TRANSPORTASI FLUIDA

PIPA

Tabel Dimensi Pipa untuk Steel Pipe dan Sanitary Pipe (Toledo, 1991)

Bilangan Reynold dan Jenis Aliran

Aliran Laminar

dimana:P1 = P awalP2 = P akhirL = panjang pipam= viskositas

fluidaR = jari-jari pipa

Nilai Vmax

Cairan Newtonian dalam aliran laminar

Cairan non-Newtonian

dalam aliran laminar

)

Bilangan Reynolds (NRe)

Dimana: = densitas bahan (g/cm3 atau kg/m3)D = diameter pipa bagian dalam (cm atau m)V = kecepatan rata-rata fluida di dalam pipa

(cm/dtk atau m/dtk)

= viskositas (Pa)Bila:

NRe < 2100 (Laminar)NRe > 4000 (Turbulen)

2100<NRe<4000 (Transisi)

Generalized Reynolds Number (NReGe)

Contoh 1

Tentukan bilangan Reynolds dari fluida Newtonian yang dipompa dengan debit aliran 100 L/menit dengan densitas 1.02 g/cm3 dan viskositas 100 cP? Cairan melalui pipa lurus berukuran 1,5 in (nominal) sanitary pipe dengan panjang 50 m

Jawab :

Transportasi Fluida dalam Sistem Perpipaan

Faktor bahan (sifat alir dan densitas)

Karakteristik fluida (viskositas, n dan K)

Faktor pipa (jenis pipa, ketinggian, gesekan, kontraksi, ekspansi, fitting)

Faktor pompa (daya)

Prinsip Dasar Transportasi Fluida

Kesetimbangan massa

Kesetimbangan energi

Kesetimbangan massa

Kesetimbangan energi (Hukum Bernoulli)

Energi yang terlibat dalam transportasi fluida di dalam pipa

Persamaan Bernoulli

Total energi pada titik awal fluida bergerak

Total energi pada titik akhir fluida bergerak

Pf/ adalah faktor hambatan (frictional resistance) yang disebabkan oleh adanya gesekan antara fluida dengan pipa

Hambatan dalam aliran FluidaHambatan karena gesekan pada

pipa lurusHambatan karena

kontraksi/penyempitanHambatan karena ekspansi

(pengembangan)Hambatan karena sambungan

(fittings)

1. Hambatan karena gesekan pada pipa lurus

Dipengaruhi oleh:Rasio kekasaran permukaan pipa

bagian dalam k) dengan diameter pipa (D),pipa kasar k/D>0, pipa halus k/D=0

Sifat fluida (Newtonian dan non-Newtonian)

Jenis aliran fluida (Laminar atau turbulen)

Jenis kekasaran pada permukaan pipa sebelah dalam

f = fanning friction factor

a. Cairan Newtonian/non-Newtonian yang mengalir secara laminar (NRe<2100)

f=16/NReb. Cairan Newtonian/non-Newtonian yang

mengalir secara transisi/turbulen (NRe>2100) pada pipa halus (k/D=0)

c. Cairan Newtonian/non-Newtonian yang mengalir secara transisi/turbulen (NRe>2100) pada pipa kasar (k/D>0), nilai f ditentukan menggunakan diagram Moody

Fanning frictional factor (f) untuk cairan Newtonian (Diagram Moody)

Fanning frictional factor (f) untuk cairan non-Newtonian (Diagram Moody)

Contoh 2

Susu dengan viskositas 2 cP dan densitas 1,01 g/cm3 dipompa melalui pipa sanitari lurus berukuran 1 in (nominal) dan panjang 1 feet dengan debit aliran 3 gal/menit. Hitunglah pressure drop (P) dari sistem pemompaan tersebut!

Contoh 3

Saus tomat dipompa melalui sanitary pipe berdimensi 1 in (nominal) dengan flow rate 5 gal/menit. Hitunglah pressure drop per meter panjang pipa! Saus tomat memiliki indeks tingkah laku aliran (n) 0,45, koefisien kekentalan (K) 125 dyne-secn/cm2 dan densitas 1,13 g/cm3.

2. Hambatan karena kontraksi/penyempitan

3. Hambatan karena ekspansi (pengembangan)

4. Hambatan karena sambungan (fittings)

• Elbow (siku 45o atau 90o)

• Tee• Katup (valve)• dll

Nilai Equivalent of Fitting Terhadap Dimensi Pipa (Toledo 1991)

Contoh 3Puree buah mempunyai

kandungan padatan 11,9 % dipompakan melalui sanitari berdimensi 1 in (nomina) dengan debit aliran 50 gal/menit. Hitunglah pressure drop per meter pipa. Diketahui pure buah mempunyai indeks tingkah laku aliran 0,35 dan koefisien kekentalan 72 dyne.sn/cm2

Contoh 5

Sebuah pompa digunakan untuk mengalirkan kecap dari bagian bawah deaerator. Ketinggian deaerator tersebut 10 m diatas pompa. Deaerator dioperasikan pada tekanan vakum 49 kPa. Pipa yang digunakan untuk menghubungkan pompa ke deaerator staninless steel sanitary pipe berdimensi 2,5 in (nominal) dengan panjang 8 m dan satu belokan (90o elbow). Kecap mempunyai densitas 1130 kg/m3, consistency indeks (K) 10.5 Pa.sn dan flow behavior index (n) 0,45. Jika debit aliran (flow rate) adalah 40 L/min, tentukan berapa tekanan di bagian pompa untu menghasilkan debit aliran tersebut. Diketahui tekanan atmosfir = 101 kPa