Makalah Orifice Gabungan

download Makalah Orifice Gabungan

of 32

  • date post

    07-Feb-2016
  • Category

    Documents

  • view

    133
  • download

    10

Embed Size (px)

description

mekanika fluida mengenai peralatan beda tekan

Transcript of Makalah Orifice Gabungan

MAKALAH MEKANIKA FLUIDAORIFICE METER

Kelompok 6 (enam)Nama :1. Alifah Yadina

2. Imaniar Syukurilla

3. Msy. Rini Rahmawati

Kelas : 2 Ki.BDosen Pembimbing : Ir. Aida Syarif, M.TPoliteknik Negeri Sriwijaya

2012/2013KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan karunianya, sholawat dan salam penulis sampaikan kepada Nabi Muhammad SAW, alhamdulillah penulis dapat menyelesaikan dan meyusun Makalah yang berjudul orifice meter. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih pada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian karya tulis ini yaitu :

1.Allah SWT yang memberikan kesehatan dan kesempatan untuk membuat Makalah ini.

2.Orang tua yang sangat membantu pemberian motivasi serta nasehat yang bermanfaat.

3.Teman-teman lain yang telah memberi motivasi bagi penulisan Makalah ini.

Penulis merasa yakin bahwa dalam penulisan Makalah ini masih jauh dari sempurna, baik bentuk, tata susunan kalimat, maupun cara penulisannya, Dengan berbagai kekurangan inilah, penulis mohon kepada pembaca agar dapat memberikan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kebaikan dimasa depan.

Akhirnya penulis berharap semoga Makalah ini dapat bermanfaat bagi kita.BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Fluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk (distorsi) secarapermanen. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam fluidatersebut akan terbentuk lapisan-lapisan di mana lapisan yang satu akan mengalir di ataslapisan yang lain, sehingga tercapai bentuk baru. Selama perubahan bentuk tersebut,terdapat tegangan geser (shear stress), yang besarnya bergantung pada viskositas fluidadan laju alir fluida relatif terhadap arah tertentu. Bila fluida telah mendapatkan bentukakhirnya, semua tegangan geser tersebut akan hilang sehingga fluida berada dalamkeadaan kesetimbangan. Pada temperatur dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyaidensitas tertentu. Jika densitas hanya sedikit terpengaruh oleh perubahan yang suhu dantekanan yang relatif besar, fluida tersebut bersifat incompressible, Tetapi jika densitasnyapeka terhadap perubahan variabel temperatur dan tekanan, fluida tersebut digolongkan compresible. Zat cair biasanya dianggap zat yang incompresible, sedangkan gasumumnya dikenal sebagai zat yang compresible.Perilaku zat cair yang mengalir sangat bergantung pada kenyataan apakah fluid yaitu berada di bawah pengaruh bidang batas padat atau tidak. Di daerah yang pengaruhgesekan dinding kecil, tegangan geser dapat diabaikan dan perilakunya mendekati fluida-ideal, yaitu

Incompressible dan mempunyai viskositas 0. Aliran fluida ideal yang demikian disebut aliran potensial. Pada lairan potensial berlaku prinsip-prinsip mekanika Newton dan hukum kekekalan massa. Aliran potensial mempunyai 2 ciri pokok :1. tidak terdapat sirkulasi ataupun pusaran sehingga aliran potensial itu disebutaliran irotasional2. tidak terjadi gesekan sehingga tidak ada disipasi (pelepasan) dari energi mekanikmenjadi kalor.Prinsip-prinsip dasar yang paling berguna dalam penerapan mekanika fluida adalah persamaan-persamaan neraca massa atau persamaan kontinuitas; persamaan-persamaan neraca momentum linear dan neraca momentum angular (sudut), dan neracaenergi mekanik. Persaman-persamaan itu dapat dituliskan dalam bentuk diferensial yangmenunjukkan kondisi pada suatu titik di dalam elemen volume fluida,atau dapat puladalam bentuk integral yang berlaku untuk contoh volume tertentu atau massa tertentu.Tujuan

Untuk mengetahui pengertian, spesifikasi alat aliran fluida salah satunya adalah orificemeter.BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Pada masa sekarang ini, perkembangan industri dan teknologi berkembang dengansangat pesat, tidak terkecuali pada bidang pengukuran, termasuk pengukuran laju aliran fluida dalam pipa. Salah satu dari berbagai macam metode pengukuran aliran fluida dalam pipa adalah dengan menggunakan Orifice Plate.Laju aliran fluida dalam sebuah pipa penting untuk diketahui, khusus pada industri-industri yang memanfaatkan pipa sebagai media penyalur fluida, sebab dapat mempengaruhi biaya dan proses produksi dari industri-industri tersebut. Pada sebuh plan pembangkit tenaga uap misalnya, aliran fluida, dalam hal ini uap (steam), laju aliran massa atau volum steam sangat penting untuk diketahui, agar jumlah uap yang menumbuk turbin dapat diketahui, sehingga dapat diperkirakan jumlah energi yang seharusnya dihasilkan oleh plan tersebut, dan berguna untuk menghitung kerugian-kerugian pada aliran uap dalam pipa, sehingga dapat dirancang susunan pipa yang menghasilkan kerugian paling sedikit.Orifice adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran volum atau massa fluida di dalam saluran yang tertutup (pipa) berdasarkan prinsip beda tekanan. Alat ini berupa plat tipis dengan gagang yang diapit diantara flens pipa. Fungsi dari gagang orifice adalah untuk memudahkan dalam proses pemasangan dan penggantian. Orifice termasuk alat ukur laju aliran dengan metode rintangan aliran (Obstruction Device). Karena geometrinya sederhana, biayanya rendah dan mudah dipasang atau diganti. Gambar 4.1 menunjukkan geometri orifice yang umum digunakan.

Gambar 2.1 Geometri Orifice plate secara umumSelain menggunakan orifice, untuk mengukur laju aliran dengan metode rintangan aliran dapat juga menggunakan nozel dan venturi. Kelebihan dan kekurangan dari ketiga alat ukur laju aliran tersebut dapat diliha pada Tabel 2.1.Tabel 2.1 Kelebihan dan Kekurangan Beberapa Jenis Alat Ukur Laju Aliran

Alat ukurKelebihanKekurangan

Orifice Mudah dalam pemasangan

Biayanya rendah

Mudah dalam penggantian Head loss tinggi

Akurasi tergantung pada kondisi instalasi dan kondisi orifice

Venturi Head loss rendah

Kapasitas aliran lebih besar dari orifice pada beda tekanan yang sama

Akurasi tidak tergantung pada pemakaian dan kondisi instalasi Biaya awalnya besar

Nozel Head loss rendah

Kapasitas aliran lebih besar dari orifice pada beda tekanan yang sama

Akurasi tidak tergantung pada pemakaian dan kondisi instalasi

Baik untuk temperature dan kecepatan tinggi Sulit dalam penggantian

2.2 PRINSIP KERJA

A. Prinsip dan Persamaan DasarOrifice merupakan alat untuk mengukur laju aliran dengan prinsip beda tekanan

atau disebut juga Bernoullis principle yang mengatakan bahwa terdapat hubungan antara tekanan fluida dan kecepatan fuida. Jika kecepatan meningkat, tekanan akan menurun begitu pula sebaliknya.Pada dasarnya orifice berupa plat tipis dengan lubang di bagian tertentu (umumnya di tengah). Fluida yang mengalir melalui pipa ketika sampai pada orifice akan dipaksa untuk melewati lubang pada orifice. Hal itu menyebabkan terjadinya perubahan kecepatan dan tekanan. Titik dimana terjadi kecepatan maksimum dan tekanan minimum disebut vena contracta. Setelah melewati vena contracta kecepatan dan tekanan akan mengalami perubahan lagi. Dengan mengetahui perbedaan tekanan pada pipa normal dan tekanan pada vena contracta, laju aliran volume dan laju aliran massa dapat diperoleh dengan persamaan Bernoulli. Skema prinsip kerja orifice dapat dilihat pada Gambar 4.9.

Gambar 2.9 Prinsip Kerja Orifice

Keterangan :

P1= tekanan upstream

P2= tekanan downstream (pada vena contracta)

P3= tekanan setelah terjadi pemulihan (setelah melewati vena contracta)

D= diameter dalam pipa

d= diameter orificea. Persamaan Bernoulli

Karena aliran steam pada pipa horisontal maka h1 = h2, sehingga,

Misalkan, maka,

b. Persamaan Kontinuitas

Subtitusi pesamaan (2) ke persamaan (1),

c. Menghitung laju aliran volume

Substitusi persamaan (3) ke (4), maka,

Untuk meyederhanakan maka dibagi dengan , sehingga laju aliran volume menjadi,

Substitusikan ke persamaan (5)sehingga menjadi,

B. Aliran Inkompresibel Melewati Orifice

Persamaan (6) merupakan persamaan untuk menghitung laju aliran volume secara teoritik dimana aliran dianggap laminar sempurna dan inviscid (viskositasnya nol). Akan tetapi dalam kondisi nyata akan muncul pengaruh viskositas dan turbulensi. Untuk menghitung pengaruh dari kedua faktor tersebut maka diperkenalkan coefficient of discharge Cd.

Untuk aliran yang melewati orifice, nilai dari Cd tergantung pada bilangan Reynolds (Re) dan rasio diameter orifice dan diameter dalam dari pipa ().

Bilangan Reynolds (Re) dirumuskan sebagai berikut,

Nilai Cd dapat diperoleh dengan persamaan,

Persamaan tersebut dapat digambarkan alam bentuk grafik pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Diagram Coefficient of Discharge (Cd)

Untuk bilangan Reynold yang besar nilai Cd standar yang sering dipakai adalah

0.6. Akan tetapi, untuk bilangan Reynold kecil perubahan nilai Cd cukup signifikan.

Dengan memperhitungkan coefficient of discharge maka persamaan (6) akan menjadi,

Dengan maka persamaan menjadi,

Diketahui bahwa rasio diameter persamaan menjadi,

merupakan velocity of approach factor. Coefficient of discharge dan velocity of approach factor sering dikombinasikan ke dalam satu koefisien yang disebut flow coefficient K.

Nilai K juga dapat diperoleh dari grafik pada Gambar 2.11 Gambar 2.11 Diagram Koefisien Orifice (K)

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa untuk bilangan Reynold Re > 105 nilai K tidak mengalami perubahan yang signifikan (dinggap konstan). Akan tetapi, untuk bilangan Reynold kecil terjadi perubahan nilai K yang besar.

Dengan memasukkan persamaan (8) ke persamaan (7), maka persamaan untuk mencari laju aliran volume dapat disedehanakan menjadi,

Sedangkan untuk menghitung laju aliran massa adalah sebagai berikut,

Dengan substitusi persamaa