berlaku untuk harga-harga x dan y, jadi:

    Bila diintegralkan persaman tersebut menjadi:

    yang berarti tegangan geser bervariasi linear terhadap y.

    Untuk aliran Laminar berlaku:

    8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • Subtitusi persamaan (b) ke (a) didapat:

    sehingga:

    dimana : C1 & C2 = konstanta

    Kondisi batas untuk kedua plat diam:di y = 0 u = 0 C2 = 0di y = a u = 0

    Persamaan Umum Profil Kecepatan AliranAntara Dua Plat Paralel.(B)8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • Sehingga untuk aliran antara dua plat paralel diam mempunyai persamaan: Profil kecepatan :

    atau:

    Distribusi tegangan geser:

    Persamaan Profil Kecepatan AliranAntara Dua Plat Paralel Diam. (C)8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • Debit (volumetric flowrate):

    untuk lebar dalam arah z adalah l :

    Jadi debit persatuan lebar (l) adalah:

    Debit sebagai fungsi dari pressure drop (Dp): - karena , maka:

    8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • Sehingga debit sebagai fungsi Dp:

    Kecepatan rata-rata:

    Posisi Kecepatan Maksimum:

    Syarat posisi kecepatan maksimum dicapai bila

    8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • dari profil kecepatan (pers. C) didapat:

    berarti:

    jadi pada y = a/2 u = Umax

    di tengah8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • atau dalam bentuk lain dapat ditulis:

    Transformasi koordinat:

    Sebelumnya menggunakan koordinat asal dengan y = 0 pada plat bawah Sekarang koordinat asal dipindahkan ke tengah y diganti y8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • Kondisi batas untuk koordinat baru:

    - pada plat atas : u = 0 di y = a/2 - pada plat bawah : u = 0 di y = - a/2

    Kondisi batas untuk koordinat lama:

    - pada plat atas : u = 0 di y = a - pada plat bawah : u = 0 di y = 0

    sehingga y = y + a/2 maka persamaan profil kecepatan (B) menjadi:

    jadi profil kecepatan parabolik

    Transisi aliran pada Re @ 1400 8.2.1 Aliran antara Dua Plat Paralel Tak Berhingga Kedua Plat Diam

  • *

    Persamaan Profil Kecepatan aliran antara 2-Pelat Pararlel (pers. B):

    Kondisi batas:

    - pada plat bawah : y = 0 u = 0 C2 = 0 - pada plat atas : y = a u = U

    8.2. 2. Pelat Atas Bergerak dengan Kecepatan Konstan

  • Sehingga:

    8.2. 2. Pelat Atas Bergerak dengan Kecepatan KonstanPersamaan Profil Kecepatan AliranAntara Dua Plat Paralel salah satu plat bergerak dengan kecepatan konstan (D)

  • * Distribusi tegangan geser:

    Debit aliran (Volumetric flowrate):

    8.2. 2. Pelat Atas Bergerak dengan Kecepatan Konstan untuk lebar dalam arah z adalah l :

  • sehingga debit aliran per lebar plat (l ):

    Kecepatan Rata-rata:

    Posisi Kecepatan Maksimum:

    Syarat posisi kecepatan maksimum dicapai bila:

    dari profil kecepatan (pers. C) didapat:

    8.2. 2. Pelat Atas Bergerak dengan Kecepatan Konstan

  • berarti:

    untuk aliran ini kondisi transisi terjadi pada Re > 1500.

    8.2. 2. Pelat Atas Bergerak dengan Kecepatan Konstan

  • *

    untuk aliran steady & fully developed Fsx = 0

    Bila tekanan pada titik pusat CV = p, maka menurut Deret Taylor diperoleh Gaya-gaya permukaan sbb.:

    - Gaya (tekan) permukaan sebelah kiri:

    8.3. Aliran Laminar Fully Developed Melalui Pipa

  • * - Gaya (tekan) permukaan kanan:

    Bila teg. geser pada ttik pusat CV = trx - Gaya (geser) permukaan dalam:

    - Gaya (geser) permukaan luar:

    Sehingga total gaya permukaan:

    8.3. Aliran Laminar Fully Developed Melalui Pipa

  • *atau:

    Dimana trx hanya fungsi dari r

    8.3. Aliran Laminar Fully Developed Melalui Pipa

  • *Bila diintegralkan menjadi:

    dimana untuk aliran laminar berlaku:

    maka:

    Sehingga:

    8.3. Aliran Laminar Fully Developed Melalui Pipa..(E)

  • *Kondisi Batas:pada r = R u = 0dari pertimbangan fisik kita tahu bahwa pada r = 0 (di tengah), kecepatan aliran adalah maksimum, hal ini hanya mungkin bila C1 = 0

    jadi pada r = 0

    Persamaan (E) menjadi:

    Dari kondisi batas (1), dimana:

    8.3. Aliran Laminar Fully Developed Melalui Pipa. (F)

  • *Sehingga pers. (F) menjadi:

    atau:

    atau:

    Distribusi Tegangan Geser:

    8.3. Aliran Laminar Fully Developed Melalui Pipa(G)

  • * Debit aliran:

    Sehingga:

    Debit fungsi dari pressure drop:

    - karena maka:

    sehingga debit fungsi Dp:

    atau

    8.3. Aliran Laminar Fully Developed Melalui Pipa

  • * Kecepatan Rata-rata:

    Posisi kecepatan maksimum:

    syarat posisi kecepatan maksimum dicapai bila

    dari profil kecepatan (pers. G) didapat:

    maka terjadi pada r = 0.

    pada r = 0

    8.3. Aliran Laminar Fully Developed Melalui Pipa

  • *Perubahan tekanan dapat disebabkan oleh: perubahan ketinggian perubahan kecepatangesekan

    Gesekan menyebabkan kerugian tekanan: - 1. Major Losses - 2. Minor Losses

    Distribusi Tegangan Geser pada aliran yang berkembang penuh di dalam pipa:

    8.4. Aliran dalam Pipa dan SaluranBernoulli

  • *Persamaan momentum dalam arah x:

    asumsi: 1). FBX = 0 (pipa horisontal) 2). Aliran steady 3). Aliran incompressible 4). Aliran fully developed maka: FSX = 0

    sehingga:

    Note: tegangan geser berubah secara linear dalam arah r.8.4. Aliran dalam Pipa dan Saluran= 0 (1)= 0 (2)= 0 (3, 4)

  • *Tegangan gaser pada dinding (tw) terjadi pada r = R :

    Note: persamaan (H) berlaku untuk aliran fully deveoped dalam pipa, baik Laminar maupun Turbulent

    Aliran Laminar Untuk aliran laminar fully developed, profil kecepatannya parabolik, sbb :

    Kecepatan maksimum pada posisi r = 0 (ditengah):

    8.4. Aliran dalam Pipa dan Saluran(H)

  • * sehingga:

    atau:

    untuk aliran laminar dalam pipa, kecepatan rata-rata ditunjukkan sbb:

    Aliran Turbulent Untuk aliran turbulent, tidak mempunyai formulasi sederhana yang menghubungkan antara tegangan geser dan medan kecepatan rata-rata seperti aliran laminar.8.4. Aliran dalam Pipa dan Saluran

  • *Fluktuasi kecepatan dalam aliran turbulent menyebabkan pertukaran momentum antara lapisan fluida, sehingga Tegangan Geser Total :

    bila dibagi dengan r :

    dimana:

    8.4. Aliran dalam Pipa dan SaluranReynolds Stress (apparent stress)tlaminartturbulent

  • Note:Pada daerah dekat dinding tlaminar lebih dominant & tturbulent = 0, karena No-slip conditionssehingga:

    Total tegangan geser bervariasi linear dalam arah radial Pada sumbu pipa tturbulent dominant & tlaminar = 08.4. Aliran dalam Pipa dan Saluran

  • *Secara empiris profil kecepatan untuk aliran turbulent dalam smooth pipe diberikan dalam persamanan power-law :

    dimana : - n = f(Re) - pers. Power-law tidak berlaku untuk (y/R < 0,04) - n adalah slope dr grafik dibawah ini

    8.5. Profil Kecepatan Turbulent dalam Aliran Fully Developed

  • *

    Gambar diatas : n = f(Re), dimana bila

    Re n :

    8.5. Profil Kecepatan Turbulent dalam Aliran Fully Developed

  • *Persamaan Power-law dapat dikembangkan untuk mendapatkan hubungan antara dan U :

    dimana semakin besar harga n (dengan bertambahnya Re) profil kecepatan semakin tumpul:

    8.5. Profil Kecepatan Turbulent dalam Aliran Fully Developed

  • *

    Persamaan Dasar:

    8.6. Konsiderasi Energi pada Aliran Dalam Pipa=0(1)=0(2)=0(1)=0(3)

  • *Sehingga:

    Note:Kita tidak mengasumsikan bahwa aliran adalah uniform karena kita tahu bahwa aliran adalah viscous.Bagaimanapun juga akan lebih mudah bila kita menggunakan kecepatan rata-rata ( ), untuk itu didefinisikan Koefisien Fluks Energi Kinetik (a):

    8.6. Konsiderasi Energi pada Aliran Dalam Pipa(I)

  • *maka persamaan (I) menjadi:

    Bila dibagi dengan didapat:

    atau

    8.6. Konsiderasi Energi pada Aliran Dalam PipaKehilangan Energi Mekanik Aliran Fluida disebut: Total Head Loss..(J)

  • *Note:

    Sehingga persamaan (J) menjadi:

    Note:Untuk aliran tanpa gesekan kecepatan aliran uniform (a1 = a2 = 1) sehingga persamaan (J) menjadi persamaan Bernoulli, dimana: hLT = 0

    8.6. Konsiderasi Energi pada Aliran Dalam Pipa..(K)

  • *Untuk aliran laminar dalam pipa, karena bentuk kecepatan yang menonjol maka : a = 2.

    Untuk aliran turbulen, profil kecepatan cenderung tumpul, maka:

    dimana untuk: n = 6 (Re = 4.000) a = 1,08 n = 10 (Re = 3.200.000) a = 1,03

    untuk semua harga n a @ 1

    Sehingga secara umum untuk aliran turbulen a = 18.6. Konsiderasi Energi pada Aliran Dalam Pipa

  • *

    Contoh Sistem Perpipaan

  • *

    Persamaan Energi dari (2) ke (3):

    Instalasi Pompa

  • *

    Persamaan Energi dari (2) ke (3):

    8.7. Perhitungan Head Pompa........Energi persatuan masa Dimensi (L2/t2)

  • *Bila dibagi dengan gravitasi g menjadi:

    Persamaan energi dari (1) ke (3): dalam CV meliputi pompa yang daya shaftnya ( ) harus diperhitungkan:

    atau dalam energi persataun berat:

    8.7. 2. Perhitungan Head Pompa........Energi persatuan berat Dimensi (L)........ Dimensi (L2/t2)Hp = head pompaHp = head pompa........ Dimensi (L)

  • *

    8.8. Perhitungan Head LossMinor LossesMajor LossesTotal Head Loss (hLT): merupakan jumlah dari major losses (hL) dan minor losses (hLm)Major Losses (hL): kerugian energi karena gesekan pada dinding pipa lurus yang mempunyai luas penampang yang sama/tetapMinor Losses (hLm): kerugian energi karena : perubahan penampang pipa; entrance; sambungan; elbow; katup; dan asesoris perpipaan lainnya.

  • *Persamaan Energi aliran dalam pipa lurus horisontal berdiameter konstan:

    Untuk kondisi instalasi yang dimaksudberlaku ketentuan sbb.:

    8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek

  • *

    berdiameter konstan:

    pipa lurus tidak ada minor losses (hLm = 0)

    horisontal z1 = z2 (z1 z2) = 0

    Sehingga persamaan energi menjadi:

    8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek= 0= 0= 0= 0.. (L)

  • *A. Untuk aliran LAMINAR: kondisi aliran fully developed pada pipa horisontal:

    atau:

    karena :

    maka:

    8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek. (M)

  • *Gabungan dari pers. (L) & (M) didapat:

    atau:

    B. Untuk aliran TURBULENT: - kerugian tekanan tidak bisa dievaluasi secara analitis - harus dievaluasi secara eksperimental dengan menggunakan analisa dimensi yang mengkorelasikan data yang didapat dari hasil eksperimental8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek (N)

  • *

    Dengan analisa dimensi didapat:

    dimana

    maka:

    8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek

  • *Subtitusi dar pers. (L) didapat:

    Hasil eksperimental menunjukkan bahwa hL ~ L/D, sehingga:

    karena f1 tetap tidak dapat ditentukan, maka memungkinkan untuk memasukkan suatu konstanta padasebelah kiri persamaan tsb., dalam hal ini angka 1/2:

    8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek= hL

  • *dimana didefinisikan faktor gesek (f) sebagai berikut:

    maka:

    Hasil eksperimental menunjukkan bahwa hL ~ L/D, sehingga:

    Note:Untuk aliran Laminar f hanya tergantung pada bilangan Re:

    8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek

  • *Untuk aliran (transisi) & turbulent faktor gesek tergantung pada Re & kekasaran pipa (bahan pipa)

    Untuk aliran turbulent dengan Re yang sangat besar faktor gesek (f) hanya tergantung pada bilangan kekasaran pipa (bahan pipa) saja.

    Selanjutnya untuk memudahkan dapat dilihat pada Moody Diagram

    8.8. 1. Major Losses : Faktor GesekKekasaran pipa (Bahan pipa)Bilangan Reynolds

  • *

    8.8. 1. Major Losses : Faktor GesekDiagram Moody

  • *

    8.8. 1. Major Losses : Faktor GesekGrafik Kekasaran Relatif Pipa (untuk pipa baru)

  • *

    Pipa yang mengalami kerusakan (bisa kerena korosi)

    Untuk pipa semacam ini harga e/D bisa mencapai (5 -10) kali harga yang tertulis pada grafik kekasaran pipa diatas8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek

  • *

    8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek

  • *

    8.8. 1. Major Losses : Faktor Gesek

  • *Untuk kebutuhan perhitungan yang menggunakan komputer, beberapa nilai faktor gesek dirumuskan secara empiris sbb. :

    Korelasi Blasius untuk aliran turbulent dalam smooth pipe (Re < 105):

    Korelasi Colebrook:

    Korelasi Miller:

    8.7. 1. Major Losses : Faktor Gesek

  • *Head Loss Minor diberikan sebagai:

    dimana : K : koefisien kerugian minor (loss coefficient) yang besarnya ditentukan secara eksperimental

    Head Loss Minor dapat juga dinyatakan sebagai :

    Dimana:Le : panjang ekuivalen dari pipa lurus8.8. 2. Minor Losses= K

  • *a. Inlets & ExitsBentuk inlet & exit mempengaruhi harga K:

    8.8. 2. Minor Losses

  • *b. Enlargements & Contractions:

    Note:Kecepatan yang digunakan untuk menghitung hLm adalah kecepatan yang lebih besar8.8. 2. Minor Losses

  • *b. Enlargements & Contractions: Kerugian karena perubahan luasan dapat dikurangi dengan pemasangan Nosel & Difuser

    Hubungan Cp & Head Loss:

    Bila a1 = a2 dan pipa dalam posisi horisontal (z1 = z2), maka persamaan (K) menjadi:8.8. 2. Minor Losses

  • *

    atau

    Hukum Kontinuitas :

    8.8. 2. Minor Losses

  • *

    Untuk aliran tanpa gesekan hLm = 0, maka koefosien tekanan recovery ideal (Cpi):

    Selanjutnya head loss minor untuk difuser nyata dapat ditulis :

    8.8. 2. Minor Losses

  • *c. Pipe Bends: Kerugian pada pipa yang dibelokkan (pipe bend) lebih besar dibanding pipa lurus dengan panjang yang sama. Tambahan kerugian dikarenakan adanya secondary flow pada belokan

    8.8. 2. Minor Losses

  • *d. Valves & Fittinggs:Tabel harga K untuk beberapa asesori perpipaan:

    8.8. 2. Minor Losses

  • *Tabel harga (Le/D) untuk beberapa asesori perpipaan:

    8.8. 2. Minor Losses

  • *Tabel harga (Le/D) untuk beberapa asesori perpipaan:

    Contoh: Standard Elbow 900 dengan diameter nominal 6 inch memiliki panjang ekuivalen (Le) = 16 ft = 192 inch, sehingga (Le/D) = 192/6 = 32.8.8. 2. Minor Losses

  • *Saluran dengan penampang bebentuk :Bujur SangkarEmpat Persegi Panjang

    Diameter Hidrolik (Dh) :

    dimana: A = luas penampang saluranP = keliling basah (wetted perimeter)

    Contoh:

    8.9. Saluran Yang Tidak Sirkuler (Non Circular Duct)

  • *CONTOH SOAL

  • Direct measurementof Liquid flow rate

    V* : volume flow rateD : Diameter tabungh : tinggi perubahan level zat cair yang diukurt : waktu perubahan level zat cairFLOW MEASUREMENT

  • Direct measurement of Gas flow rateKatrolFLOW MEASUREMENT

  • *Pertimbangan pemilihan alat ukur kapasitas aliran didasarkan pada :Keakuratan alatRange (skala)HargaKerumitan alatKemudahan pembacaan dataUmur

    Note: alat ukur yang mudah penggunaannya, murah dan memberikan keakuratan sesuai keinginan layak adalah menjadi dipilih

    Pengukuran kapasitas`aliran dibedakan dalam dua bagian, yaitu:Saluran TERBUKASaluran TERTUTUP

    PENGUKURAN KAPASITAS ALIRAN

  • *

    Persamaan Bernoulli:

    Asumsi:Aliran inkompresibel (r = konstan)p1 = p2 = patmAliran dari (1) ke (2) dalam satu streamlineV1 = 08.10. Pengukuran Kapasitas Aliran Pada Saluran Terbuka8.10. 1. Rectangular Weiry

  • *Sehingga:

    Kapasitas (discharge) teoritis (Qt):

    = (2) p1 = p28.10.1. Rectangular Weir

  • *Sehingga:

    dimana:Qt = kapasitas teoritisL = lebar weir

    Akibat adanya kontraksi & kerugian lainnya, maka kapasitas real (Qr) dpt ditentukan (secara eksperimen) sbb.:

    atau:Untuk Satuan English Engineering:

    Untuk Satuan Internasional (SI):

    8.10.1. Rectangular Weir

  • *

    Persamaan Bernoulli:

    Asumsi:Aliran inkompresibel (r = konstan)p1 = p2 = patmAliran dari (1) ke (2) dalam satu streamlineV1 = 08.10. 2. V-Notch Weir

  • *Sehingga:

    Kapasitas (discharge) teoritis (Qt):

    = (2) p1 = p28.10.2. V-Notch Weir

  • *Sehingga:

    Dari segitiga diatas didapat:

    Sehingga:

    8.10.2. V-Notch Weir

  • *Secara eksperimen, kapasitasreal (Qr) didapatkan :

    Nilai koefisien V-notch weir (Cd) tergantung pada sudut V-notch (f) dan ketinggian (H).

    8.10.2. V-Notch Weir

  • *Nilai terendah Cd untuk semua sudut V-notch adalah sekitar 0,58, sehingga:

    Untuk 90o-Notch Weir (f = 90o), secarapendekatan didapat:

    Dalam Satuan English Engineering:

    Dalam Satuan Internasional (SI):

    8.10.1. Rectangular Weir

  • *

    Prinsip: Perubahan tekanan ke arah radial karena kurva streamlineSifat : sederhana harus dikalibrasi

    dimana: Dh = 40 mmH2O8.11. Pengukuran Kapasitas Aliran Pada Saluran Tertutup8.11. 1. Elbow Flowmeter

  • *Untuk aliran Uniform & udara pada kondisi standard tentukan kapasitas aliran

    Penyelesaian:

    Pers. Dasar:

    Asumsi: 1). aliran tanpa gesekan2). aliran incompressible3). aliran uniform pada penampang tempat pengukuran Untuk aliran ini, p = p(r), jadi:

    8.11. 1. Elbow Flowmeter

  • *atau:

    sehingga:

    Untuk Dp = p2 p1 = rH2O g Dh, maka:

    8.11. 1. Elbow Flowmeter

  • *maka:

    Sehingga untuk aliran uniform, kapasitas aliran (Q):

    8.11. 1. Elbow Flowmeter

  • *Flow meter untuk aliran internal umumnya didasarkan pada percepatan aliran fluida, seperti terlihat pada gambar berikut:

    Note:

    Separasi terjadi pada leher nosel zona resirkulasi

    Pada penampang (2) (vena contracta) aliran dipercepat terus, kemudian diperlambat8.11. 2. Orifice, Flow Nozzle, Venturi

  • *Persamaan Dasar: = 0 (1)

    = 0 (7)asumsi: aliran steadyaliran incompressiblealiran sepanjang streamlinealiran tanpa gesekanKecepatan uniform pada penampang (1) dan (2)Distribusi tekanan uniform pada penampang (1) dan (2)z1 = z28.11. 2. Orifice, Flow Nozzle, Venturi

  • *Sehingga:

    dari persamaan kontinuitas didapat:

    atau

    Gabungan persamaan (a) & (b) didapat:

    8.11. 2. Orifice, Flow Nozzle, Venturi(a)(b)

  • *Kecepatan Teoritis aliran (V2):

    Laju aliran masa teoritis diberikan sbg:

    atau

    8.11. 2. Orifice, Flow Nozzle, Venturi

  • *Note:Luasan A1 adalah luas penampang saluran yang tentu mudah ditentukan/dihitung.Luasan A2 adalah luasan vena contracta yang sulit ditentukan baik posisi maupun besarnya. Oleh karenanya lebih mudah menggunakan /menentukan luas leher (At) dalam perhitungan flowrate.Selanjutnya untuk menentukan mass flowrate sebenarnya (mactual), perlu mempertimbangkan hal-hal sbb.: - pendekatan aliran uniform hanya akan berlaku untuk bilangan Reynolds yang rendah - efek geesakan yang terjadi - penempatan presssure tap sangat mempengaruhi harga bacaan - pengaruh kontraksi ataupun pencengkikan saluran8.11. 2. Orifice, Flow Nozzle, Venturi

  • *Dengan mempertimbangkan hal-hal tersebut diatas, maka mactual dihitung dengan melibatkan discharge coefficient (C) sbb.:

    bila b = Dt/D1 (At/A1)2 = (Dt/D1)4 = b4,maka:

    dimana adalah velocity of approach factor.

    8.11. 2. Orifice, Flow Nozzle, Venturi

  • *Discharge coefficient & velocity of approach factor, seringkali digabungkan menjadi satu koefisien (K) dimana:

    Sehingga:

    Untuk aliran turbulen (Re > 4000) koefisien C diexpresikan sebagai:

    8.11. 2. Orifice, Flow Nozzle, Venturi= K

  • *Dan harga K diexpersikan sebagai:

    dimana :index adalah menyatakan koefisien untuk harga Re tak terhinggakonstanta b & n untuk harga Re terhingga

    8.11. 2. Orifice, Flow Nozzle, Venturi

  • *Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan sebuah flow meter:Harga (cost)Ketilitian (accuracy)Kebutuhan untuk KalibrasiKemudahan dalam pemasangan & perawatan

    Tabel : Karakteristik dari ORIFICE, FLOW NOZZLE & VENTURI Flow Meter

    8.11. 2. Orifice, Flow Nozzle, Venturi

  • *

    Kejelekan utama dari ORIFICE:Kapasitas pengukuran terbatasHead Loss tinggi

    Karena ekspansi aliran pada down stream tidak terkontrol

    Harga Discharge Coefficient (C) untuk concentric orifice dengan corner taps:

    8.11. 3. Orifice.(c)

  • *Persamaan (c) memprediksi harga C dengan ketelitian + 6%, untuk harga:0,2 < b < 0,75 & 104 < ReD1 < 107.

    Flow coefficient untuk Orifice

    8.11. 3. Orifice

  • *Flow Nozzle dalam saluran

    Flow Nozzle dalam Ruang Bakar (Plenum)

    8.11. 4. FLOW NOZZLE

  • *Flow Nozzle merupakan pengukur kapasitas : Saluran (duct)Ruang Bakar (plenum)

    Harga Discharge Coefficient (C) Long-radius flow nozzle yang direkomendasikan ASME:

    Note:Persamaan (d) memprediksi harga C untuk Flow Nozzle dengan ketelitian + 2%, untuk harga:0,25 < b < 0,75 & 104 < ReD1 < 107.

    8.11. 4. FLOW NOZZLE.(d)

  • *Flow Coefficient untuk Nozzle

    8.11. 4. FLOW NOZZLE

  • *

    Venturi merupakan alat ukur kapasitas aliran yang dibanding Orife dan Nozzle:Lebih telitiLebih rendah kerugian head-nyaLebih mahal harganya

    Harga Discharge Coefficient (C) untuk VENTURI adalah sebesar:0,98 < C < 0,995(untuk ReD1 > 2 x 107)Note:Umumnya diambil C = 0,99 dengan ketilitian = + 1 %8.11. 5. VENTURI

  • *Gambar berikut menunjukkan perbandingan Head Loss alat ukur kapasitas seprti : Orifice, Nozzle dan Venturi , sebagai fungsin dari b.

    Note:Head loss dari Venturi yang paling rendah8.11. 6. Perbandingan Head Loss antara ORIFICE, NOZZLE & VENTURI

  • Post testFlow nozzle dengan dimensi pada gambarFluida yang mengalir adalah air pada temperatur 300CLengkapi gambar yang belum lengkap pada gambar Pitot tube! (asumsi aliran uniform).

    **********************************************************************