BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada masa sekarang ini, perkembangan industri dan teknologi berkembang dengan sangat pesat, tidak terkecuali pada bidang pengukuran, termasuk pengukuran laju aliran fluida dalam pipa. Salah satu dari berbagai macam metode pengukuran aliran fluida dalam pipa adalah dengan menggunakan Orifice Plate. Laju aliran fluida dalam sebuah pipa penting untuk diketahui, khusus pada industri-industri yang memanfaatkan pipa sebagai media penyalur fluida, sebab dapat mempengaruhi biaya dan proses produksi dari industri-industri tersebut. Pada sebuh plan pembangkit tenaga uap misalnya, aliran fluida, dalam hal ini uap (steam), laju aliran massa atau volum steam sangat penting untuk diketahui, agar jumlah uap yang menumbuk turbin dapat diketahui, sehingga dapat diperkirakan jumlah energi yang seharusnya dihasilkan oleh plan tersebut, dan berguna untuk menghitung kerugiankerugian pada aliran uap dalam pipa, sehingga dapat dirancang susunan pipa yang menghasilkan kerugian paling sedikit.
1.2
Perumusan Masalah
Karena kebutuhan alat ukur aliran fluida, yaitu orifice yang khusus untuk sebuah pipa tertentu, maka penulis mencoba merancang sebuah orifice yang sesuai untuk kebutuhan tersebut. Orifice yang akan penulis bahas dan rancang adalah di khususkan pada orifice berjenis Quadrant edge orifice dan Conical entrance orifice plate.
1
1.3
Tujuan
Tujuan dari perancangan ini adalah: 1.
Sebagai syarat kelulusan dari mata kuliah Tugas Perancangan di Jurusan Teknik Mesin UNDIP.
2.
Belajar mengaplikasikan ilmu yang selama ini telah diperoleh dalam persoalan yang sebenarnya.
3.
Belajar merancang orifice plate dan menghitung laju aliran fluida dengan bantuan orifice plate.
1.4
Metode Pengumpulan Data
Dalam usaha untuk mendapatkan data yang dibutuhkan untuk penulisan dan perancangan orifice plate ini, penulis melakukan beberapa metode, yaitu: 1.
Mencari literatur yang berkaitan dengan topik yang penulis bahas, dari perpustakaan, maupun berbagai sumber literatur lainnya.
2.
Survey langsung dilapangan, berkaitan dengan harga bahan baku pembuatan orifice, maupun tentang proses kerja orifice.
3.
Menggunakan media internet untuk mengumpulkan informasi-informasi yang berhubungan dengan topik.
1.5
Sistematika Penulisan
Penulisan laporan Perancangan Orifice Plate ini mengikuti sistematika sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar belakang
1.2
Perumusan masalah
1.3
Tujuan
2
1.3
Tujuan
Tujuan dari perancangan ini adalah: 1.
Sebagai syarat kelulusan dari mata kuliah Tugas Perancangan di Jurusan Teknik Mesin UNDIP.
2.
Belajar mengaplikasikan ilmu yang selama ini telah diperoleh dalam persoalan yang sebenarnya.
3.
Belajar merancang orifice plate dan menghitung laju aliran fluida dengan bantuan orifice plate.
1.4
Metode Pengumpulan Data
Dalam usaha untuk mendapatkan data yang dibutuhkan untuk penulisan dan perancangan orifice plate ini, penulis melakukan beberapa metode, yaitu: 1.
Mencari literatur yang berkaitan dengan topik yang penulis bahas, dari perpustakaan, maupun berbagai sumber literatur lainnya.
2.
Survey langsung dilapangan, berkaitan dengan harga bahan baku pembuatan orifice, maupun tentang proses kerja orifice.
3.
Menggunakan media internet untuk mengumpulkan informasi-informasi yang berhubungan dengan topik.
1.5
Sistematika Penulisan
Penulisan laporan Perancangan Orifice Plate ini mengikuti sistematika sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar belakang
1.2
Perumusan masalah
1.3
Tujuan
2
1.4
Metode Pengumpulan Data
1.5
Sistematika Penulisan
BAB II DASAR TEORI 2.1
Pengertian Orifice
2.2
Macam-macam Orifice
2.3
Prinsip Kerja Orifice
BAB III PERANCANGAN ORIFICE BAB IV PERHITUNGAN 4.1
Prosedur Pengujian Orifice
4.2
Data Hasil Pengujian
4.3
Pengolahan Data
BAB V PENUTUP 5.1
Kesimpulan
5.2
Saran
3
BAB II DASAR TEORI
Dasar teori dalam bab ini akan menjelaskan tentang konsep, review tentang macam-macam orifice dan prinsip dasar orifice. Yang mengetengahkan teori-teori klasik dasar bidang mekanika fluida. Penjelasan tentang persaman dasar akan mendasari prinsip-prinsip aliran dalam pipa. 2.1
Pengertian Orifice
Orifice adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran volum atau massa fluida di dalam saluran yang tertutup (pipa) berdasarkan prinsip beda tekanan. Alat ini berupa plat tipis dengan gagang yang diapit diantara flens pipa. Fungsi dari gagang orifice adalah untuk memudahkan dalam proses pemasangan dan penggantian. Orifice termasuk alat ukur laju aliran dengan metode rintangan aliran (Obstruction Device). Karena geometrinya sederhana, biayanya rendah dan mudah dipasang atau diganti. Gambar 4.1 menunjukkan geometri orifice yang umum digunakan.
Gambar 2.1 Geometri Orifice plate secara umum
Selain menggunakan orifice, untuk mengukur laju aliran dengan metode rintangan aliran dapat juga menggunakan nozel dan venturi. Kelebihan dan kekurangan dari ketiga alat ukur laju aliran tersebut dapat diliha pada Tabel 2.1.
4
Tabel 2.1 Kelebihan dan Kekurangan Beberapa Jenis Alat Ukur Laju Aliran Alat ukur
Orifice
Kelebihan
Kekurangan
Mudah dalam pemasangan
Head loss tinggi
Biayanya rendah
Akurasi tergantung pada
Mudah dalam penggantian
kondisi
instalasi
dan
kondisi orifice
Head loss rendah
Kapasitas aliran lebih besar dari orifice
Venturi
Biaya awalnya besar
Sulit dalam penggantian
pada beda tekanan yang sama
Akurasi tidak tergantung pada pemakaian dan kondisi instalasi
Head loss rendah
Kapasitas aliran lebih besar dari orifice pada beda tekanan yang sama
Nozel
Akurasi tidak tergantung pada pemakaian dan kondisi instalasi
Baik untuk temperature dan kecepatan tinggi
2.2
Macam-macam Orifice
Untuk melayani berbagai jenis aliran dan beraneka ragam fluida, maka terdapat beberapa jenis orifice plate, yaitu: 2.2.1
Concentric Orifice
Concentric Orifice merupakan jenis orifice yang paling banyak digunakan. Profil lubang orifice ini mempuyai takik (bevel) dengan kemiringan 45° pada tepi bagian downstream(lihat gambar di bawah). Hal ini akan mengurangi jarak tempuh dari aliran tersebut mengalami perbedaan tekanan melintang. Setelah aliran melewati orifice akan terjadi penurunan tekanan dan kemudian mencoba kembali ke tekanan
5
semula tetapi terjadi sedikit tekanan yang hilang permanen (permanent pressure loss) sehingga perbedaan tekanan upstream dan downstream tidak terlalu besar. Perbandingan diameter orifice dan diameter dalam pipa dilambangkan dengan “β”. Orifice jenis ini memiliki ketentuan untuk nilai β
yaitu antara 0.2-0.7 karena
akurasinya akan berkurang untuk nilai diluar batas tersebut.
Gambar 2.2 Standard concentric orifice
2.2.2
Counter Bore Orifice
Counter bore orifice pada prinsipnya sama dengan concentric Orifice. Perbedaanya terdapat pada profil lubangnya, orifice ini tidak mempuyai takik (bevel) tapi diameter lubangya lebih besar pada bagian downstream daripada diameter lubang pada bagian upstream (lihat gambar di bawah).
6
Gambar 2.3 Counter bored orifice
2.2.3
Eccentric Orifice
Eccentric orifice mempunyai profil lubang yang sama dengan concentric orifice. Akan tetapi, pada eccentric orifice lubang tidak terletak tepat di tengah. Diameter takik (bevel) bagian bawah hampir lurus (98%) dengan diameter dalam dari pipa (lihat gambar di bawah).
Gambar 2.4 Eccentric orifice
7
2.2.4
Quadrant Bore Orifice
Quadrant bore orifice digunakan untuk mengukur aliran fluida dengan viscositas tinggi dan direkomendasikan untuk bilangan Reynold di bawah 10000. Profil dari lubang Quadrant bore orifice dapat dilihat pada gambar di bawah. Radius “R” merupakan fungsi dari β. Ketebalan orifice sebanding dengan kuadran radius “R”.
Gambar 2.5 Quadrant bore orifice
2.2.5
Segmental Orifice
Segmental orifice didesain untuk fluida dengan kandungan sedimen yang tinggi. Profil dari lubang segmental orifice dapat dilihat pada gambar di bawah. Diameter “D” bagian bawah hampir lurus (98%) dengan diameter dalam dari pipa. “H” merupakan tinggi dari lingkaran lubang. Rasio β merupakan diameter lubang “D” dibagi dengan diameter dalam dari pipa. Segmental orifice merupakan jenis orifice yang paling sulit dalam proses manufaktur,diperlukan proses finishing secara manual.
8
Gambar 2.6 Segmental orifice 2.2.6
Restriction Orifice
Tujuan dari instalasi Restriction orifice adalah untuk menghasilkan presure drop yang besar. Restriction orifice biasanya ditunjukkan dengan “RO” atau “FO”. Restriction orifice dapat menghasilkan pressure drop sampai 50 % untuk fluida gas. Profil lubang Restriction orifice berbeda dengan orifice yang lain (lihat gambar di bawah). Profil lubangnya lurus sehingga tekanan yang hilang secara pemanen cukup besar akibatnya perbedaan tekanan upstream dan tekanan downstream cukup mencolok.
Gambar 2.7 Restriction orifice
9
Profil tekanan suatu fluida yang melewati orifice flowmeter dan restriction orifice dapat dilihat pada gambar di bawah ini,
Gambar 2.8 Perbandingan Pressure loss orifice flowmeter dan restri ction Dari gambar di atas tampak bahwa terjadi pressure loss yang lebih besar pada restriction orifice dibandingkan dengan orifice flowmeter.
2.3
Prinsip Kerja Orifice
2.3.1
Prinsip dan Persamaan Dasar
Orifice merupakan alat untuk mengukur laju aliran dengan prinsip beda tekanan atau disebut juga Bernoulli’s principle yang mengatakan bahwa terdapat hubungan antara tekanan fluida dan kecepatan fuida. Jika kecepatan meningkat, tekanan akan menurun begitu pula sebaliknya. Pada dasarnya orifice berupa plat tipis dengan lubang di bagian tertentu (umumnya di tengah). Fluida yang mengalir melalui pipa ketika sampai pada orifice akan dipaksa untuk melewati lubang pada orifice. Hal itu menyebabkan terjadinya
10
perubahan kecepatan dan tekanan. Titik dimana terjadi kecepatan maksimum dan tekanan minimum disebut vena contracta. Setelah melewati vena contracta kecepatan dan tekanan akan mengalami perubahan lagi. Dengan mengetahui perbedaan tekanan pada pipa normal dan tekanan pada vena contracta, laju aliran volume dan laju aliran massa dapat diperoleh dengan persamaan Bernoulli. Skema prinsip kerja orifice dapat dilihat pada Gambar 4.9.
P1
Pipa
D
P3
P2
Orifice
d Vena contracta
1
2
3
Gambar 2.9 Prinsip Kerja Orifice Keterangan :
P1 = tekanan upstream P2 = tekanan downstream (pada vena contracta) P3 = tekanan setelah terjadi pemulihan (setelah melewati vena contracta) D = diameter dalam pipa d
= diameter orifice
11
1.
Persamaan Bernoulli
Karena aliran steam pada pipa horisontal maka h 1 = h2, sehingga,
Misalkan,
maka, 2.
(1)
Persamaan Kontinuitas
(2)
Subtitusi pesamaan (2) ke persamaan (1),
√ √
(3)
12
3.
Menghitung laju aliran volume
̇
(4)
Substitusi persamaan (3) ke (4), maka,
̇ √ √
Untuk meyederhanakan maka dibagi dengan menjadi,
, sehingga laju aliran volume
̇ √ ̇ ̇ Substitusikan
(5)
ke persamaan (5)sehingga menjadi,
2.3.2
(6)
Aliran Inkompresibel Melewati Orifice
Persamaan (6) merupakan persamaan untuk menghitung laju aliran volume secara teoritik dimana aliran dianggap laminar sempurna dan inviscid (viskositasnya nol). Akan tetapi dalam kondisi nyata akan muncul pengaruh viskositas dan turbulensi. Untuk menghitung pengaruh dari kedua faktor tersebut maka diperkenalkan coefficient of discharge Cd. Untuk aliran yang melewati orifice, nilai dari Cd tergantung pada bilangan Reynolds (Re) dan rasio diameter orifice dan diameter dalam dari pipa (β).
13
Bilangan Reynolds (Re) dirumuskan sebagai berikut,
̇
Nilai Cd dapat diperoleh dengan persamaan,
β
β
β
Persamaan tersebut dapat digambarkan alam bentuk grafik pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Diagram Coefficient of Discharge (Cd)
14
Untuk bilangan Reynold yang besar nilai Cd standar yang sering dipakai adalah 0.6. Akan tetapi, untuk bilangan Reynold kecil perubahan nilai Cd cukup signifikan. Dengan memperhitungkan coefficient of discharge maka persamaan (6) akan menjadi,
̇
Dengan
maka persamaan menjadi,
̇
Diketahui bahwa rasio diameter β
̇ ()
( )
β
persamaan menjadi,
(7)
merupakan velocity of approach factor. Coefficient of discharge dan
β
velocity of approach factor sering dikombinasikan ke dalam satu koefisien yang disebut flow coefficient K.
( )
(8)
β
15
Nilai K juga dapat diperoleh dari grafik pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Diagram Koefisien Orifice (K) Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa untuk bilangan Reynold Re > 10 5 nilai K tidak mengalami perubahan yang signifikan (dinggap konstan). Akan tetapi, untuk bilangan Reynold kecil terjadi perubahan nilai K yang besar. Dengan memasukkan persamaan (8) ke persamaan (7), maka persamaan untuk mencari laju aliran volume dapat disedehanakan menjadi,
̇
(9)
Sedangkan untuk menghitung laju aliran massa adalah sebagai berikut,
̇ ̇
(10)
16
Dengan substitusi persamaan (7) ke persamaan (10) maka laju aliran massa menjadi,
̇ ( )
(11)
β
Atau dengan substitusi persamaan (9) ke persamaan (10) maka laju aliran massa menjadi,
̇ √
(12)
2.3.3
Aliran Kompresibel Melewati Orifice
Persamaan (7), (9), (11), dan (12) merupakan persamaan untuk menghitung laju aliran inkompresibel yang melewati orifice. Sedangkan untuk aliran kompresibel ada faktor lain yang berpengaruh yaitu faktor kompresibilitas yang dilambangankan dengan Y. Faktor kompresibilitas ini muncul karena adanya perubahan densitas fluida. Persamaan untuk faktor kompresibilitas adalah,
Untuk aliran kompresibel yang melewati orifice laju aliran volumenya menjadi,
̇ Atau,
̇ 17
Sedangkan untuk persamaan laju aliran massanya menjadi,
̇ Atau,
̇ √ Keterangan :
̇ ̇
= Laju aliran Volume ( m3/s) = Laju aliran massa (Kg/s)
P1
= tekanan upstream (Bar,Pa)
P2
= tekanan downstream (pada vena contracta) (Bar,Pa)
ΔP = Beda Tekanan (N/ m2) d
= Diameter Orifice (m)
D
= Diameter dalam Pipa (m)
a0 = Luas Penampang orifice (m2) a1
= Luas penampang pipa (m2)
= massa jenis (Kg/ m3)
K
= Flow Coefficient
Cd = Coefficient of Discharge v
= kecepatan fluida (m/s)
= viskositas fluida (kg/ms)
Y
= faktor kompresibilitas
χ
= isentropic coefficient (untuk gas ideal=1.4)
18
2.3.4
Permanent Pressure Loss
Pemasangan orifice akan menimbulkan terjadinya tekanan yang hilang secara permanen ( permanent pressure loss ). Besarnya permanen pressure loss dipengaruhi oleh rasio diameter orifice terhadap dimeter dalam pipa ( β ). Dari grafik pada Gambar 2.12 dapat diketahui besarnya permanent pressure loss.
Gambar 2.12 Permanent Pressure Loss Dari grafik di atas dapat dilihat besarnya permanent pressure loss dalam % beda tekanan (∆P) untuk beberapa nilai β .
19
BAB III PERANCANGAN ORIFICE
Proses pembuatan orifice plate dijelaskan pada tabel berikut ini. Tabel 3.1 Langkah Pembuatan Quadran Edge Orifice Pla t LANGKAH PEMBUATAN QUADRAN EDGE ORIFICE P LAT (Satuan dalam mm)
GAMBAR
ALAT 1. Mesin bubut 2. Pahat bubut luar 3. Meteran
LANGKAH KERJA 1. Siapkan mesin bubut. 2. Ukur benda kerja. 3. Pasang benda kerja pada mesin bubut. 4. Lakukan pembubutan muka sampai didapat ukuran tebal 5mm. 5. Setelah itu lakukan pembubutan untuk mendapatkan diameter lingkaran plat .
20
1. Mesin bubut 2. Center bor 3. Bor diameter 5, 10, 29, 30, 34, reamer 4. Meteran
1. Pasang center bor pada pencekam. 2. Lakukan boring kecil dengan RPM tinggi min 800 rpm untuk mendapatkan titik awal pengeboran. 3. Lepas center bor ganti dengan bor , lakukan drilling. 4. Setelah itu lakukan proses drilling bertahap sampai didapat ukuran 34 mm, adapun ukuran tahapan bornya adalah . 5. Lakukan reamer untuk mendapatkan ukuran .
1. Mesin bubut 2. Pahat bubut dalam 3. Meteran
1. Untuk melakukan pembubutan tirus eretan atas dimiringkan sebesar . 2. Setting pahat pada center benda kerja dengan kedalaman 1,5 mm. 3. Jalankan pahat sepanjang 19,955 mm dengan perhitungan mm.
dalam
21
1. Mesin bubut 2. Pahat bubut radius dalam ukuran 3. Meteran
1. Untuk mendapatkan pembubutan radius ada 2 cara. a. Dengan menggunakan pahat radius. b. Dengan menggerakkan eretan memanjang dan melintang secara bersamaan, namun cara ini susah dilakukan. 2. Jika kita pakai langkah A maka, setting pahat pada titik ujung lubang drilling 3. Jalankan sepanjang 3,5 mm kedepan sehingga membentuk radius 3,5 mm
Table 3.2 Langkah Pembuatan Conical Entrance Orifice Plat LANGKAH PEMBUATAN CONICAL ENTRANCE ORIFICE PLAT (Satuan dalam mm) GAMBAR ALAT LANGKAH KERJA 1. Mesin bubut 1. Siapkan mesin 2. Pahat bubut luar bubut. 3. Meteran 2. Ukur benda kerja 3. Pasang benda kerja pada mesin bubut. 4. Lakukan pembubutan muka sampai didapat ukuran tebal 5mm. 5. Setelah itu lakukan pembubutan untuk mendapatkan diameter lingkaran plat .
22
1. Mesin bubut 2. Center bor 3. Bor diameter 5, 10, 29, 30, 34, reamer 4. Meteran
6. Pasang center bor pada pencekam. 7. Lakukan boring kecil dengan RPM tinggi min 800 rpm untuk mendapatkan titik awal .pengeboran. 8. Lepas center bor ganti dengan bor , lakukan drilling. 9. Setelah itu lakukan proses drilling bertahap sampai didapat ukuran 34 mm, adapun ukuran tahapan bornya adalah . 10. Lakukan reamer untuk mendapatkan ukuran . 1. Setting pahat bubut dalam dengan pada center benda kerja. 2. Masukkan sedalam 1 mm. 3. Jalankan pahat bubut sepanjang 17,26 mm.
1. Pahat bubut dalam profile flat
23
1. Pahat bubut dalam
1. Untuk melakukan pembubutan tirus eretan atas dimiringkan sebesar . 2. Balik benda kerja 3. Setting pahat pada center benda kerja dengan kedalaman 3 mm. Jalankan pahat sepanjang 16,8 mm dengan perhitungan
4.
Pahat kuat sampai
kedalaman 3 mm karena hanya bekerja seperti champer dalam.
24
BAB IV PERHITUNGAN HASIL PENGUJIAN
4.1 Prosedur Pengujian Orifice
Pada pengujian kedua orifice plate ini, kami memasangnya pada saluran inlet karburator sebuah mesin diesel, kemudian mesin diesel dioperasikan sehingga karburator menghisap udara melewati flow meter yang berupa orifice yang telah kami pasang. Setelah mesin dijalankan, diamati nilai tekanan pada daerah sebelum orifice dan tekana outlet setelah melewati orifice. Dalam pengambilan data tekanan kami menggunakan manometer, sehingga satuan tekanan masih dalam mmH20, dan kemudian dikonversi kegalam N/m 2 agar dapat digunakan dalam perhitungan. Pulse meter sensor digunakan untuk mengukur kecepatan putaran mesin, satuan dalam rpm. 4.2 Data Hasil Pengujian
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Quadrant Edge Orifice Plate a. Quadrant Edge Orifice Plate
v
P1
rpm I
II
P1 III
rata2
P2 I
II
P2 III
∆P
rata2
2.6
1250
12.4
12.4
12.4
12.4
12.3
12.3
12.3
12.3
0.1
2.8
1500
12.4
12.4
12.4
12.4
12.3
12.3
12.3
12.3
0.1
3.2
1750
12.4
12.4
12.4
12.4
12.3
12.3
12.2
12.3
0.1
3.9
2000
12.5
12.4
12.4
12.4
12.4
12.3
12.2
12.3
0.1
5.9
2250
12.5
12.5
12.5
12.5
12.4
12.3
12.2
12.3
0.2
6.5
2500
12.5
12.5
12.5
12.5
12.3
12.3
12.2
12.3
0.2
6.6
2750
12.5
12.5
12.5
12.5
12.2
12.2
12.2
12.2
0.3
7.4
3000
12.5
12.5
12.5
12.5
12.2
12.2
12.1
12.2
0.3
7.8
3250
12.5
12.5
12.6
12.5
12.2
12.2
12.1
12.2
0.4
8.4
3500
12.6
12.6
12.6
12.6
12.1
12.1
12.0
12.1
0.5
25
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Conical Entrance Orifice Plate b. Conical Entrance Orifice Plate
v
p1
rpm I
II
p1 III
rata2
p2 I
II
p2 III
∆P
rata2
2.6
1250
12.4
12.5
12.5
12.5
12.3
12.4
12.4
12.4
0.1
2.8
1500
12.4
12.5
12.5
12.5
12.3
12.4
12.4
12.4
0.1
3.2
1750
12.4
12.5
12.5
12.5
12.3
12.4
12.4
12.4
0.1
3.9
2000
12.5
12.5
12.5
12.5
12.3
12.3
12.4
12.3
0.2
5.9
2250
12.5
12.5
12.6
12.5
12.2
12.3
12.3
12.3
0.3
6.5
2500
12.5
12.6
12.6
12.6
12.2
12.2
12.3
12.2
0.3
6.6
2750
12.5
12.7
12.7
12.6
12.2
12.2
12.3
12.2
0.4
7.4
3000
12.6
12.7
12.7
12.7
12.2
12.2
12.2
12.2
0.5
7.8
3250
12.6
12.8
12.7
12.7
12.1
12.1
12.2
12.1
0.6
8.4
3500
12.7
12.8
12.8
12.8
11.9
12
12.1
12.0
0.8
4.3 Pengolahan Data
Setelah didapatkan data-data hasil pengujian, maka dilakukan penghitungan untuk menemukan laju aliran massa yang melewati kedua orifice te rsebut. Perhitungan sampel adalah pada Conical Entrance Orifice Plate putaran 1250 rpm. Menghitung bilangan Reynold (Re):
⁄ ⁄ ⁄ Menghitung koefisien discharge (Cd ):
Menghitung faktor kompresibilitas (Y):
26
̇ ⁄ ̇
Menghitung laju aliran massa ( ):
Perhitungan laju aliran massa yang pada berbagai putaran: Table 4.3 Perhitungan Laju Aliran Massa Quadrant Edge Orifice Plate
Quadrant Edge Orifice Plate
v
rpm
p1
p2
∆P
Y
Re
Cd
laju aliran massa
2.6
1250
12.4
12.3
0.1
1.00
12159.94
0.6
0.000283
2.8
1500
12.4
12.3
0.1
1.00
13095.32
0.6
0.000283
3.2
1750
12.4
12.3
0.1
1.00
14966.08
0.6
0.000283
3.9
2000
12.4
12.3
0.1
1.00
18239.91
0.6
0.000283
5.9
2250
12.5
12.3
0.2
1.00
27593.71
0.6
0.000399
6.5
2500
12.5
12.3
0.2
1.00
30399.85
0.6
0.000399
6.6
2750
12.5
12.2
0.3
0.99
30867.54
0.6
0.000487
7.4
3000
12.5
12.2
0.3
0.99
34609.06
0.6
0.000487
7.8
3250
12.6
12.2
0.4
0.99
36479.82
0.6
0.000561
8.4
3500
12.6
12.1
0.5
0.99
39285.96
0.6
0.000626
27
Table 4.4 Perhitungan Laju Aliran Massa Conical Entrance orifice Plate
Conical Entrance orifice Plate
v
putaran
p1
p2
∆P
Y
Re
Cd
Laju aliran massa
2.6
1250
12.5
12.4
0.1
1.00
12159.94
0.6
0.000283
2.8
1500
12.5
12.4
0.1
1.00
13095.32
0.6
0.000283
3.2
1750
12.5
12.4
0.1
1.00
14966.08
0.6
0.000283
3.9
2000
12.5
12.3
0.2
1.00
18239.91
0.6
0.000364
5.9
2250
12.5
12.3
0.3
0.99
27593.71
0.6
0.000460
6.5
2500
12.6
12.2
0.3
0.99
30399.85
0.6
0.000513
6.6
2750
12.6
12.2
0.4
0.99
30867.54
0.6
0.000561
7.4
3000
12.7
12.2
0.5
0.99
34609.06
0.6
0.000605
7.8
3250
12.7
12.1
0.6
0.99
36479.82
0.6
0.000665
8.4
3500
12.8
12.0
0.8
0.98
39285.96
0.6
0.000770
28
Grafik perbandingan putaran mesin dengan laju aliran massa yang melewati orifice:
Perbandingan Putaran dengan Laju Aliran Massa 0.0009 0.0008 Quadrant
0.0007 0.0006 a s s a M0.0005 n a r i l A0.0004 u j a L 0.0003
Conical
0.0002 0.0001 0 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 Putaran (rpm)
Gambar 4.1 Grafik perbandingan putaran mesin dengan laju aliran massa yang melewati orifice Pada grafik terlihat, makin besar putaran mesin, maka makin besar pula laju aliran massanya, hal ini disebab oleh mesin membutuhkan pasokan udara yang lebih banyak sebanding dengan semakin besarnya putaran yang dihasilkan. Laju aliran massa yang melewati Conical Entrance Orifice Plate lebih besar dibanding dibanding dengan yang melewati Quadrant Edge Orifice Plate, ini disebabkan penurunan tekanan yang disebabkan oleh Quadrant Edge Orifice Plate lebih besar dibanding dengan Conical Entrance Orifice.
29
