![Laporan Pipa Udara [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-pipa-udara.jpg)
22 0 1 MB
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
ABSTRAK Dewasa ini, di dunia teknik kemajuan industri sudahlah sangat pesat, hal ini dikarenakan sumber daya mahasiswa yang mengumpui yang mampu berkembang untuk memajukan perindustrian di dunia teknik. Banyak sekali teknologi dan percobaan yang telah diciptakan, yang juga menghasilkan beberapa teori yang berguna untuk kehidupan sehari – hari, salah satunya ialah percobaan system instalasi pipa udara. Instalasi yang dialiri oleh fluida udara didalamnya ialah system fluida udara, udara yang dialirkan pada pipa ini dihasilkan dari kompresi udara yang berasal dari compressor dimana alat tersebut
mengubah tekanan udara, dari tekanan udara atmosfer (normal) menjadi tekanan tinggi.
Adapun fluida udara yang berkompresi ini menghasilkan daya,
dengan praktikum ini kita akan
mengetahui rugi – rugi yang dihasilkan, serta mengetahui pengaruh temperature pada saluran pipa udara. Fluida gas sangat sensitive terhadap kondisi lingkungan, oleh karena itu factor lingkungan harus diperhatikan dalam setiap instalasi pipa udara. Didalam kehidupan sehari-hari digunakan untuk fan ventilator , dan sebagai penyemprot kotoran pada bagian mesin khususnya pada mobil. Didalam aplikasi dunia maritime digunakan untuk turbo sistem starter pada kapal, pembersih sea chest (BlowPipe), pendingin di kamar mesin, start generator set, turbin gas dll.
ABSTRACT Today, in the world of technological progress of the industry has been very rapid, this is because the resources of students who mengumpui who can develop to advance the industry in the world of engineering. Lots of technology and experiments have been created, which also produces some useful theories for everyday life, one of which is the experiment of air pipe installation system. The installation which is flown by the air fluid in it is the air fluid system, the air flowing in this pipe is produced from compressed air compression from which the appliance changes the air pressure, from atmospheric (normal) atmospheric pressure to high pressure. As for the compressed air fluid it produces power, with this lab we will know the losses - losses generated, and know the influence of temperature on the air pipe. Fluid gas is very sensitive to environmental conditions, therefore environmental factors must be considered in every installation of air pipe. In everyday life used for fan ventilator, and as a spray dirt on the engine part, especially on the car. In maritime world application is used for turbo starter system on the ship, sea chest (BlowPipe) cleaner, cooler in engine room, start generator set, gas turbine etc.
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistem pipa udara adalah suatu sistem yang mengalirkan fluida udara dari satu tempat ketempat lainnya. Dalam mengalirkan fluida, sistem pipa udara dibantu oleh sebuah alat yang bernama kompresor. Fungsi dari kompresor itu sendiri ialah untuk mengkompres tekanan udara, dari tekanan udara normal (atmosfer) menjadi tekanan udara tinggi. Untuk melakukan praktikum ini biasanya praktikan harus memperhatikan dengan betul kerja instalasi tersebut mulai dari flow meter hingga panjang masing masing pipa instalasi percobaan. Dalam mengukur panjang pipa seorang praktikan dibantu dengan sebuah meteran, penghitungan panjang tersebut dilakukan untuk mengetahui panjang lintasan udara saat berjalan. Pada salah satu percobaan dari system pipa udara ini juga menggunakan es batu, hal ini dilakukan untuk mencari tahu pengaruh temperature pada system pipa udara. Seperti yang kita ketahui, factor lingkungan perlu diperhatikan karena fluida gas sangatlah sensitive terhadap kondisi lingkungan. Dalam praktikum ini, selama proses berlangsung terjadi kerugian yang diakibatkan instalasi seperti belokan, katup, fitting, dan dari pipa itu sendiri. 1.2 Rumusan Masalah 1.
Bagaimana cara mengetahui losses pada instalasi pipa udara?
2.
Bagaimana cara temperature mempengaruhi saluran pipa udara?
1.3 Tujuan 1.
Mengetahui kerugian/losses pada instalasi pipa udara
2.
Mengetahui pengaruh temperature pada saluran pipa udara
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
BAB II DASAR TEORI 2.1. Teori Kompresi Kompresi adalah proses pemampatan gas sehingga tekanannya lebih tinggi dari pada tekanan semula. Proses ini dipakai dalam banyak cabang bidang teknik. Istilah kompresi umumnya dipakai untuk proses yang melibatkan peningkatan tekanan kerapatan gas. Dalam praktik, sebagian besar kompresi gas adalah proses kompresi udara. Udara yang dikompresi sering disebut udara tekan atau udara kempa. Udara tekan lazim dimanfaatkan sebagai sumber energy untuk menggerak kan dongkrak, alat kendali otomatis, rem angin, produksi gas botol, proses teknik kimia, dan berbagai macam penggunaan lainnya. 2.1.1. Hubungan antara Tekanan dan Volume Jika selama kompresi, temperature gas dijaga tetap (tidak bertambah panas) maka pengecilan volume menjadi ½ kali akan menaikkan tekanan menjadi 2 kali. Demikian pula jika volume menjadi 1/3 kali, tekanan akan menjadi 3 kali lipat, dst. “Jika gas dikompresikan (atau diekspansikan) pada temperature tetap, maka tekanannya akan berbanding terbalik dengan volumenya”. Pernyataan ini disebut dengan hokum Boyle dan dapat dirumuskan : P1.V1 = P2. V2 = tetap Dimana : P1 =tekanan pada kondisi awal (Pa) atau (kgf/cm2) P2 = tekanan pada kondisi awal (Pa) atau (kgf/cm 2) V1 = Volume pada kondisi awal (m3) V2 = Volume pada kondisi akhir (m3) 2.1.2. Hubungan antara Temperature dan Volume “Semua macam gas apabila dinaikkan temperaturenya sebesar 10 0C pada tekanan yang tetap, akan mengalami pertambahan volume sebesar 1/273 dari volumenya pada 0
C. Sebaliknya apabila
0
temperature diturunkan sebesar 1 C, akan mengalami pengurangan volume dengan proporsi yang 0
sama.” Pernyataan ini disebut dengan hukum Charles dan dapat dirumuskan :
Dimana : V1
= Volume pada kondisi awal (m3)
V2
= Volume pada kondisi akhir (m3)
T1
= Temperatur pada kondisi awal (°K)
T2
= Temperatur pada kondisi akhir (°K)
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
2.1.3
Persamaan Keadaan Hukum Boyle dan Hukum Charles dapat digabungkan menjadi hukum Boyle-Charles yang dapat dinyatakan sebagai : P. V = G. R. T Dimana : P = tekanan mutlak (kgf/m2) atau(Pa) V = Volume
(m3)
G = Berat gas
(kgf) atau (N)
T = Temperatur mutlak (ºK) R = Konstanta gas
(m/ºK)
2.2. Jenis-Jenis Kompresi 2.2.1. Kompresi Isothermal Bila suatu gas dikompresikan, maka ini berarti ada energy mekanik yang diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi energy panas sehingga temperature gas akan naik jika tekanan semakin tinggi. Namun jika proses kompresi ini dibarengi dengan pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi, temperature dapat dijaga tetap. PV = tetap Atau dapat ditulis, P1V1 = P2V2
Gambar 2.2.1.Kompresi Isothermal (http://teknikmesin.org/proses-kompresi-isotermal/) Gambar 2.2.1. merupakan gambar Proses isothermal pada P-V diagram. Proses isothermal menujukan bawah pada proses ini tekanan dan volume berbanding terbalik. 2.2.2. Kompresi Adiabatik Jika silinder diisolasi secara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan berlangsung tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk kedalam gas. Hubungan antara tekanan dan volume dalam proses adiabatic dinyatakan dalam : P.V.k = tetap
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
P1.V1k = P2.V2k = tetap Dimana : P1P2
= tekanan (kgf/m2)
V1V2
= volume (m3)
k
= indeks adiabatic
Gambar 2.2.2. KompresiAdiabatik (http://usaha321.net/wp-content/uploads/2013/08/) Gambar 2.2.2. merupakan gambar Proses Adiabtak dan Isoterma lpada P-V diagram. Proses adiabatic ditunjukan dengan garis yang lebih tebal danmenyatu. 2.2.3. Kompresi Politropik Kompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses isotermal, karena ada kenaikan temperatur. Namun juga bukan proses adiabatic karena ada panas yang dipancarkan keluar. Jadi proses kompresi yang sesungguhnya ad adiantara keduanya. P.V.n = tetap P1.V1n = P2.V2n = tetap Dimana : P1&P2
= tekanan
(kgf/m2)
V1&V2
= volume
(m3)
N
= indekspolitropik
(1,25 – 1,35)
2.3. Jenis-Jenis Kompresor Secara umum kompresor dibedakan menjadi dua jenis yaitu kompresor dinamis dan kompresor perpindahan positif. 2.3.1. Kompresor Perpindahan Positif Kompresor perpindahan positif dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu kompresor piston (reciprocating compressor) dan kompresor putar (rotary). a
Kompresor Piston (Reciprocating) 1. Kompresor piston kerja tunggal Kompresor piston kerja tunggal adalah kompresor yang memanfaatkan perpindahan piston, kompresor jenis ini menggunakan piston yang didorong oleh poros engkol (crankshaft) untuk memampatkan udara/ gas. Udara akan masuk ke silinder kompresi ketika piston bergerak
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
pada posisi awal dan udara akan keluar saat piston/torak bergerak pada posisi akhir/depan.
Gambar 2.3.1. Kompresorkerjatunggal (http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/03/Pengertian-Kompresor.html) Gambar 2.3.1. adalah gambar dari kompresor kerja tunggal, yang menggunakan piston untuk memampatkan udara. Gambar pertama ketika piston bergerak naik sehingga memompa udara dari luar masuk kedalam cylinder. Gambar kedua ketika piston bergerak turun sehingga memompa udara keluar dari dalam. 2. Kompresor piston kerja ganda Kompresor piston kerja ganda beroperasi sama persis dengan kerja tunggal, hanya saja yang menjadi perbedaan adalah pada kompresor kerja ganda. Silinder kompresi memiliki port inlet dan outlet pada kedua sisinya. Sehingga meningkatkan kinerja kompresor dan menghasilkan udara bertekanan yang lebih tinggi dari pada kerja tunggal.
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Gambar 2.3.2. Kompresor piston kerja ganda (http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/03/Pengertian-Kompresor.html) Gambar 2.2.3. adalah gambar dari Kompresor piston kerja ganda, yang memiliki 2 pasang katup. Ketika piston bergerak keatas (Seperti Gambar pertama) Udara akan terpompa keluar cylinder melewati katup sebelah kanan, ketika udara akan terpompa masuk cylinder pada katup sebelah kiri. Begitupun sebaliknya ketika piston bergerak ke bawah. b. Kompresor Putar (Rotary) 1. Kompresor screw (Rotary screw compressor) Kompresor screw merupakan jenis kompresor dengan mekanisme putar perpindahan positif, yang umumnya digunakan untuk mengganti kompresor piston, bila diperlukan udara bertekanan tinggi dengan volume yang lebih besar.
Gambar 2.3.1.Kompresor Screw (http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/03/Pengertian-Kompresor.html)
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Gambar 2.3.1 adalah gambar dari kompresor Screw. Kompresor screw merupakan salahsatu yang paling banyak digunakan dalam perindustrian. Sistem kerja kompresor screw menggunakan sistem ulir, udara yang masuk melalui inlet menuju kedalam sistem ulir yang berputar dan mengkompresi udaranya. Udara yang sudah dikompresi dialirkan menuju tanki penyimpanan udara. 2.3.2. Kompresor Dinamis Kompresor dinamis dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu kompresor sentrifugal dan kompresor aksial. a.
Kompresor Sentrifugal Kompresor Sentrifugal merupakan kompresor yang memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh impeller untuk mempercepat aliran fluida udara (gaya kinetik), yang kemudian diubah menjadi peningkatan potensi tekanan (menjadi gaya tekan) dengan memperlambat aliran melalui diffuser.
Gambar 2.3.2.KompresorSentrifugal (http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/03/Pengertian-Kompresor.html) Gambar 2.3.2. merupakan Kompresor Sentrifugal. Gambar diatas menjelaskan bagaimana Kompresor ini mengalirkan udara. b. Kompresor Aksial Kompresor aksial adalah kompresor yang berputardinamis yang menggunakan serangkaian kipas airfoil untuk semakin menekan aliran fluida. Aliran udara yang masuk akan mengalir keluar dengan cepat tanpa perlu dilemparkan kesamping seperti yang dilakukan kompresor sentrifugal. Kompresor aksial secara luas digunakan dalam turbin gas/udara seperti mesin jet, mesin kapal kecepatan tinggi, dan pembangkit listrik skala kecil.
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Gambar 2.3.2. KompresorAksial (http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/03/Pengertian-Kompresor.html) Gambar 2.3.2. merupakan Kompresor Aksial. Gambar diatas memperlihatkan bagaimana kompenen yang ada didalam Kompresor tersebut. 2.4. Klasifikasi Losses Pada kompresor juga terdapat kerugian – kerugian berupa rugi tekan dan aliran yang penting diketahui besarnya. Rugi – rugi tersebut: 2.4.1. Akibat Panjang Pipa
Dimana: = Koefisien gesekan pipa = 0.0561/Qx0.148 l = panjangsaluran
(m)
v = kecepatan aliran pada permukaan saluran (m/s) densitas udara (1.293 kg/m3 ) d = Diameter Pipa dalam (m) 2.4.2. Akibat belokan dan aksesoris
Dimana: ξ = koefisie nhambatan (tergantung pada sudut belokan) β =sudut lengkung (900) v =kecepatan aliran pada permukaan saluran (m/s) ρ =densitas udara (1.293 kg/m3
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
2.4.3. Akibat Katup
Dimana : ξ = koefisien hambatan (tergantung pada sudut putar bukaan katup) v =kecepatan aliran pada permukaan saluran (m/s) ρ =densitas udara (1.293 kg/m3 ) 2.5. Aplikasi Instalasi Pipa Udara pada Marine dan Non Marine 2.5.1. Marine 1. Turbo Sistem starter pada kapal
Gambar 2.5.1. Turbo Sistem Starter (http://2.bp.blogspot.com/-V8kaI_ED66Y/TdOxQIu1dWI/AAAAAAAAAVs/PS1NVbmCRZs/s1600/) Sistem starting mesin utama di kapal sering menggunakan media udara bertekanan yang disuplai kedalam silinder karena kebanyakan mesin yang digunakan berukuran besar. Udara bertekanan dihasilkan oleh kompresor dan disimpan didalam tabung (air receiver). Udara bertekanan lalu disuplai melalui pipa menuju katup otomatis dan kemudian ke katup udara start silinder. 2. Pembersih sea Chest ( Blowpipe )
Gambar 2.5.2. Pembersih Sea Chest
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
(http://3.bp.blogspot.com/-iC5R8AxQXMo/VPU2Jj3VnAI/AAAAAAAAGZk/8VqLUAEjPK4/s1600/) Sea Chest merupakan tempat dilambung kapal dimana diseachest terdapat saluran masuknya air laut . selain pipa tersebut juga terdapat dua saluran lainnya yaitu blow pipe dan vent pipe. Blow pipe digunakan sebagai saluran udara untuk menyemprot kotoran-kotoran di seachest. Sedangkan vent pipe digunakan untuk saluran ventilasi di seachest. Jadi pengaplikasian dari sistem pipa udara terdapat di blow pipe. 3. Pendingin Kamar Mesin
Gambar 2.5.3. PendinginKamarMesin (http://2.bp.blogspot.com/-nR3PNtOGrTo/TWOcaDgxRzI/AAAAAAAAAdY/NoDKSnsxrr8/s1600/) Sistem pendinginan ini bertujuan untuk mencegah terjadinya kelelahan bahan, karena pemanasan berlebihan yang dapat mengakibatkan turunnya kinerja pada mesin itu. Tidak adanya perawatan terhadap air pendingin mesin induk dan pesawat bantu lainnya dapat berakibat fatal dan serius. Guna menjaga lancarnya air yang keluar dari sistem pendingin 4. Turbine Gas
Gambar 2.5.4. Turbine Gas (https://www.gepower.com/content/dam/gepower-pgdp/global/en_US/images/service/upgrades/) Gas-turbine engine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
2.5.2. Non Marine 1. Fan Ventilator
Gambar 2.5.5. Fan Ventilator (https://images.homedepot-static.com/productImages/3c59c0ec-b7a3-41b6-972d-0ac484b554a3/svn/) Fan Ventulator berfungsi untuk menghisap udara di dalam ruang untuk dibuang ke luar, dan pada saat bersamaan menarik udara segar di luar ke dalam ruangan. Selain itu Fan Ventilator fan juga bisa mengatur volume udara yang akan disirkulasikan pada ruang. 2. Sistem AC Mobil
Gambar 2.5.6. Sistem AC pada Mobil (http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/artikel-coba-2/otomotif/912-pemeriksaan-sistem-acmobil) Suatu rangkaian komponen yang berfungsi sebagai penyejuk ruangan pada kabin kendaraan. pada dasarnya sistem kerja ac mobil adalah sirkulasi udara (lihat gambar) dimana komponen-komponen berfungsi saling berkaitan satu dengan yang lainnya, dengan freon (gas pendingin) sebagai aliran sirkulasi itu sendiri. aliran tersebut terus-menerus bersirkulasi selama mesin dihidupkan.
BAB III
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
TAHAPAN PRAKTIKUM 3.1. Peralatan Praktikum Peralatan-peralatan yang digunakan dalam praktikum ini, antara lain : No Nama Alat Gambar Fungsi 1 Kompresor
Untuk memampatkan udara
2 Instalasi pipa udara
Sebagai tempat mengalirnya fluida (gas)
3 Flow Meter
Untuk mengatur kapasitas aliran fluida
4 Katup
Untuk mengatur aliran udara
Spesifikasi
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
5 Pressure Gauge
Untuk mengukur tekanan fluida
6 Penampung es
Untuk meletakkan es pada percobaan pipa 2 dengan es
7 Termometer
Untu mengukur suhu pada saat percobaan es
8 Busur derajat
Untuk mengukur sudut yang dibentuk oleh katup
9 Tali
Untuk mengukur panjang pipa
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
3.2. Gambar Rangkaian Praktikum
Gambar 3.2.1 Rangkaian Pratikum (sumber : modul praktikum mesin fluida 2017) 3.3. Prosedur Praktikum 3.3.1.Untuk percobaan pipa 1 (pipa panjang dengan belokan) 1. Membuka pada katup inlet pada pipa 1 dan menutup katup inlet pada pipa 2 dan 3. 2. Menyalakan kompresor. 3. Mengatur kapasitas udara pada flowmeter (grader menentukan kapasitas) 4. Mevariasikan tekanan (grader menetukan variasi tekanan) 5. Mengukur besar tutupan sudut katup outlet dan mencatat sesuai tekanan yang di berikan. 6. Mencatat nilai perubahan kapasitas pada flowmeter pada masing – masing tekanan. 3.3.2.Untuk percobaan pipa 2 (pipa lurus tanpa pendingin) 1. Membuka katup inlet pada pipa 2 dan menutup katup inlet pada pipa 1 dan 3. 2. Kalibrasi ulang flow meter(megikutiinstruksidari grader) 3. Variasikan tekanan, dengan cara mengatur sudut putaran katup (megikuti instruksi dari grader) 4. Ukur dancatat besar tutupan sudut katup outlet sesuai tekanan yang ditentukan 5. Catat nilai perubahan kapasitas pada flow meter pada masing – masing tekanan 3.3.3.Untuk percobaan pipa 3 (pipa lurus dengan belokan halus) 1. Membuka katup inlet pada pipa 3 dan menutup katup inlet pada pipa 1 dan 2. 2. Kalibrasi ulang flow meter(megikutiinstruksidari grader) 3. Variasikan tekanan, dengan cara mengatur sudut putaran katup (megikuti instruksi dari grader) 4. Ukur dancatat besar tutupan sudut katup outlet sesuai tekanan yang ditentukan 5. Catat nilai perubahan kapasitas pada flow meter pada masing – masing tekanan 3.3.4.Untuk percobaan pipa 2 (pipa lurus dengan pendinginan) 1. Membuka katup inlet pada pipa 2 dan menutup katup inlet pada pipa 1 dan 3. 2. Mendinginkan temperatur pipa dengan es selama 5 menit . 3. Ukur temperature pipa dengan termometer.
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
4. Kalibrasi ulang flow meter (megikuti instruksi dari grader) 5. Variasikan tekanan, dengan cara mengatur sudut putaran katup (megikuti instruksi dari grader) 6. Ukur dan catat besar tutupan sudut katup outlet sesuai tekanan yang ditentukan. 7. Catat nilai perubahan kapasitas pada flowmeter pada masing – masing tekanan
3.4. Data Hasil Praktikum 3.4.1 Tabel untuk pipa 1 Panjang pipa = 2.05 m Kapasitas awal (Q) = 13 SCFH No. Tekanan( Kg /cm2) 1 2 3 4 5
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Sudut Putar 250 350 400 450 500
Q(SCFH) 12 11,5 11,5 11 10
3.4.2. Tabel untuk pipa 2 ( Tanpa Es ) Panjang pipa
= 0,87 m = 13 SCFH Tekanan( Kg /cm2) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 3.4.3. Tabel untuk pipa 2 ( dengan es) = 230 C Temperatur Kapasitas awal (Q) No. 1 2 3 4 5
Panjang pipa
Sudut Putar 300 350 400 450 500
Q(SCFH) 13 12 12 11,5 10,5
= 0,87 m
Kapasitas awal (Q) = 13 SCFH Tekanan( Kg /cm2) No. 1 0,1 2 0,2 3 0,3 4 0,4 3.4.4. Tabel untuk pipa 3, 5 0,5
Sudut Putar 300 400 450 500 550
Q(SCFH) 13,5 12,5 12 11,5 11
Sudut Putar 250 300 350 400 450
Q(SCFH)
= 0,95 m Panjang pipa Kapasitasawal (Q) No. 1 2 3 4 5
= 13 SCFH Tekanan( Kg /cm2) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
13 12.5 12 11,5 11
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
BAB IV ANALISIS DATA Seperti yang dijelaskan pada bab sebelumnya, bahwa tujuan daripada praktikum pipa udara adalah mengetahui pengaruh pendinginan dan rugi-rugi pada aliran udara. Hasil akhir analisa data praktikum serta perhitungannya akan direpresentasikan dalam bentuk grafik, dan nantinya akan ditarik kesimpulan daripada karakteristik aliran yang berbeda-beda. 4.1 PERHITUNGAN 4.1.1. Pada pipa 1 (pipa panjang dengan belokan) Konversi satuan : 1 kg/cm2
= 98000 N/m2 (Pa)
1 SCFH = 7.866*10-6 m3/s Data percobaan :
Massa jenis udara (ρ)
= 1.293 kg/m3
P (tekanan)
= 0.1 kg/cm2 = 9800 N/m2
(sudut putar katup)
= 38º
Q (kapasitas)
= 13 SCFH = 1.02258*10-4 m3/s
l (panjang pipa)
= 2.05 m
Sudut belokan pipa
= 180o
D (diameter)
= 5 x 10-3 m
Luas (A)
= ¼ π D2 = ¼ π (0.005)2 = 1.963*10-5 m2 Perhitungan :
Koefisien gesek : =
0,0561 0,0561 = = 0,2226 0.148 Q 0,000090459 0.148
Gaya : F = P x A = 29400 x 1.963*10-5 m2 = 0.577122 N Dari nilai luas penampang dan kapasitas yang telah diperoleh, dapat dicari nilai kecepatan aliran berdasarkan persamaan : V =
Q 0,000090459 = = 4.6082 m/s A 1.963 10 5
Kerugian pada saluran akibat panjang pipa : 1 =
l V 2 2 D
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
0,2469 2.05 4.6082e 1,293 = = 1252.89836 N/m2 3 2 5 10 2
Menghitung kerugian akibat belokan pipa :
Return bend, treaded 1800 Inlet ball valve
=1.5x2=3
=0.05
tee
=0.9
+
= 3,95 2 = =
/ 90 V 2 2
90 / 90 8.25 4.6082 2 1,293 2
= 54.22862 N/m2
Menghitung kerugian pada katup :
3 =
V 2 2
Karena sudut putar 38º , maka ξ = 8.25
8.25 4.5082 1,293 = 113.26231 N/m2 2 2
=
Menghitung kerugian total berdasarkan nilai rugi-rugi yang telah didapatkan dari perhitungan
sebelumnya, yaitu sebagai berikut : total
= 1 + 2 + 3
= 1254.63+ 54.228+ 113.2631 =1420.123 N/m2 Dengan cara sama dengan diatas data - data yang lain dapat dihitung pada tabel berikut : no 1 2 3 4 5
Tekanan (P) Kg/cm2 N/m2 0.1
9800
0.2 0.3 0.4 0.5
19600 29400 39200 49000
no
Sudut (0)
1 2 3
25 35 40
SCFH 12 11.5 11.5 11 10
koefisien hambatan 4.2 6 8.25
kapasitas(Q) m3/s
koefisien gesek(λ)
Gaya (F) N
kecepatan aliran(V)m/s
0.000094392
0.221142621
0.192374
5
0.000090459 0.000090459 0.000086526 0.00007866
0.222539956 0.222539956 0.224008842 0.227191081
0.384748 0.577122 0.769496 0.96187
5 5 4 4
∆P1 (N/m^2) 1,355,360 1,252,632 1,252,632
∆P2 (N/m^2) 62,784 82,373 113,262
∆P3 (N/m^2) 62,784 82,373 113,262
∆P tot (N/m^2) 1,480,927 1,417,377 1,479,156
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
4
45
9.75
1,153,640
122,469
122,469
1,398,578
5
50
10.05
966,965
104,328
104,328
1,175,622
Tabel 1. Pipa 1: Hasil perhitungan percobaan satu 4.1.2. Pada pipa 2 (pipa lurus tanpa pendingin) Konversi satuan :
1 kg/cm2
= 98000 N/m2 (Pa)
1 SCFH
= 7.866*10-6 m3/s
Data percobaan : Massa jenis udara (ρ)
= 1.293 kg/m3
P (tekanan)
= 0. 5 kg/cm2 = 9800 N/m2
(sudut putar katup)
= 35º
Q (kapasitas)
= 11.5 SCFH = 0.0000090459 m3/s
l (panjang pipa)
= 91 cm
D (diameter)
= 5 x 10-3 m
Luas (A)
= ¼ π D2 = ¼ π (0.005)2 = 1.963*10-5 m2 = 300 C
T (suhu) Perhitungan : Koefisien gesek : =
0,0561 0,0561 = 0.148 Q 4,48 10 5
0.148
= 0,2469
Gaya : F = P x A = 29400 x 1.963*10-5 m2 = 0.577122 N Dari nilai luas penampang dan kapasitas yang telah diperoleh, dapat dicari nilai kecepatan aliran berdasarkan persamaan : V =
0,000090459 Q = = 4.6082 m/s A 1.963 10 5
Kerugian pada saluran akibat panjang pipa : 1 =
l V 2 2 D
0,222539956 0,91 4.6082 1,293 = 555.046204 N/m2 2 5 10 3 2
=
Menghitung kerugian akibat belokan pipa : Tee connector = 0.9 x 2 = 1.8 Inlet ball valve = 0.05
+
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
=1.85 2 = =
/ 90 V 2 2
90 / 90 6 4.6082 2 1,293 2
= 25.398216 N/m2
Menghitung kerugian pada katup :
3 =
V 2 2
Karena sudut putar 20º , maka ξ = 1,5
6 4.6082 1,293 = 82.37259451 N/m2 2 2
=
Menghitung kerugian total berdasarkan nilai rugi-rugi yang telah didapatkan dari perhitungan sebelumnya, yaitu sebagai berikut : total
= 1 + 2 + 3 = 556.046204+25.39821664+82.37259451 = 663.817 N/m2
Dengan cara sama dengan diatas data - data yang lain dapat dihitung pada tabel berikut:
1 2 3 4 5
Tekanan (P) Kg/cm2 N/m2 0,1 9800 0,2 19600 0,3 29400 0,4 39200 0,5 49000
no
Sudut (0)
1 2 3 4 5
24 34 35 37 39
no
SCFH 12,5 12 11,5 11 10,5
kapasitas(Q) m3/s 0,000098325 0,000094392 0,000090459 0,000086526 0,000082593
koefisien hambatan 2,06 5.375 6 6,75 9
∆P1 (N/m^2) 648,8970863 601,6475433 556,0462041 512,1034868 469,8303436
4.1.3. Pada pipa 2 (pipa lurus dengan pendingin) Konversi satuan : 1 kg/cm2
= 98000 N/m2 (Pa)
1 SCFH
= 7.866*10-6 m3/s
koefisien gesek(λ) 0,219810582 0,221142621 0,222539956 0,224008842 0,225556456 ∆P2 (N/m^2) 30,0073448 27,65476897 25,39821664 23,23768781 21,17318249
Gaya (F) N 0,192374 0,384748 0,577122 0,769496 0,96187
∆P3 (N/m^2) 33,41358394 80348,31525 82,37259451 84,78615824 103,0046716
kecepatan aliran(V)m/s 5,008914926 4,808558329 4,608201732 4,407845135 4,207488538 ∆P tot (N/m^2) 712,31802 80977,618 663,81702 620,12733 594,0082
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Data percobaan : Massa jenis udara (ρ)
= 1.293 kg/m3
P (tekanan)
= 0. 5 kg/cm2 = 9800 N/m2
(sudut putar katup)
= 35º
Q (kapasitas)
= 11.5 SCFH = 0.0000090459 m3/s
l (panjang pipa)
= 91 cm
D (diameter)
= 5 x 10-3 m
Luas (A)
= ¼ π D2 = ¼ π (0.005)2 = 1.963*10-5 m2 = 230 C
T (suhu) Perhitungan : Koefisien gesek : =
0,0561 0,0561 = 0.148 Q 0,000090459 0.148 = 0.222539956
Gaya : F = P x A = 29400 x 1.963*10-5 m2 = 0.577122 N Dari nilai luas penampang dan kapasitas yang telah diperoleh, dapat dicari nilai kecepatan aliran berdasarkan persamaan :
0,000090459 Q = = 4.608201 m/s A 1.963 10 5
V =
Kerugian pada saluran akibat panjang pipa :
l V 2 2 D
1 =
=
0.222539956 0,91 4.608201 2 5 10 3
= 556.046204 N/m2
Menghitung kerugian akibat belokan pipa : 2 = =
/ 90 V 2 2
90 / 90 5.375 4.608201 2 1,293 2
Tee connector = 0.9 x 2 = 1,8 Inlet ball valve
= 0.05 + = 1.85
2 1,293
Menghitung kerugian pada katup : 3 =
V 2 2
= 25.39821664 N/m2
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Karena sudut putar 34º , maka ξ = 5.375
5.375 4.608201 1,293 = 73792.11591 N/m2 2 2
=
Menghitung kerugian total berdasarkan nilai rugi-rugi yang telah didapatkan dari perhitungan sebelumnya, yaitu sebagai berikut : total
= 1 + 2 + 3 = 556.046204+25.39821664+73792.11591 = 74373.56 N/m2
Dengan cara sama dengan diatas data - data yang lain dapat dihitung pada tabel berikut : Tekanan (P) kapasitas(Q) Gaya (F) koefisien no gesek(λ) Kg/cm2 N/m2 SCFH m3/s N 1 0.1 9800 13 0.000102258 0.218538351 0.192374 2 0.2 19600 12 0.000094392 0.221142621 0.384748 3 0.3 29400 12 0.000094392 0.221142621 0.577122 4 0.4 39200 11.5 0.000090459 0.222539956 0.769496 5 0.5 49000 10.5 0.000082593 0.225556456 0.96187 no
Sudut (0)
1 2 3 4 5
30 35 40 45 50
koefisien hambatan 4.2 6 8.25 9.75 10.05
∆P1 (N/m^2)
∆P2 (N/m^2)
1,571,933 1,355,360 1,355,360 1,252,632 1,058,409
73,684 89,691 123,325 133,855 115,022
4.1.4. Pada pipa 3 (pipa lurus dengan belokan halus) Konversi satuan :
1 kg/cm2
= 98000 N/m2 (Pa)
1 SCFH
= 7.866*10-6 m3/s
Data percobaan : Massa jenis udara (ρ)
= 1.293 kg/m3
P (tekanan)
= 0. 5 kg/cm2 = 9800 N/m2
(sudut putar katup)
= 35º
Q (kapasitas)
= 11.5 SCFH = 0.0000090459 m3/s
l (panjang pipa)
= 98 cm
D (diameter)
= 5 x 10-3 m
Luas (A)
= ¼ π D2 = ¼ π (0.005)2 = 1.963*10-5 m2
Perhitungan :
∆P3 (N/m^2) 73,684 89,691 123,325 133,855 115,022
kecepatan aliran(V)m/s 5 5 5 5 4 ∆P tot (N/m^2) 1,719,301 1,534,742 1,602,010 1,520,342 1,288,453
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Koefisien gesek :
0,0561 0,0561 = 0.148 Q 0,000090459 0.148 = 0,222539956
=
Gaya : F = P x A = 29400 x 1.963*10-5 m2 = 0.577122 N Dari nilai luas penampang dan kapasitas yang telah diperoleh, dapat dicari nilai kecepatan aliran berdasarkan persamaan :
0,000090459 Q = = 4.608201732 m/s A 1.963 10 5
V =
Kerugian pada saluran akibat panjang pipa :
l V 2 2 D
1 =
0,22253 0,98 4.608201732 2 5 10 3
=
2 1,293
= 598.818989 N/m2
Menghitung kerugian akibat belokan pipa :
Tee connector
=0,9
Elbow Treaded long radius 900
=0,7
Inlet ball valve
=0.05 =1.65
2 = =
/ 90 V 2 2
90 / 90 1,65 4.60820 2 1,293 2
= 22.65249349 N/m2
Menghitung kerugian pada katup : 3 =
V 2 2
Karena sudut putar 33º , maka ξ = 4.75
4.75 4.60820 1,293 = 65.21163732 N/m2 2 2
3
=
Menghitung kerugian total berdasarkan nilai rugi-rugi yang telah didapatkan dari perhitungan sebelumnya, yaitu sebagai berikut : total
= 1 + 2 + 3 = 598.818989+22.65246349+65.21163732
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
= 686.6831 N/m2 Dengan cara sama dengan diatas data - data yang lain dapat dihitung pada tabel berikut :
Tekanan (P)
kapasitas(Q)
Gaya (F)
Kg/cm2
N/m2
SCFH
m3/s
koefisien gesek(λ)
1 2 3 4 5
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
9800 19600 29400 39200 49000
13.5 12.5 12 11.5 11
0.000106191 0.000098325 0.000094392 0.000090459 0.000086526
0.217321093 0.219810582 0.221142621 0.222539956 0.224008842
no
Sudut (0)
1 2 3 4 5
30 40 45 50 55
no
koefisien hambatan 4.2 6 8.25 9.75 10.05
∆P1 (N/m^2)
∆P2 (N/m^2)
1,685,734 1,461,801 1,355,360 1,252,632 1,153,640
79,461 97,321 123,325 133,855 126,237
N 0.192374 0.384748 0.577122 0.769496 0.96187
∆P3 (N/m^2) 79,461 97,321 123,325 133,855 126,237
kecepatan aliran(V)m/s 5 5 5 5 4 ∆P tot (N/m^2) 1,844,656 1,656,443 1,602,010 1,520,342 1,406,114
4.2. ANALISA GRAFIK 4.2.1. Grafik Tekanan (P) vs Gaya (F)
Grafik 1. Tekanan vs Gaya Grafik di atas menggambarkan pengaruh tekanan terhadap besarnya gaya yang terjadi. Dari grafik dapat diketahui bahwa semakin besar tekanan maka semakin besar gaya, begitu juga sebaliknya, semakin kecil tekanan maka semakin kecil pula gayanya. Hal ini sesuai dengan persamaan :
F=PxA
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Dimana besarnya gaya(F) berbanding lurus dengan tekanan (P) untuk luasan yang konstan (luasan pada praktikum tersebut kontstan karena diameter pipa termasuk variabel control). 4.2.2. Grafik Tekanan (P) dengan Kapasitas (Q)
Grafik 2. Tekanan vs Kapasitas
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa kapasitas (Q) berbanding terbalik dengan tekanan (P), semakin besar nilai kapasitas (Q), maka nilai tekanan (P) akan semakin kecil. Ini sesuai dengan persamaan berikut :
Q=VxA
Q = V x (F/P)
Dari persamaan rumus di atas dapat disimpulkan bahwa ketika nilai tekanan (P) kecil, maka nilai kapasitas (Q) semakin besar. Hal ini dikarenakan nilai kapasitas (Q) berbanding terbalik dengan tekanan (P). 4.2.3. Grafik Tekanan (P) dengan Sudut Putar (θ)
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Grafik 3. Tekanan vs Sudut Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai sudut putar (θ) semakin besar, maka nilai tekanan (P) semakin besar pula dan nilai kapasitas (Q) semakin kecil. Sesuai dengan persamaan berikut : 2 = V
2
(Q.P ) 2 2 Fd
Dimana nilai koefisien hambatan ( ) itu bergantung pada seberapa besar sudut putar katup (θ). Semakin besar sudut putar (θ) katup, maka semakin besar pula nilai koefisien hambatan ( ) (sudut putar katup berbanding lurus dengan niai koefisien hambatan). Dan ketika nilai koefisien hambatan semakin besar maka nilai tekanan (P) juga akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena nilai tekanan (P) berbanding lurus dengan nilai koefisien hambatan ( ).
4.2.4. Grafik Tekanan (P) dengan 1, 2, 3 a.
Grafik tekanan (P) dengan 1
Grafik 4. Tekanan vs 1 Didalam rangkaian instalasi pipa udara, terdapat beberapa loses yang harus diperhitungkan, antara lain loses akibat panjang pipa (∆P1), belokan dan aksesoris (∆P2), serta akibat dari katup (∆P3). Dalam bagian ini, dijelaskan mengenai hubungan antara tekanan dengan loses yang terjadi. Dari gambar dapat diketahui hubungan tekanan dengan loses yang diakibatkan oleh panjang pipa. Semakin panjang instalasi pipa, semakin besar loses yang terjadi. Semakin kecil tekanan yang dibuat, maka semakin besar loses yang terjadi.
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
b.
Grafik tekanan (P) dengan 2,
Grafik 5. Tekanan vs 1 Jika sebelumnya dijelaskan mengenai loses yang diakibatkan panjang pipa, maka gambar diatas menunjukkan loses yang diakibatkan oleh belokan dengan aksesorisnya (∆P2). Mengenai nilai loses yang terjadi akibat belokan, dapat dilihat pada tabel due banding. Penjelasan mengenai grafik hubungan tekanan dengan ∆P2, tidak jauh beda dengan penjelasan sebelumnya diakibatkan oleh panjang pipa (∆P1). Semakin kecil tekanan yang dibuat, maka semakin besar loses yang terjadi.
c.
Grafik tekanan (P) dengan , 3
Grafik 6. Tekanan vs 3 Yang terakhir ialah loses yang diakibatkan pada bukaan katup. Bukaan katup sangat berpengaruh pada tekanan yang terjadi, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, apabila semakin besar sudut yang digunakan pada bukaan katup, maka akan semakin kecil luas penampang yang dilalui oleh udara. Hal itu mengakibatkan terjadi tekanan. Tekanan sebenarnya terjadi karena akibat terjadi back flow sebelumnya. Besar nilai loses yang diakibatkan karena bukaan katup, dapat dilihat pada table due valve opening.
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Dapat dilihat dari grafik bahwa, ΔP1(rugi akibat gesekan)akan semakin kecil seiring bertambahnya tekanan, maka kecepatannya akan semakin menurun, dimana rugi gesek ini sebanding dengan kecepatan, berdasarkan persamaan :
l V 2 , 2 D / 90 V 2 2 = 2 2 V 3 = 2 ΔP1=
Sehingga semakin kecil kecepatan, semakin kecil pula rugi geseknya. Begitu juga dengan ΔP2(rugi akibat belokan) akan semakin meningkat seiring bertambahnya tekanan. Sedangkan untuk ΔP3(rugi akibat katup) bertambah seiring bertambahnya koefisien hambatannya, walaupun kecepatannya menurun, namun kenaikan koefisien hambatan menyebabkan rugi akibat belokan dan akibat katup juga mengalami peningkatan
4.2.5. Grafik Kapasitas (Q) dengan Gaya (F)
Grafik 7. Kapasitas vs Gaya Dari grafik hubungan antara kapasitas aliran fluida (Q) dan besarnya gaya (F) yang terjadi adalah berbanding terbalik. Jika nilai kapasitas (Q) semakin besar, maka nilai gaya (F) akan semakin kecil. Berdasarkan persamaan yang ada dapat di ketahui bahwa Q = V x A, sedangkan untuk mendapatkan nilai F dapat dicari dari persamaan F = P x A. Sehingga didapatkan persamaan baru Q = V x (F/P), dari persamaan ini dapat kita simpulkan bahwa besarnya kapasitas aliran fluida
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
berbanding terbalik dengan gayanya. Sehingga pernyataan ini telah sesuai dengan grafik yang diperoleh dari percobaan ini. 4.2.6. Grafik Kapasitas dengan Sudut Putar (θ)
Grafik 8. Kapasitas vs Sudut Putar (θ) Hubungan antara kapasitas (Q) dengan sudut putar (θ) dapat dilihat pada gambar grafik diatas.Apabila nilai dari sudut putar katup bernilai kecil, maka kapasitas udara yang mengalir mempunyai nilai yang besar, tetapi apabila sudut putar dari katup bernilai besar, maka kapasitas udara yang mengalir mempunyai nilai yang kecil.Hal tersebut diakibatkan karena sudut putar dari katup mempengaruhi besar kecilnya luasan penampang pipa yang dialiri udara. Formula dibawah ini akan membuktikan hal tersebut. Q=vxA Apabila kecepatan aliran udara (v) dianggap konstan, maka apabila sudut putar bernilai besar, maka. luas penampang (A) akan bernilai kecil yang mengakibatkan kapasitas aliran udara pun kan menjadi kecil juga. 4.2.7. Grafik Kapasitas dengan 1, 2, 3 a.
grafik kapasitas dengan 1
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Grafik 9. Kapasitas vs 1 Didalam rangkaian instalasi pipa udara, terdapat beberapa loses yang harus diperhitungkan, antara lain loses akibat panjang pipa (∆P1), belokan dan aksesoris (∆P2), serta akibat dari katup (∆P3). Dalam bagian ini, dijelaskan mengenai hubungan antara kapasitas dengan loses yang terjadi. Dari gambar grafik diatas, dapat diketahui hubungan kapasitas dengan loses yang diakibatkan oleh panjang pipa. Semakin panjang instalasi pipa, semakin besar loses yang terjadi. Semakin kecil loses yang terjadi, maka semakin kecil pula kapasitas udara yang mengalir. b.
Grafik kapasitas dengan 2
Grafik 10. Kapasitas vs 2 Jika sebelumnya dijelaskan mengenai loses yang diakibatkan panjang pipa, maka gambar di atas menunjukkan loses yang diakibatkan oleh belokan dengan aksesorisnya (∆P2). Mengenai nilai loses yang terjadi akibat belokan. Penjelasan mengenai grafik hubungan kapasitas dengan ∆P2, tidak jauh beda dengan penjelasan sebelumnya yang diakibatkan oleh panjang pipa (∆P1). Semakin kecil loses yang terjadi, maka semakin kecil juga kapasitas udara yang mengalir dalam instalasi pipa c.
Grafik kapasitas dengan 3
Grafik 11. Kapasitas vs 3
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Dalam hubungan antara kapasitas dengan loses yang diakibatkan oleh katup (ΔP3), memang sedikit membingungkan. Gambar grafik diatas menunjukkan dalam kondisi tertentu ketika nilai kapasitas rendah, maka loses yang terjadi tinggi, tetapi ada beberapa titik dimana malah sebaliknya, semakin rendah nilai kapasitas, maka semakin rendah pula loses yang terjadi. Dalam data yang didapatkan dari hasil praktikum menunjukkan, bahwa sebagian besar hubungan antara kapasitas dengan loses akibat dari katup menunjukkan bahwa, semakin rendah nilai kapsitas, maka semakin tinggi nilai loses yang terjadi, tetapi semakin tingggi nilai kapasitas, maka semakin rendah loses yang timbul.
BAB V PENUTUP 5.1 Jawaban Pertanyaan 1. Apa instalasi pipa udara itu? Proses pemasangan pipa yang digunakan untuk mengalirkan suatu fluida (gas) dari suatu tempat ke tempat yang lain dengan bantuan komprespor. 2. Dari berbagai jenis kompresi, kompresi manakah yang mungkin terjadi? Berikan alasan anda! Pada proses ini jenis kompresi yang terjadi yaitu kompresi politropik karena pada prosesnya terjadi kenaikan temperature dan juga ada panas yang dikeluarkan.
Jika suhunya semakin rendah maka semakin tinggi tekanannya
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
4. Bagaimana pengaruh losses yang terjadi pada instalasi pipa udara? Pengaruh losses tergantung dengan tekanannya, jika tekanannya semakin besar maka besar rugi geseknya semakin kecil sehingga losses nya semakin kecil. Rugi katup dan belokan berbanding lurus dengan tekanannya, jika teknan semakin besar maka rugi elokan dan katup juga semakin besar, sehingga nilai koefisien hambatannya bertambah. 5. Bagaimana cara menghitung losses pada instalasi pipa udara? Rumus untuk meghitung kerugian yang disebabkan oleh panjang pipa :
Rumus untuk meghitung kerugian yang disebabkan oleh belokan dan aksesoris :
6. Bagaimanakah hubungan antara tekanan dengan gaya, tekanan dengan kapasitas, tekanan dengan bukaan katup, serta tekanan dengan rugi-rugi? Bertambahnya tekanan (P) maka gaya (F) akan bertambah dan sebaliknya. Hal ini berkesusaian dengan rumus yaitu F = P x A
Jika tekanan (P) semakin besar maka kapasitas (Q) semakin kecil. Hal ini karena Tekanan (P) dan kapasitas (Q) berbanding terbalik.
Tekanan (P) dan sudut selalu berbanding lurus, semakin besar sudut putarnya maka tekanannya juga semakin besar.
Jika semakin besar tekanan akan menghasilkan losses yang semakin kecil karena tekanan (P) dengan ΔP1, ΔP2, ΔP3 dan
Total secara keseluruhan berbanding terbalik.
7. Bagaimana hubungan antara kapasitas dengan gaya dan kapasitas dengan losses? Kapasitas (Q) dan gaya (F) pada data hasil praktikum berbanding terbalik. Jika semakin besar gayanya (F) maka kapasitasnya (Q) semakin kecil.
Semakin besar kapasitas (Q) maka losses yang dihasilkan juga semakin besar, karena kapasitas (Q) berbanding lurus dengan losses.
8. Apa yang kamu ketahui tentang SCFH? SCFH (Standard Cubic Feet per Hour) adalah satuan aliran fulida kaki kubik per jam (cubic feet/hour). 1 kaki kubik sam dengan 0.0283 meter kubik. 9. Sebutkan contoh aplikasi instalasi pipa udara ? Sistem AC mobil Pada sistem ac mobil, kompresor berfungsi menghisap gas Freon dan memompanya ke kondensor. Gas Freon dirubah menjadi bentuk cair dan kemudian melewati receiver drier. Setelah itu Freon yang cair tadi menuju exspansi valve dan diubah menjadi gas lagi oleh evaporator.
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
Fan Ventilator Sebagai lubang masuk dan keluar angin sekaligus sebagai lubang pertukaran udara atau lubang ventilasi yang tidak tetap. Selain itu juga berfungsi untuk mengatur volume udara yang akan
disirkulasikan. 10.Sebutkan 3 aplikasi pipa udara di dunia marine ! Jelaskan ! Starting System Pada sistem starting media yang digunakan berupa udara bertekanan. Kompresor menghasilkan udara bertekanan kemudian disimpan didalam tabung (air receiver). Udara bertekanan kemudian disuplai menuju katup otomatis melalui pipa kemudian ke katup udara start silinder.
Seachest Seachest merupakan bagian di lambung kapal yang terdapat saluran masuknya air laut. Pada Seachest terdapat dua saluran yaitu blow pipe dan vent pipe. Vent pipe berfungsi untuk saluran ventilasi di seachest. Sedangkan Blow pipe sebagai saluran udara untuk menyemprot kotoran-
kotoran di seachest. Jadi pengaplikasian dari sistem pipa udara terdapat di blow pipe. Main Air Receive Main air receive merupakan wadah berbentuk separator yang berfungsi untuk menampung udara dari kompresor dan mendistribusikannya. Safety Valve juga terdapat pada main air receive untuk melepaskan udara jika tekanannya melebihi tekanan yang telah ditetapkan.
5.2 Kesimpulan 1. Bertambahnya tekanan (P) maka gaya (F) akan bertambah dan sebaliknya. Dari hasil data percobaan menunjukkan kenaikan yang perlahan dan sama. 2. Tekanan (P) dan kapasitas (Q) berbanding tebalik , dari hasil percobaan yang menunjukkan bahwa semakin besar tekanan (P) maka kapasitas (Q) semakin kecil 3. Hubungan antara tekanan (P) dan sudut selalu berbanding lurus, baik pada pipa 1, pipa 2 ( tanpa es), pipa 2 (dengan es) dan pipa 3 4. Tekanan (P) dengan ΔP1, ΔP2, ΔP3 dan Total secara keseluruhan berbanding terbalik, jika gaya diberikan besar maka akan menghasilkan losses yang semakin kecil 5. Kapasitas (Q) dan Gaya (F) diatas menunjukkan bahwa besarnya kapasitas (Q) yang diberikan akan berbanding terbalik dengan gaya (F) yang berlaku pada semua percobaan. Semakin besar kapasitas (Q), gaya (F) akan semakin kecil. 6. Kapasitas (Q) akan berbanding terbalik dengan besarnya sudut putar yang diberikan 7. Hubungan Kapasitas (Q) dan ΔP1, ΔP2, ΔP3 dan ΔPtotal diperoleh kerugian-kerugian total pada keempat percobaan tersebut dan menhasilkan hubungan antara kapasitas dan ΔP1, ΔP2, ΔP3 dan ΔP total akan berbanding lurus. Semakin kecil kapasitas makan ΔP1, ΔP2, ΔP3 dan ΔP total akan kecil juga.
5.3 Saran Peralatan yang digunakan saat praktikum merupakan alat yang sudah lama beroperasi sebelumnya. Hal tersebut memungkinkan adanya kesalahan dalam alat tersebut sehingga dalam perhitungan rumus dengan hasil pengamatan berbeda. Sebaiknya dilakukan pembaharuan untuk alat-alat dan dilakukan perawatan sehingga alat tersebut dapat bekerja lebih tepat lagi.
LABORATORY of FLUID MACHINERY AND SYSTEM MARINE ENGINEERING DEPARTMENT MARINE TECHNOLOGY FACULTY Kampus ITS Sukolilo Gd. WA Lt. 3, Surabaya 60111 Telp. 031 599 4251 ext. 22 Fax. 031 599 4757
