ade wijaya_mekanika fluida (flow measurement)

5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 1/13

TUGAS

MEKANIKA FLUIDA

FLOW MEASUREMENT

BY

ADE WIJAYA

F1COO5OO2

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MATARAM

2010



PENGUKURAN ARUS

Metode Langsung

Tank dapat digunakan untuk menentukan laju aliran untuk cairan mengalir tunak dengan

mengukur volume atau massa cair yang dikumpulkan selama interval waktu yang

dikenal. Jika interval waktu yang cukup panjang, laju aliran dapat ditentukan secara tepat

menggunakan tank.Kompresibilitas harus dipertimbangkan dalam pengukuran volume

gas. Ini tidak praktis untuk mengukur massa gas, tetapi volume sampel dapat

dikumpulkan dengan menempatkan sebuah lonceng terbalik di atas air dan menahan

tekanan konstan oleh counterweight. Kalibrasi tidak diperlukan bila pengukuran volume

diatur dengan hati-hati, ini merupakan keuntungan besar dari metode langsung.

Pembatasan Flow Meter untuk Aliran dalam Saluran Ducts

Sebagian besar aliran meter pembatasan untuk aliran internal (kecuali aliran elemen

laminar) didasarkan pada percepatan aliran cairan melalui beberapa bentuk nozzle, Aliran

aliran utama terus mempercepat dari tenggorokan nosel untuk membentuk contract vena

pada bagian (2) dan kemudian berkurang kecepatannya lagi untuk semua saluran. Pada

contract vena, daerah aliran minimum, maka arus arus dasarnya lurus, dan tekanan

adalah seragam di seluruh bagian saluran. Laju aliran teoritis adalah:

Persamaan (3.13.1) menunjukkan hubungan umum untuk flow meter pembatasan laju

aliran massa adalah sebanding dengan akar kuadrat dari perbedaan tekanan di keran

meter. Hubungan ini membatasi laju aliran yang dapat diukur secara akurat untuk kira-

kira kisaran 4:1.



Laju aliran massa yang sebenarnya diberikan oleh:

FIGURE 3.13.1 Internal flow through a generalized nozzle, showing control volume

used for analysis

di mana C adalah koefisien debit empiris.

If b = Dt / D 1, then ( At / A 1)2 = ( Dt / D 1)4 = b4, and Jika b = Dt / D 1, maka (Pada /

A 1) 2 = (Dt / D 1) 4 b4, = dan

Dimana 1 / (1 Ð b4) 1 / 2 adalah faktor koreksi kecepatan. Menggabungkan koefisien

debit dan kecepatan

faktor koreksi ke dalam aliran tunggal koefisien,



yields the mass flow rate in the form: menghasilkan laju aliran massa berupa:

Data pengujian dapat digunakan untuk mengembangkan persamaan empiris untuk

memprediksi koefisien aliran vs diameter pipa dan jumlah Reynolds untuk sistem

metering standar persamaan. Ketepatan (dalam kisaran yang ditentukan) seringkali cukup

untuk menggunakan meter tanpa kalibrasi. Jika tidak, koefisien harus diukur eksperimen.

Untuk rejim aliran turbulen (Re D> 4000), koefisien aliran dapat dinyatakan oleh

persamaan dalam bentuk:

Dimana ¥ subskrip menunjukkan aliran koefisien pada bilangan Reynolds yang tak

terbatas dan konstanta b dan n memungkinkan untuk mendaki ke nomor Reynolds

terbatas. Persamaan korelasi dan koefisien kurva arus vs bilangan Reynolds diberikan

untuk elemen metering tertentu di subbagian berikutnya tiga berikut perbandingan

karakteristik umum plat orifice, nosel aliran, dan meter venturi pada Tabel 3.13.1 .



Lubang Pelat

Pelat lubang (Gambar 3.13.2) dapat dijepit antara flensa pipa geometri adalah sederhana,

biaya rendah dan mudah untuk menginstal atau mengganti. Tepi tajam orifice tidak akan

busuk dengan skala atau bahan ditangguhkan. Namun, padatan tersuspensi dapat

membangun di sisi inlet sebuah orifice konsentris dalam

Sebuah lubang eksentrik dapat ditempatkan flush dengan bagian bawah pipa untuk

menghindari kesulitan ini. Kelemahan utama dari orifice adalah keterbatasan kapasitas

dan kepala kerugian permanen tinggi disebabkan oleh ekspansi tak terkendali hilir dari

unsur metering.

FIGURE 3.13.2 OriÞce geometry and pressure tap locations



Tekanan lubang keran untuk dapat ditempatkan di beberapa lokasi seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 3.13.2 l. Karena lokasi tekanan keran ditentukan secara empiris

pengaruh aliran koefisien, seseorang harus buku pegangan pilih nilai K konsisten dengan

tekanan keran. Persamaan korelasi yang disarankan untuk orifice konsentris dengan keran

sudut adalah:

FIGURE 3.13.3 Flow coefficients for concentric orifices with corner taps.

FIGURE 3.13.4 Typical installations of nozzle flow meters.

Persamaan (3.13.7) memperkirakan koefisien debit orifice dalam ± 0,6% untuk 0.2 <b

<0,75 dan untuk 104 <Re D 1 <107. Beberapa koefisien aliran dihitung dari Persamaan



(3.13.7) disajikan pada Gambar 3.13.3. Arus koefisien relatif tidak sensitif terhadap

bilangan Reynold untuk Re D 1> 105 ketika b> 0,5.

Sebuah persamaan korelasi yang sama yang tersedia untuk pelat orifice dengan D dan D /

2 keran. Keran Flange memerlukan korelasi yang berbeda untuk setiap ukuran baris,

keran pipa terletak di 21 / 2 D dan 8 D, tidak lagi dianjurkan.

Arus nozel

Persamaan yang direkomendasikan untuk ber-radius aliran nozzles panjang ASME

adalah:

Persamaan (3.13.8) memperkirakan koefisien debit untuk saluran aliran dalam ± 2,0%

untuk 0,25 <b <0,75 untuk 104 <Re D 1 <107. Koefisien aliran Beberapa dihitung dariPersamaan 3.13.8 disajikan pada Gambar 3.13.5. (K dapat lebih besar dari 1 ketika faktor

koreksi kecepatan melebihi 1.) Untuk instalasi sidang pleno, nozel mungkin dibuat dari

aluminium berputar, fiberglass dibentuk, atau bahan murah lainnya. Koefisien aliran khas

adalah dalam kisaran 0,95 <K <0,99; nilai yang lebih besar berlaku pada bilangan

Reynolds yang tinggi. Jadi, tingkat aliran massa dapat dihitung dalam waktu kurang lebih

± 2% menggunakan K = 0,97.



FIGURE 3.13.5 Flow coefficients for ASME long-radius flow nozzles.

Venturis Venturis

Venturi meter umumnya terbuat dari coran mesin untuk menutup toleransi untuk

menduplikasi kinerja desain standar, sehingga mereka yang berat, besar, dan mahal.

Bagian diffuser kerucut hilir dari tenggorokan memberikan pemulihan tekanan yang

sangat baik; kerugian head secara keseluruhan rendah. Venturi meter adalah pembersihan

diri karena kontur halus internal mereka.

Koefisien debit diukur eksperimen untuk meter venturi berkisar 0,980-0,995 pada

bilangan Reynolds yang tinggi (Re D 1> 2 '105) dapat digunakan untuk menghitung laju

aliran massa dalam waktu sekitar ± 1% pada literatur Konsultasikan tinggi jumlah

produsen Reynolds untuk informasi spesifik pada bilangan Reynolds di bawah ini

100000.

Piring Orifice, nozel aliran, dan venturis semua menghasilkan penurunan tekanan

sebanding dengan laju aliran kuadrat, menurut Persamaan 3.13.4. Dalam prakteknya,

meter harus menjadi ukuran untuk mengakomodasi laju aliran terbesar diharapkan.



Karena pressure drop vs laju alir hubungan tidak linier, jangkauan terbatas laju aliran

dapat diukur secara akurat. Flow meter dengan tenggorokan tunggal biasanya

dipertimbangkan untuk laju aliran selama rentang 4:1.

FIGURE 3.13.6 Permanent head loss produced by various flow metering elements.

Arus laminar Elemen

Elemen aliran laminar (LFE) * menghasilkan perbedaan tekanan sebanding, dengan laju

aliran LFE berisi bagian metering dibagi lagi menjadi banyak bagian, masing-masing

diameter cukup kecil untuk menjamin aliran laminar berkembang sepenuhnya. Karena

penurunan tekanan pada saluran aliran laminar berbanding lurus dengan laju aliran,

penurunan tekanan vs laju alir hubungan linier.. Yang dapat digunakan LFE wajar dengan

akurasi lebih dari laju alir 10:01 kisaran Karena hubungan antara penurunan tekanan dan

laju aliran untuk aliran laminar tergantung pada viskositas, yang merupakan fungsi kuat

dari temperatur, temperatur fluida harus diketahui untuk mendapatkan metering akurat.

Sebuah biaya LFE kira-kira sebanyak venturi, tetapi jauh lebih ringan dan lebih kecil,

Demikian LFE banyak digunakan dalam aplikasi dimana kekompakan dan jangkauan

diperpanjang adalah penting.

Arus linear Meter



Beberapa jenis flow meter menghasilkan output sebanding dengan laju aliran. Beberapa

meter menghasilkan sinyal tanpa perlu mengukur tekanan diferensial. Yang umum linear

meter aliran kebanyakan dibahas secara singkat di bawah ini.

Float meter langsung menunjukkan laju aliran untuk cairan atau gas. Contoh ditunjukkan

pada Gambar 3.13.7. float ini dilakukan ke atas dalam tabung jelas meruncing oleh fluida

mengalir sampai gaya drag dan float berat berada dalam kesetimbangan Float meter

(sering disebut rotameters) yang tersedia dengan kalibrasi pabrik untuk sejumlah cairan

umum dan laju rentang aliran.

FIGURE 3.13.7 Float-type variable-area ßow meter. (Courtesy of Dwyer Instrument

Co., Michigan City, IN.)

Sebuah turbin flow meter adalah berjalan, vaned-impeller bebas dipasang di bagian

silinder tabung (Gambar 3.13.8). Dengan desain yang tepat, tingkat perputaran impeller

dapat dilakukan sebanding dengan laju aliran volume atas sebanyak rentang tingkat aliran

100:1. Kecepatan putaran dari elemen turbin dapat dirasakan dengan menggunakan

carrier dimodulasi penarik atau magnet eksternal meter. Metode penginderaan karenanya

tidak memerlukan penetrasi atau segel dalam saluran. Jadi, meter aliran turbin dapat

digunakan secara aman untuk mengukur laju aliran atau beracun cairan korosif. Sinyal



listrik dapat ditampilkan, direkam, atau terintegrasi untuk memberikan informasi aliran

total.

FIGURE 3.13.8 Turbine ßow meter. (Courtesy of Aeronautical Corp Potter, Union, NJ.)

Vortex shedding dari obstruksi tebing dapat digunakan untuk flow meter. Sejak nomor

Strouhal, St = fL / V, adalah sekitar konstan ([email protected]), vortex shedding frequency f

sebanding dengan kecepatan aliran Vortex penumpahan menyebabkan perubahan

kecepatan dan tekanan. Tekanan, termal, atau sensor ultrasonik mungkin digunakan

untuk mendeteksi frekuensi vortex shedding, dan dengan demikian untuk menyimpulkan

kecepatan fluida. (The velocity profile does affect the constancy of the shedding

frequency

Electromagnetic flow meters menciptakan medan magnet di pipa. Elektroda ditempatkan

pada diameter pipa mendeteksi tegangan sinyal yang dihasilkan, yang sebanding dengan

kecepatan rata-rata aksial saat profil tersebut axisymmetric. Kecepatan aliran minimum

harus di atas sekitar 0,3 m / detik, tetapi tidak ada pembatasan pada bilangan laju aliran

rentang biasanya dikutip adalah 10:1.

Ultrasonic flow meters juga menanggapi kecepatan rata-rata pada sebuah simpangan

bagian pipa jenis pokok dua dari waktu propagasi meter ultrasonik mengukur cairan yang

bersih, dan refleksi pergeseran frekuensi (Efek Doppler) untuk arus membawa partikel.

Kecepatan dari gelombang meningkat akustik dalam arah aliran dan menurun ketika

ditransmisikan melawan arus. Untuk cairan yang bersih, jalan yang cenderung akustik

sumbu pipa digunakan untuk menyimpulkan kecepatan aliran.

Traversing Methods



Dalam situasi seperti dalam penanganan udara atau peralatan pendingin, mungkin tidak

praktis atau tidak mungkin untuk memasang flow meter tetap, tetapi mungkin untuk

mengukur laju aliran dengan menggunakan teknik melintasi. Kecepatan fluida diukur

pada setiap segmen tengah daerah menggunakan tabung pitot (Gambar 3.13.9), tabung

head total, atau anemometer yang cocok. Volume aliran setiap segmen didekati oleh

produk dari kecepatan diukur dan daerah segmen. Tingkat Aliran melalui saluran seluruh

jumlah angka ini aliran segmental.

FIGURE 3.13.9 Pitot tube. GAMBAR 3.13.9 tabung pitot.

Pengukuran Viskositas

Viscometry adalah teknik mengukur viskositas fluida. Alat ukur kekentalan

diklasifikasikan sebagai rotasi, kapiler, atau lain-lain, tergantung pada teknik yang

digunakan. Alat ukur kekentalan putaran menggunakan prinsip bahwa tubuh berputar

direndam dalam cairan mengalami tarik kental yang merupakan fungsi dari viskositas

cairan, bentuk dan ukuran tubuh, dan kecepatan rotasi. Alat ukur kekentalan putaran

secara luas digunakan karena pengukuran dapat dilakukan untuk waktu yang lama.

Beberapa jenis Alat ukur kekentalan diklasifikasikan sebagai rotasi dan Gambar 3.13.10

adalah diagram skematik menggambarkan alat khas dari jenis ini.



FIGURE 3.13.10 Rotational viscometer. 3.13.10 GAMBAR rotational viscometer.

ade wijaya_mekanika fluida (flow measurement)

Documents