HEAD LOSS MINOR Kerugian tekan (head loss) adalah salah satu kerugian yang tidak dapat dihindari pada suatu aliran fluida yang berupa berkurangnya tekanan pada suatu aliran, sehingga menyebabkan kecepatan aliran mengecil. Salah satu kerugian yang sering terjadi dan tidak dapat diabaikan pada aliran air yang menggunakan menggunakan pipa adalah kerugian tekan t ekan akibat gesekan dan perubahan penampang atau pada belokan pipa yang menggangu aliran normal. Hal ini menyebabkan menyebabkan aliran air semakin lemah dan mengecil. Kehilangan energi sepanjang aliran dapat disebabkan oleh geseran atau perubahan penampang aliran aliran oleh gangguan lokal. Dibanding Dibanding dengan kehilangan energi energi akibat geseran, kehilangan energi akibat perubahan penampang atau arah aliran adalah kecil oleh karena itu disebut kehilangan energi minor (minor losses). Akan tetapi apabila kehilangan minor ini berjumlah banyak di sepanjang aliran maka akan mengakibatkan kehilangan yang berarti bagi sistem aliran. Untuk setiap sistem pipa, selain kerugian tipe moody yang dihitung untuk seluruh panjang pipa, ada pula yang dinamakan kerugian minor (minor losses).
MINOR LOSSES TERJADI KARENA ADANYA : 1. Kontraksi Tiba-Tiba atau Perlahan 2. Pelebaran Tiba-Tiba atau Perlahan 3. Tikungan 4. Katup
SECARA UMUM RUMUS KEHILANGAN TINGGI TEKAN AKIBAT MINOR LOSSES :
h L k L
Dimana : k L v
v
2
2g
= koefisien kehilangan energi tergantung jenis penyebab = kecepatan
1. Kehilangan Energi Akibat Kontraksi Tiba-Tiba •
Kontraksi tiba-tiba dapat membuat tekanan turun karena kehilangan energi akibat turbulensi dan meningkatnya kecepatan.
Kehilangan energi terbesar pada ruas c-d yang disebut vena contracta dimana kecepatan aliran jet tinggi dan tekanan yang rendah. Energi kembali pulih ketika di ruas d-e. Termasuk dalam kehilangan energi akibat kontraksi tiba-tiba adalah peralihan pipa masuk.
•
Perhitungan kehilangan energi dihitung dengan rumus dibawah
V 22 hc K c g 2 Dimana kc = koefisien kontraksi yang tergantung dari d 2 /d1
Kerugian yang terjadi karena perubahan penampang pipa secara mendadak (kontraksi tiba-tiba) mempunyai koefisien kerugian (KL) = hL/(V22/2g), adalah fungsi dari rasio A2/A1. Nilai KL berubah secara gradual dari satu kondisi ekstrim dengan sisi masuk bertepi tajam ( A2/A1= 0 dengan KL = 0.50 ) sampai kondisi ekstrim lainnya tanpa adanya perubahan luas ( A2/A1= 1 dengan KL = 0 )
2. Kehilangan Energi Akibat Ekspansi Tiba-Tiba •
Skema hgl dan egl dari kehilangan energi akibat ekspansi dapat dilihat pada gambar dibawah
Termasuk dalam kehilangan energi ini adalah pipa yag dihubungkan dengan reservoir. Kehilangan energi terjadi pada ruas a dan b dimana garis aliran menempel di dinding akibat terpisahnya garis aliran. Energi pulih kembali pada titik c karena aliran jet melemah pada titik tersebut Kehilangan energi dapat dihitung h E
V V 1
2
2
2g
atau 2
A V h E 1 A 2 g 1
2
2
1
3. Kehilangan Energi Akibat Tikungan (Belokan)
Belokan pada pipa menghasilkan kerugian head yang lebih besar dari pada jika pipa lurus. Kerugian-kerugian tersebut disebabkan daerah-daerah aliran yang terpisah didekat sisi dalam belokan (khususnya jika belokan tajam) dan aliran sekunder yang berpusar karena ketidak seimbangan gaya-gaya sentripetal akibat kelengkungan sumbu pipa. Ada dua macam belokan pipa, yaitu belokan lengkung atau belokan patah ( mitter atau multipiece bend ). Kelokan atau lengkungan dalam pipa, senantiasa mengimbaskan atau menginduksikan rerugi yang lebih besar dari pada rerugi gesekan Moody karena pemisahan aliran pada dinding dan aliran sekunder yang berpusar yang timbul dari percepatan memusat. Rerugi lubang masuk sangat tergantung pada geometri lubang masuk itu, dimana lubang masuk lengkungan elbow yang ditumpulkan dengan baik mempunyai rerugi yang hampir bisa diabaikan, dengan K hanya 0,05. Efek yang tidak diharapkan ini disebabkan oleh pemisahan aliran total dalam pembaur bersudut besar, yang akan segera terlihat bila kita mempelajari lapisan batas. Kehilangan energi akibat tikungan diakibatkan meningkatnya tekanan pada bagian luar pipa dan menurun pada bagian dalam pipa. Untuk mengembalikan tekanan dan kecepatan pada bagian dalam pipa, menyebabkan terjadinya pemisahan aliran. •
Kehilangan energi akibat tikungan bergantung pada jari-jari tikungan (r) dan diameter pipa (d), yaitu : h B k B
v
2
2g
CONTOH TABEL KB R/D
1
2
4
6
10
16
20
KB
0.35
0.19
0.17
0.22
0.32
0.38
0.42
4. Kehilangan Energi Akibat Katup ( Valve)
Kehilangan energi akibat katup dihitung dengan : 2 v hV K V 2g
Kehilangan tekanan yang terjadi pada sistem perpipaan atau saluran akan menghasilkan dampak yang sama, baik oleh bagian lurus dari pipa ditambah dengan jumlah kesetaraan panjang pipa utama dari kehilangan tekanan yang disebabkan oleh komponen sistem perpipaan seperti klep, sambungan T, belokan dengan berbagai besaran sudut, pembesaran dan pengecilan pipa, pintu masuk kedalam dan keluar dari tangki.
Adapun nilai dari koefisien k , untuk berbagai komponen perpipaan atau saluran adalah sbb . 1)
Kehilangan tekanan pada pintu masuk pipa (inlet) : k =0,5
2)
Kehilangan tekanan pada pintu keluar (outlet):
3)
Secara umum dapat dinyatakan sebagai hf= k v /2g
k =1 2
a.
.
Untuk klep terbuka, nila ξ : i.
Gate valve =0,15
ii.
Glove valve=7,5
iii.
Angle valve=4,0
b.
Siku (Elbow): k = 0,5 – 1,5
c.
Untuk simpangan berbentuk T: k = 1,5 (untuk belokan), 0,5 untuk arah lurus
d.
Pintu masuk (inlet): k = 0,05-1,0 (0,05 untuk pintu masuk yang alirannya bersifat sejajar, stream lines
e.
2
Pembesaran tiba-tiba: k = (v1-v2) /2g
Tabel Nilai Koefesien Kehilangan Tekanan Pada Rugi Minor (k)
Tabel Kehilangan Tekanan Pada Rugi Minor (k)
Nilai Kekasaran dalam pipa untuk berbagai jenis bahan pipa (e)
Cast iron (Asphalt dipped)
0.1220 mm
0.004800”
Cast iron
0.4000 mm
0.001575”
Concrete
0.3000 mm
0.011811”
Copper
0.0015 mm
0.000059”
PVC
0.0050 mm
0.000197”
Steel
0.0450 mm
0.001811”
Steel (Galvanised)
0.1500 mm
0.005906”
