bab-04-aliran-fluida-dalam-pipa.ppt

8/17/2019 bab-04-aliran-fluida-dalam-pipa.ppt

1/35

Bab 4 Aliran Dalam Pipa

Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan

1

BAB IV

ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA

Pressure DropPressure Drop

Aliran FluidaAliran Fluida

Persamaan KontinuitasPersamaan Kontinuitas

Persamaan BernoulliPersamaan Bernoulli

Karakteristik Aliran Di Dalam Saluran/PipaKarakteristik Aliran Di Dalam Saluran/Pipa

Karakteristik Aliran Melalui Sambungan-Karakteristik Aliran Melalui Sambungan-SambunganSambungan


2/35



2

4.1Pendahuluan Sistem perpipaan adalah suatu sistem yang banyakSistem perpipaan adalah suatu sistem yang banyak

digunakan untuk memindahkan fluida, baik cair, gas,digunakan untuk memindahkan fluida, baik cair, gas,

maupun campuran cair dan gas dari suatu tempat kemaupun campuran cair dan gas dari suatu tempat ke

tempat yang laintempat yang lain Sistem perpipaan yang lengkap terdiri atas :Sistem perpipaan yang lengkap terdiri atas :

PipaPipa

Sambungan-Sambungan (Sambungan-Sambungan (fitting)fitting)

Peralatan pipa (pompa)Peralatan pipa (pompa)

dlldll


3/35



3

4.2 Pressure

Drop er!adi akibat aliran fluida mengalami gesekan

dengan permukaan saluran

"apat !uga ter!adi ketika aliran mele#ati sambungan

pipa,belokan,katup, difusor, dan sebagainya $esar Pressure Drop bergantung pada :

% &ecepatan aliran

% &ekasaran permukaan

% Pan!ang pipa

% "iameter pipa


4/35



'

4.3 Aliran

FluidaJenis Aliran Fluida : Steady atau tidak steady

Laminar atau Turbulen

Satu, dua, atau tiga dimensi

Steady jika kecepatan aliran tidak merupakan fungsi waktu

( dvdt ! "#

Aliran laminer atau turbulen tergantung dari bilangan $eyn%lds

Aliran satu dimensi terjadi jika ara& dan besar kecepatan di

semua titik sama Aliran dua dimensi terjadi jika fluida mengalir pada sebua&

bidang (sejajar suatu bidang# dan p%la garis aliran sama untuk

semua bidang


5/35



' aris arus adala& kurva imajinasi yang digambar

mengikuti pergerakan fluida untuk menunjukan

ara& pergerakan aliran fluida tersebut' )ekt%r kecepatan pada setiap titik kurva :

' Tidak memiliki ara& n%rmal

' Tidak akan ada aliran yang berpinda& dari suatugaris arus ke garis arus lain

ambar garis arus dan vekt%r kecepatan


6/35



4.4 PersamaanKontinuitas

*ersamaan k%ntinuitas diper%le& dari&ukum kelestarian massa yaitu:

+++ V AV A ρ ρ =

+ mm =

=

==

V

A

ρ -assa jenis fluida

Luas penampang aliran

.ecepatan aliran

/imana

Fluida ink%mpressibel + ρ ρ =++

V AV A =

0atatan : 1idang A dan ) &arus tegak lurus satu sama lainnya


7/35



*

Contoh 1.

Jika kecepatan aliran alir pada pipa berdiameter +

cm adala& ",2 ms, berapa kecepatan aliran tersebut

jika pipa dikecilkan menjadi 3 cm4

smV

d

d V

d

d

A

V AV 52,"

3

++

+

+

+

+

+

+

+ =

=

===

π

π


8/35



+

4.5 PersamaanBernoulli -erupakan sala& satu bentuk penerapan &ukum kelestarian

energi

*rinsipnya adala& energi pada dua titik yang dianalisis

&arusla& sama

6ntuk aliran steady dan fluida ink%mpressibel (peruba&an

energi dalam diabaikan# persamaan yang diper%le& adala& :

++=−

++ +

+

++

+

++ Z

g V

g p H Z

g V

g p

L ρ ρ

/imana: 7 ! ketinggian

8L! &ead l%ss dari titik ke titik +


9/35



Contoh 2

ambar di bawa& menunjukkan aliran air dari titik A ke titik 1

dengan debit aliran sebesar ",9 m3s dan &ead tekanan pada

titik A ! m; Jika diasumsikan tidak ada l%sses antara titik A

dan titik 1, tentukan &ead tekanan di titik 1

*enyelesaian:

m g

p

g g

p

g

maka

sm

AQ

V

sm

AQ

V

Z g V

g p H Z

g V

g p

B

B

B A

A A

B B B

L A A A

2,3

2+

9+,""

+


10/35



1

4.6 Karakteristik Aliran Di Dalam

Saluran/Pipa

Aliran di dalam suatu saluran selalu disertai dengan friksi

Aliran yang terlalu cepat akan menimbulkan pressure drop

yang tinggi sedangkan aliran yang terlalu lambat pressure drop=nya akan renda& akan tetapi tidak efisien

.ecepatan aliran perlu dibatasi dengan memper&atikan :

> 1esarnya daya yang dibutu&kan

> -asala& er%si pada dinding pipa

> -asala& pembentukan dep%sitendapan

> Tingkat kebisingan yang terjadi


11/35



11

8arga=&arga kecepatan aliran air yang dianjurkan

untuk berbagai pemakaian

Service Daerah kecepatan (fps)

.eluaran p%mpa 5=+

*ipa isap p%mpa 9=

Saluran pembuangan 9=

8eader 9=2

$iser 3="

Service umum 2="

Air minum 3=


12/35



12

Jenis fluida .ecepatan maksimum

?fts@

6ap untuk pr%ses +" ÷ 2"

Slurry 2

÷ "

6ap air "" ÷ 3"

Air < ÷ "

Fluida cair "" ρ+

&ecepatan maksimum aliran fluida dalam pipa&ecepatan maksimum aliran fluida dalam pipa


13/35



13

*enggunaan -aterial *ipa dan Sambungan yang

/ianjurkan

B b 4 Ali D l Pi


14/35



1'

.erugian yang terdapat di dalam aliran fluida

.erugian tekanan (*ressure /r%p# atau

.erugian &ead ( 8ead L%ss#

Fakt%r yang mempengaru&i kerugian di dalam aliran fluida:

.ecepatan aliran

Luas penampang saluran

Fakt%r friksi

)isk%sitas /ensitas fluida

B b 4 Ali D l Pi


15/35



1

*ersamaan matematis kerugian tekanan di dalam saluran

sirkuler

=∆

+

+V

d

l f P ρ

8ubungan antara &ead dan tekanan :

h g P ;; ρ =

.erugian &ead (&ead l%ss# :

=∆

g

V

d

l f h+

+

/imana :

∆* ! kerugian tekanan

d ! diameter pipa

) ! kecepatan aliran

f ! fakt%r friksi

l ! panjang pipa

g ! grafitasi

& ! &ead

0atatan: &arga f untuk pipa=pipa tertentu dapat dicari dengan menggunakan

diagram -%%dy dengan terlebi& da&ulu meng&itung bilangan $eyn%lds

B b 4 Ali D l Pi


16/35



1

=∆

g

V K h

+

+

=∆

+

+V K p ρ

.erugian &ead dengan menggunakan k%nstanta .

sebagai pengganti fakt%r friksi

.erugian tekanan dengan menggunakan k%nstanta .

sebagai pengganti fakt%r friksi

0atatan : .erugian aliran akan semakin besar jika kecepatan aliran semakin

cepat dan saluran semakin panjang



17/35



1*

/iagram -%%dy



18/35



1+

rafik .erugian 8ead untuk Sistem *ipa Tertutup



19/35



1

rafik .erugian 8ead untuk Sistem *ipa Terbuka



20/35



2

%m%gram ; LiBuid *ressure /r%p f%r )isc%us Fl%w



21/35



21

4. Karakteristik Aliran !elalui Sam"un#an$Sam"un#an

1entuk=bentuk sambungan pada sistem perpipaan:

Sambungan lurus

Sambungan bel%k

Sambungan cabang

Sambungan dengan peruba&an ukuran saluran

0ara=cara penyambungan pada sistem pemipaan:

6lir

*ress

Flens

Lem

Las



22/35



22

*ersamaan matematis kerugian akibat sambungan (kerugian

min%r# dalam sistem pemipaan:

=∆

=∆

+

+

+

+

V K p

atau

g

V K h

m

m

ρ

.eterangan: . ! .%efisien &ambatan min%r



23/35



23

$esistance 0%efficients f%r Cpen )alves, Db%w, and Tees



24/35



2'

$esistance 0%efficients f%r DEpansi%n and 0%nstracti%ns



25/35



2

0%nt%& Jenis Sambungan dan *anjang Dkivalennya



26/35

p


2

0%nt%& Jenis Sambungan dan *anjang Dkivalennya (Lanjutan#



27/35

p


2*

Special Fitting L%sses n DBuivalent Feet %f *ipe



28/35

p


2+

$epresentative DBuivalent Lengt& in *ipe /iameters (L/#



29/35

p


2

4.% Be"erapa &ontoh Perhitun#anKarakteristik Aliran Sistem Di Dalam

Sistem PemipaanContoh 1.

Suatu sistem pemipaan terdiri dari k%mp%nen seperti gambar; Air

mengalir dengan kecepatan sebesar G, fps dan diameter < inc&; *ipa

tersebut adala& pipa baru dengan panjang +"" ft; .atup gerbang

berada pada p%sisi terbuka penu&; Tentukan kerugian tekanan dari

titik &ingga titik 3;


30/35



31/35


31

ft h


32/35



33/35


33

6ntuk penyelesaian ini dimisalkan kecepatan aliran 2 fps dengan

bilangan $e ! +35"G2 dan kekasaran relatif ";"" se&ingga

diper%le& f ! ","+3; Terli&at disini ba&wa &arga fakt%r friksi tidak beruba& dengan c%nt%& ;

fps f

g

l

D pV 9,G

+=

∆=

8asil tersebut di atas menunjukan ba&wa peruba&an bukaan katupsebesar 2"I &anya menguba& kapasitas aliran sebanyak 3I saja;

*enyelesaian c%nt%& ini juga dapat dilakukan dengan menggunakan

diagram 8aKen=illiam yaitu:

.erugian aliran yang terjadi perseratus ft panjang pipa adala& :

ft xh 3G,


34/35


3'

/ari c%nt%& di atas dapat disimpulkan ba&wa desain sistem tersebut

kurang baik karena peruba&an bukaan katup 2"I tidak

mempengaru&i besar laju aliran yang terjadi; 6ntuk mendapatkangambaran maka katup gerbang diganti dengan katup gl%be dengan

bukaan 2" I, panjang ekivalen rata=rata l/ ! 9"; /engan

menggunakan pr%sedur di atas maka diper%le& penurunan aliran

sebanyak 3 I; .esimpulannya yaitu perencanaan sistem pemipaanini tidak baik walaupun air masi& dapat dialirkan;



35/35

3

END OF

CHAPTER IV

bab-04-aliran-fluida-dalam-pipa.ppt

Documents

Transcript of bab-04-aliran-fluida-dalam-pipa.ppt