Upload
others
View
2
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
BAB II
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
2.1 Tujuan Praktikum
1. Mengetahui pengaruh faktor gesekan aliran dalam berbagai bagian pipa pada bilangan
Reynolds tertentu.
2. Mengetahui pengaruh koefisien head dalam, glove valve, gate valve dan cock pada
bilangan Reynolds tertentu.
3. Mengetahui koefisien aliran untuk orifice, nozzle dan pipa venturi.
2.2 Alat Pengujian
2.2.1 Spesifikasi Alat
Gambar 2.1 Fluid Circuit Friction Experimental Apparatus Sumber : Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Universitas Brawijaya (2020)
Model : FLEA-2000AL
Pompa
Laju aliran x head : 73 liter/menit x 15 m
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
Motor Penggerak
Daya : 0,75 kW
Tangki penyimpanan air
Kapasitas : 50 – 100 liter
Pengaturan kerugian gesek
Jaringan pipa, nominal (in) : ½ B, ¾ B, 1 B, 1 1/4 B
Perubahan penampang : Pembesaran dan pengecilan langsung,
pembesaran dan pengecilan secara
berangsurangsur.
Peralatan pipa : Katup pintu air (gerbang), katup bola, dan
kran.
Belokan : 900 – radius kecil dengan penghubung ulir
(sekrup) dan radius besar yang disambung
dengan las.
Peralatan
Flow meter : Orifice meter, nozzle, venturimeter,
rotameter.
Manometer pipa U (air raksa) : 550 mm (air raksa tidak disuplai)
Manometer pipa U terbalik (air) : 550 mm
Penunjuk tekanan : 32 point
Kebutuhan Pendukung
1. Listrik 3 fase 220/380 v, 50/60 Hz
2. Suplai air dingin pada tekanan utama (mains) dan kering.
Dimensi dan Berat
Panjang : 3200 mm
Lebar : 700 mm
Tinggi : 1700 mm
Volume : 8 m3
Berat : 800 kg
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
2.2.2 Gambaran Umum
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
2.2.3 Water Pipe Line Detail
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
2.2.4 Panel and Pressure Lead Tubes Connection Detail
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
2.2.5 Electric Circuit
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
2.3 Pengambilan Data
2.3.1 Eksperimen untuk Mengukur Kerugian Gesek pada Pipa
1. Tujuan
Untuk mengetauhi kebiasaan atau prilaku fluida incompressible pada jaringan
saluran (piping), khususnya kerugian gesekan fluida.
Tekanan diferensial pada Δh 25-26, Δh 23-24, Δh 21-22, Δh 19-20 yang berhubungan
dengan laju aliran (Q), pada berbagai atau diameter pipa (1/2B,
3/4B, 1B, 1
1/4B) diukur
dan dihitung untuk mendapatkan factor gesekan (λ25-26, λ23-24, λ21-22, λ19-20) yang
berhubungan dengan gesekan pada bilangan Reynolds.
2. Peralatan Eksperimen
Gambar terlampir (gambar 4-1)
3. Pelaksanaan Percobaan
a. Persiapan
1. Tutup semua katup ventilasi udara, katup pressure tapping selection dan
katup pembuangan (kontrol aliran).
2. Buka semua katup pengatur aliran, katup bola, katup gerbang (gate
valve), drank ram (cock) agar air dapat mengalir.
3. Tekan switch motor penggerak pada posisi ON agar pompa dapat
bekerja mensirkulasi air.
4. Buka katup ventilasi udara (katup VA-1 dan VA-2) untuk mengeluarkan
udara dari jaringan pipa.
b. Pengukuran
1. Putar katup kontrol aliran (VF-1) untuk mengubah debit aliran yang
diinginkan, debit aliran dapat dilihat pada Rotameter.
2. Buka katup water inverse U-TUBE manometer (L dan R).
3. Buka katup ventilasi manometer air.
4. Buka katup pada pressure tapping selection untuk mengetahui perbedaan
tekanan antara dua titik (hanya dua katup yang terbuka); apabila ingin
mengetahui perbedaan tekanan dititik yang lain, tutup katup dan buka
pada katup yang diinginkan dan seterusnya.
5. Amati perbedaan tekanan yang terjadi pada manometer air.
6. Akhir dari pengujian, tutup semua katup dan matikan power switch (OFF).
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
4. Pengukuran dan Perhitungan
a. Hasil Pengukuran
1. Tekanan diferensial : - Δh 25-26, Δh 23-24, Δh 21-22, Δh 19-20
2. Laju aliran aktual perjam : - Q (m3/jam)
b. Perhitungan dan Persamaan
1. Laju aliran perdetik – Q1 (m3/detik)
dengan Q didapat dari Rotameter
2. Konversi satuan tekanan mmHg
Δh (mmH2O)= 13.6 x Δh (mmHg)
3. Kecepatan air dalam pipa – V (m/s)
dengan d adalah diameter dalam pipa, yaitu:
d 1/2B = 0,0161 m
d 3/4B = 0,0216 m
d 1B = 0,0276 m
d 11/4B = 0,0357 m
d 2B = 0,0529 m.
4. Faktor gesekan untuk air dalam pipa – λ
dengan h adalah tekanan diferensial yaitu Δh 25-26, Δh 23-24, Δh 21-22, Δh 19-20
(mH2O), dan l adalah panjang pipa = 2 m
5. Bilangan Reynolds untuk aliran air dalam pipa
dimana adalah viskositas kinematik air pada temperature T0C (m
2/s)
5. Hasil Akhir
a. Catatan Hasil
Catatan hasil harga pengukuran dan perhitungan dimasukan pada table
b. Grafik
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
Dari hasil perhitungan kurva (mulus) hubungan antara kerugian gesek pada
pipa dan bilangan Reynolds.
λ
Red
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
2.3.2 Eksperimen untuk Mengukur Kerugian Head pada Peralatan Pipa
1. Tujuan
Untuk mengetahui kebiasaan atau perilaku fluida incompressible pada jaringan
pipa, khususnya kerugian head fluida pada peralatan pipa. Tekanan diferensial, yang
berhubungan dengan laju aliran pada peralatan pipa, yaitu glove valve, gate valve dan
cock valve. diukur dan dihitung untuk mendapatkan koefisien kerugian head yang
berhubungan dengan kerugian gesekan pada bilangan Reynolds.
2. Peralatan Eksperimen
Gambar terlampir (Gambar 4-1).
3. Pelaksanaan Pengujian
a. Persiapan
1. Tutup semua katup ventilasi udara, katup pressure tapping selection dan
katup pembuangan (kontrol aliran).
2. Buka semua katup pengatur aliran, katup bola, katup gerbang (gate valve),
drank ram (cock) agar air dapat mengalir.
3. Tekan switch motor penggerak pada posisi ON agar pompa dapat
bekerja mensirkulasi air.
4. Buka katup ventilasi udara (katup VA-1 dan VA-2) untuk mengeluarkan
udara dari jaringan pipa.
b. Pengukuran
1. Putar katup kontrol aliran (VF-1) untuk mengubah debit aliran yang
diinginkan, debit aliran dapat dilihat dari Rotameter.
2. Buka katup (gate valve, glove valve, dan cock) dalam keadaan bukaan penuh.
3. Buka katup water inverse U-TUBE manometer (L dan R).
4. Buka katup ventilasi manometer air.
5. Buka katup pada pressure tapping selection untuk mengetahui perbedaan
tekanan antara dua titik (hanya dua katup yang terbuka); apabila ingin
mengetahui perbedaan tekanan dititik yang lain, tutup katup dan buka
pada katup yang yang diinginkan dan seterusnya.
6. Amati perbedaan tekanan yang terjadi pada manometer air.
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
4. Pengukuran dan Perhitungan
1. Hasil Pengukuran
a. Tekanan diferensial yang berhubungan dengan kerugian head pada glove
valve (Δh 9-10) , gate valve (Δh 7-8), dan cock (Δh 11-12)
b.Laju aliran aktual per-jam Q (m3/s)
b. Perhitungan dan Persamaan
a. Laju aliran perdetik – Q1 (m3/detik)
dengan Q didapat dari Rotameter
2. Konversi satuan tekanan mmHg
Δh (mmH2O)= 13.6 x Δh (mmHg)
3. Kecepatan air dalam pipa – V (m/s)
dengan d adalah diameter dalam pipa, yaitu:
d 1/2B = 0,0161 m
d 3/4B = 0,0216 m
d 1B = 0,0276 m
d 11/4B = 0,0357 m
d 2B = 0,0529 m.
4. Koefisien kerugian head pada glove valve, gate valve, dan cock valve – ζ9-10, ζ7-
8, ζ11-12
Dengan h adalah Δh 9-10, Δh 11-12, Δh 7-8
5. Bilangan Reynolds untuk aliran air dalam pipa
(
) (
)
dimana adalah viskositas kinematik air pada temperature T0C (m
2/s)
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
5. Hasil Akhir
a. Catatan Hasil
Catatan hasil harga pengukuran dan perhitungan dimasukan pada table
b. Grafik
Dari hasil perhitungan kurva (mulus) hubungan antara kerugian gesek pada
pipa dan bilangan Reynolds.
ζ
Red 1 1/4
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
2.3.3 Eksperimen untuk Pengukuran dengan Orifice, Nozzle, dan Tabung Venturi
1. Tujuan
Untuk mengetahui kebiasaan atau perilaku (behavior) fluida incompressible pada
jaringan pipa khususnya pengukuran laju aliran dan teorinya. Tekanan differensial (ho,
hn, hv) yang berhubungan dengan laju aliran pada Orifice, Nozzle, dan pipa Venturi,
diukur dan digunakan untuk menghitung koefisien (Co, Cn, Cv) untuk menentukan
hubungan laju aliran pada pipa dengan bilangan Reynolds.
2. Peralatan Eksperimen
Gambar terlampir (Gambar 4-1).
3. Pelaksanaan Pengujian
a. Persiapan
1. Tutup semua katup ventilasi udara, katup pressure tapping selection dan
katup pembuangan (kontrol aliran).
2. Buka semua katup pengatur aliran, katup bola, katup gerbang (gate valve),
drank ram (cock) agar air dapat mengalir.
3. Tekan switch motor penggerak pada posisi ON agar pompa dapat
bekerja mensirkulasi air.
4. Buka katup ventilasi udara (katup VA-1 dan VA-2) untuk mengeluarkan
udara dari jaringan pipa.
b. Pengukuran
1. Putar katup kontrol aliran (VF-1) untuk mengubah debit aliran yang
diinginkan, debit aliran dapat dilihat dari Rotameter.
2. Buka katup water inverse U-TUBE manometer (L dan R).
3. Buka katup ventilasi manometer air.
4. Buka katup pada pressure tapping selection untuk mengetahui perbedaan
tekanan antara dua titik (hanya dua katup yang terbuka); apabila ingin
mengetahui perbedaan tekanan dititik yang lain, tutup katup dan buka
pada katup yang yang diinginkan dan seterusnya.
5. Amati perbedaan tekanan yang terjadi pada manometer air.
6. Akhir dari pengujian, tutup semua katup dan matikan power switch (OFF).
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
4. Pengukuran dan Perhitungan
2. Hasil Pengukuran
1. Tekanan diferensial yang dihasilkan oleh Orifice h’o (mHg)
2. Tekanan diferensial yang dihasilkan oleh Nozzle h’n (mHg)
3. Tekanan diferensial yang dihasilkan oleh pipa Venturi h’v (mHg)
4. Laju aliran aktual per-jam Q (m3/jam)
5. Temperatur air T (0C)
2. Perhitungan dan Persamaan
a. Laju aliran perdetik – Q1 (m3/detik)
dengan Q didapat dari Rotameter
Δh (mmH2O)= 13.6 x Δh (mmHg)
b. Laju aliran teoritis pada Orifice – Qo (m3/detik)
√
Dengan :
do = diameter Orifice (0,0114m)
g = 9,8 m/s2
ho = 13,6 x h’o
ho = Perbedaan tekanan antara tingkat yang atas dan bawah pada Orifice
(mH2O)
h’o = Pembacaan dari perbedaan merkuri kolom pada pipa manometer U
air raksa (mHg)
c. Laju aliran teoritis pada Nozzle – Qn (m3/detik)
√
Dengan :
dn = Diameter Orifice (0,012m)
g = 9,8 m/s2
hn = 13,6 x h’o
hn = perbedaan tekanan antara tingkat yang atas dan bawah pada Nozzle
(mH2O)
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
h’n = pembacaan dari perbedaan merkuri kolom pada pipa manometer U air
raksa (mHg)
d. Laju aliran teoritis pada Venturi – Qv (m3/detik)
√
Dengan :
do = diameter venturi (0,0114m)
g = 9,8 m/s2
ho = 13,6 x h’o
ho = Perbedaan tekanan antara tingkat yang atas dan bawah pada Orifice
(mH2O)
h’o = Pembacaan dari perbedaan merkuri kolom pada pipa manometer U
air raksa (mHg)
e. Koefisien aliran pada Orifice, Nozzle, dan pipa Venturi – Co, Cn, Cv
f. Bilangan Reynolds untuk aliran air dalam pipa
(
) (
)
dimana adalah viskositas kinematik air pada temperature T0C (m
2/s)
g. Kecepatan air dalam pipa – V (m/s)
dengan d adalah diameter dalam pipa, yaitu:
d 1/2B = 0,0161 m
d 3/4B = 0,0216 m
d 1B = 0,0276 m
d 11/4B = 0,0357 m
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
d 2B = 0,0529 m.
5. Hasil Akhir
a. Catatan Hasil
Catatan hasil harga pengukuran dan perhitungan dimasukan pada table
b. Grafik
Dari hasil perhitungan kurva (mulus) hubungan antara kerugian gesek pada
pipa dan bilangan Reynolds.
ζ
Red 1 1/4
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM
2.4 Pembahasan
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
FLUID CIRCUIT FRICTION EXPERIMENTAL APPARATUS
LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2020/2021
MODUL PRAKTIKUM