Nozzle Rig.doc
-
Upload
rachmat-parawangsa -
Category
Documents
-
view
128 -
download
8
Transcript of 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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
berdasarkan tabel uap
ht = hf + (,hfg)
10
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
= 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
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
12
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
Drop enthalpi teoritis (ht) pada tekanan P1 = 4,71325 bar
berdasarkan tabel uap
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 11 048
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
Praktikum Pengukuran Thermal 342 09 059
Grafi k 1. 3 Hubungan antara Tekanan (Bar) terhadap Jarak Probe
(mm)
Page 15
Praktikum Pengukuran Thermal 342 09 059
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).
Page 16