Lap Fan Test

BAB I

PENDAHULUAN

TIU : - Diharapkan setelah melakukan praktikum mahasiswa

dapat menjelaskan fungsi dan cara kerja peralatan

pengujian fan

- Mengerti penggunaan nosel, venture, dan orifice untuk

mengukur laju aliran udara

TIK : - Diharapkan setelah melakukan praktikum mahasiswa

dapat menggambarkan karateristik tekanan terhadap laju

aliran untuk putaran tetap.

Karateristik daya terhadap laju aliran untuk putaran

tetap

Karateristik effesiensi terhadap laju aliran untuk

putaran tetap

- Menganalisis dan mengevaluasi hasil pengujian.

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Teori Umum Fan :

Fan adalah alat untuk mengalirkan udara. Karena itu fan

dikenal dengan sebutan penukaran, penghembus atau pembuang

udara. Alat ini banyak dijumpai pada system ventilasi dan peralatan

pendingin udara juga pada instalasi yang mengalirkan udara panas

dan gas buang. Selain itu, masih banyak lagi penggunaan fan ini di

Industri. Tinggi tekan yang dihasilkan fan, pada umumnya, rendah

dibandingkan jenis mesin-mesin pengalir udara yang lain seperti

blower dan kompresor.

Daya masukan yang digunakan diperoleh dari motor listrik.

Efisiensi fan adalah perbandingan antara daya aliran udara dibanding

daya poros untuk menggerakkan fan. Daya aliran udara yang

dihasilkan tergantung pada tekanan dan laju aliran udara.

Pada pengujian ini, pengukuran laju aliran udara dapat

dipilih menggunakan nosel, venture atau tabung pilot statik.

Hampir kebanyakan pabrik menggunakan fan dan blower untuk

ventilasi dan untuk proses industri yang memerlukan aliran udara.

Sistem fan penting untuk menjaga pekerjaan proses industri, dan

terdiri dari sebuah fan, motor listrik, sistem penggerak, saluran

atau pemipaan, peralatan pengendali aliran, dan peralatan

penyejuk udara (filter, kumparan pendingin, penukar panas, dll.

Fan, blower dan kompresor dibedakan oleh metode yang

digunakan untuk menggerakan udara, dan oleh tekanan sistem

operasinya. The American Society of Mechanical Engineers

(ASME) menggunakan rasio spesifik, yaitu rasio tekanan pe

ngeluaran terhadap tekanan hisap, untuk mendefinisikan fan,

blower, dan kompresor (lihat Tabel1).

Tabel 2.1 Perbedaan antara Fan, Blowerdan Kompresor

a. Karakteristik sistem

Istilah resistansi sistem digunakan bila mengacu tekanan

statis. Resistansi system merupakan jumlah kehilangan tekanan statis

dalam sistem. Resistansi sistem merupakan fungsi pola susunan

saluran, pengambilan, lengkungan dan penurunan tekanan yang

melintasi peralatan, sebagai contoh bag filter atau siklon. Resistansi

sistem bervariasi terhadap volume aliran udara yang memasuki

sistem. Untuk volume udara tertentu, fan dalam sistem dengan

saluran sempit dan banyak tikungan dengan radius pendek akan

bekerja lebih keras untuk mengatasi resistansi sistem yang lebih

besar daripada dalam sistem dengan saluran yang lebih besar dan

dengan lebih sedikit jumlah belokan dan panjang. Saluran panjang

yang sempit dengan banyak bengkokan dan tikungan akan

memerlukan lebih banyak energi untuk menarik udara untuk

melaluinya. Sebagai akibatnya, untuk kecepatan fan yang sama, fan

akan mampu menarik lebih sedikit melalui sistem ini daripada yang

melalui sistem pendek tanpa ada belokan. Dengan begitu maka

resistansi sistem meningkat jika volum udara yang mengalir ke

sistem meningkat.

Sebaliknya, resistansi berkurang jika alirannya berkurang.

Untuk menentukan berapa volum fan yang akan dihasilkan, penting

untuk mengetahui karakteristik resistansi sistem. Pada sistem yang

ada, resistansi sistem dapat diukur. Pada sistem yang sudah didesain,

namun tidak dibangun, resistansi sistem harus dihitung. Kurva

Peralatan Perbandingan Spesifik Kenaikan tekanan (mmWg)

Fan Sampai 1,11 1136

Blower 1,11 sampai 1,20 1136 2066

Kompresor Lebih dari 1,20 -

resistansi sistem dihasilkan dengan berbagai laju aliran pada sumbu-

x dan resistansinya pada sumbu-y.

Gambar 2.1 Kurva Sistem Fan dan Pengaruhnya pada Resistansi Sistem

(sumber:www.energyeffesiensiasia.org)

b. Karakteristik fan

Karakteristik fan dapat dinyatakan dalam bentuk kurva fan.

Kurva fan merupakan kurva kinerja untuk fan tertentu pada

sekumpulan kondisi yang spesifik. Kurva fan merupakan

penggambaran grafik dari sejumlah parameter yang saling terkait.

Biasanya sebuah kurva akan dikembangkan untuk sekumpulan

kondisi yang diberikan termasuk: volum fan, tekanan statis sistem,

kecepatan fan, dan tenaga yang diperlukan untuk menggerakan fan

pada desainer sistem akan mengetahui kondisi pada kurva fan

dimana fan akan beroperasi.

Dari banyak kurva yang diketahui pada gambar, kurva

tekanan statis (SP) versus aliran pada merupakan kuva yang sangat

penting.

Perpotongan kurva sistem dan tekanan statis merupakan titik operasi.

Bila resistansi sistem berubah, titik operasi juga berubah. Sekali titik

operasi ditetapkan, daya yang diperlukan dapat ditentukan dengan

mengikuti garis tegak lurus yang melintas melalui titik operasi ke

titik potong dengan kurva tenaga (BHP). Sebuah garis lurus yang

digambar melalui perpotongan dengan kurva tenaga akan mengarah

ke daya yang diperlukan pada sumbu tegak lurus sebelah kanan.

Pada kurva yang digambarkan, efisiensi kurva juga disuguhkan.

Gambar 2.2. Kurva Efisiensi Fan


c. Karakteristik sistem dan kurva fan

Pada berbagai sistem fan, resistansi terhadap aliran udara

(tekanan) jika aliran udara meningkat. Sebagaimana disebutkan

sebelumnya, resistansi ini bervariasi dengan kuadrat aliran. Tekanan

yang diperlukan oleh sistem pada suatu kisaran aliran dapat

ditentukan dan kurva kinerja sistem dapat dikembangkan

(ditunjukkan sebagai SC).

Kemudian kurva sistem ini dapat diplotkan pada kurva fan

untuk menunjukan titik operasi fan yang sebenarnya pada "A"

dimana dua kurva (N1 dan SC1) berpotongan. Titik operasinya yaitu

aliran udara Q 1 terhadap tekanan P1. Sebuah fan beroperasi pada

kinerja yang diberikan oleh pabrik pembuatnya untuk kecepatan fan

tertentu. (grafik kinerja fan memperlihatkan kurva untuk serangkaian

kecepatan fan). Pada kecepatan fan N1, fan akan beroperasi

sepanjang kurva kinerja N1 sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar

4. Titik operasi fan yang sebenarnya tergantung pada resistansi

sistem, titik operasi fan A adalah aliran (Q1) terhadap tekanan

(P1).

Dua metode yang dapat digunakan untuk menurunkan aliran

udara dari Q1 ke Q2:

Metode pertama adalah membatasi aliran udara dengan

menutup sebagian damper dalam sistem. Tindakan ini

menyebabkan kurva kinerja sistem yang baru (SC2) dimana

tekanan yang dikehendaki lebih besar untuk aliran udara yang

diberikan. Fan sekarang akan beroperasi pada "B" untuk

memberikan aliran udara yang berkurang Q2 terhadap tekanan

yang lebih tinggi P2.

Metode kedua untuk menurunkan aliran udara adalah dengan

menurunkan kecepatan dari N1 ke N2, menjaga damper

terbuka penuh. Fan akan beroperasi pada "C" untuk

memberikan aliran udara Q2 yang sama, namun pada tekanan

P3 yang lebih rendah. Jadi, menurunkan kecepatan fan

merupakan metode yang jauh lebih efisien untuk mengurangi

aliran udara karena daya yang diperlukan berkurang dan lebih

sedikit energi yang dipakai.

Gambar 2.3. Kurva kinerja fan


d. Hukum fan

Fan beroperasi dibawah beberapa hukum tentang kecepatan,

daya dan tekanan. Perubahan dalam kecepatan (putaran per menit

atau RPM) berbagai fan akan memprediksi perubahan kenaikan

tekanan dan daya yang diperlukan untuk mengoperasikan fan pada

RPM yang baru.

Gambar 2.4. Kecepatan, tekanan dan daya fan


e. Jenis-jenis fan

1. Fan sentrifugal

Fan sentrifugal (Gambar 6) meningkatkan kecepatan aliran

udara dengan impeler berputar. Kecepatan meningkat

sampai mencapai ujung blades dan kemudian diubah ke

tekanan. Fan ini mampu menghasilkan tekanan tinggi yang

cocok untuk kondisi operasi yang kasar, seperti sistem

dengan suhu tinggi, aliran udara kotor atau lembab,

dan handling bahan.

2. Fan aksial

Fan aksial menggerakan aliran udara sepanjang sumbu

fan. Cara kerja fan seperti impeler pesawat terbang:

blades fan menghasilkan pengangkatan aerodinamis yang

menekan udara. Fan ini terkenal di industri karena

murah, bentuknya yang kompak dan ringan.

BAB III

PETUNJUK PRAKTIKUM

2.3 PERALATAN DAN KOMPONEN YANG DIGUNAKAN

1. Instalasi Pengujian Fan test 2. Termometer 3. Meter Torsi 4. Meter Kecepatan 5. Meter Tegangan dan Arus 6. Meter Tekanan 7. Dua buah Manometer

2.4. PROSEDUR KERJA

a. Persiapan percobaan : 1. Menyusun pipa-pipa sesuai pengujian yang akan dilakukan

atau ditentukan oleh pembimbing.

2. Menghubungkan ujung-ujung manometer yang pendek

pada saluran masukan dan keluaran peukur laju aliran

dengan menggunakan pipa plastic yang tersedia. Cek agar

arahnya tidak terbalik.

3. Mengubungkan manometer yang besar dengan udara luar

dan ujung satunya dengan saluran pipa, setelah pipa

pengarah. Dengan demikian, perbedaan tekanan di dalam

saluran dan udara luar dapat diketahui.

4. Menutup ujung saluran keluaran udara ( jangan rapat

sekali, ini akan mengakibatkan torsi start yang besar ).

5. Percobaan siap dilakukan.

b. Urutan percobaan :

1. Menyiapkan tabel data pengukuran.

2. Mengkalibrasi pengukur tekanan dan torsi.

3. Menghidupkan catu daya listrik.

4. Mengbesarkan kecepatan motor fan sampai mencapai harga tertentu ( 1000-1900 rpm ). Catatlah besaran-besaran yang

diperlukan.

5. Membuka katup keluar sampai diperoleh laju aliran yang kira-kira sama dengan beda tekanan 0.505 Kpa pada

venture. Bila kecepatan turun, kembalikanlah sesuai

dengan kecepatan pengujian dengan menambah putaran.

Catatlah besaran-besaran yang diperlukan.

6. Mengulangi prosedur 1-5 untuk berbagai pembukaan katup.

7. Mengulangi prosedur 1-6 untuk berbagai kecepatan

BAB IV

KERTAS KERJA

KK 1

I. TUJUAN

Mempelajari rumus-rumus yang relevan mengenai objek

praktikum.

II. TUGAS :

Tabel 2.2. rumus-rumus yang relevan

No Parameter Rumus Unit Note

1 Daya poros N = T . W Watt T = Torsi

W= Kecepatan sudut

2 Efisiensi fan = Nu/ N % Nu=Daya udara statis

N=Daya pemasukan

3 Laju aliran

udara V = 1,291 P.V m/s Pv=Tekanan kecepatan

4 Bilangan

Reynold

dvRe

D = diameter

V = kecepatan

= kerapatan udara

=kekentalan kinematis

5 Laju aliran

udara '01.0

PQv

m3/s

=koefisien

P =meter tekanan venturi

= kerapatan udara

6 Kecepatan

udara )10(4.759

5

0 PSP

TPvV

m/s

T=temperatur absolute

Pv=tekanan kecepatan

P0=tekanan udara (mili

Bar)

PS= tekanan static pipa

7 Tekanan

dinamik x

VPd

2

2

4 N/m2

V = kecepatan udara

= kerapatan udara

8

Tekanan

statis pada

fan 424 dsgsF PPP N/m2

sgP = tekanan statis

di pengukuran

24 = koefisien gesek

Pd4 = tekanan dinamik

9

Daya

penggerak

poros qxT

nN

60

2 Watt

n= putaran per menit

Tq= torsi

10 Daya statis

udara sFvnxPQN Watt

vQ = laju aliran udara

sFP = tekanan statis pada fan

11 Efisiensi Efisiensi =

uN

N % N = daya poros

Nu=Daya udara statis

Contoh perhitungan detail (pada percobaan pertama kondisi

terbuka 100%) sebagai berikut :

Dari parameter yang terukur diperoleh data :

Pembukaan katup = kondisi terbuka 100%

Rpm = 1000

Torsi = 2,5 Nm

Psg = 90 Pa

p = 30 Pa

Tekanan udara atmosfer = 100900 Pa

Temperature = 31C

Rapat massa udara = 1,1769 kg/m3

Perhitungan :

1. Perbandingan tekanan dapat diperoleh:

Rpd = 1 - (Psf terlalu kecil jika dibanding dengan

Patm, maka Psf dianggap 0)

= 1 -

= 0,999

2. Dari grafik terhadap rpd untuk = = = 0,65

Untuk mencari nilai dari kurva terhadap Rpd bentuk = 0,65. Dengan Rpd = 0,999 ditarik garis keatas sehinngga

berpotongan dengan garis linier, kemudian perpotongannya

ditarik garis kekiri sehingga akan mendapatkan nilai = 1,0530

3. Laju aliran :

Qv = 0,01. .

= 0,01. 1,0530.

= 0,0532 m3/s

V =

= 3,1743 m/s

4. Bilangan Reynold (Re)

Re =

=

= 19221,45

5. Koefisien gesekan udara (24)

Mencari nilai 24 dari kurva 24 terhadap bilangan reynold

Dengan bilangan reynold = 19221,45ditarik garis keatas

sehingga berpotongan dengan kurva. Perpotongan tersebut

ditarik garis kekiri sehingga akan mendapatkan nilai 24 = 0,33

6. Tekanan dinamik

Pd4 = x

= x 1,1769

= 5,929 Pa

7. Tekanan statis pada fan

Psf = Psg + 24. Pd4

= 90 + 0,33 . 5,929

= 91,956 Pa

8. Daya masukan untuk menggerakkan fan

Nf =

=

= 261,905 watt

9. Keluaran daya

Nu = Qv . Psf

= 0,0532 . 91,956

= 4,8888 watt

10. Efisiensi fan (F)

f = . 100%

= . 100%

= 1,866%

1. GRAFIK DAN ANALISA DATA

A. Grafik hubungan Qv dengan Tq pada kondisi pembukaan katup tertentu

Gambar 2.5 Grafik hubungan Qv dengan Tq pada rpm 1000

Analisa :

Pada pembukaan katup kondisi open terjadi kenaikan nilai Qv seiring kenaikan torsi, sehingga dapat dikatakan semakin

besar torsi maka nilai Qv semakin besar.

Pada pembukaan katup kondisi half, tidak terjadi penurunan nilai Qv dibanding pembukaan katup kondisi open. Hal ini

disebabkan P pada parameter yang terukur juga mengalami penurunan tiap terjadi pergantian pembukaan katup dari open

ke half maupun dari half ke close. Selain itu Qv juga

dipengaruhi oleh udara dan .

Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa nilai Qv terbesar pada pembukaan katup kondisi open dengan torsi 2,5 Nm

yaitu sebesar 0,0308 m3/s.


Analisa :

Pada pembukaan katup kondisi open tidak terjadi penurunan nilai Qv seiring kenaikan torsi, sehingga dapat dikatakan

semakin besar torsi maka nilai Qv stabil.

Pada pembukaan katup kondisi half, malah terjadi kenaikan nilai Qv seiring kenaikan torsi, hal ini disebabkan P pada parameter yang terukur juga mengalami kenaikan.

Seharusnya nilai P yang terukur mengalami penurunan pada tiap perubahan torsi, ini mungkin disebabkan terjadi

kesalahan dalam pembacaan nilai P tersebut.




Analisa :

Pada pembukaan katup kondisi open tidak terjadi penurunan nilai Qv seiring kenaikan torsi, sehingga dapat dikatakan

semakin besar torsi maka nilai Qv stabil.

Pada pembukaan katup kondisi half, penurunan nilai Qv lebih kecil dibanding pembukaan katup kondisi open. Hal ini

disebabkan P pada parameter yang terukur juga mengalami penurunan tiap terjadi pergantian pembukaan katup dari open

ke half maupun dari half ke close. Selain itu Qv juga

dipengaruhi oleh udara dan .



B. Grafik hubungan dengan Tq pada kondisi pembukaan katup tertentu

Gambar 2.8 Grafik hubungan dengan Tq pada rpm 1000

Analisa :

Pada pembukaan katup kondisi open terjadi penurunan nilai seiring kenaikan torsi, sehingga dapat dikatakan semakin besar torsi maka efisiensi dari fan tersebut semakin kecil.

Hal tersebut dikarenakan nilai efisiensi dipengaruhi oleh besar Nu dan N. Nilai Nu terjadi perubahan (naik turun)

akibat Psf pada saat kondisi open memiliki tekanan yang

berubah ubah pada saat torsi 2,5 Nm yakni 90 Pa sedangkan

pada torsi 5 Nm mengalami penurunan tekanan menjadi 100

Pa dan naik tetap pada torsi 7,5 Nm menjadi 100 Pa.

Sedangkan untuk nilai N dapat dipastikan sudah benar (naik

konstan) karena N hanya dipengaruhi oleh Tq dan Rpm

dimana kedua parameter ini merupakan variabel.

Pada pembukaan katup kondisi half maupun close juga terjadi penurunan nilai seiring kenaikan torsi sama dengan kondisi open, namun memiliki nilai penurunan efisiensi

cenderung semakin rendah tiap terjadi pergantian pembukaan

katup dari open ke half maupun dari half ke close. Hal ini

dikarenakan nilai Nu yang semakin kecil sehingga

menyebabkan nilai efisiensi fan tersebut semakin kecil pula.

Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa nilai efisiensi terbesar pada pembukaan katup kondisi open dengan torsi

2,5 Nm yaitu sebesar 1,866 %.


Analisa :


Hal tersebut dikarenakan nilai efisiensi dipengaruhi oleh besar Nu dan N. Nilai Nu terjadi penurunan akibat Psf pada

saat kondisi open yang juga mengalami penurunan, pada saat

torsi 2,5 Nm yakni 130 Pa sedangkan pada torsi 5 Nm stabil

tekanannya 130 Pa dan tetap pada torsi 7,5 Nm di130 Pa.

Sedangkan untuk nilai N dapat dipastikan sudah benar (naik

konstan) karena N hanya dipengaruhi oleh Tq dan Rpm

dimana kedua parameter ini merupakan variabel.






Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa nilai efisiensi terbesar pada pembukaan katup kondisi open dengan torsi

2,5 Nm yaitu sebesar 2,55 %.


Analisa :


Hal tersebut dikarenakan nilai efisiensi dipengaruhi oleh besar Nu dan N. Nilai Nu terjadi penurunan akibat Psf pada

saat kondisi open yang juga mengalami penurunan, pada saat

torsi 2,5 Nm yakni 170 Pa sedangkan pada torsi 5 Nm

mengalami kenaikan tekanan menjadi 175 Pa dan stabil pada

torsi 7,5 Nm di 175 Pa. Sedangkan untuk nilai N dapat

dipastikan sudah benar (naik konstan) karena N hanya

dipengaruhi oleh Tq dan Rpm dimana kedua parameter ini

merupakan variabel.






Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa nilai efisiensi terbesar pada pembukaan katup kondisi half dengan torsi 2,5

Nm yaitu sebesar 3,41 %.

2. KESIMPULAN

Dari data hasil praktikum fan test diatas, maka dapat

disimpulkan bahwa :

a. Besar Nu berbading lurus dengan besar kecepatan fan, sehingga semakin cepat putaran motor, maka besar daya

statis udara juga semakin besar. Begitu juga sebalikya.

b. Besar Qv berbanding lurus dengan kec putaran dan pembukaan katub. Sehingga semakin besar kec putaran fan

disertai pembukaan katub (dibuka penuh/open), maka Qv

juga semakin besar. Pada praktikum kami nilai Qv terbesar

terjadi pada pembukaan katup kondisi open pada rpm 1900.

c. Besar efisiensi berbanding lurus dengan kec putaran dan pembukaan katub, sehingga semakin besar kec putaran fan

disertai pembukaan katub (dibuka penuh/open) maka

efisiensi semakin besar. Namun pada praktikum kami

efisiensi terbesar terjadi pada pembukaan katup kondisi half

pada rpm 1900.

d. Besar kecepatan udara ( V ) berbanding lurus dengan Tq, pembukaan katup, dan RPM. Sehingga apabila semakin

besar Tq, pembukaan katup, dan RPM maka V juga semakin

besar. Begitu pula sebaliknya.

Lap Fan Test

Documents

Transcript of Lap Fan Test