BAB I

CENTRIFUGAL FAN TESTING APPARATUS

BAB I


1.1 Dasar Teori

1.1.1 Pengertian Fan

Fan merupakan suatu piranti yang menyebabkan aliran suatu fluida gas dengan cara menciptakan sebuah beda tekanan melalui pertukaran momentum dari bilah ke partikel-partikel fluida gas. Secara umum berdasarkan aliran fluida terdapat dua jenis fan, yaitu centrifugal fan dan axial fan.

Centrifugal Fan

Centrifugal fan bekerja dengan menghisap fluida dari arah aksial dan mengalirkannya ke arah tangensial. Fan sentrifugal meningkatkan kecepatan aliran fluida dengan impeler yang berputar. Kecepatan meningkat sampai mencapai ujung sudu dan kemudian diubah ke tekanan oleh volute.

Gambar 1.1: Centrifugal Fan

Sumber : Avallone, et al (ed). (2007: 1446)

LABORATORIUM FENOMENA DASAR MESIN 2015/2016


2. Axial Fan

Aksial fan menggerakan aliran fluida sepanjang sumbu fan. Cara kerja aksial fan pada impeller pesawat terbang yaitu dengan putaran blades fan menghasilkan pengangkatan aerodinamis yang menekan udara.

Gambar 1.2: Axial Fan

Sumber : Avallone, et al (ed).( 2007: 1446)

1.1.2 Fenomena Volute

Volute merupakan saluran melengkung yang luas penampangnya semakin lama semakin membesar yang bertujuan untuk meningkatkan tekanan fluida pada saat keluar.

Fenomena volute yaitu mengubah energy kecepatan menjadi energy tekanan. Ketika fluida yang masuk diputar oleh fan maka kecepatan bertambah dan fan yang berputar akan meneruskan dan memberikan gaya putar centrifugal kepada fluida sehingga fluida bergerak keluar dengan tekanan tinggi, sesuai dengan luas penampang volute yang semakin lama semakin membesar.

Sehubungan dengan hukum kontinuitas, jika semakin besar luas penampang suatu ruang maka kecepatan akan berkurang sedangkan tekanannya bertambah, begitu juga sebaliknya.



Gambar 1.3: Fenomena Volute

Sumber : White. (2003 : 714)

1.1.3 Hukum Kontinuitas

Hukum kontinuitas disebut juga hukum kekekalan massa, bahwa laju perubahan massa alir fluida yang terdapat dalam ruang yang ditinjau pada selang waktu tertentu, harus sama dengan perbedaan antara jumlah laju massa alir yang masuk dengan laju massa alir yang keluar dalam ruang yang ditinjau.

Persamaan kontinuitas untuk fluida tak termampatkan

Pada fluida tak termampatkan, massa jenis fluida selalu sama di setiap titik yang dilaluinya. Massa alir fluida yang mengalir dalam pipa dengan luas penampang A1 (diameter pipa besar) selama selang waktu tertentu adalah:


ρ=mv


Di mana m = m

m1= ρV1

Mengingat bahwa dalam aliran fluida steady, massa fluida yang masuk sama dengan massa fluida yang keluar, maka :

Jadi pada fluida tak termampatkan, berlaku persamaan kontinuitas:

A1 = Luas penampang 1

A2 = Luas penampang 2

v1 = Kecepatan aliran fluida pada penampang 1 v2 = Kecepatan aliran fluida pada penampang 2 Av = Laju aliran volume v/t alias debit


m=ρv

V 1=A1 L1=A1 V 1t

m1=ρ A1 V 1t

m1=m2

ρ A1V 1t=ρ A2 V 2t

A1 V 1=A2 V 2

A1 V 1=A2 V 2


Persamaan kontinuitas untuk fluida termampatkan

Untuk kasus ini massa jenis fluida berubah ketika dimampatkan

Selang waktu aliran flida sama :

Bedanya pada fluida tak termampatkan hanya terletak pada massa jenis fluida.

1.1.4 Pengukuran Tekanan

Pada kenyatannya dalam sebuah fan terdapat dua jenis tekanan, yaitu tekanan masuk dan tekanan keluar. Untuk menghitung tekanan suatu fluida gas dengan cara membandingkan dengan tekanan atmosfir digunakan alat yang disebut dengan manometer.

Manometer digunakan untuk menetukan perbedaan tekanan diantara dua titik di saluran pembuangan udara. Perbedaan tekanan kemudian dapat digunakan untuk menghitung kecepatan aliran di saluran dengan menggunakan persamaan Bernoulli.

Macam-macam manometer, antara lain :

1. Manometer U



m1=m2



Manometer pipa U diisi cairan setengahnya (biasanya berisi minyak, air atau air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfer) diterapkan pada tabung yang lainnya.Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang diterapkan.

Gambar 1.4: Manometer Pipa U

Sumber : Avallone, et al (ed).( 2007: 334)

2. Manometer pipa U satu sisi

Manometer pipa U satu sisi sebenarnya pada prinsipnya sama dengan manometer pipa U, akan tetapi manometer pipa U satu sisi digunakan untuk mengukut tekanan lebih dari 1 atm. Sebelum digunakan tinggi permukaan raksa sama dengan tekanan dalam pipa U satu adalah 1 atm.



Gambar 1.5: Manometer Pipa U Satu Sisi


3. Manometer pipa miring

Manometer pipa-U kurang peka untuk mendeteksi perbedaan tekanan yang sangat kecil, karena perbedaan ketinggian pada kedua kaki juga sangat kecil, maka manometer ini dimodifikasi dengan cara memiringkan salah satu kaki pipa-U agar kenaikan tinggi cairan yang kecil tetap dapat terlihat, dengan memiringkan salah satu kaki manometer pipa-U maka panjang jarak yang ditempuh cairan semakin panjang dan memungkinkan penggunaan skala yang teliti.

Gambar 1.6: Manometer Pipa Miring


1.1.5 Variasi Pengukuran Tekanan Keluar pada Centrifugal Fan



1. Venturi

Venturi adalah sebuah pipa yang berfungsi menurunkan tekanan fluida yang terjadi ketika fluida tersebut bergerak melalui pipa yang menyempit. Kecepatan fluida dipaksa meningkat untuk mempertahankan debit fluida yang sedang bergerak tersebut, sementara tekanan pada bagian sempit ini harus turun akibat pemindahan energi potensial tekanan menjadi energi kinetik. Hal ini juga berhubungan dengan hukum kontinuitas

Gambar 1.7: Venturi

Sumber : White. (2003 : 181)

2. Nozzle

Nozzel adalah alat yang digunakan untuk mengekspansikan fluida sehingga kecepatannya meningkat dan tekanannya menurun. Fungsi Nozzle adalah pressure control untuk mesin dan perangkat percepatan konversi energi gas menjadi energi kinetik.



Gambar 1.8: Nozzel

Sumber : White. (2003 : 599)

1.2 Tujuan Pengujian

Tujuan pengujian sesuai dengan peralatan MH200 dan Unit AT100 adalah :

Melihat grafik karakteristik dari sebuah fan sentrifugal.

Mengukur debit dengan mempergunakan venturi dan iris damper.

Pengaruh rpm terhadap keluaran.

Mencari besarnya daya dengan mengukur torsinya.

Beberapa tujuan ini dituangkan dalam 9 unit percobaan yang dapat dilaksanakan dengan cara seperti pada bab selanjutnya.

Pada tiap unit percobaan diberikan :

Tujuan percobaan



Susunan alat percobaan

Cara percobaan

Tabel data pengukuran

Tugas-tugas

1.3 Spesifikasi Alat



Gambar 1 Centrifugal Fan Testing Unit

Sumber: Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Universitas Brawijaya

Tipe

: WG 25

Aliran volume (tanpa hambatan)

: 6.3 m3/menit

Kenaikan tekanan statis, tertutup penuh

: 1180 Pa

Daya motor

: 0.14 kW

Rpm motor, “Blow out”

: 2700


BAB I

Documents

Transcript of BAB I