Nozzle Rig.doc

Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048

NOZZLE RIG

A. TUJUAN PERCOBAAN

Setelah mempelajari dan melakukan pengujian nozzle rig, mahasiswa

diharapkan dapat :

Menyelidiki variasi tekanan sepanjang profil nozzle tertentu untuk setiap

back pressure.

Menggambarkan hubungan antara tekanan terhadap jarak.

Menyelidiki back pressure terhadap laju aliran massa uap.

Membandingkan tekanan dan kecepatan throat secara actual dan teoritis.

B. DASAR TEORI

Maksud dari pada nozzle adalah mengkonversi energi dalam uap menjadi

energi kinetik dan ini terjadi dengan mengubahnya dari tekanan tinggi ke

tekanan rendah. selama uap mengalir dalam nozzle dengan cepat uap panas

yang mengalir tersebut menempati tempat disekitarnya dan karena itu ekspansi

dapat dikatakan adiabatis. Dari bentuk nozzle dapat diketahui konversi dari

energi dalam menjadi energi kinetik sebagai keluarannya yang mempunyai

efisiensi yang cukup besar. Dalam praktek nozzle ini ada dua jenis bentuk

nozzle yang digunakan, yaitu konvergen dan divergen, dimana pemilihan ini

1


dapat dilihat dari pemilihannya dan tergantung pada akhir tekanan yang

diinginkan.

Perbandingan aliran uap dimisalkan P1, Vl dan Hl sebagai parameter aliran

uap yang masuk, dan P2, V2 dan H2 sebagai parameter uap yang keluar dari

nozzle.

Proses aliran uap, umumnya berdasarkan persamaan energi, yaitu :

Perubahan pada energi potensial tidak usah diperhatikan, karena tidak ada

perubahan panas disekitarnya dan tidak ada kerja yang terjadi, oleh karena itu

dari penjabaran diatas kita dapatkan persamaan baru' yaitu :

dimana

Dengan menganggap maka kita dapat tuliskan :

Kenyataannya, gesekan menyebabkan energi masuk kedalam uap, efeknya

adalah bertambahnya entalpi pada uap dan akhirnya kering. Drop entalpi

sebenarny adalah lebih kecil dari pada drop theoretical, dan efisiensi nozzle

ditentukan dari perbandingan

Efisiensi nozzle,

2


Bagian minimum dari nozzle disebuthroat dan tekanan pada throat untuk

kerja maksimum diketahui sebagai 'Tekanan Kitis'. Jika tekanan keluar lebih

besar dari tekanan kritisnya sebuah nozzle konvergen yang dipergunakan, jika

lebih kecil dari tekanan kritis sebuah nozzle konvergen-divergen adalah penting

sekali. Tekanan kritis dapat ditentukan sebagai berikut :

Kecepatan uap pada berbagai seksi diberikan oleh ekspresinya (lihat

persamaan diatas).

Ekspansi dalam nozzle terjadi secara adiabatis, dan perubahan energy

dalam adalah :

3


Massa aliran, F =

Jadi aliran per-luasan setiap seksion dimana tekanannya, dan

volume spesifik , Yaitu :

Sekarang jadi,

sehingga :

dengan mensubtitusi persamaan diatas, maka :

aliran per-luasan akan maksimum apabila

adalah maksimum.

4


Dengan menjabarkan rumusan diatas maka didapatkan persamaan :

Aliran per-luasan maksimum pada setiap bagian, dimana dihasilkan :

nilai Perkiraan untuk " n" :

Superheated steam n = 1,3 ; = 0,546

Initially dry saturated steam n = 1.13

= 0,578

Wetsteam n = 1,113 = 0,582 kemudian jika untuk super

heated steam tekanan lebih besar dari 0,546 hanya nozzle konvergen

yang diinginkan, jika lebih kecil dari 0,546 yang diinginkan nozzle

konvergendivergen yang berleher (throat) dimana tekanan kritis dapat terjadi.

5


C. DIAGRAM PENGUJIAN

Gambar 1.1 Instalasi Nozzle Rig

6


Gambar 1.2 Skema Nozzle Rig

D. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Pipa pengujian berada pada posisi batasan pembuangan untuk mengukur

tekanan pembuangan (exhaust).

2. Memilih dan menetapkan satu buah nozzle, memeriksa tidak ada kerusakan

pada nozzle atau pada permukaan nozzle tersebut.

3. Membuka aliran masuk aliran pendingin dan katup aliran keluar kondensor

dan mengatur katup keluaran agar mendapatkan kuantitas aliran yang baik.

4. Membuka katup tekanan balik ( back Pressure ).

5. Membuka katup aliran masuk uap pada peralatan dan membiarkan aliran uap

selama 10 menit untuk pemanasan peralatan.

6. Kondensat akan secara otomatis membuang dari separator dan masuk keruang

uap melalui perangkap uap.

7. Memilih tekanan masuk ke peralatan nozzle untuk nilai yang diinginkan oleh

katup masuk uap ke throttling,

8. Menyetel tekanan pembuangan pada nilai yang diinginkan dan mengatur

katup regulating tekanan balik.

9. Memutar lengan profil nozzle sesuai panjangnya untuk dapat membaca

tekanannya pada titik yang bertingkat. Tekanan masuk akan nampak

7


konstanpada nilai awal. Setelah melangkapinya memutar ulang search tube

pada posisi teratas dan memeriksa tekanan masuknya.

10. Menentukan kekeringan uap, membuka katup pada throtling orifice dan

membiarkan uap lepas ke udara (merupakan suatu wadah yang tepat untuk

mencegah buangan jatuh ke tanah). Uap dibiarkan mengalir kurang lebih 5

menit. Untuk memastikan terjadinya pemanasan, kemudian mencatat tekanan

dan temperatur uap bersama-sama dengan temperatur setelah melalui

throttling orifice. Gambaran ini dinyatakan dalam entalpi yang konstan.

E. DATA HASIL PENGAMATAN

Posisi

Probe

Throtling Uap masuk Uap keluar Tekanan

Nozzle

[bar]

Volume

kondensat

[ml]

Waktu

[menit]P

[bar]

T P1

[bar]

T1 P2

[bar]

T2

-10 8.8 132 8.9 132 9 140 8,7 250 0

0 7.5 139 7.5 139 7.6 132 7.4 400 2

10 7.7 128 7.8 128 7.9 132 7.5 450 3

20 7.5 126 7.7 126 7.7 132 7.2 500 4.5

30 7.3 124 7.4 124 7.5 130 7.1 525 5.5

40 7.3 122 7.4 122 7.5 136 7 575 6.37

50 7.1 122 7.3 122 7.4 128 6.9 625 7.3

60 7 120 7.1 120 7.2 129 6.8 675 8.14

70 6.9 122 7 122 7.1 128 6.6 700 9.24

80 6.8 118 6.9 118 7 128 6.1 750 10.1

8


F. ANALISA DATA

Berdasarkan data pada posisi probe (60) maka dapat dihitung sebagai berikut;

Diketahui : Pinlet = 7.1 Bar

Tinlet = 120 C

Poutlet = 7.2 Bar

Toutlet = 129 C

x = 0,8

n = 1,13

g = 9,81 m/s2

Ditanyakan : Pabs, V, s

Penyelesaian :

(a) Tekanan absolut (Pabs)

Pabs = Pgauge + Patm

Patm = 1,01325 bar

Pabs untuk P1 = 7,1 + 1,01325

= 8,11325

Pabs untuk P2 = 7,2 + 1,01325

= 8,21325

(b) Kecepatan aliran uap (Vs)

9


Volume spesifik pada tekanan uap masuk P1 = 8,11325Bar diperoleh

dari tabel uap, Vf = 1,1155 x 10-3 m3/kg

Rasio tekanan, r :

n = 1,13 (super heated operasi)

(c) Efesiensi Nozzle (s)

Drop enthalpi aktual (ha) pada tekanan T1= 114 C

berdasarkan tabel uap

ha = hf + (.hfg)

hf = 478,26 kJ/kg

hfg = 2219,16 kJ/kg

= 0,8 (di estimasi)

ha = 478,26 + (0,8 x 2219,16)

= 1775,328 kJ/kg

Drop enthalpi teoritis (ht) pada tekanan P1 = 4,71325 bar


ht = hf + (,hfg)

10


hf = 630,49197 kJ/kg

hfg = 2115,45523 kJ/kg

= 0,8 (secara estimasi)

ht = 630,49197 + (0,8 x 2115,45523)

= 2322,856154 kJ/kg

Efesiensi nozzle ηs = Drop entalpi actual ha × 100 % Drop entalpi teoritis hf

= 1775,328 kJ/kg × 100 %

2322,856154 kJ/kg

= 76,429 %

Berdasarkan data pada posisi probe (0) maka dapat dihitung sebagai berikut;

Diketahui : Pinlet = 3,6 Bar

Tinlet = 112 C

Poutlet = 3,8 Bar

Toutlet = 109C

x = 0,8

n = 1,13

g = 9,81 m/s2

Ditanyakan : Pabs, V, s

Penyelesaian :

(a) Tekanan absolut (Pabs)

Pabs = Pgauge + Patm

Patm = 1,01325 bar

Pabs untuk P1 = 3,6 + 1,01325

= 4,61325

Pabs untuk P2 = 3,8 + 1,01325

11


= 4,81325

(b) Kecepatan aliran uap (Vs)

Volume spesifik pada tekanan uap masuk P1 = 4,61325 Bar diperoleh

dari tabel uap, Vf = 1,0891966 x 10-3 m3/kg

Rasio tekanan, r :

n = 1,13 (super heated operasi)

(c) Efesiensi Nozzle (s)

Drop enthalpi aktual (ha) pada tekanan T1= 114 C


ha = hf + (.hfg)

hf = 478,26 kJ/kg

hfg = 2219,16 kJ/kg

= 0,8 (di estimasi)

ha = 478,26 + (0,8 x 2219,16)

= 1775,328 kJ/kg

12


Drop enthalpi teoritis (ht) pada tekanan P1 = 4,71325 bar


ht = hf + (,hfg)

hf = 630,49197 kJ/kg

hfg = 2115,45523 kJ/kg

= 0,8 (secara estimasi)

ht = 630,49197 + (0,8 x 2115,45523)

= 2322,856154 kJ/kg

Efesiensi nozzle ηs = Drop entalpi actual ha × 100 % Drop entalpi teoritis hf

= 1775,328 kJ/kg × 100 %

2322,856154 kJ/kg

= 76,429 %

13


TABEL HASIL ANALISIS DATA

Tabel 4.2.Tabel hasil analisa data pengamatan untuk nozzle rig.

N0Posisi probe (mm)

Tekanan absolutvf ( x 10

-3)

(m3/kg)n ha (kJ/kg) ht (kJ/kg) V (m/s) s (%)

Pinlet(Bar) Pexhaust(Bar)

1 -10 10 9 1,138511093 1,13 1524,467 2381,1161 0,876384461 64,023

2 -10 5,5 3,5 1,104370349 1,13 2148,4446 2357,1524 0,937123312 91,145

3 0 2,5 4,5 3,51325 1,13 2304,89 778,17 0,75450213 296,19

4 10 3,6 1,5 1,141710 1,13 2219 2391 0,475930338 92,81

5 20 3 1 1,1379 1,13 2150,24 2429,62 0,47327784 88,5

6 30 1,3 -0,08 1,1289 1,13 2137,93 2376,9 0,430716891 89,94

14


Grafi k 1. 3 Hubungan antara Tekanan (Bar) terhadap Jarak Probe

(mm)


G. KESIMPULAN

Setelah melakukan praktikum dan analisis data, maka dapat disimpulkan

sebagai berikut :

Tekanan sepanjang profil nozzle yaitu tekanan uap masuk dan uap

keluar berbeda, tekanan uap masuk lebih kecil dari tekanan uap

keluar.

Semakin besar tekanan dan kecepatan throat,maka semakin besar

pula harga entalphi aktual (ha) dan entalphi teoritis (ht).

Nozzle Rig.doc

Documents

Transcript of Nozzle Rig.doc