Desain Saluran Udara

Bab VII. Desain Saluran Udara Tujuan Instruksional Dalam bab ini dijelaskan mengenai perhitungan perencanaan system saluran udara, kerugian tekanan pada saluran udara dan metode perhitungan pada pada saluran udara. udara. Diharapkan setelah memahami bab ini mahasiswa mampu untuk ; 1. Menghitung Menghitung kerugian kerugian tekanan tekanan pada system saluran saluran udara. udara. 2. Menentu Menentukan kan ukuran ukuran salura saluran n udar udara. a. 3. Mendesain Mendesain system system salura saluran n udara udara mengguna menggunakan kan metode metode yang ada. ada.

Sis Sistem tem

sal salur uran an

udar udara a

kome komers rsil il,,

indu indust stri ri,,

peru peruma mah han

mau maupun pun

band andara ara

harus arus

mempertimba mempertimbangkan ngkan (1) ketersediaa ketersediaan n ruang, ruang, (2) difusi difusi ruang ruang udara, udara, (3) tingkat tingkat kebisi kebisingan ngan,, (4) kebocoran pipa, (5) beban panas dalam ducting dan kerugian yang yang terjadi, (6) balancing, balancing, (7) pengendalia pengendalian n kebakaran, kebakaran, (8) biaya investasi investasi awal, dan (9) biaya biaya operasi operasional onal Kesalahan Kesalahan dalam desain desain salura saluran n udara udara dapat menghasil menghasilkan kan sistem sistem tidak baik, dan mahal biaya operasinya. operasinya. Kekurangan Kekurangan distribusi distribusi udara dapat menyebabkan menyebabkan ketidaknya ketidaknyamanan manan ; sementara sementara kurangnya kurangnya peredam peredam suara attenuators attenuators akan meningkatka meningkatkan n tingkat tingkat kebisinga kebisingan. n. Salura Saluran n udara yang yang buruk buruk mengha menghasil silkan kan system system yang yang tidak tidak seimbang seimbang (tidak (tidak balanc balance). e). Pemasa Pemasanga ngan n konstr konstruks uksii ductin ducting g atau atau kurang kurangnya nya duct duct seal sealing ing untuk untuk mejag mejaga a kekedap kekedapan an menghasilka menghasilkan n system system saluran saluran udara udara yang mahal biaya biaya operasiny operasinya. a. Insulasi Insulasi salura saluran n udara udara yang yang benar dapat mengurangi kerugian panas.

7.1. Karakteristik Karakteristik Aliran Dalam Ducting Ducting 7.1.1. 7.1.1. Hukum Bernoulli Bernoulli

(7.1)

113

Sistem Saluran Udara

Bab VII. Desain Saluran Udara

Dimana



= kecepatan aliran udara lokal, m/s = tekanan absolute, Pa (N/m 2) = kerapatan udara, kg/m 3

g z

= percepatan gravitasi, m/s2 = selisih ketinggian, m

v P

dengan assumsi densitas fluida dalam system adalah konstan, maka persamaan 7.1 menjadi : (7.2)

Untuk analisa analisa system system saluran saluran udara, udara, maka persamaan persamaan 7.2 harus memperhati memperhatikan kan kedua section section dari system saluran saluran udara, udara, sehingga sehingga persamaannya menjadi :

(7.3)

Dimana, V

: kec kecep epat atan an rata rata – rata rata alir alira an ud udara ara dal dalam am ducti uctin ng,

m/s m/s

 pt,1-2

: kerugian tekanan total karea karea gesekan dan kerugian dinamis pada section section 1 dan 2, Pa.

Pada Pada persama persamaan an 7.3, 7.3, kecepat kecepata a rata – rata aliran aliran V, V, menggan menggantik tikan an nilai nilai v (kece (kecepa patan tan alira aliran n streamline) karena sesuai dengan percobaan untuk menghindari error yang terjadi pada aliran streamline streamline pada pada saat saat menghitu menghitung ng r v 2/2. 2/2. Selanjutnya pada sisi kiri persamaan 7.3 ditambahkan pada sisi kanan ditambahkan ditambahkan pz2, dima dimana na pz1 dan pz2 adalah adalah tekanan atmosphe atmosphere re pada pz1; dan pada ketinggian z1 dan z2. Sehingga Sehingga persamaan persamaan menjadi ;,

(7.4) Tekanan Tekanan atmospher atmosphere e pada pada ketinggia ketinggian n tertentu tertentu ( pz1 dan pz2) didapa didapatka tkan n dari nila nilaii tekanan tekanan atmosphere sebagai berikut :

114



(7.5) (7.6)

Dengan memasukan persamaan 7.5 dan 7.6 kedalam persamaan 7.4 maka didapatkan perubahan tekanan total antara titik 1 dan titik 2. Dengan asumsi tidak ada perubahan suhu antara titik 1 dan 2 maka 1 = 2 atau  = 1 = 2, sehingga persamaan menjadi

(7.7a)

(7.7b)

(7.7c)

Dimana ; ps,1

= tekanan statis pada ketinggian z1,

Pa

ps,2

= tekanan statis pada ketinggian z2,

Pa

V1

= kecepatan rata – rata pada titik 1,

m/s

V2

= kecepatan rata – rata pada titik 2,

m/s

a

= massa jenis udara luar,

kg/m3



= massa jenis udara atau gas dalam ducting,

kg/m3

pse

= tekanan karena effect grafitasi thermal,

Pa

pt

= perubahan tekanan total antara section 1 dan 2,

Pa

pt,12 = kerugian tekanan total karena gesekan dan loses dinamik antara setion 1 dan 2, Pa 7.1.2. Head dan Tekanan Istilah head dan tekanan seringkali digunakan secara bergantian, namun pengertian head sebenarnya adalah ketinggian suatu fluida yang didukung oleh suatu gaya ataupun aliran fluida tersebut, sementara tekanan adalah gaya per satuan luas. Untuk cair adalah sangat sesuai

115



penggunaan istilah head untuk fluida yang mengalir, sementara untuk udara dan gas, istilah tekanan lebih tepat digunakan untuk me ngukur tekanannya.

a. Tekanan static Dari persamaan Bernoulli istilah p /ρg adalah static head; sementara p adalah static pressure.

b. Tekanan karena aliran atau kecepatan fluida Dari persamaan Bernoulli, istilah V /2g mengacu pada velocity head, dan istilah 2

V /2 2

adalah velocity pressure. Dari persamaan diatas nampak bahwa velocity head tidak tergantung pada densitas, sementara velocity pressure tergantung pada densitas.

7.8 Dimana : velocity pressure, Pa p v

: kecepatan rata – rata fluida, m/s

V

Untuk kondisi udara standar,  = 1,20 kg/m , maka persamaan menjadi 3

(7.9) Sementara V dihitung dari persamaan : (7.10) (7.13)

dimana Q

: jumlah aliran udara,

L/s

A

: luas penampang ducting, mm .

2

c. Tekanan Total Tekanan total system merupakan penjumlahan dari tekanan static dan velocity pressure : (7.11) Atau (7.12)

116



Dimana, Pt

: tekanan total,

Pa

Ps

: tekanan static,

pa

Pv

: velocity pressure,

Pa

7.2. Analisa sistem saluran udara Tekanan total dari system saluran udara akan berubah – ubah dikarenakan adanya gesekan, fitting, peralatan dan efek gravitasi thermal,yang dihitung dengan persamaan sebagai berikut ;

(7.13) Dimana,

 pi

j

 pij

= kerugian tekanan karena gesekan untuk i -section, Pa

 pij

= kerugian tekanan j -fittings, termasuk efek fan (FSE), untuk i -section, Pa

 pij

= kerugian tekanan karena k-peralatan untuk i -section, Pa

 pij

= efek gravitasi thermal untuk i -section, Pa

m

= jumlah fitting dalam i -section

n

= jumlah peralatan dalam i -section



= jumlah cerobog dalam i -section

nup

= jumlah section ducting pada sisi keluar fan (exhaust/return air subsystems)

ndn

= jumlah sections ducting pada sisi masuk fan (supply air subsystems)

= tekanan total untuk i-section, Pa

Dari persamaan 7.13, efek gravitasi thermal pada setiap ducting vertical dengan massa jenis udara lebih berat dari pada masss jenis udara lingkungan di hitung dengan persamaan sebagai berikut ;

(7.14) Dimana ;

pse

= efek gravitasi thermal, Pa

z1 dan z2

= ketinggian dari dasar arah aliran (gambar 7.1.), m

117



a

= massa jenis udara lingkungan, kg/m3



= massa jenis udara atau gas dalam ducting, kg/m3

Gambar 7.1. Efek Gravitasi Thermal Untuk menentukan kebutuhan tekanan total fan system saluran udara, digunakan persamaan berikut ;

(7.15)

Dimana ; Fup dan Fdn

= bagian ducting pada sisi keluar dan sisi hisap dari fan

Pt

= tekanan total fan, Pa Gambar 7.2 menunjukan penggunaan persamaan 7,15. Sistem memiliki 2 supplai dan 3

return terminal yang dihubungkan dengan 9 section membentuk 6 jalur, yaitu ; 1-3-4-9-7-5, 1-3-49-7-6, 1-3-4-9-8, 2-4-9-7-5, 2-4-9-7-6, and 2-4-9-8.

118



Gambar 7.2. Ilustrasi sistem saluran udara dengan 6 jalur dan 9 section.

Untuk menentukan kebutuhan tekanan fan, maka enam persamaan 7.16 dapat digunakan dengan memperhatikan bahwa untuk tiap perhitungan tekanan total harus dibuat sama untuk kesetimbangan system. Sehingga pada umumnya untuk desain system saluran udara akan diambil jalur ducting yang paling panjang.

(7.16)

7.3. Perubahan Tekanan Pada Sistem Saluran Udara Gambar 7.3. menunjukan perubahan tekanan total dan tekanan statis didalam suatu system fan dan system ducting , dan menunjukan gradient perubahan tekanan total dan tekanan statis dengan tekanan atmosphere sebagai tekanan referensi. Untuk ducting dengan luas penampang yang sama, maka kerugian tekanan total dan tekanan statis akan sama, namun karena adanya belokan, dan fitting makan tekanan akibat kecepatan akan menurun dan tekanan total turun sementara tekanan statis akan naik, hal ini dinamakan static regain.

119



Gambar 7.3. Perubahan tekanan pada aliran udara dalam ducting.

Pada converging transitions, velocity pressure naik searah dengan aliran udara dan tekanan total absolute dan tekanan statis absolute akan turun. Sementara pada sisi keluar (titik 6), kerugian tekanan total tergantung pada bentuk dari fitting dan sifat – sifat aliran. Sementara tekanan static dapat lebih atau kurang dari satu, jika tekanan static kurang dari satu berarti tekanannya dibawah tekanan atmosphere, atau udara dalam ducting lebih ringan dari pada udara luar. Tekanan static fan dapat di ketahui dari perhitungan sebagai berikut ;

(7.15)

Dimana Ps

= fan static pressure, Pa

Pt

= fan total pressure, Pa

pv,o

= fan outlet velocity pressure, Pa

120



7.4. Losses Pada Ducting Kerugian pada system saluran udara (ducting) merupakan suatu proses perubahan irreversible dari energy mekanik menjadi panas. Ada dua macam kerugian dalam ducting yaitu kerugian gesek (friction) dan kerugian dinamis (dynamic losses).

7.4.1. Friction Losses Kerugian gesek timbul karena adanya kekentalan dan adanya perubahan momentum antara molekul – molekul dalam aliran laminar dengan partikel individual yang menghalangi gerakan lapisan fluida pada kecepatan yang berbeda dalam aliran turbulen. Sehingag kerugian gesek terjadi sepanjang saluran ducting. Untuk aliran fluida dalam ducting, kerugian gesek dapat dihitung menggunakan rumus Darcy sebagai berikut ;

(7.16) Dimana :

pf

= kerugian gesekan, Pa

f

= factor gesekan

L

= panjang ducting, m

Dh

= diameter ducting, mm

V

= kecepatan aliran, m/s



= massa jenis fluida, kg/m3

Dalam aliran laminar (Reynolds numbers kurang dari 2000), maka factor gesekan hanya merupakan fungsi dari angka Reynolds. Sementara untuk aliran turbulen, factor gesekan dapat sebagagi fungsi dari angka Reynolds, kekasaran permukaan dan gangguan / halangan pada saluran udara semisal ada nya filter.

(7.17)

121



Dimana :



= factor kekasaran material, mm

Re

= angka Reynolds

Kekasaran Permukaan Suatu persamaan untuk menghitung factor kekasaran yang telah disederhanakan olehAltshul (Altshul et al. 1975) dan Tsal, adalah sebagai berikut :

(7.18)

Faktor gesekan yang didapat dari persamaan Altshul-Tsal equation adalah 1.6% dari yang didapatkan melalui persamaan Colebrook’s. Nilai angka Reynolds dapat dihitung menggunakan persamaan ;

(7.19) Dimana

 = viskositas kinematis,

m /s. 2

Untuk udara standar, Re dapat dihitung menggunakan rumus ; (7.20) Nilai kekasaran permukaan absolute dari ducting sangat ditentukan oleh material yang digunakan, dan nilai kekasaran tersebut dapat dilihat pada table 7.1.

122



Tabel 7.1. Factor kekasaran permukaan ducting

Friction Chart Tahanan fluida yang ditimbulkan oleh gesekan dalam suatu ducting yang bulat dapat ditentukan menggunakan grafik pada gambar 7.4. Pada grafik tersebut dapat kita tentukan kerugian gesekan per panjang ducting jika diketahui diameter ducting dan kecepatan aliran dalam ducting.

123



Gambar 7.4. Perubahan tekanan pada aliran udara dalam ducting.

Luas Penampang Ducting Non Circular Ducting Dengan menggunakan suatu analisa momentum kita dapat menentukan hubungan antara tegangan geser pada dinding ducting rata – rata per unit panjang ducting dengan aliran turbulen dalam suatu bidang ducting. Dari analisa tersebut dihasilkan istilah diameter hidrolis dari ducting, sebagai berikut ;

(7.21)

Dimana ;

124



Dh

= diameter hidrolis, mm

A

= luas penampang ducting, mm 2

P

= keliling lingkaran penampang ducting, mm

Ducting Persegi (Rectangular Ducting) Untuk ducting persegi (kotak) maka dapat dicari diameter equivalennnya dengan menggunakan rumus 7.22, atau menggunakan appendix 7.2

dan selanjutnya digunakan untuk menentukan

koefisien gesekan ducting.

(7.22)

Dimana ; De

= diameter ekuivalen dari ducting persegi,

a

= lebar ducting persegi, mm

b

= panjang ducting persegi, mm

mm

(7.23)

Flat Oval Ducting Untuk ducting dengan penampang oval, maka diameter equivalent bisa didapatkan menggunakan rumus 7.24 sebagai berikut ;

(7.24)

Dimana A adalah luas penampang melintang dari ducting oval dan dirumuskan sebagai ;

(7.25)

Dan keliling ducting oval P dihitung sebagai berikut ;

(7.26) Dimana ;

125


P

= keliling ducting oval, mm

a

= dimensi major dari ducting oval, mm

b

= dimensi minor dari ducting oval, mm


7.3.2. Dynamic Losses Kerugian dinamis timbul dari aliran yang diakibatkan adanya fitting, outlet yang mengubah bentuk, arah dan laju aliran. Fitting termasuk elbow, transition, dan sambungan. Parameter nilai koefisien gesekan local karena fitting tersebut dapat dihitung menggunakan table ( appendix 7.3), kurva maupun persamaan (7.27)

Local Loss Coefficient Koefisien kerugian local C digunakan menentukan tahanan pada aliran fluida dan di tampilkan sebagai hubungan antara ratio kerugian tekanan total terhadap tekanan kecepatan suatu titik.

(7.27) where C

= koefisien kerugian local

pj

= total kerugian tekanan, Pa



= massa jenis, kg/m3

V

= kecepatan, m/s

pv

= tekanan karena kecepatan, Pa

Sehingga untuk semua fitting kecuali sambungan, maka kerugian tekanan total nya dapat dihitung menggunakan rumus ; (7.28) Nilai Co dapat dilihat pada appendix 7.3.

126



Duct Sectional Losses Kerugian tekanan total dalam satu section ducting dihitung dengan menggunakan rumus Darcy – Weisbach sebagai berikut ; (7.29) Dimana ;

C adalah total losses koefisien ducting sepanjang section ducting.

7.5. Desain Sistem Saluran Udara 7.5.1. Pertimbangan Desain Tujuan dari sistem saluran udara adalah untuk mengalirkan sejumlah udara melalui tiap outlet kedalam suatu ruangan yang dikondisikan pada tekanan total yang telah ditentukan. Hal ini bertujuan untuk menjamin bahwa beban udara ruangan yang diserap dan aliran udara yang baik dapat dicapai. Metode yang digunakan untuk menentukan lay out ducting dan ukuran ducting harus menghasilkan suatu sistem saluran udara yang tidak bising dan mampu mengalirkan udara dengan baik ke setiap ruangan. Tingkat kebisingan yang rendah biasanya dicapai dengan kecepatan aliran yang rendah, sementara kecepatan aliran udara yang tinggi cenderung untuk menimbulkan kebisingan. Kebisingan juga dapat dikurangi dengan menggunakan material yang lebih halus, menggunakan peredam kebisingan, dan menghindari perubahan (penyempitan) yang mendadak pada ducting. Ducting harus bebas dari kebocoran dimana kebocoran bisa berasal dari kekurang kedapan ataupun kondensasi udara dingin, untuk itu seal dan insulasi adalah sangat penting untuk dipasang pada ducting guna mencegah kebocoran ini. Selain itu ducting juga harus mempertimbangkan aspek keselamatan dan bahaya kebakaran. Secara otomatis biasanya sistem saluran udara memiliki hubungan dengan sistem pemadam kebakaran, dimana jika terjadi kebakaran maka sistem saluran udara secara otomati harus menutup dan menghentikan suplly udara ke dalam ruangan.

127



7.5.2. Konstruksi Ducting Maximum Pressure Difference Sistem saluran udara dibedakan berdasarkan perbedaan tekanan maksimum antara udara didalam ducting dengan udara luar (atmosphere). Biasanya untuk system saluran udara di gedung, tekanannya adalah kurang dari 750 Pa. Namun pada umumnya aplikasi tekanan system saluran udara dapat dibedakan menjadi 3, yaitu tekanan rendah, tekanan menengah dan tekanan tinggi. Untuk tekanan rendah biasanya digunakan pada gedung – gedung komersial maupun kantor, tekanannya kurang dari 500 Pa, dengan kecepatan aliran udara sekitar 12 m/s. Untuk tekanan sedang berkisar antara 500 Pa sampai dengan 1500 Pa, dengan kecepatan aliran udara sekitar 17,5 m/s. Untuk system saluran udara di Industri, dimana seringkali digunakan ventilasi mekanik dan untuk mengontrol polusi digunakan system saluran udara dengan tekanan yang lebih tinggi dari 1500 Pa.

Material Ducting Underwriters Laboratory (UL) mengklasifikasikan system saluran udara berdasarkan kemampuan materialnya untuk mudah terbakar dan menjalar serta menghasilkan asap, untuk itu UL membaginya menjadi 3 kelas ; Class 0. Ducting tahan api, tidak bisa terbakar dan tidak menghasilkan asap. Class 1. Ducting bisa terbakar namun tidak lebih dari 25% dan tidak berlanjut. Class 2. Suatu ducting bisa terbakar dengan kecepatan 50% dan rate asap yang dihasilkan diberi nilai 100.

Sementara untuk bentuk ducting bisa dibedakan menjadi ducting persegi (kotak), ducting bulat, ducting oval dan ducting fleksible sebagaimana di tunjukan pada gambar 7.5.

128



Gambar 7.5 Berbagai tipe bentuk ducting, (a). Kotak, (b). bulat, (c). oval, dan (d). Ducting fleksible

7.5.3. Prosedur Desain Prosedur untuk merencanaan suatu sistem saluran udara secara umum bisa dijelaskan sebagai berikut : 1. Pelajari layout gedung atau ruangan yang akan dipasangi saluran udara, rencanakan system suplai dan ekhaust untuk mendapatkan distribusi udara untuk tiap ruangan dengan memperhitungkan jumla udara yang dibutuhkan untuk ruangan termasuk untuk mengatasi beban panas dan kebocoran. Tentukan jumlah suplai (inlet) dan ekhaust (outlet) yang dibutuhkan sesuia dengan tekanan yang dibutuhkan. 2. Pilih ukuran outlet sesuai dengan yang ada di pasaran. 3. Pilih system saluran udara, hubungan inlet dan outlet yang telah ditentukan posisi nya dengan system saluran udara tersebut, gunakan saluran udara tipe bulat jika memungkinkan.

129



4. Bagi system saluran udara dalam section, tentukan suplai dan ekhaust terminal, fitting, dan komponen – komponen ducting yang lain (contoh : gambar 7.7 dan 7.8) 5. Tentukan ukuran ducting dengan menggunakan metode desain yang tepat. Hitung tekanan total dari system, dan pilih fan. 6. Gambar layout system saluran udara dengan detail, jika ducting dan fitting berubah hitung kembali kerugian tekanan total dan pilih kembali fan. 7. Sesuaikan ukuran ducting untuk memenuhi criteria balancing. 8. Analisa ducting yang sudah direncanakan terhadap noise.

7.5.4. Metode Desain Saluran Udara Desain saluran udara (ducting) adalah untuk menentukan dimensi masing – masing section pada saluran udara. Setelah setiap section ditentukan ukurannya maka tekanan total dari system saluran udara dapat dihitung dan tekanan suplai dari fan dapat ditentukan dari kerugian tekanan total dalam system pengkondisian udara. Ada 4 metode desain system saluran udara yang sering kali digunakan, yaitu : 1. Metode gesekan sama dengan kecepatan maksimum (Equal-friction method with maximum velocity) 2. Metode kecepatan konstan (Constant-velocity method) 3. Static regain method 4. T method

1. Metode gesekan sama dengan kecepatan maksimum (equal friction method with maximum velocity) Pada metode gesekan sama ini, ducting ditentukan ukurannya sedemikian rupa sehingga kerugian gesekan per satuan panjang ducting untuk tiap section adalah sama / konstan. Setelah dihitung/dipilih dimensi akhir dari ducting biasanya akan diambil ke pendekatan yang ada sesuai dengan ukuran ducting standard. Kerugian total tekanan dari system ducting

pt

sama dengan

jumlah dari kerugian gesek dan kerugian dinamis pada berbagai section sepanjang system ducting yang kritis (biasanya diambil system ducting yang paling panjang).

130



(7.30)

Dimana ; L1, L2, . . . , Ln panjang ducting pada section 1, 2, . . . , n, (m) Le1, Le2, . . . , Len panjang equivalent fitting pada section 1, 2, . . . , n, (m)

Jika kerugian dinamis dari suatu fitting saluran udara sama dengan kerugian gesek dari suatu ducting dengan panjang equivalent Le, dalam m, maka ; (7.31)

Dan panjang equivalent dapat dicari sebagai berikut ;

(7.32) Pemilihan  p f,u biasanya berdasarkan pengalaman, misalnya untuk system tekanan rendah digunakan nilai sebesar0.82 Pa / m. Dan kecepatan maksimum aliran udara dalam ducting digunakan sebagai pembatas. Metode gesekan sama ini biasanya tidak optimal dalam biaya, dan damper seringkali diperlukan untuk membuat system balance. Dan karena perhitungan yang digunakan cukup sederhana, system ini banyak digunakan untuk mendesain system saluran udara yang kecil.

2. Metode kecepatan konstan (constant velocity method) Metode kecepatan konstan seringkali digunakan pada system saluran udara buang (exhaust system) yang membuang partikel emsisi keluar ruangan, jadi aplikasi pada system pengkondisian udara pada industry. Pertama – tama dari metode ini adalah menentukan minimum kecepatan aliran udara pada masing – masing section ducting dengan mengacu pada partikel yang harus dibuang (semakin berat partikel, semakin besar kecepatan / tekanan yang dibutuhkan) sesuai dengan pengalaman ataupun data yang ada. Berdasarkan kecepatan ini, maka luas penampang ducting dan dimensi ducting dapat ditentukan. Kerugian tekanan total dari system ducting  pt (Pa) dapat dihitung sebagai berikut :

131



(7.33)

Dimana v1, v2, . . . , vn adalah kecepatan rata –rata aliran udara pada ducting section 1, 2, . . . , n, (m/ s) C 1, C 2, . . . , C n adalah koefisien gesekan local pada section 1, 2, . . . , n, 5

Nilai K = 5.35 x 10 for I-P unit (1 for SI unit)

3. Static regain method Pada metode ini ukuran ducting didesain sedemikian rupa sehingga kenaikan tekanan static (static region) akibat penurunan kecepatan didalam cabang utama setelah masing – masing cabang keluar mendekati / hamper sama dengan kerugian tekanan section ducting sepanjang cabang utama secara berututan. Akibatnya, tekanan statis dari ujung ducting akan sama dengan tekanan pada section sebelumnya.

132



Sebagai contoh, suatu ection dari ducting persegi pada titik 1 – 2 ditunjukan pada gambar. Ukuran dari ducting ini ditentukan sehingga v 1 dan v 2 kecepatan rata – rata pada bidang 1 dan 2, dan V1 dan V2 adalah laju aliran vlume, dan A1 and A2 luas penampang melintang. Kerugian tekanan total pada section 1 – 2 terdiri atas kerugian gesekan  pf1-2 dan kerugian dinamik pada aliran yang melewati diverging tee

p1c,s.

Hubungan antara tekanan total pada bidang 1 dan 2

dapat dituliskan sebagai berikut :

(7.34) Karena pt = ps+ pv , dan densitas udara 1 dan 2 diabaikan maka pf1-2 =

pf,u.L1-2. Disini L1-2

menunjukan panjang ducting pada section 1 – 2. Jika tekanan static pada bidang 1 dan 2 sama, maka ps1 = ps2, sehingga: (7.36)

Jika v adalah kecepatan aliran udara dalam m/sm dan pf,u dalam Pa per meter, dan 3

 adalah 1,20

2

kg/m , dan gc adalah 9,81 kg.m/s . Maka kecepatan rata – rata aliran udara pada ducting dengan ukuran tertentu adalah :

(7.37)

Untuk setiap section ducting pada bidang n – 1 dan n, jika kerugian koefisien total pada fitting adalah c n, dan koefisien kerugian adalah C (n-1)c,s maka kecepatan aliran pada ducting tersebut ; 0,5

vn

  1  C( n 1) c ,s  vn21  p f ,u Ln         1 C n  

(7.38)

Karena nilai vn-1, Ln, dan Cn diketahui, maka dengan menggunakan metode iterasi, v n dapat ditentukan, sehingga dimensi dari ducting dapat ditentukan. Dengan metode static regain ini ada suatu kecenderungan untuk menghasilkan tekanan static pada tiap section, cabang maupun fitting dari system saluran udara sama, sehingga system juga akan cenderung lebih balance.

133



4. T – method T – method diaplikasikan berdasarkan ide tree staging sehingga dinamakan sebagai T method. Tujuan dari methode ini adalah untuk mengoptimasikan ratio antara kecepata pada setiap section saluran udara. T method ini terdiri dari prosedure se bagai berikut ; a.

System condensing, menyederhanakan berbagai section ducting menjadi satu sistem yang lebih sederhana dengan karakteristik hidrolik yang sama.

b. Fan selection, pemilihan fan untuk mendapatkan tekanan yang optimum. c.

Ekpansi system - mengembangkan section ducting menjadi sistem seperti sebelumnya dengan distribusi kerugian tekanan total yang optimum pada berbagai section ducting.

T – method dapat digunakan untuk menentukan dengan pasti kerugian tekanan total pada cabang ducting. Namun begitu, koefisien kerugian total yang bervariasi pada saat iterasi juga harus dipertimbangkan pada saat optimasi.

7.5.5. Contoh Perencanaan Saluran Udara 1. Dari gambar 7.7 dan 7.8 tentukan ukuran ducting menggunakan metode equal friction, dengan tekanan balance karena perubahan ukuran ducting adalah 10 mm. Tentukan tekanan total system. Volume aliran udara digunakan untuk mengatasi beban panas, ducting kedap (asumsi tidak ada kebocoran), galvanized dengan sambungan 1200 mm (factor kekasaran = 0,09 mm). 3

Massa jenis udara 1,204 kg/m . Suplai system berbentuk ducting kotak, sementara return system berbentuk bulat.

Penyelesaian. Perhatikan gambar 7.7. dimana ducting telah diberi nomor sesuai section – section. Masing – masing ukuran dari section ditentukan dari grafik gesekan. Tabel 2 dan table 3 menunjukan ringkasan hasil perhitungan kerugian tekanan total dan koefisien losses sesuai section. Untuk ducting lurus, kerugian tekanan total dari system dihitung menggunakan rumus 7.16 dan 7.17.

134



Gambar 7.7. Skematik system saluran udara untuk contoh 1.

135



Gambar 7.8.Penyederhanaa Skematik system saluran udara untuk contoh 1 (gambar 7.7) dilengkapi dengan nomor section

Gambar 7.9.Gradient tekanan total pada system saluran udara c ontoh 1.

136



Tabel 2. Kerugian Tekanan total pada system saluran udara contoh 1.

Tabel 3. Losses coefficient system saluran udara contoh 1.

137



Tabel 3.(lanjutan) Losses coefficient system saluran udara contoh 1.

138



Dari grafik tekanan pada gambar 7.9 didapatkan bahwa tekanan total dari sistem adalah 679 Pa. Sehingga tekanan static fan dihitung menggunakan persamaan 7.15 dan didapatkan ; Ps = 679 – 119 = 560 Pa

139

Desain Saluran Udara

Recommend Documents