BAB III PENGUJIAN DUCTING 3.1 PENDAHULUAN Dizaman sekarang perkembangan teknologi terjadi sangat cepat. Begitu juga pemanfaatan saluran yang digunakan untuk aliran udara (ducting) berkembang dengan cepat pula. Hal ini didorong dengan adanya peralatan yang cukup memadai untuk mengembangkan teknologi ini. Fungsi dari ducting itu sendiri yaitu hanya untuk mengalirkan udara pada suatu saluran. Sehinnga aliran udara tersebut dapat mencapai ke tempat yang diinginkan. Ducting atau saluran udara ini sering dimanfaatkan untuk sistem pendingin pada gedung bertingkat atau untuk sistem AC sentral. Selain tu pemanfaatan ducting ini juga digunakan pada mobil dan industri-industri. 3.2 DASAR TEORI 3.2.1 Pengetahuan Umum Ducting Secara umum proses ducting berfungsi untuk mendistribusikan fluida secara merata. Pada pengujian ini arus aliran terjadi oleh tarikan kipas (fan) yang terletak pada ujung kanan mesin. Selama udara mengalir terjadi tekanan total dan tekanan statik pada saluran. Perbedaan tekanan ini digunakan untuk menentukan kecepatan aliran serta laju aliran volume udara.[1] Jenis-Jenis Ducting Jenis-jenis ducting dibedakan menjadi 4, berdasarkan
instalasi
kipasnya yaitu : 1. Tipe Free inlet, Free outlet Pada jenis ini saluran masuk dan saluran keluar bebas terbuka, sehingga udara yang masuk lebih banyak. Diantara kedua saluran terdapat dua kipas yang terinstalasi pada ujungnya.
Gambar 3.1 Type A – Free inlet and outlet.[10] 2. Tipe Free inlet, Ducted outlet Pada jenis ini saluran masuk diinstalasi sebuah kipas sedangkan pada saluran keluar tidak ada instalasi kipas, sehingga kecepatan aliran udara berkurang pada sisi keluar.
Gambar 3.2 Type B – Free inlet, Ducted outlet.[10] 3. Tipe Ducted inlet, Free outlet Pada jenis ini saluran keluar terdapat instalasi kipas sehingga kecepatan aliran pada sisi keluar lebih besar dari sisi masuknya.
Gambar 3.3 Type C – Ducted inlet, Free outlet.[10]
4. Tipe Ducted inlet, Ducted outlet Pada jenis ini instalasi kipas berada di ujung saluran masuk dan diameter saluran masuk dan saluran keluar sama besar, jenis ini yang akan dilakukan pengujian pada pembahasan ini.
Gambar 3.4 Type D – Ducted inlet and outlet.[10] Aplikasi Ducting Pada fasilitas industri, ducting menjadi lebih beragam, tidak dapat diakses, dan sulit dipisahkan dengan redaman suara konvensional, Ducting ini bisa menyerap kelembaban mengurangi kinerja mereka secara keseluruhan.
Gambar 3.5 Ducting – Sound Damping.[7]
Grilles ini dirancang untuk dipasang langsung agar ducting melingkar dan tidak perlu untuk boot atau adaptor khusus. Hit dan miss pasokan damper bertindak sebagai udara berubah serta peredam. Setiap
ketinggian grille ini dirancang untuk memenuhi berbagai diameter duct. untuk aplikasi industry.
Gambar 3.6 Spiral Duct Grilles.[8]
3.2.2 Tujuan Praktikum Ducting 1. Mengetahui prinsip kerja ducting yaitu sebagai tempat pendistribusian udara. 2. Mengukur besarnya tekanan total, tekanan statik, dan tekanan dinamik. 3. Mengetahui besarnya kecepatan dan laju aliran volume udara pada saluran. 4. Mengetahui distribusi kecepatan aliran udara pada saluran.[2] 3.2.3 Rumus Perhitungan Ducting 1. Pengukuran Tekanan Total dan Tekanan Statik Jika fluida dalam keadaan setimbang, tekanan suatu titik sama dalam segala arah dan tidak bergantung pada orientasinya. Sedang tekanan total didefinisikan sebagai tekanan yang diperlukan untuk memberikan aliran secara isentropik, perbedaan antara kedua tekanan ini menghasilkan tekanan yang disebabkan oleh aliran fluida yang disebut tekanan kecepatan : 1 2 P . v+ mV +mgh=constant 2 g1 P+ ρV 2 =constant g2
γ .V 2 =Pt 2g Pv =Pt + P S PS +
PV = Pt - PS Dimana : PV = tekanan kecepatan Pt = tekanan total PS = tekanan statik Tekanan kecepatan tidak dapat diukur secara langsung, tetapi harus diperoleh dari pengurangan tekanan total dan tekanan statik yang masing-masing dapat diukur secara langsung dengan menggunakan tabung pitot.
Gambar 3.7 Tabung pitot statik.[11] Berdasarkan definisi, tekanan statik juga dapat diukur dengan meletakkan sensor di dinding saluran. Pengukuran tekanan total dan tekanan statik dengan kedua cara tersebut masing-masing dilakukan dalam pengujian ini.
Gambar 3.8 Pengukuran tekanan statik.[11]
2. Penetuan Kecepatan Aliran Udara Dengan menerapkan persamaan bernouli yntuk aliran fluida inkompresible, maka persamaan (1.1) dapat ditulis kembali dalam bentuk : Dari persamaan Bernoulli:
1 P . v+ mV 2 +mgh=constant 2 g1 2 P+ ρV =constant g2 γ .V 2 PS + =Pt 2g Pv =Pt + P S
V
2
Pt = Ps + Pv = Ps + 2 g Atau diperoleh kecepatan fluida :
V=
2 g (Pt - Ps)
Dimana : V = kecepatan aliran fluida γ = Berat jenis fluida g = Percepatan grafitasi untuk fluida kompressible persamaan (1.2) perlu dikoreksi menjadi : 2 g (Pt - Ps) V = (1-C)
Dimana C adalah faktor koreksi yang dapat ditentukan dari gambar 3.9 berikut.[11] Pada pengujian ini dianggap faktor koreksi = 0, sehingga kecepatan aliran fluida (udara) dalam ft/min adalah : Pv
V = 1096,2
ft/min
Dimana Pv dan γ masing-masing dinyatakan dalam in H 2O dan lb/ft3. Sebaliknya bila kecepatan aliran udara dinyatakan dalam m/sec, maka :
Pv
V = 43,86
m/sec
Dimana Pv dinyatak dalam in H2O dan dinyatakan dalam Kg/m3. Sedangkan masa jenis udara dalam keadaan standar (udara kering) pada 700 F dan tekanan barometer 29,92 Hg adalah 0,0742 lbm/cu.ft. Apabila terjadi penyimpangan atau perbedaan dengan kondisi standar tersebut dapat dihitung dengan hubungan :
1,325 Pb = (T 460) Dimana : = massa jenis udara (lbm/ ft 3 ) Pb = tekanan standar (in Hg) T = temperatur absolut (0F+460) Hubungan massa jenis udara ( ) dengan berat jenis udara (γ) adalah: γ = g x dimana g = percepatan grafitasi 3. Laju Aliran Volume Laju aliran volume menyatakan gerakan fluida dengan volume tertentu persatuan waktu. Q=VA
dalam satuan inggris tempo dulu
Q = 3600 V A dalam satuan SI Dimana : Q = Laju aliran volume dalam scfm (cmh) V= Kecepatan aliran udara dalam ft/min (m/sec) A= Luas penampang saluran dalam ft2 (m2)
Gambar 3.9 Pendekatan koreksi kecepatan fluida kompresibel pada tekanan atmosfir.[11] Dalam pengujian ini menggunakan saluran dengan penampang berbentuk segi empat.
Dimana : L = tinggi saluran (300) W= Lebar saluran (150) Gambar 3.10 Penampang Segi empat.[11] 4. Profil Kecepatan Dalam saluran yang lurus dan tanpa penghalang, kecepatan aliran udara terjadi pada tengah-tengah saluran terbesar. Sebaliknya pada dinding saluran, kecepatan udara relatif kecil karena adanya pengaruh gesekan. Secara umum profil kecepatan dalam saluran ini dapat digambarkan seperti pada gambar dibawah ini. Karena pengaruh gesekan, turbulensi, belokan dan lain lain, pengukuran gesekan tunggal tidak akurat. Untuk memperoleh kecepatan yang akurat harus dilakukan pengukuran pada beberapa lokasi penampang saluran. Dalam saluran segiempat diamati minimum pada 16 lokasi dan maksimum 64 lokasi. Dalam pengujian ini pengukuran dilakukan dengan menempatkan pitot pada 16 lokasi.
Gambar 3.11 Profil kecepatan dalam saluran.[11] 5. Tekanan Absolut Misal, Tekanan total absolut \
Pt absolut = 492,65 – tekanan in H20 = Pt (in H2O) 1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ Pt ( atm )=P t ( ¿ H 2 O ) x ¿ 6. Inches Of H20 ∆h
X sin 150
Misal, (5.6 – 5.5) X sin 150 = 0.0259 in of H20 7. Perhitungan ralat
RN
Pt x100% Pt
3.2.4 Alat dan Prosedur Pengujian Ducting 3.2.4.1 Bagian-Bagian Alat Beserta Fungsinya Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :
1. Set mesin ducting beserta kelengkapannya
Gambar 3.12 Alat Uji Ducting.[3] Penjelasannnya : 1. Bench Berfungsi sebagai alas meja atau landasan (penopang) saluran udara tersebut.
Gambar 3.13 Bench.[3] 2. Center duction section Berfungsi sebagai saluran yang berada di tengah yang ditempatkan suatu termometer.
Gambar 3.14 Center duction section.[3] 3. Duct section A & B Berfungsi sebagai saluran penghubung pipa pitot statik dengan saluran pipa di sebelahnya.
Gambar 3.15 Duct.[3] 4. Sentrifugal fan Berfungsi sebagai penyedot udara luar sehingga masuk ke dalam saluran cerobong.
Gambar 3.16 Sentrifugal fan.[3] 5. Fan stater Berfungsi sebagai untuk menghidupkan/mematikan kipas.
Gambar 3.17 Fan stater.[3] 6. Throtle plate Berfungsi untuk mempercepat/memperlambat laju aliran udara yang masuk ke dalam saluran.
Gambar 3.18 Throtle plate.[3] 7. Pitot statik tube & transversing mechanisme Berfungsi untuk menyalurkan udara pada saluran/cerobong pada posisi di tengah-tengah.
Gambar 3.19 Tabung Pitot dan transversing mechanism.[3] 8. Three thermometer Berfungsi sebagai penunjuk pengukur temperatur.
Gambar 3.20 Three thermometer.[3] 9. Inclined vertikal manometer dan stands Stand disini berfungsi sebagai tempat untuk menempatkan (memasang) manometer, sedangkan manometer berfungsi untuk menunjukkan skala angka tekanan statik pada saluran.
Gambar 3.21 Manometer.[3] 10. Pressure connection Berfungsi sebagai penghubung tekanan pada saluran cerobong.
Gambar 3.22 Pressure conection.[3]
11. End duct section Berfungsi sebagai saluran terakhir pada suatu tahapan pada aliran udara.
Gambar 3.23 End duct section.[3] 3.2.4.2 Prosedur Pengujian 1. Pengukuran Tekanan Statik (pengujian I) Prosedur pengujian tekanan statik dengan Tabung Pitot tersebut adalah sebagai berikut : a. Hubungkan statik pressure connection dari tabung pitot ke bagian high side manometer. b. Geser tabung pitot tersebut dengan transvering mechanism hingga posisinya ditengah-tengah saluran dan sejajar dengan dudukan. c. Catat tekanan statik awalnya. d. Mulai pengamatan melalui tekanan manometer dengan variabel bebas yaitu throtle plate untuk mengatur debit aliran volume dan tunggu sampai tekanan steady. e. Hidupkan motor fan dari terbuka penuh hingga tertutup penuh secara bertahap tiap bukaan 100%, 75%, 50%, 25% f. Ulangi pengujian pada point j tersebut dua kali. g. Lepas sambungan pipa manometer ke tabung pitot. h. Matikan sambungan motor penggerak fan. i. Analisa data pengamatan. 2. Pengukuran Tekanan Total (pengujian 2) Adapun prosedur pengukuran tekanan total adalah sebagai berikut: a. Hubungkan total pressure connection dari tabung pitot ke bagian high side manometer.
b. Geser tabung pitot tersebut dengan transvering mechanism hingga posisinya ditengah-tengah saluran dan sejajar dengan dudukan. c. Catat tekanan total awalnya. d. Tutup penuh throtle plate dan hidupkan motor penggerak fan. e. Biarkan sebentar (2 menit) sampai motor mencapai kecepatan penuh. f. Mulai pengamatan melalui tekanan manometer dengan variabel bebas yaitu throtle plate untuk mengatur debit aliran volume dari terbuka penuh hingga tertutup penuh secara bertahap tiap bukaan 100%, 75%, 50%, 25%, Catat hasil pengamatan pada tabel. g. Ulangi pengujian pada point e tersebut dua kali. h. Matikan sambungan motor penggerak fan. i. Analisa data pengamatan. 3. Pengukuran Tekanan Dinamik (pengujian 3) Adapun prosedur pengukuran tekanan dinamik adalah sebagai berikut : a. Hubungkan total pressure connection dari tabung pitot ke bagian low side manometer. b. Hubungkan statik pressure connection dari tabung pitot ke bagian high side manometer c. Geser tabung pitot tersebut dengan transvering mechanism hingga posisinya ditengah-tengah saluran dan sejajar dengan dudukan. d. Catat tekanan dinamik awalnya. e. Tutup penuh throtle plate dan hidupkan motor penggerak fan, tunggu sebentar selama 2 menit sampai motor mencapai kecepatan maksimum.
f. Mulai pengamatan melalui tekanan manometer dengan variabel bebas yaitu throtle plate untuk mengatur debit aliran volume dari terbuka penuh hingga tertutup penuh secara bertahap tiap bukaan 100%, 75%, 50%, 25%,Catat hasil pengamatan pada tabel. g. Ulangi pengujian pada point e tersebut dua kali. h. Analisa hasil pengamatan. 4. Pengukuran Profil Kecepatan (pengujian 4) Adapun prosedur pengukuran profil kecepatan adalah sebagai berikut : a. Lakukan pengujian point a. dan b. pada pengujian 3. b. Buka penuh throtle plate dan hidupkan motor penggerak fan, tunggu hingga mencapai kecepatan maksimum. c. Geser tabung pitot dengan Transvering mechanism pada beberapa posisi dengan variabel sumbu x=6, x=8, x=10, x=12 dan sumbu y=5, y=10, y=15, y=20. d. Catat profil kecepatan awalnya e. Baca tekanan kecepatan pada manometer untuk setiap posisi tabung pitot dan mencatat hasil pengamatan dalam tabel. f. Matikan motor penggerak fan. g. Menggambar profil kecepatan aliran udara yang terjadi. [6]
Gambar 3.24 Profil kecepatan dalam saluran.[6]
3.2 PENGOLAHAN DATA 3.3.1Data Hasil Praktikum a. Tekanan Total Tabel 3.1 Tekanan Total Posisi Dumper
Buka penuh
Buka 75% Buka 50%
Buka 25 %
Tutup penuh
1
0
0
0
0
-0,02588
2
0
0
0
-0,02588
-0,02588
3
0
0
0
-0,02588
-0,02588
rata-rata
0
0
0
-0,01811
-0,02588
Buka 50%
Buka 25 %
Tutup penuh
b. Tekanan Statik Tabel 3.2 Tekanan Statik Posisi Dumper Buka penuh Buka 75% 1
-0,25881
-0,12940
-0,05176
-0,02588
0
2
-0,28470
-0,12940
-0,05176
0
0
3
-0,28470
-0,12940
-0,05176
0
0
rata-rata
-0,27693
-0,12940
-0,05176
-0,00854
0
c. Tekanan Dinamis Tabel 3.3 Tekanan Dinamis Posisi Dumper
Buka penuh
Buka 75%
Buka 50%
Buka 25 %
Tutup penuh
1
-0,20705
-0,07764
-0,07764
-0,02588
0
2
-0,23293
-0,07764
-0,07764
-0,02588
0
3
-0,25881
-0,05176
-0,07764
-0,02588
0
rata-rata
-0,23293
-0,06988
-0,07764
-0,02588
0
d. Profil Kecepatan Tabel 3.4 Profil Kecepatan I x Y 6 8 5 -0,20705 -0,18117 10 -0,23293 -0,20705 15 -0,20705 -0,23293 20 -0,20705 -0,23293
10 -0,23293 -0,23293 -0,23293 -0,20705
12 -0,20705 -0,20705 -0,20705 -0,20705
8 -0,23293 -0,23293 -0,23293 -0,23293
10 -0,23293 -0,23293 -0,23293 -0,20705
12 -0,23293 -0,20705 -0,23293 -0,20705
Tabel 3.6 Profil Kecepatan III x Y 6 8 5 -0,20705 -0,20705 10 -0,23293 -0,20705 15 -0,20705 -0,23293 20 -0,20705 -0,23293
10 -0,23293 -0,23293 -0,25881 -0,20705
12 -0,23293 -0,20705 -0,23293 -0,20705
Tabel 3.5 Profil Kecepatan II x Y
6 -0,20705 -0,20705 -0,20705 -0,20705
5 10 15 20
Tabel 3.7 Rata-rata x Y 5 10 15 20
6 -0,20705 -0,22517 -0,20705 -0,20705
8 -0,20705 -0,21559 -0,23293 -0,23293
10 -0,23293 -0,23293 -0,24147 -0,20705
12 -0,22776 -0,20705 -0,22517 -0,20705
3.3.2
Perhitungan Ralat 1. Tekanan Udara Absolut Pa = 1 atm
= 76 cm Hg.
= ( 76 cm / l in ) x ( SGHg / SGH2O ) = ( 76/2,54 ) x (13,6/0,826 ) = 492,65 in H2O Dimana : l in
= 2,54 cm
SGH2O = 0,826 kg/m3 SGHg
= 13,6 kg/m3
(Referensi, William. C. Reynolds, Termodinamika Teknik, 539) 2. Tekanan Total (bukaan 25%) Pt = 0,01811 in H2O Pt absolut= 492,65 - 0,01811 = 492,631 in H2O 1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ Pt ( atm )=P t ( ¿ H 2 O ) x ¿ 1∈¿ 2,54 cm = ¿ ¿ 0,01811 inH 2 O× ¿ + 1 atm = 1,00003676 atm = 101328,72 N/m2 a. Tekanan Statik (bukaan 25%) Ps = 0,00854 in H2O Ps absolut = 492,65 - 0,3251439= 492.641 in H2O 1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ Ps ( atm )=P s ( ¿ H 2 O ) x ¿
1∈¿ 2,54 cm = ¿ ¿ 0,00854 inH 2 O× ¿ 1 atm
= 1,000017335 atm = 101326,75N/m2 b. Tekanan Dinamik (bukaan 25%) Pv = 0,02588 in H2O 1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ Pv ( atm )=P v ( ¿ H 2 O ) x ¿ 1∈¿ 2,54 cm = 0,012588 ¿ ¿ ¿ H 2 O ׿ = 5,2532 X 10-5 atm = 5,3228 N/m2 c. Profil Kecepatan (x = 6 dan y = 5) Pv = 0,20705 in H2O 1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ 1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ Pv ( atm )=P v ( ¿ H 2 O ) x ¿ = 4,2027 X 10-4 atm = 42,5838 N/m2 d. Massa jenis udara (pada T = 28 0C = 301 K) Dari tabel dilakukan interpolasi didapat: ρ
= 1,158 kg/m3 [12]
e. Berat jenis udara
.g
= 1.158 . 9,81 = 11,359kg/m2s2
f. Kecepatan aliran udara
V
2 gPv =
√
2 ( 9,81 ) (42,5838) 11.359
= 8,5763m/s
g. Laju Aliran Volumetrik Q = V . A= V . W . L = (8,5763) (0,3)(0,15) = 0.3859 m3/s
3.3.2
Perhitungan Ralat a. Tekanan Total (bukaan 25%) ∆P = ½ x skala terkecil
= ½ x0,02588 =0,01294 in H2O 1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ ( ) ∆ P atm =P ( ¿ H 2 O ) x ¿ 1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ ¿ 0,01294 x ¿ = 2,6266 X 10-5atm = 2,6614 N/m2
RN
Pt 2,6614 x100% × 100 Pt = 101328,72 = 0,0026%
keseksamaan = 100% - RN = 100% - 0,00659% = 99,9973% b. Tekanan Statik (bukaan 25%) ∆P = ½ x skala terkecil = ½ x0,02588 =0,01294 in H2O
1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ ∆ P ( atm )=P ( ¿ H 2 O ) x ¿ 1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ ¿ 0,01294 x ¿ = 2,6266 X 10-5atm = 2,6614 N/m2
RN
Pt 2,6614 x100% × 100 Pt = 101328,72 = 0,0026%
keseksamaan = 100% - RN = 100% - 0,00659% = 99,9973%
c. Tekanan Dinamik (bukaan 25%) ∆P = ½ x skala terkecil = ½ x0,02588 =0,01294 in H2O
1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ ∆ P ( atm )=P ( ¿ H 2 O ) x ¿
1∈¿ 2,54 cm ¿ ¿ ¿ 0,01294 x ¿ = 2,6266 X 10-5atm = 2,6614 N/m2
RN
Pt 2,6614 x100% × 100 Pt = 101328,72 = 0,0026%
keseksamaan = 100% - RN = 100% - 0,00659% = 99,9973%
a. Kecepatan Aliran Udara
V V Pv Pv
v dimana : Pv
1 2g 2 .Pv
√
2(9,81) 1 2 11,359( 42,5838)
∆V =
= 0,1006 v 0,1006 100 % x 100 =¿ v RN = 8,5763 1,174 Keseksamaan = 100 % - 1,109% = 98,82%
b. Luas Penampang ΔA ∂A ∂P
√(
=
= l = 0,15
∂A ∂P
2
)
∂A ∂l
∂A 2 2 ΔP + Δl ∂l 2
( )
= p = 0,3 ΔP = 0,0005 m
Δl =0,0005 ΔA
=
√(0,15)2 (0,0005)2+(0,3)2 (0,0005)2
=
√ 28 ,125 x 10−9
c. Laju Aliran Volumetrik Q Q V V
= 0,000167
Q V . A A V V dan
dimana :
2
Q V . A V A A 2
Q Q 2 2 V A V A
Q
=
A 2 V 2 V 2 A 2
Q 2 = (0,0452 x 0,10062) + (8,57632 x 0,0001672) Q =4,7481 X 10-3m3/s RN
Q x 100% Q =
4,7481 x 10−3 ×100 = 1,230% 0.3859
Keseksamaan = 100 % - 0,00935% = 98,76%
3.3.3
Tabel Hasil Pengolahan Data Tekanan Total
Posisi Dumper Pt (in.H20) Pt (N/m2) Pt Absolut (in.H20) RN (%) K (%)
Buka Penuh 0 101325
Buka 75% Buka 50% 0 0 101325 101325
Buka 25 % 0,01811 101325
Tutup penuh 0,02588 101325,0001
492,65
492,65
492,65
492,63189
492,62412
-
-
-
1,83802E-05 99,99998162
2,62661E-05 99,99997373
Tekanan Statik Posisi Dumper Ps (in.H20) Ps (N/m2)
Buka Penuh 0,27693 101325,0006
Buka 75% 0,1294 101325,0003
Buka 50% 0,05176 101325,0001
Buka 25 % 0,05176 101325,000
Tutup penuh 0 101325
1 Ps Absolut (in.H20) RN (%)
492,37307
492,5206
492,59824
492,59824
492,65
0,000281061
0,00013133
5,25322E-05
-
K (%)
99,99971894
99,99986867
99,99994747
5,25322E-05 99,9999474 7
Buka 75% 0,06988 101325,000 1
Buka 50% 0,07764
Buka 25 % 0,02588
Tutup penuh 0
101325,0002
101325,0001
101325
-
Tekanan Dinamik Posisi Dumper Pv (in.H20)
Buka Penuh 0,23293
Pv (N/m2)
101325,0005
Pv Absolut (in.H20) RN (%)
492,41707
492,58012
492,57236
492,62412
492,65
0,000236405
7,87983E-05
7,87983E-05
-
K (%)
99,99976359
7,09225E-05 99,9999290 8
99,9999212
99,9999212
-
Buka Penuh 14,417
Buka 75% 15,197
0,1730661
0,056829135
RN (%)
1,200430741
0,373949693
K (%)
98,79956926
99,62605031
Buka 50% 14,175 0,17453716 7 1,23130276 5 98,7686972 3
Kecepatan Posisi Dumper V ∆V
Buka 25 % 13,845 0,17660499 2 1,27558679 9 98,7244132
Tutup penuh 13,593 0,17823451 1,311222765 98,68877723
Laju aliran volumemetrik Posisi Dumper Q ∆Q RN (%) K (%)
Buka Penuh Buka 75% 0,648765 0,684 3,32246E-05 6,49039E-06 0,01024242 0,001897774 6 99,9897575 99,99810223 7
Buka 50% 0,637875 3,36459E-05
Buka 25 % 0,623025 3,42521E-05
Tutup penuh 0,611685 3,47412E-05
0,010549368
0,010995426
0,011359165
99,98945063
99,98900457
99,98864083
Kecepatan Aliran Udara dan Laju Aliran Volumetric X Parameter
6
8
10
12
0,20705
0,20705
0,23293
0,22776
Pv (N/m2)
42,57414584
42,5741458
47,89565704
46,83258853
V (m/s) ∆V RN (%) K (%)
14,6557854 0,058928 0,402080123 99,59791988
14,4174641 0,059902 0,41548222 99,5845178
14,1751365 0,060926 0,429808912 99,57019109
13,845437 0,062377 0,45052388 99,54947612
Q(m3/s)
0,659510343
0,64878588
0,637881143
0,623044665
∆Q RN (%) K (%)
0,003608624 0,547167143 99,45283286
0,00361432 0,5570897 99,4429103
0,003622239 0,567854874 99,43214513
0,003636656 0,583691034 99,41630897
0,22517
0,21559
0,23293
0,20705
Pv (N/m2)
46,30002617
44,3301623
47,89565704
42,57414584
V (m/s) ∆V RN (%) K (%)
14,1751365 0,060926 0,429808912 99,57019109
13,845437 0,062377 0,45052388 99,5494761
14,1751365 0,060926 0,429808912 99,57019109
13,5929155 0,063535 0,467412602 99,5325874
Q(m3/s)
0,637881143
0,62304467
0,637881143
0,611681198
∆Q RN (%) K (%)
0,003622239 0,567854874 99,43214513
0,00363666 0,58369103 99,416309
0,003622239 0,567854874 99,43214513
0,003650656 0,596823255 99,40317675
0,20705
0,23293
0,24147
0,22517
42,57414584
47,895657
49,65167349
46,30002617
13,845437 0,062377
14,4174641 0,059902
14,1751365 0,060926
13,845437 0,062377
Y Pv (in.H2O)
5
Pv (in.H2O)
10
15
Pv (in.H2O) 2
Pv (N/m ) V (m/s) ∆V
20
RN (%) K (%)
0,45052388 99,54947612
0,41548222 99,5845178
0,429808912 99,57019109
0,45052388 99,54947612
Q(m3/s)
0,623044665
0,64878588
0,637881143
0,623044665
∆Q RN (%) K (%) Pv (in.H2O)
0,003636656 0,583691034 99,41630897 0,20705
0,00361432 0,5570897 99,4429103 0,23293
0,003622239 0,567854874 99,43214513 0,20705
0,003636656 0,583691034 99,41630897 0,20705
Pv (N/m2) V (m/s) ∆V RN (%) K (%) Q(m3/s) ∆Q RN (%) K (%)
42,57414584 13,845437 0,062377 0,45052388 99,54947612 0,623044665 0,003636656 0,583691034 99,41630897
47,895657 14,4174641 0,059902 0,41548222 99,5845178 0,64878588 0,00361432 0,5570897 99,4429103
42,57414584 13,845437 0,062377 0,45052388 99,54947612 0,623044665 0,003636656 0,583691034 99,41630897
42,57414584 13,5929155 0,063535 0,467412602 99,5325874 0,611681198 0,003650656 0,596823255 99,40317675
3.4 Pembahasan 3.4.1. Grafik dan Analisa Grafik
Gambar 3.25 Grafik Tekanan Absolut [7] Analisa Grafik : Tekanan total adalah jumlah dari tekanan statik dan dinamik, maka tekanan total pastinya lebih besar dibanding tekanan statik dan dinamik. Sedangkan tekanan dinamik adalah selisih dari tekanan total dan statik, maka tekanan dinamik adalah tekanan yang paling kecil dibanding tekanan total dan statik. Pada grafik 3.23, grafik menunjukkan nilai tekanan total, statis, dan dinamik dengan lima variasi berbeda yaitu buka penuh, buka 75%, buka 50%, buka 25%, dan tutup penuh. Dari data pada grafik nilai tekanan total merupakan nilai tekanan yang paling tinggi bila daripada tekanan dinamik dan tekanan statis. Tetapi pada hasil percobaan didapatkan hasil yang berbeda, tekanan total pada tutup penuh, mempunyai nilai lebih tinggi daripada tekanan statis dan dinamis, tekanan dinamis lebih tinggi pada bukaan tutup penuh, 25%, 75% dan bukaan penuh dari tekanan statis. Hal ini disebabkan oleh kesalahan praktikan dalam memantau kelurusan saluran tube dan juga kelalaian praktikan dalam membaca skala manometer. Pada hasil
percobaan yang tergambar pada grafik 3.23, terlihat bahwa kecenderungan grafik menurun, hal ini sama dengan teori karena semakin besar bukaan dumper, maka kecepatan aliran fluida semakin besar, tetapi mengakibatkan tekanannya semakin menurun.
Grafik Profil Kecepatan 0.25 0.24 0.23 0.22
Kecepatan aliran udara V (m/s) 0.21 0.2 0.19 0.18 6 8 10 12
Gambar 3.26 Grafik Pofil Kecepatan [7] analisa grafik Distribusi kecepatan pada saluran udara memiliki profil yang berbeda. Kecenderungan nilai kecepatan yang besar berada tepat ditengah-tengah saluran udara tersebut, sedangkan pada tepi-tepi saluran memiliki nilai kecepatan yang terkecil dikarenakan adanya pengaruh tegangan geser antara permukaan saluran dengan fluida yang melaluinya. Grafik diatas adalah grafik profil
kecepatan pada profil
transversing mechanism dan tabung pitot yang diatur sumbu x dan y nya, sesuai hasil percobaan praktikum. Pada grafik diatas masingmasing profil memiliki harga yang berbeda-beda. Pada yang berwarna ungu dapat dilihat kecepatan yang terus meningkat sampai pada tengah-tengah grafik dan kemudian kembali turun. Dengan demikian pada posisi x=10 dan y=20 maka kecepatan berada pada maksimal sedangkan pada kondisi awal lebih rendah. Sedangkan untuk posisi
5 10 15 20
yang lainnya kecepatan semakin menurun pada posisi dimana kecepatan maksimal pada grafik berwarna biru. Hal ini sama dengan hipotesa awal yang mengatakan kecenderungan kecepatan aliran udara pada tengah-tengah saluran adalah yang terbesar dan pada tepi yang bersinggungan dengan saluran udara. Pada grafik 3.24 diatas, kecenderungan profil kecepatan pada bagian tengah saluran udara naik dan memiliki nilai tertinggi. Hal ini dikarenakan adanya pengaruh tegangan geser antara fluida dengan saluran udara pada daerah yang dekat dinding.
Kesimpulan Dan Saran 3.5.1. Kesimpulan 1
Pengujian ducting pada praktikum Fenomena Dasar Konversi Universitas Diponegoro bertujuan untuk mengetahui prinsip kerja ducting yaitu sebagai tempat pendistribusian udara.
2
Besar nilai tekanan total absolut pada posisi dumper tutup penuh didapatkan nilai 492,624 Pa sedangkan untuk buka penuh didapatkan nilai 492,65 Pa. Hal ini menunjukkan bahwa bukaan dumper berpengaruh pada tekanan didalam saluran ducting.
3
Dari percobaan ducting pada praktikum didapatkan bahwa profil kecepatan pada bagian tengah saluran udara memiliki nilai yang lebih tinngi daripada didaerah sisi saluran udara. Hal ini dipengaruhi oleh tegangan geser antara fluida dengan sisi saluran udara
4
Kecepatan dan tekanan didalam ducting dipengaruhi oleh posisi bukaan dumper. Semakin terbuka posisi dumper, maka kecepatan dan debit fluida akan semakin besar sedangkan tekanan turun.
3.5.2
Saran 1. Sebelum melakukan percobaan sebaiknya praktikan teliti dalam menentukan nilai awal manometer sebelum dinyalakan dan posisi tabung pitotnya dan lebih baik dilakukan oleh lebih dari satu orang. 2. Asisten
praktikum
sebaiknya
mengawasi
penuh
proses
pengambilan data oleh praktikan agar tidak terjadi kesalahan pengukuran. 3. Koordinatoor laboratorium Fenomena Dasar Konveksi sebaiknya mengawasi jalannya praktikum dan memperbaharui alat uji pada laboratorium untuk mengurangi kesalahan pengambilan data oleh praktikan.
DAFTAR PUSTAKA [12] [9] [1] [7] [8] [2] [6] [11] [4] [3]
Bergman, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Tabel A.4, hal. 941 Fox, Robert W, Introduction to Fluid Mechanics, Appendix A Tabel A.1 http://konsultanmeonline.wordpress.com(Diakses 11 Juni 2013) http://www.mascoat.com/ducting-sound-damping1.html(Diakses 12 Juni 2013) http://www.scottaire.co.uk/spiralduct_new2.html(Diakses 12 Juni 2013) Job Sheet Praktikum Fenomena Dasar 2013, hal 1 Job Sheet Praktikum Fenomena Dasar 2013, hal 4 Job Sheet Praktikum Fenomena Dasar 2013, hal 6 JP Holman, Perpindahan Kalor Laboratorium Fenomena Dasar Konversi Energi Teknik Mesin Universitas
[10] [5]
Diponegoro Laporan Fenomena Dasar konversi, Bab II Ducting, 2010 Mechanical measurements by Thomas G. Beckwitch
