Makalah Mayor Losses Dan Minor Losses. [PDF]

Citation preview

MAKALAH MAYOR LOSSES DAN MINOR LOSSES



Mata Kuliah : Mekanika Fluida (NTMEUM6013) Disusun Oleh : Danni Dwi Setiawan 200514632035



1. Mayor losses 1.1 Definisi Mayor losses adalah kerugian yang disebabkan adanya gesekan antara partikel fluida dengan dinding salurannya. Mayor losses tejadi karena adanya kekentalan zat cair dan turbulensi karena adanya kekerasan dinding batas pipa yang akan menimbulkan gaya gesek yang akan menyebabkan kerugian aliran di sepajang pipa dengan kecepatan konstan pada aliran yang seragam. 1.2 Persamaan pada mayor losses h L =f



f=



L V2 d 2g 64 Re



atau f =0,020+



0,0005 D



ℜ=V d /v



Maka h L=



64 L V 2 Re d 2 g



Dimana : hL f L V d g



: major loss (m) : faktor gesek : panjang pipa (m) : kecepatan fluida dalam pipa (m/s) : diameter dalam pipa (m) : gravitasi (m/s2 )



1.3 Penggunaan rumus 1. Tentukan kerugian gesek pada pipa dari besi tuang tanpalapisan bergaris tengah 305 mm, panjang 350 m yang mengalir ar dengan kecepatan 0,02 m/detik. Kekentalan kinetik air 1,13 x 10-6 m2 /det. Penyelesaian: ℜ=V d / v=(0,02 x 0,1)/(1,13 x 10−6)=1770( aliranlaminar )



h L=



64 L V 2 64 350 0,022 = =0,0025 Re d 2 g 1770 0,1 2 x 9,81



1.4 Kasus pada kehidupan sehari-hari Di sekitar kita terdapat instalasi pipa air merupakan salah satu contoh kasus major losses di kehidupan sehari-hari yang disebabkan karena gesekan antara fluida yang mengalir dengan dinding pipa. Kerugian itu dapat diminimalisir dengan cara menggunakan pipa yang halus dalam pemasangan pipa air terebut



2. Minor losses 2.1 Definisi Minor losses merupakan kerugian pada komponen pipa yang juga disebut kerugian lokal, misalnya pada belokan, orifis, katup, dan sebagainya. Kerugian lokal saat melewati komponen dimana aliran fluida mengalami pusaran akibat mengalami perubahan arah aliran aliran. Adanya pusaran air akan menggangu pola aliran laminer sehingga akan menaikkan tingkat turbulensi. Minor losses dibagi menjadi : a. Kerugian belokan Kerugian ini terjadi karena aliran mengalami perubahan arah aliran atau percabangan. Perubahan arah pada pipa (belokan dan bengkokan) dapat menimbulkanrugialiran dari perubahan tersebut, besarnya rugialiran tergantung sudut perubahan arah pipa. Rugialiran yang diakibatkan adanya perubahan arah adalah diakibatkan benturan air pada dinding. Kecepatan air awal (V1) berubah menjadi kecepatan aliran air setelah mengalami belokan (V2), dimana (V1) lebih besar dibandingkan (V2). Ada perbedaan rugialiran akibat gesekan dan akibat perubahan arah. Pengaruh dari gesekan ataupun benturan air dinding pada keseluruhan hambatan dinyatakan sama dengan pipa-pipa lurus dengan nilai f dan dengan arah pangjang l dari belokan, dimana diukur dari sumbu garis bengkokan b. Katub Kerugian katub dipengaruhi oleh jenis katub dan pembukaannya, katub yang dibuka hanya sedikit menyebabkan pusaran yang relative besar sehingga kerugian relative besar c. Orifis Kerugian pada orifis dipengaruhi oleh kecepatan aliran dan juga perbandingan diameter pipa dan diameter orifis. d. Sudden contraction Sudden contraction yaitu pengecilan saluran mendadak. Aliran yang mengalami pengecilan luas penampang akan mengalami pusaran sehingga menyebabkan kerugian e. Sudden enlargement Sudden enlargement yaitu pembesaran saluran secara mendadak. Pembesaran luas penampang dapat menyebabkan pusaran sehingga mengakibatkan adanya kerugian



2.2 Persamaan pada mayor losses a. Kerugian belokan V2 2g



h b=f



[



( ) ]( )



D f = 0,131+1,847 2R



Dimana : D



: diameter dalam pipa (m)



R



: jari –jari lengkung belokan (m)



θ



: sudut belokan (derajat)



b. Kerugian katub h k =f



2



V 2g



Dimana : f



: faktor gesek



V



: kecepatan fluida dalam pipa (m/s)



g



: gravitasi (m/s2 )



c. Sudden contraction h s=f



2



V 2g



[ ( )]



D f =0,42 1− 2 D1



2



3,5



θ 90



0,5



Dimana : D1 : diameter saluran yang besar D2 : diameter saluran yang kecil d. Sudden enlargement



( ) ( ) 2



h c =f



V1 2g



2



D f =1− 1 D2



Dimana : D1: diameter saluran yang besar D2: diameter saluran yang kecil 2.3 Penggunaan Rumus 1. Tentukan kerugian belokan jika aliran dengan kecepatan 0,75 m/s melewati belokan 90 derajat dengan radius 0,3 m dan diameter pipa 0,25 m. PENYELESAIAN



[



f = 0,131+1,847



[



f = 0,131+1,847



h b=f



2



(



( ) ]( ) D 2R



0,25 2 x 0,3



3,5



θ 90



) ]( ) 3,5



90 90



0,5



0,5



=0,21



2



V 2 =0,21 =0,042 m 2g 2 x 9,81



2. Ada dua ukuran pipa yaitu pipa diamter 10 cm dan 4 cm. Untuk pipa 10 cm panjangnya 7 m dan pipa 4 cm panjangnya 1 m. Kecepatan aliran pada pipa 10 cm adalah V = Q/A = 0,01/(0,785 x 0,12 ) = 1,27 m/s. Sedangkan



pipa 4 cm kecepatan alirannya V = Q/A = 0,01/(0,785 x 0,0042 ) = 7,96 m/s. Jika koefisien kerugian gesek dihitung dengan rumus Darcy, maka didapatkan ?



Penyelesaian Untuk pipa 10 cm : f =0,020+



h f =f



2



0,0005 0,0005 =0,020+ =0,025 D 0,1 2



LV 7 1,27 =0,025 =0,14 m d 2g 0,1 2 x 9,81



Untuk pipa 4 cm f =0,020+



h f =f



2



0,0005 0,0005 =0,020+ =0,0325 D 0,04 2



LV 1 7,96 =0,025 =2,62 m d 2g 0,04 2 x 9,81



Jadi total kerugian gesek h f =0,14+2,62=2,76 m



Untuk belokan ada tiga belokan. Koefisien kerugian tiap belokan adalah sebagai berikut. D f = 0,131+1,847 2R



[



( ) ]( )



[



f = 0,131+1,847



h b=n f



(



0,01 2 x 0,05



3,5



θ 90



) ]( ) 3,5



90 90



2



0,5



0,5



=1,97



2



V 1,27 =3 x 1,97 x =0,48 m 2g 2 x 9,81



Untuk pengecilan saluran :



[ ( )]



f =0,42 1−



D2 D1



[ ( )]



0,04 f =0,42 1− 0,1



h s=f



2



2



=0,35



V2 7,962 =0,35 =1,13 m 2g 2 x 9,81



Untuk pembesaran saluran: D1 2 f =1− D2



( )



f =1−



( )



0,04 2 =0,36 m 0,1



V2 7,96 2 h c =f =0,36 =1,16 m 2g 2 x 9,81



Kerugian total



h L =hf + hb +h s +hc =2,76+ 0,48+1,13+1,16=5,53



3. Ringkasan Aliran fluida dalam sebuah saluran dibedakan menjadi beberapa macam yaitu aliran laminar, turbulen, stedi, transient, serempak, rotasi, satu dimensi, dua dimensi, dan tiga dimensi. Pada aliran fluida berlaku hukum kekekalan massa dinyatakan dalam persamaan kontinuitas berikut Pada suatu instalasi pipa terdapat beberapa kerugian yang mempengaruhi. Kerugian-kerugian tersebut antara lain yaitu kerugian mayor yang disebabkan oleh gesekan antara fluida dan dinding salurannya, serta kerugian minor yang merupakan kerugian energy pada komponen seperti belokan, orifis, katub, dan berubahnya ukuran diameter pipa. Kerugian-kerugian tersebut dapat diminimalisir dengan menggunakan pipa yang memiliki permukaan halus serta mengurangi adanya hambatan-hambatan yang dapat menyebabkan kerugian. Besarnya kerugian energi merupakan perkalian antara koefisien kerugian dengan energi kinetiknya seperti rumus berikut h b=f



2



V 2g



Total kerugian untuk seluruh instalasi merupakan jumlah dari kerugian major dan kerugian-kerugian minor yang ada pada instalasi 4. Latihan soal 1. Air mengalir melalui sebuah pipa mendatar dengan panjang 0,15 m di bawah tekanan 4,14 bar. Jika terjadi perubahan ukuran pipa menjadi 0,075 m dan tak ada kerugian energi, hitung jika tekanan pada pipa 0,075 m sebesar 1,38 bar. 2. Tentukan kerugian gesek pada pipa besi tuang tanpa lapisan bergaris tengah 305 mm, panjang 350 m yang mengalir air dengan kecepatan 1,5 m/det. Kekentalan kinematik air 1,13 x 10-6 m2 /det.