Study Orifice Plate Tipe Concentric - digilib.its.ac.id · • Geometri orifice menggunakan 2...

Study Orifice Plate Tipe Concentric

dan Slotted Untuk Pengukuran

Aliran Gas

Oleh :

Distra Hans Manda 2410100072

Pembimbing :

Dr.Ir.Totok Suhartanto, DEA

Latar Belakang Definisi Orifice dan

Pressure Loss

Orifice PT. Vico Indonesia

Orifice Concentric

Slotted Orifice

Berdasarkan American Plant Maintenance menyebutkan bahwa 15 PSI pressure yang hilang akan mengakibatkan kerugian sebesar $3.092 per tahun (3)

Study Orifice Plate Tipe Concentric dan Slotted Untuk Pengukuran Aliran Gas

Permasalahan • Berdasarkan latar belakang diatas maka permasalahan pada

tugas akhir ini adalah bagaimana mengetahui pressure loss yang terjadi antara orifice plate bertipe slotted dan concentric berdasarkan data-data yang terdapat pada PT.Vico Indonesia dengan menggunakan softwere CFD

Batasan Masalah: • Softwere yang digunakan adalah CFD • Data orifice yang diambil adalah data di PT. Vico Indonesia • Jenis Fluida yang digunakan adalah gas metane • Geometri orifice menggunakan 2 dimensi • Study yang digunakan adalah untuk menganalisa pressure loss yang terjadi antara slotted dan

concentric • Concentric Orifice yang dianalisa memiliki tag number FE-37 dengan betta ratio 0,47119, dan FE-

1602 dengan betta ratio 0,533

Tujuan

•Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui koefisien pressure loss yang terjadi antara orifice plate bertipe slotted dan concentric di PT. Vico Indonesia

BAB II

Tinjaun Pustaka

• Orifice Meter

Maksimum kecepatan fluida yang masuk pada orifice dan minimum static pressure tidak terjadi pada bore yang terdapat pada orifice tersebut, tetapi terjadi pada sisi downstream orifice tersebut. Setelah fluida melewati orifice tersebut, fluida yang keluar dari orifice akan mengalami penurunan pressure sampai fluida tersebut kembali memiliki pressure yang besar.

Smith. “ Fundamentals Of Orifice Metering”. 26 Mei 2014.http://www.afms.org/Docs/gas/Fundamenatls_of_Orif ice.pd

BAB II

Tinjaun Pustaka

• Perhitungan ∆P Orifice

Dimana : ∆P = perbedaan tekanan (Pascal) V = kecepatan fluida setelah melewati orifice (m/s) P = Massa Jenis Fluida (kg/𝑚3) K = Faktor resistansi, dimana nilai K adalah

𝐾 = (1 − 𝛽2)

𝛽2

∆𝑃 = 1

2𝑝𝑣12K

Castilloo,M. 1993 .”An Analysis Of Cavitation Activity At Orifce Of The FEG-7 Seaweter Piping System.Material Research Laboratory:Australia

BAB II

Tinjaun Pustaka Orifice Concentric Slotted Orifice

Pertamina. “Bimbingan Profesi Sarjana Teknik (BPST) Direktorat Pengolahan Angkatan XVII-Balongan 2007”.

Morison, GL. 1994. Comparison Of Orifice

And Slotted Plate Fiowmeters.TEXAS Texas A&M University, Turbomachinery Laboratory, Mechanical Engineering Department

BAB II

Tinjaun Pustaka • Sifat Fisik Fluida 1. Viskositas

F/A = µ 𝑑𝑣𝑑𝑦

2. Rapat Masa / Density ρ = 𝑚

𝑣

3. Bilangan Reynold 𝑅𝑒 =

𝑝𝑉𝐿

µ

BAB II

Tinjaun Pustaka • Pressure Loss

definisi pressure loss adalah selesih tekanan yang masuk pada sisi upstream dengan tekanan setelah melewati sisi downstream pada orifice tersebut

𝜉 =ℎ1

𝑣22𝑔

= ∆𝑃

12𝑝𝑣2

Dimana : g = percepatan gravitas (𝑚 𝑠2 ) h = kerugian head dalam aliran fluida (mH2O) 𝜉 = pressure loss dari orifice ∆P = perbedaan tekanan dari orifice (Pa) V = kecepatan aliran fluida (m/s) 𝑝 = densitas fluida (kg/m3)

Orifice Metring Of Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Fluids : Part 1.AGA 3.1.Oktober 1990

BAB II

Tinjaun Pustaka • Computational Fluid Dynamic (CFD)

• Preprocessing Preprocessing merupakan tahapan pertama untuk membangun dan menganalisis sebuah model CFD, yaitu: dengan melakukan penggambaran geometri model, membuat mesh yang sesuai, menentukan kondisi batas model dan sifat-sifat fluidanya. • Solving Solving merupakan tahapan untuk menghitung kondisi-kondisi yang telah diterapkan pada saat preprocessing. • Postprocessing Postprocessing merupakan langkah terakhir dalam analisa CFD, yaitu: mengorganisasi dan menginterprestasikan data hasik simulasi CFD yang berupa gambar, kurva, dan animasi.

BAB III

Metodologi

Karakteristik Orifice Tipe Concentric dan Slotted Orifice

Pengambilan Data Proses

Orifice

Simulasi Pada CFD

Nilai Eror yahg Dihasilkan

Analisa Hasil Simulasi

Penyusunan Laporan

Tidak

Karakteristik Gas Di PT. Vico Indonesia

Tinjauan Pustaka

BAB III

Metodologi • Tinjauan Pustaka

No. Jurnal Rangkuman 1. G. L.

MORRISON*, K. R. HALLt, J. C. HOLSTE+, M. L. MACEK*, L. M. IHFE*,R. E. DeOTTE, Jr* and D. P. TERRACINA*. Comparison Of Orifice And Slotted Plate Fiowmeters.TEXAS Texas A&M University, Turbomachinery Laboratory, Mechanical Engineering Department

Dengan nilai β=0.5 coefisient discharge yang pada orifice konvensional = -1% - 6% dan slotted orifice = 0.25%. Ketika swirl di hubungkan dengan sisi upstream orifice maka coefisient discharge yang terjadi pada orifice konvensional = 5%, dan slotted orifice = 2%. Data diatas menunjukkan bahwa slotted orifice lebih baik dibandingkan dengan orifice konvensional untuk kondisi inlet yang melebihi dari range tersebut

2. WALUYO,JOKO.Juni 2013. Uji Eksperimental Orifice Multi Lubang Pada Saluran Berdiameter 50 mm. UGM, Jurusan Teknik Mesin dan Industri.

Pada jurnal melakukan pengujian terhdap koefisien aliran pada orifice multi lubang . koefisien aliran multi lubang dilakukan dengan membandingkan terhadpa persamaan kalibrasi ISO-ASME. Hasil penelitian menunjukkan bahwa orifice dengan 4 lubang memiliki keseuai dengan persamaan ISO-ASME.

3. Zhao.Zhen-Xing 2010. Theoretical and Numerical Study of Hydraulic Characteristics of Orifice Energy Dissipator.Beijing:Institute of High Energy Physiscs,2010

Nilai dari koefisien energy yang hiang berbanding lurus dengan kenaikan bilangan Reynold Number. Ketika bilangan Reynold Number lebih besar daripada 105 maka koefisien enrgy yang hilang akan menjadi stabil. Dan hilangnya koefisien energy selain di pengaruhi oleh bilangan Reynold Number juga dipengaruhi oleh ratio antara jarak orifice dengan diameter bagian dalam pipa, dan juga ratio antara diameter pipa dan diameter dari orifice tersebut

BAB III

Metodologi

• Karakteristik Concentric dan Slotted Orifice

Perbedaan bore plate ini menyebabkan kemampuan untuk menghasilkan perbedaan tekanan antara upstream dan downstream yang berbeda, dalam berbagai penilitian di jurnal di sebutkan bahwa slotted orifice memiliki kemampuan yang lebih baik untuk mengurangi pressure loss yang terjadi di bandingkan dengan concentric orifice baik untuk untuk fluida gas dan cair. Oleh karena itu perlu dilakukan analisa terkait dengan analisa pressure loss yang terjadi diantara orifice plate bertipe concenctric dan slotted berdasarkan dari data proses aliran fluida yang terdapat pada PT. Vico Indonesia.

BAB III

Metodologi

• Pengambilan Data Proses Orifice

TAG NUMBER FE-37

FLUID

PREOP

ERTIS

FLUID STATE Gas FLOW (𝑀3/𝑆) 0,33 INLET PRESSURE

(PA) 4.789.759,95

TEMPERTURE

(0F) 120

BASE PRESSURE

(PSIA) 14.7

BASE

TEMPERATURE (0F) 60

OPERATING

VISCOSITY (Pa.s) 0,00001579

DENSITY (KG/𝑀3) 0,67 BETTA = d/D 0,4719

PLATE

&

FLANGE

ORIFICE BORE

DIAMETER (INCH) 0,914

PIPE DIAMETER

(INCH) 1,939

PLATE

THICKNESS (INCH) 0,125

FLANGE

MATERIAL CARbON

STEEL

TAG NUMBER FE-1602

FLUID

PREOP

ERTIS

FLUID STATE Gas FLOW (𝑀3/𝑆) 1,65 INLET PRESSURE

(PA) 4.927.655,1

TEMPERTURE

(0F) 120

BASE PRESSURE

(PSIA) 14.7

BASE

TEMPERATURE (0F) 60

OPERATING

VISCOSITY (Pa.s) 0,00001579

DENSITY (KG/𝑀3) 0,67 BETTA = d/D 0,533

PLATE

& FLANGE

ORIFICE BORE

DIAMETER (INCH) 2,039

PIPE DIAMETER

(INCH) 3,826

PLATE

THICKNESS (INCH) 0,125

FLANGE

MATERIAL CARBON

STEEL

BAB III

Metodologi

• Karakteristik Aliran Gas

Maka nilai dari kecepatan fluida adalah

𝑄 = 𝐴1,2. 𝑉1,2 𝑉1 = 𝑄/𝐴1 𝑉2 = 𝑄/𝐴2

𝑣2 = 0.33

4.2𝑥10−4

𝑣2 = 785,71 𝑚/𝑠

𝑣1 = 0.33

1,8𝑥10−3

𝑣1 = 182,45 𝑚/𝑠

• Orifice 1 𝐴1 = 𝜋𝑟2

𝐴1 = 3,14𝑥0,0242 𝐴1 = 1,8𝑥10−3 𝑚2

𝐴2 = 𝜋𝑟2

𝐴2 = 3,14𝑥0,01162 𝐴2 = 4,2𝑥10−4 𝑚2

Perhitungan Bilangan reynold

𝑅𝑒 = 𝑝𝑉𝐿

µ

Jika diketahui : 𝑝 = 0,67 𝑘𝑔/𝑚3 𝑉 = 182.45 𝑚/𝑠2

𝐿 =4 𝑥 1.8 10−3

2𝑥3.14𝑥0.024= 47,7𝑥10−3

maka bilangan reynoldnya adalah 𝑅𝑒 =

0,67𝑥182.45𝑥47,710−3

0.0001579

𝑅𝑒 = 369.279,26

Viskositas fluida berdasarkan data proses = 0,00001579 Pa.s

BAB III

Metodologi

• Karakteristik Aliran Gas

Maka nilai dari kecepatan fluida adalah

Q= 𝐴1,2. 𝑉1,2 𝑉1 = 𝑄/𝐴1 𝑉2 = 𝑄/𝐴2

𝑣2 = 1,65

1,96𝑥10−3

𝑣2 = 841,83 𝑚/𝑠

𝑣1 = 1,65

7,23𝑥10−3

𝑣1 = 228,21 𝑚/𝑠

• Orifice 2 𝐴1 = 𝜋𝑟2

𝐴1 = 3,14𝑥0,0972 𝐴1 = 7,23𝑥10−3 𝑚2

𝐴2 = 𝜋𝑟2

𝐴2 = 3,14𝑥0,0252 𝐴2 = 1,96𝑥10−3 𝑚2

Perhitungan Bilangan reynold :

𝑅𝑒 = 𝑝𝑉𝐿

µ

Jika diketahui : 𝑝 = 0,67 𝑘𝑔/𝑚3 𝑉 = 228.21 𝑚/𝑠2

𝐿 =4 𝑥 7,23 10−3

2𝑥3.14𝑥0.048= 95,93𝑥10−3

maka bilangan reynoldnya adalah 𝑅𝑒 =

0,67𝑥228.21𝑥95,9310−3

0.0001579

𝑅𝑒 = 928.927,43

Viskositas fluida berdasarkan data proses = 0,00001579 Pa.s

BAB III

Metodologi

• Simulasi Menggunakan CFD

Mulai

Pembuatan geometri pipa dan orifice

Meshing

Sesuai?

Pendefinisian Bidang batas

A

Ya

Tidak

A

Inisiasi variabel proses untuk fluida yang masuk pada

orifice dan jenis pipa

Penentuan Nilai iterasi

Konfergen

Post Processing

Selesai

Ya

Tidak

pemilihan persamaan matematis yang akan

digunakan

1.Simulasi Menggunakan CFD

BAB III

Metodologi

• Pembuatan Geometri Pipa dan Orifice


No. Diameter Pipa

(inc)

Diameter Slotted

Orifice (inc)

1. 1.939 0.2285(1)/0.101(2)

2. 3.826 0.508(1)/0.226(2)

BAB III

Metodologi

• Meshing


• Pendefinisian Bidang Batas

Penetapan Tipe Bidang Batas

No.

Nama Tipe

1 Inlet Pressure_Inlet

2 Outlet Pressure_Outlet

3 Pipa Wall

4 Orifice Wall

Orifice

Concentric Ukur

an Mesh Tot

al

Elemen

t

Nilai

Worst

Element

FE-37 0,03 3995 0,425

FE-1602 0.03 8003 0,39

Slotted

Orifice 3

Lubang

Ukura

n Mesh Total

Element Nilai

Worst Element

FE-37 0.03 4122 0,02

FE-1602 0.03 8144 0,01

Slotted

Orifice 7

Lubang

Ukura

n Mesh Total

Element Nilai

Worst Element

FE-37 0.03 4122 0,021

FE-1602 0,03 8144 0,016

BAB III

Metodologi

• Pemilihan Persamaan Matematis


Pada khasus diatas yang tergolong dengan bilangan reynold yang cukup besar oleh karena itu dipilih pemodelan berupa k-epsilon dikarenakan kestabilan,ekonomis ( dari sisi komputasi ), dan akurasi yang memadai untuk ukuran berbagai jenis aliran turbulent. Persamaan matematis untuk menghitung beberapa parameter yang akan di jadikan acuan dalam fluent

Orifice 1 Perhitungan intensitas turbulensi

𝐼 = 0,16 (𝑅𝑒)−1/8100%

𝐼 = 0,16 (369.279,26)−18𝑥 100%

𝐼 = 3,2% Perhitungan skala panjang (l) dan HD

𝑙 = 0,007 𝑥 𝐷𝑝𝑖𝑝𝑎 𝑙 = 0,007 𝑥0,0492 𝑙 = 3,44 𝑥 10−3 𝑚

𝐻𝐷 = 𝐷𝑝𝑖𝑝𝑎 𝐻𝐷 = 0,0492 𝑚

Perhitungan energi kinetik turbulent

𝑘 = 3

2 (𝑉1𝑥𝐼)2

𝑘 = 3

2 (182,45𝑥0,032)2

𝑘 = 51,13

Perhitungan nilai epsilon

𝜖 = 𝜖𝜇3/4 (

𝑘32

𝑙)

𝜖 = 0,093/4 (51,13

32

3,44 𝑥 10−3)

𝜖 = 17.463,37

BAB III

Metodologi

• Pemilihan Persamaan Matematis


Pada khasus diatas yang tergolong dengan bilangan reynold yang cukup besar oleh karena itu dipilih pemodelan berupa k-epsilon dikarenakan kestabilan,ekonomis ( dari sisi komputasi ), dan akurasi yang memadai untuk ukuran berbagai jenis aliran turbulent. Persamaan matematis untuk menghitung beberapa parameter yang akan di jadikan acuan dalam fluent

• Orifice 2 Perhitungan intensitas turbulensi

𝐼 = 0,16 (𝑅𝑒)−1/8100%

𝐼 = 0,16 (928.927,43)−18𝑥 100%

𝐼 = 2,8% Perhitungan skala panjang (l) dan HD

𝑙 = 0,007 𝑥 𝐷𝑝𝑖𝑝𝑎 𝑙 = 0,007 𝑥0,097 𝑙 = 6,79 𝑥 10−3 𝑚

𝐻𝐷 = 𝐷𝑝𝑖𝑝𝑎 𝐻𝐷 = 0,097 𝑚

Perhitungan energi kinetik turbulent

𝑘 = 3

2 (𝑉1𝑥𝐼)2

𝑘 = 3

2 (228,21𝑥0,028)2

𝑘 = 61,24

Perhitungan nilai epsilon

𝜖 = 𝜖𝜇3/4 (

𝑘32

𝑙)

𝜖 = 0,093/4 (61,24

32

6,79 𝑥 10−3)

𝜖 = 11.597,51

BAB III

Metodologi

• Inisiasi Variabel


Parameter Nilai Penentuan Satuan dan Skala

Satuan Inchi Skala Meter

Penentuan Material Fluida Methane ( dengan nilai density

= 0.67 kg/m3, dan viskositas =

1.57x10-6) Material Steel ( dengan nilai density =

7990 kg/m3) Penentuan Batas

Input

(pressure_Inlet) Pinlet 4789759; 4927655.1

m/s, Temperatur 322.03 K Dinding

(Wall) Material steel, Temperature

307.16 K Penentuan Nilai Residu

Continuity 0,001

• Penentuian Nilai Iterasi

Parameter Nilai x-velocity 0,001 y-velocity 0,001 z-velocity 0,001

Energi 10-6 K 0,001

Epsilon 0,001

BAB III

Metodologi

• Post Processing


Pada CFD-Post ini akan dimati tentang perubahan tekan dan kecepatan aliran fluida terhadap besar concentric dan slotted orifice Tekanan dan perubahan kecepatan aliran fluida ini diamati pada tiga titik, yaitu: ketika masuk pada hole, ketika melewati hole orifice, dan sesudah melewati hole. Apabila warna pola aliran fluidanya semakin ke arah merah, maka nilai tekanan dan kecepatan alirannya semakin tinggi. Begitu sebaliknya, apabila warna pola aliran fluidanya semakin ke arah biru, maka nilai tekanan dan kecepatan alirannya semakin rendah.

BAB IV

Analisa Data dan Pembahasan

• Perhitungan ∆P Secara Teori


Perhiutngan matematis ∆P orifice secara teori ini berdasarkan pada persamaan 2.5, dimana perhitungan ini akan dijadikan sebagai acuan untuk mengetahui nilai eror yang dihasilkan oleh CFD

Orifice Concentric 1 ∆𝑃 =

1

2𝑝𝑣12K

Nilai dari K adalah

𝑘 = (1 − 𝛽2)

𝛽2

𝑘 =(1 − 0.47152)

0.47152

𝑘 = 3.46 Maka perbedaan tekanan inlet dan outlet yang dihasilkan adalah ∆𝑃 =

1

20,67𝑥182,45 2𝑥3.46

∆𝑃 = 38.584,1237 Pa

Orifice Concentric 2

∆𝑃 = 1

2𝑝𝑣12K

Nilai dari K adalah

𝑘 = (1 − 𝛽2)

𝛽2

𝑘 =(1 − 0.5252)

0.5252

𝑘 = 2.62 Maka perbedaan tekanan inlet dan outlet yang dihasilkan adalah

∆𝑃 = 1

20,67𝑥228,21 2𝑥2,62

∆𝑃 = 45.710,44

BAB IV


• Karakteristik Aliraran Gas Pada Orifice DI PT VIco


• Dari data diatas dapat diketahui bahwa nilai dari reynold number > 4000 sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa kedua orifice memiliki jenis aliran yang turbulensi, dimana aliran turbulent itu sendiri memiliki karakteristik fluida yang mengalir bergerak kesegala arah

• Semakin besar perbandingan antara diamter pipa dengan diameter orifice maka akan menyebabkan kecepatan fluida juga semakin bertambah, semakin besar kecepatan fluidanya akan mengakibtakan perbedaan pressure inlet dan outlet yang semakin besar. Dari hal ini dapat dipastikan bahwa perbedaan pressure inlet dan outlet pada orifice 2 lebih besar daripada orifice tipe 1. Dan karakteristik ini yang akan digunakan untuk mensimulasikan ke dalam CFD.

Orifice

Concentric Reynold Number Vis

kositas

(Pa.s)

Kecepatan Fluida

V1/V2(m/s)

FE-37 369.279,26 0,0

0001579 182,45/785,71

FE-1602 928.927,43 0,0

0001579 228,21/841,83

BAB IV


• Analisa Pressure Drop Pada Orifice Concentric FE-37


pressure outlet yang tertinggi pada gambar 4.1 terjadi ketika velocity profile yang di visualisakian memiliki kontur tertinggi yaitu saat terdapat pada kontur warna merah. Berdasarkan simulasi Maka ∆P yeng terbentuk adalah

∆𝑃 = 𝑃 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 − 𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 4.789.759,95 − 4.750.225,5 = 39.534,45 P Eror = 2,4% Dan untuk mengatahui kofisen pressure loss yang terjadi sesuai dengan persamaan 2.9 adalah sebagai berikut

𝜉 =ℎ1

𝑣22𝑔

= ∆𝑃

12𝑝𝑣2

𝜉 = 39.534,45

120,67𝑥182,452

𝜉 = 3,54

BAB IV

Analisa Data dan Pembahasan • Analisa Pressure Drop Pada Slotted Orifice FE-37 Variasi 3 Lubang


Hal ini sedikit berbeda dengan profil kecepatan maupun pressure pada gambar 4.1 dikarenakan lubang pada plate lebih banyak sehingga dengan aliran fluida yang turbulent yang menyebar kesegala arah dapat lebih tertangkap oleh orifice slotted dibandingkan dengan orifice concentric tipe 1. Berdasarkan simulasi Maka ∆P yeng terbentuk adalah

∆𝑃 = 𝑃 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 − 𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 ∆𝑃 = 4.789.759,95 − 4.750.914,5 = 38.845,45 Pascal Eror = 0,67% Dan untuk mengatahui kofisen pressure loss yang terjadi sesuai dengan persamaan 2.9 adalah sebagai berikut

𝜉 =ℎ1

𝑣22𝑔

= ∆𝑃

12𝑝𝑣2

𝜉 = 38.845,45

120,67𝑥182,452

𝜉 = 3,48

BAB IV



Hal ini sedikit berbeda dengan profil kecepatan maupun pressure pada gambar 4.1 maupun 4.2 dikarenakan lubang pada plate lebih banyak sehingga dengan aliran fluida yang turbulent yang menyebar kesegala arah dapat lebih tertangkap oleh orifice dibandingkan dengan orifice concentric tipe 1, semakin banyak lubang pada plate di orifice maka semakin pendek juga keceptan maksimal yang melewati orifice tersebut. Berdasarkan simulasi Maka ∆P yeng terbentuk adalah

∆𝑃 = 𝑃 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 − 𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 ∆𝑃 = 4.789.759,95 − 4.752.008 = 37.351,95 Pascal Eror = 3,1% Dan untuk mengatahui kofisen pressure loss yang terjadi sesuai dengan persamaan 2.9 adalah sebagai berikut

𝜉 =ℎ1

𝑣22𝑔

= ∆𝑃

12𝑝𝑣2

𝜉 = 37.351,95

120,67𝑥182,452

𝜉 = 3,34

BAB IV


• Analisa Pressure Drop Pada Orifice Concentric FE-1602


pressure outlet yang tertinggi pada gambar 4.4 terjadi ketika velocity profile yang di visualisakian memiliki kontur tertinggi yaitu saat terdapat pada kontur warna merah. Berdasarkan simulasi Maka ∆P yeng terbentuk adalah

∆𝑃 = 𝑃 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 − 𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 ∆𝑃 = 4.927.655,1 − 4.882.598,5 = 45.056,6 Pascal

Eror = 1,4% Dan untuk mengatahui kofisen pressure loss yang terjadi sesuai dengan persamaan 2.9 adalah sebagai berikut

𝜉 =ℎ1

𝑣22𝑔

= ∆𝑃

12𝑝𝑣2

𝜉 = 45.056,6

120,67𝑥228,212

𝜉 = 2,58

BAB IV



Hal ini sedikit berbeda dengan profil kecepatan maupun pressure pada gambar 4.4 dikarenakan lubang pada plate lebih banyak sehingga dengan aliran fluida yang turbulent yang menyebar kesegala arah dapat lebih tertangkap oleh orifice dibandingkan dengan orifice concentric tipe 2. Berdasarkan simulasi Maka ∆P yeng terbentuk adalah

∆𝑃 = 𝑃 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 − 𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 ∆𝑃 = 4.927.655,1 − 4.886.868 = 40.787,1 Pascal


𝜉 =ℎ1

𝑣22𝑔

= ∆𝑃

12𝑝𝑣2

𝜉 = 40.787,1

120,67𝑥228,212

𝜉 = 2,33

BAB IV



Hal ini sedikit berbeda dengan profil kecepatan maupun pressure pada gambar 4.4 maupun 4.5 dikarenakan lubang pada plate lebih banyak sehingga dengan aliran fluida yang turbulent yang menyebar kesegala arah dapat lebih tertangkap oleh orifice dibandingkan dengan orifice concentric tipe 2, semakin banyak lubang pada plate di orifice maka semakin pendek juga keceptan maksimal yang melewati orifice tersebut. Berdasarkan simulasi Maka ∆P yeng terbentuk adalah

∆𝑃 = 𝑃 𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 − 𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 ∆𝑃 = 4.927.655,1 − 4.889.081,5 = 38.573,6 Pascal


𝜉 =ℎ1

𝑣22𝑔

= ∆𝑃

12𝑝𝑣2

𝜉 = 38.573,6

120,67𝑥228,212

𝜉 = 2.21

BAB IV


• Perbandingan Orifice Plate Bertipe Concentric dan Slotted

Orifice Tipe P inlet (Pascal) P outlet (Pascal) ∆P (Pascal)

Concentric FE-

37 4.789.759,95 4.750.225,5 39.534,45

Slotted FE-37

variasi 3 lubang 4.789.759,95 4.750.914,5 l 38.845,45

Slotted FE-37

variasi 7 lubang 4.789.759,95 4.752.008

37.351,95

Concentric FE-

1602 4.927.655,1 4.882.598,5 45.056,6

Slotted FE-

1602 variasi 3

lubang

4.927.655,1 4.886.868 40.787,1

Slotted FE-

1602 variasi 7

lubang

4.927.655,1 4.889.081,5 38.573,6

BAB IV



Dari tabel diatas di simpulkan bahwa nilai dari pressure drop yang

dihasilkan oleh masing-masing orifice memiliki nilai yang berbeda- beda tergantung dari bentuk bore yang digunkkan. Nilai pressure drop yang dihasilkan paling sedikit adalah dari slotted orifice yang memiliki variasi lubang paling banyak , karena seperti pada penjelasan sebelumnya di katakan bahwa slotted orifice merupakan suatu orifice yang tidak tergantung pada sisi upstream untuk dapat menciptakan perbedaan tekanan , selain itu orifice tersebut juga dapat kembali ke bentuk semula antara pressure upstream dan downstreamnya sesuai yang ditunjukkan kontur simulasi yang dihasilkan oleh CFD.

BAB IV



Dari perhitungan koefisien pressure loss diatas faktor yang mempengaruhi adalah pressure drop yang masing-masing melewati orifice tersbut. Semakin besar nilai pressure drop yang dihasilkan maka semakin besar pula koefisien pressure loss yang dihasilkan. Sedangkan untuk parameter yang lain merupakan parameter nilai yang tetap untuk ke tiga variasi orifice tersebut. Dan nilai koefisien pressure loss sebanding dengan nilai pressure loss yang dihasilkan , semakin besar pressure loss maka kerugian cost yang dihasilkan juga akan semakin banyak. Dari data nilai koefisien pressure loss yang paling tinggi dari orifice jenis concentric FE-37 dengan nilai pressure loss sebesar 3,54 dan yang paling sedikit / baik adalah slotted orifice FE-37 dengan variasi 7 lubang yaitu 3,34 . Sedangkan koefisien pressure loss yang paling tinggi dari orifice jenis concentric FE-1602 dengan nilai pressure loss sebesar 2,58 dan yang paling sedikit / baik adalah slotted orifice FE-1602 dengan variasi 7 lubang yaitu 2,21. .

Orific

e Koefisien Pressure loss (𝛏)

Concentric

FE-37 3,54

Slotted FE-

37 variasi 3

lubang

3,48

Slotted FE-

37 variasi 7

lubang

3,34

Concentric FE-

1602 2,58

Slotted FE-

1602 variasi 3

lubang

2,33

Slotted FE-

1602 variasi 7

lubang

2,21

BAB V

Kesimpulan dan Saran


Nilai pressure drop yang terjadi dari data yang telah di tampilkan dalam bab 4 dapat disimpulkan bahwa: • Untuk nilai dari orifice concentric tipe FE-37 memiliki nilai pressure drop sebesar 39.534,45pascal dan nilai

pressure drop ini masih lebih besar jika dibandingkan dengan slotted orifice untuk tipe FE-37 baik untuk yang 3 lubang maupun dengan variasi 7 lubang, untuk variasi 3 lubang pressure drop yang dihasilkan sebesar 38.845,45 pascal, dan untuk variasi 7 lubang pressure drop yang diahasilkan sebesar 37.351,95 pascal .

• Untuk orifice tipe FE-1602 , untuk orifice concentric memiliki nilai pressure drop sebesar 45.056,6 pascal, untuk variasi 3 lubang pressure drop yang dihasilkan sebesar 40.787,1 pascal, dan untuk variasi 7 lubang pressure drop yang diahasilkan sebesar 38.573,6 pascal. Semakin banyak variasi lubang maka pressure drop yang dihasilkan akan semakin sedikit, untuk kedua tipe orifice tersebut

Nilai koefisien pressure drop yang terjadi dari data yang telah di tampilkan dalam bab 4 dapat disimpulkan bahwa: • Untuk nilai dari orifice concentric tipe FE-37 memiliki nilai pressure drop sebesar 3,54 dan nilai koefisien

pressure drop ini masih lebih besar jika dibandingkan dengan slotted orifice untuk tipe FE-37 baik untuk yang 3 lubang maupun dengan variasi 7 lubang, untuk variasi 3 lubang koefisien pressure drop yang dihasilkan sebesar 3,48, dan untuk variasi 7 lubang koefisien pressure drop yang diahasilkan sebesar 3,34.

• Untuk orifice tipe FE-1602 , untuk orifice concentric memiliki nilai pressure drop sebesar 2,58 dan nilai koefisien pressure drop ini masih lebih besar jika dibandingkan dengan slotted orifice untuk tipe FE-37 baik untuk yang 3 lubang maupun dengan variasi 7 lubang, untuk variasi 3 lubang koefisien pressure drop yang dihasilkan sebesar 2,33, dan untuk variasi 7 lubang koefisien pressure drop yang diahasilkan sebesar 2,21. Semakin banyak variasi lubang maka koefisien pressure drop yang dihasilkan akan semakin sedikit, untuk kedua tipe orifice tersebut

BAB V

Kesimpulan dan Saran


Saran yang dapat diberikan pada tugas akhir kali ini adalah mempertimbangkan pada pihak perusahaan untuk mengganti jenis orifice concentric dengan slotted orifice agar pressure loss yang dihasilkan tidak terlalu besar. Perlu dilakukan analisa ulang untuk sambungan yang terdapat pada orifice tersebut apakah menggunakan flange,pressure taps, dan corner taps agar nilai P outlet yang dihasilkan memiliki nilai eror yang lebih kecil dan lebih dapat menangkap pressure drop yang terjadi.

Study Orifice Plate Tipe Concentric - digilib.its.ac.id · • Geometri orifice menggunakan 2...

Documents

Transcript of Study Orifice Plate Tipe Concentric - digilib.its.ac.id · • Geometri orifice menggunakan 2...