bab 1 impact of jet.docx
Post on 02-Jan-2016
1.284 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
BAB I
IMPACT OF JET
1.1 PENDAHULUAN
Dalam dunia konversi energi diperlukan suatu perhitungan untuk
menentukan momentum yang terjadi pada suatu benda dari kecepatan fluida yang
menumbuk benda tersebut. Seperti pengikisan karang yang terjadi di laut
merupakan salah satu peristiwa dalam percobaan impact of jet. Jika kita tahu
besaran momentum yang terjadi pada pengikisan karang tersebut maka kita bisa
membangun sebuah PLTU di dekat laut lebih aman.
Pancaran (jet) dari suatu fluida selalu mempunyai kecepatan, oleh karena itu
jet juga memiliki energi kinetik. Jika ada penghalang yang berada pada lintasan
gerak dari pancaran maka akan menerima gaya dinamik yang disebut sebagai
impact of jet.
(Fakultas Teknik UNY, Lab Sheet, mekanika fluida : Yogyakarta,2008)
1.2 DASAR TEORI
1.2.1 Pengetahuan Umum Impact Of Jet
Jet impact didasarkan pada peristiwa tumbukan, dalam hal ini
tumbukan antara pancaran fluida dengan sudu (blade). Teori ini yang
mendasari adalah teori momentum untuk fluida. Secara umum prinsip kerja
impact of jet dapat dilihat pada skema gambar berikut:
Gambar 1.1 Skema dari fasilitas percobaan
(http://web.cesc.pdx.edu/~gerry/class/EAS361/lab4_impactofjet.pdf)
1
Gambar 1.2 Sketsa pengukuran peralatan jet impact :
a) tanpa pancaran jet dan
b) dengan jet.
(http://web.cesc.pdx.edu/~gerry/CEA/EAS361/lab4_impactofjet.pdf)
Putaran pompa dapat diatur untuk mengetahui perbedaan aliran air
yang akan timbul untuk menghasilkan momentum. Volumemeter diintegrasi
dan telah dipilih untuk suatu metoda pengukuran arus yang sangat berguna.
Tangki volumemeter dipasang untuk mengakomodasi laju alir tinggi atau
rendah.
Suatu katup peredam di dalam dasar tangki volumetric dioperasikan
oleh suatu pengontrol aktuator. Bukaan katup peredam mengembalikan
volume air yang terukur kepada air bah di dalam dasar bangku untuk
pendaurulangan. Suatu overflow di dalam tangki volumetrik menghindari
tejadinya genangan.
(Jobsheet Praktikum Fenomena Dasar 2012)
Jet impact ini didesain untuk digunakan dengan hydraulic bench
untuk membaca laju aliran air. Pada Gambar 1.4 dibawah ini menunjukkan
semburan nosel dengan laju aliran massa m kg/s sepanjang sumbu-x dengan
kecepatan u0 m/s kemudian kecepatan fluida keluar setelah didefleksikan
dengan sudut adalah ui m/s.
2
Eksperimen ini didasarkan pada momentum yang terjadi akibat
tumbukan pancaran air dengan plat.
Gambar 1.3. Skema tumbukan air pada plat
(www.cee.mtu.edu/~datkwins/ce3600_labs/ impact_of_jet .pdf)/
EAS361/lab4_ impactofjet. pdf )
Air yang ditampung pada hydraulic bench, dipompa naik dengan
menggunakan pompa sentrifugal yang akhirnya terhubung dengan
perlengkapan jet impact melalui supply hose. Air yang terpompa dirubah
tekanannya menjadi lebih tinggi dengan menggunakan sebuah nosel pada
ujung selang air. Air yang keluar dengan tekanan yang lebih tinggi akan
menjadi sebuah gaya yang menumbuk plat yang berada di atasnya. Dari sini
kita dapat mengukur momentum yang terjadi akibat tumbukan air dengan
plat. Dapat dilihat dengan pengaturan jockey weight dan weight beam.
3
Gambar 1.4 Semburan aliran air dari nosel mengenai vane
(Jobsheet Praktikum Fenomena Dasar 2012)
Laju momentum masuk sistem dalam sumbu-x adalah:
J=mu0 (kg m/s2)
Laju momentum meninggalkan sistem adalah:
J '=m u1cos β (kg m/s2)
Gaya vane pada arah x sama dengan perubahan laju momentum:
F=m ¿ (N)
Dalam keadaan ideal, nosel diasumsikan isotachatic atau kecepatan konstan
u0 = ui
F=mu0¿ (N)
Keterangan :
F = Gaya fluida yang keluar dari nosel (N)
= Sudut defleksi (0)
u0= Kecepatanfluida sebelum terdefleksi (m/s)
u1= Kecepatan fluida setelah terdefleksi (m/s)
Tabel 1.1 Pengaruh bentuk vane terhadap gaya vane
(Jobsheet Praktikum Fenomena Dasar 2012)4
Bentuk vane F 900 m u0
1200 1,5 m u0
1800 2 m u0
\ 300 0,87 m u0
Prinsip kerja nosel:
Hukum Bernoulli:
P1+ρV 2
12
+ρgz 1= P1+ρV 2
22
+ρgz 2
Hukum kontinuitas :
A1V1= A1V1 V2=V1( A 1A 2 )= V1( P 1
P 2 )P1-P2=ρ ( z2−z1 )+ρ+(V 1
V 2 )¿ΔP=ρ ( z2−z1 )+ρ+(V 1
V 2 )¿Keterangan :
ρ= Masa jenis air (kg/m3)
A= Luas penampang (m2)
V = Volume bench (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
P = Tekanan (pascal)
v = kecepatan (m/s2)
z = tinggi fluida (m)
hL = beda ketinggian (m)
1.2.2 Tujuan
Tujuan dari praktikum Impact of Jet adalah:
1. Praktikan dapat mengukur besarnya gaya tolak yang diakibatkan oleh
semburan air melalui nosel.
2. Praktikan dapat mengetahui pengaruh bentuk permukaan vane terhadap
besarnya gaya yang ditimbulkan oleh semburan air melalui nosel.
3. Praktikan dapat mengetahui prinsip kerja nosel yaitu mengubah tekanan
menjadi kecepatan.
(Jobsheet Praktikum Fenomena Dasar 2012)
1.2.3 Rumus Perhitungan
5
Rumus perhitungan yang digunakan pada pengujian impact of jet
adalah sebagai berikut:
1. Laju aliran massa (m ¿
m= ρ xVt
=103 x Vt
(m /s) 4.1
2. Kecepatan fluida keluar dari nosel (u)
u= mρA
= m
103 .78,5 x10−6=12,75 m(m /s) 4.2
3. Kecepatan fluida sebelum terdefleksi (u0)
u0=√u2−2gs = √u2−2 x 9,81 x 0,035
¿√u2−0,687 (m /s ) 4.3
4. Momentum masuk sistem (J)
J=uo x m(kg.m/s2) 4.4
5. Momentum meninggalkan sistem (J’)
J '=uo x m x cos β(kg.m/s2) 4.5
6. Laju perubahan momentum (ΔJ)
ΔJ= J – J’ (kg.m/s2) 4.6
7. Gaya pada vane(F)
F=4. g . y (N) 4.7
dimana:
V = volume bench (m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
y = posisi jockey weight dari titik 0 (m)
m = laju aliran massa (kg/s)
= Sudut defleksi (0)
u0= Kecepatanfluida sebelum terdefleksi (m/s)
u1 = Kecepatan fluida setelah terdefleksi (m/s)
= Massa jenis air (kg/m3)
6
1.2.4 Aplikasi Impact Of Jet
1. Water rocket
Water rocket (roket air) adalah suatu rocket yang meluncur
dengan memanfaatkan perubahan tekanan menjadi kecepatan. Pada
roketnya dipasang nosel. Kemudian roket tersebut menggunakan fluida
berupa air sebagai tenaganya yang kemudian dipasang diluncurkan dan
diberi kompresi sehingga roketnya akan meluncur.
Gambar 1.5 Water rocket
(www.google.com/waterrocket.htm)
2 Water jet cutting (abrasivejets)
Sebuah jet air untuk memotong bagian logam dengan aliran
(sangat) tinggi tekanan airnya.
Gambar 1.6Abrasivejets
(www.google.com/abrasivejets.htm)
7
3 Jet-injector
Alat ini memiliki tekanan super tinggi yang membuat obat yang
akan disuntikkan mampu melalui kulit tanpa perlu melubangi kulit.
Gambar 1.7 Jet injector
(www.google.com/jetinjector.htm)
4 Steam pada pembersihan kendaraan
Pada prinsipnya alat ini merubah tekanan menjadi kecepatan
sehingga dapat membersihkan kendaraan dari debu maupun lumpur.
Gambar 1.8 Steam untuk membersihkan motor
(www.google.com/steam.htm)
8
1.2.5 Alat dan Prosedur Percobaan
1.2.5.1 Bagian-Bagian Alat beserta Fungsinya
Gambar 1.9 Keseluruhan alat percobaan
(Lab. Thermo fluid 2012)
1. Impact of jet
Gambar 1.10 Impact of jet
Impact of jet ini digunakan untuk mengetahui
besarnya gaya dorong akibat adanya perubahan tekanan
menjadi kecepatan.
(Lab. Thermo fluid 2012)
9
2. Hydraulic bench
Gambar 1.11 Hydraulic bench
Hydraulic bench adalah suatu unit perangkat yang
dapat digunakan secara portable dengan berbagai asesorisnya
dalam suatu modul pengujian.
(Lab. Thermo fluid 2012)
3. Supply hose dan drain pipe
supply hose
drain pipe
Gambar 1.12 Supply hose dan dry hose
Supply hose berfungsi untuk menyediakan suplai air
yang berasal dari pompa sentrifugal untuk disalurkan ke nosel.
Drain pipe berfungsi sebagai saluran buang air.
(Lab. Thermo fluid 2012)
10
4. Jockey weight dan weight beam
jockey weight
weightbeam
Gambar 1.13 Jockey weight dan weight beam
Jockey weight berfungsi sebagai pemberat. Weight
Beam adalah suatu plat uji tertentu yang berputar pada
bantalan yang presisi di salah satu ujungnya dan mempunyai
skala tertentu di sepanjang batangnya. Weight beam ini
bersama-sama jockey weight digunakan untuk mengukur gaya
semprot dari nozzle.
(Lab. Thermo fluid 2012)
5. Beberapa buah vane
(a) (b)
Gambar 1.14 a. vane cekung, b.vane datar
Untuk mengetahui variasi gaya akibat bentuk pancaran
balik aliran yang berbeda.
(Lab. Thermo fluid 2012)
11
6. Nozzle
Gambar 1.15 Nozzle
Nozzle berfungsi untuk mempercepat aliran dari air.
(Lab. Thermo fluid 2012)
7. Volumemeter dan stopwatch
a. b.
Gambar 1.16 a. volumemeter dan b. stopwatch
Volumemeter berfungsi untuk mengukur laju atau
volume dari air. Stopwatch untuk mengukur waktu yang
dibutuhkan hingga volume terpenuhi.
(Lab. Thermo fluid 2012)
12
8. Adjusting nut dan spring
adjusting nut
spring
Gambar 1.17 Adjusting nut dan spring
Adjusting nut untuk menyeting nol posisi awal dari
weight beam. Spring sebagai tahanan gaya dorong yang
dihasilkan.
(Lab. Thermo fluid 2012)
9. Tally
Gambar 1.18 Tally
Tally berfungsi untuk mengembalikan weight beam ke
dalam posisi horizontal pada tiap waktu pembacaan
dibutuhkan.
(Lab. Thermo fluid 2012)
13
10. Retaining screw
Gambar 1.19 Retaining screw
Retaining screw berfungsi untuk mengikat vane pada
weight beam.
(Lab. Thermo fluid 2012)
11. Outlet valve
Gambar 1.20 Outletvalve
Outlet valve berfungsi untuk mengatur variasi bukaan
penuh, 2/3, dan 1/3.
(Lab. Thermo fluid 2012)
12. Control panel
Gambar 1.19 Control panel
Control panel berfungsi untuk mengatur putaran dari
motor listrik dan menunjukkan besarnya putaran dan torsi.
(Lab. Thermo fluid 2012)
14
13. Pompa sentrifugal dan motor listrik
motor listrik
pompa sentrifugal
Gambar 1.20 Pompa sentrifugal dan motor listrik
Pompa sentrifugal berfungsi untuk mengalirkan air dari
hydraulic bench menuju supply hose. Motor listrik berfungsi
untuk memutar poros pompa sentrifugal.
(Lab. Thermo fluid 2012)
14. Tachometer
Gambar 1.21 Tachometer
Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan
putaran motor listrik (rpm).
(Lab. Thermo fluid 2012)
15
15. Dynamometer
Gambar 1.22 Dynamometer
Dynamometer berfungsi mengukur torsi yang
dibutuhkan pada saat pengujian.
(Lab. Thermo fluid 2012)
1.2.5.2 Prosedur Pengujian
Dalam melakukan percobaan terdapat langkah kerja sebagai berikut:
1. Meletakan impact of ajet di atas hydraulic bench.
2. Menyambung pipa air ke supply hose
3. Meletakan jockey weight pada posisi nol
4. Memutar pengatur pegas sehingga weigh beam dalam kondisi
kesetimbangan
5. Memasang vane datar
6. Mengatur variasi bukaan penuh, 2/3, dan 1/3.
7. Mengatur rpm motor 1300 dan 1600
8. Mengatur jockey weight sehingga posisi weight beam konsisinya
setimbang, mencatat berapa skala yang terbaca pada weight beam dari
posisi nol
9. Mencatat waktu yang dibutuhkan hingga volume pada hydraulic bench
mencapai 5 liter.
10. Mencatat nilai y dan torsi.
11. Lakukan kembali langkah no.5–8 dengan menggunakan vane cekung.
12. Matikan motor dan membuat tabel.
(Jobsheet Praktikum Fenomena Dasar 2010)
16
1.3 PENGOLAHAN DATA
1.3.1 Data Hasil Praktikum
Data standar pengujian:
Massa jenis air () = 103 kg/m3
Diameter nosel (d) = 10 mm
Luas penampang nosel (A) = 78, 5 mm2
Massa dari jockey weight (m) = 0,6 kg
Jarak antara pusat vane dengan daerah batas = 0,15 m
Tinggi vane diatas nosel (s) = 35 mm
1. Data putaran Motor 1250 rpm
a. Vane Datar
Tabel 1.2 Data hasil praktikum vane datar kecepatan 1300 rpm
BukaanV
(liter)
y
(mm)
Torsi
(N.m)
Waktu (detik)
T1 T2 T3
Buka
penuh5 20 0.13 22.50 23.26 23.49 22. 08
Buka 2/3 5 19 0.13 23.31 23.49 24.48 22.76
Buka 1/3 5 10 0.12 28.48 28.80 29.65 28.98
b. Vane Cekung
Tabel 1.3 Data hasil praktikum vane cekung kecepatan 1300 rpm
BukaanV
(liter)
y
(mm)
Torsi
(N.m)
Waktu (detik)
T1 T2 T3
Buka
penuh 538
0. 0721.37 15.54 15.70 15.59
Buka 2/3 5 36 0. 08 23.10 16.33 16.65 16.65
Buka 1/3 5 28 0. 08 18.24 18. 09 18.72 17.91
17
2. Data putaran Motor 1500 rpm
b. Vane Datar
Tabel 1.4 Data hasil praktikum vane datar kecepatan 1600 rpm
BukaanV
(liter)
y
(mm)
Torsi
(N.m)
Waktu(detik)
T1 T2 T3
Buka
penuh 541
0.1715.52 15.54 15.70 15.59
Buka 2/3 5 39 0.18 15.39 16.33 16.65 16.65
Buka 1/3 5 32 0.18 18.24 18. 09 18.72 17.91
c. Vane Cekung
Tabel 1.5 Data hasil praktikum vane cekung kecepatan 1600 rpm
BukaanV
(liter)
y
(mm)
Torsi
(N.m)
Waktu (detik)
T1 T2 T3
Buka
penuh5 90 0,13 13.04 13.67 13.17 13.29
Buka 2/3 5 89 0,13 14.06 14.47 14.32 14.28
Buka 1/3 5 87 0,12 15.37 14.03 14.7 14.70
1.3.2 Perhitungan 1 sampel kecepatan 1300 rpm
1. Perhitungan 1 sampel untuk vane datar.
a. Perhitungan untuk vane datar untuk kecepatan 1300 rpm
Bukaan Penuh
1) Laju Aliran Massa
m¿= ρ×V
t=1 000×0 , 005
21. 36=0 ,232 kg/s
2) Kecepatan keluar dari nozzle setelah terdefleksi
18
u=12, 75 ×m¿
=12 ,75×0 , 231=2 . 952m/s
3) Kecepatan masuk fluida
u0=√u2−0 , 687
=√2 .9522−0 ,687= 2.83 m/s
4) Momentum masuk sistem dalam sumbu X
J=u0×m¿
= 2.83x0.232 = 0.656kg.m/s²
5) Momentum meninggalkan sistem
J '=m¿
×u0×cos β
Dimana untuk vane datar β = 90°
J’ = 0.232 x 2.83 x cos 90°
= 0kg.m/s2
6) Laju perubahan momentum (ΔJ)
ΔJ= J-J’
= 0,656 – 0
= 0,656kg.m/s2
7) Gaya vane
F = mx
. g . y= 0.60.15
. g . y
F=4×g× y=39 . 2 y = 39,2x 0,023
= 0.91N
19
b. Perhitungan ralat
1) Laju aliran massa
m¿= ρ×V
t Dimana : m¿
= Laju aliran massa
p = massa jenis air
V = volume
t = waktu
∂m¿
∂ t=− ρ×V
t2
∂m¿
∂ t=−1000×0 , 005
21 .212=0 . 011
kg/s
Δ m¿
=∂ m¿
∂ t×ΔT
= 0.011 x 0,005 = 5.56 x10-5 kg/s
a) Ralat nisbi ( RN )
= Δ m¿
m¿ ×100 % =0 . 0000556
0 , 414x100 %
= 0,013 %
b) Keseksamaan
=100 %−0 ,013 %= 99,987 %
2) Kecepatan keluar dari nozzle
u=12, 75× m¿
20
Δu=( ∂u
∂m¿ )×Δm
¿
=12 , 75×0 , 000056=0 ,0007 m /s
a) Ralat nisbi ( RN ) =
Δuu
×100 %=0 , 00072.952
×100 %=0 , 024 %
b) Keseksamaan = 100% -RN = 100% - 0,024%
= 99,976%
3) Kecepatan masuk
u0=√u2−0 , 687
∂u0
∂u= u
√u2−0 , 687= 2 .952
√2. 9522−0 , 687
∂u0
∂u=1 ,042
m/s
Δu0=(∂ u0
∂u )×Δu=1 ,042×0 . 0007=0 , 00073m/s
a) Ralat nisbi (RN)
=Δu0
u0
×100 %=0 ,00075 , 23
×100 %=0 ,024 %
b) Keseksamaan = 100% - 0,024% = 99,976%
4) Momentum masuk sistem
J=u0×m¿
∂ J
∂m¿ =u0=2 . 952
m/s
∂ J∂u0
=m¿=0 , 232 kg /s
21
,2.95290sin'
um
J
ΔJ =( ∂ J
∂ m¿ )×( Δm
¿ )+( ∂ J∂u0 )×( Δu0)
ΔJ =0 ,232×0 .000056+0 ,232×0 ,00073=0 ,00018
a) Ralat nisbi (RN) =
ΔJJ
×100%=0 ,000180.656
×100%=0 ,027%
b) Keseksamaan = 100% - 0,027% = 99,973%
5) Momentum meningalkan sistem
J '=m¿
×u0×cos β=0
∂ J '∂u
=−m×sin 90=0 .232
ΔJ '=(∂ J '∂ u )×( Δu )+(∂ J '
∂ m¿ )×( Δ m
¿ )=0. 00017+0 , 00016
ΔJ '=0 ,00033
a) Ralat nisbi (RN) =
ΔJ 'J '
×100 %=0 ,000330
×100 %
= ~ (tak terdefinisikan )
b) Keseksamaan = 100% - RN = ~ (tak terdefinisikan)
6) Gaya vane
F = mx
. g . y= 0.60.15
. g . y
F=4×g× y=39 , 24× y
∂ F∂ y
=39 ,24
Δy=½×skala terkecil=½×0 ,001=0 ,0005
22
ΔF=(∂ F∂ y )×Δy=39 ,24×0 ,0005=0 , 0196 N
a) Ralat nisbi (RN)
= ΔFF
×100 %=0 ,01960 .84
×100 %=2 .33 %
b) Keseksamaan = 100% - RN = 100% - 2.33% = 97.67%
2. Perhitungan untuk 1 sampel vane cekung
a. Perhitungan 1 sampel putaran 1300rpm
1) Perhitungan untuk vane datar, kecepatan 1300 rpm,
Bukaan Penuh
a) Laju Aliran Massa
m¿= ρ×V
t=1000×0 , 005
21, 21=0 ,24 kg /s
b) Kecepatan keluar dari nozzle setelah terdefleksi
u=12, 75 ×m¿
=12 ,75×0 , 24=3 , 01m/s
c) Kecepatan masuk fluida
u0=√u2−0 , 687
=√3 ,012−0 ,687= 2,89 m/s
d) Momentum masuk sistem dalam sumbu X
J=u0×m¿
= 2,89 x 0,24 = 0,68 kg.m/s²
e) Momentum meninggalkan sistem
J '=m¿
×u0×cos β
23
Dimana untuk vane cekung β = 180°
J’ = 0,24 x 5,23 x cos 180°
= -0,68 kg.m/s2
8) Laju perubahan momentum
ΔJ = J-J’
= 0,68 – (-0,68)
= 1,36kg.m/s2
f) Gaya Vane
F = mx
. g . y= 0.60.15
. g . y
F=4×g× y=39 . 24 y
=39,24 x 40
1000
= 1,57N
b. Perhitungan Ralat
1) Laju aliran massa
m¿= ρ×V
t Dimana : m¿
= Laju aliran massa
ρ = massa jenis air
V = volume
t = waktu
∂m¿
∂ t=−
ρ×Q ty
t2
∂m¿
∂ t=−1000×0 ,005
21 .602=0 , 011
kg/s
24
Δ m¿
=∂ m¿
∂ t×ΔT
= 0,011 x 0,005 = 5.5x10-5 kg/s
b) Ralat nisbi ( RN )
= Δ m¿
m¿ ×100 % =0 , 000055
0 ,24100 %
= 0,029%
c) Keseksamaan
=100 %−0 ,029 % = 99,971%
2) Kecepatan keluar dari nozzle
u=12, 75× m
Δu=( ∂u
∂m¿ )×Δm=12 , 75×0 , 000055=0 ,0007 m /s
a) Ralat nisbi ( RN ) =
Δuu
×100 %=0 , 00073.01
×100 %=0 , 023 %
b) Keseksamaan = 100% - RN = 100% - 0,023% = 99,977%
3) Kecepatan masuk
u0=√u2−0 , 687
∂u0
∂u= u
√u2−0 ,687= 3 .01
√3 .012−0 ,687
25
∂u0
∂u=1 ,04
m/s
Δu0=(∂ u0
∂u )×Δu=1 ,04×0 .0007=0 ,00073m/s
a) Ralat nisbi (RN)
=Δu0
u0
×100 %=0 ,000732 . 89
×100%=0 ,025 %
b) Keseksamaan = 100% - 0,025% = 99,975%
4) Momentum masuk sistem
J=u0×m¿
∂ J
∂m¿ =u0=2 .89
m/s
∂ J∂u0
=m¿=0 ,24
ΔJ =( ∂ J
∂ m¿ )×( Δm
¿ )+( ∂ J∂u0 )×( Δu0)
ΔJ =2. 89×0 , 000055+0 ,24×0 , 00073=0 , 00033
a) Ralat Nisbi (RN) =
ΔJJ
×100%=0 ,000330 .68
×100%=0 , 05 %
b) Keseksamaan = 100% - 0,05 % = 99,95%
5) Momentum meninggalkan sistem
J '=m¿
×u0×cos β=0
∂ J '∂u
=−m¿×sin 180=0.24
26
,3.01180sin'
um
J
ΔJ '=(∂ J '∂ u )×( Δu )+(∂ J '
∂ m¿ )×( Δ m
¿ )=0 ,00018+0 ,0002
ΔJ '=0 , 00038a) Ralat nisbi (RN) =
ΔJ 'J '
×100 %=0 ,000380
×100 %
= ~ (tak terdefinisikan )
b) Keseksamaan = 100% - RN = ~ (tak terdefinisikan)
6) Gaya vane
F = mx
. g . y= 0.60.15
. g . y
F=4×g× y=39 ,2× y
∂ F∂ y
=39 ,2
Δy=½×skala terkecil=½×0 , 001=0 , 0005
ΔF=(∂ F∂ y )×Δy=39 ,2×0 , 0005=0 ,0196 N
a) Ralat nisbi (RN) =
ΔFF
×100%=0 , 01960 .91
×100%=2 .15%
b) Keseksamaan = 100% - RN = 100% - 1,473% = 97.85%
27
1.3.3 Hasil data perhitungan dan Analisa
a. Tabel hasil perhitungan kecepatan 1300 rpm
VANE DATAR
Tabel 1.6 Hasil perhitungan kecepatan 1300 rpm pada vane datar
Kecepatan Bukaanm (Kg/s) U (m/s) Uо (m/s)
J (Kg.m/s²)
J' (Kg.m/s²)
ΔJ(Kg.m/s²) F
1300Bukaan Penuh 0.232 2.952 2.83 0.656 0 0.66 0.84Bukaan 2/3 0.225 2.868 2.75 0.617 0 0.62 0.87Bukaan 1/3 0.218 2.781 2.65 0.579 0 0.58 0.91
VANE CEKUNG
Tabel 1.7 Hasil perhitungan kecepatan 1300 rpm pada vane cekung
Kecepatan Bukaanm (Kg/s) U (m/s) Uо (m/s) J (Kg.m/s²)
J' (Kg.m/s²)
ΔJ(Kg.m/s²) F
1300
Bukaan Penuh 0.24 3.01 2.89 0.68 -0.68 1.36 1.57
Bukaan 2/3 0.23 2.95 2.83 0.66 -0.66 1.31 1.53
Bukaan 1/3 0.22 2.84 2.72 0.61 -0.61 1.21 1.49
28
b. Tabel hasil perhitungan kecepatan 1600 rpm
` VANE DATAR
Tabel 1.8 Hasil perhitungan kecepatan 1600 rpm pada vane datar
Kecepatan Bukaanm (Kg/s) U (m/s) Uо (m/s)
J (Kg.m/s²)
J' (Kg.m/s²)
ΔJ (Kg.m/s²) F
1600
Bukaan Penuh 0.371 4.732 4.66 1.729 0 1.729 1.93
Bukaan 2/3 0.358 4.563 4.49 1.606 0 1.606 1.89
Bukaan 1/3 0.342 4.366 4.29 1.468 0 1.468 1.81
VANE CEKUNG
Tabel 1.9 Hasil perhitungan kecepatan 1600 rpm pada vane cekung
Kecepatan Bukaanm (Kg/s) U (m/s) Uо (m/s) J (Kg.m/s²) J' (Kg.m/s²)
ΔJ (Kg.m/s²) F
1600
Bukaan Penuh 0.38 4.80 4.72 1.78 -1.78 3.55 3.53
Bukaan 2/3 0.35 4.46 4.39 1.54 -1.54 3.07 3.49
Bukaan 1/3 0.34 4.34 4.26 1.45 -1.45 2.90 3.41
29
5.3.4. Grafik dan Analisis Grafik
1. Grafik dan analisa pada kecepatan 1300 rpm
0.560.58 0.6 0.620.640.660.68 0.70.7000000000000010.8000000000000010.900000000000001
11.11.21.31.41.51.6 0.68, 1.57
bukaan penuh0.66, 1.53
bukaan 2/30.61, 1.49
bukaan 1/3
0.656, 0.84bukaan penuh
0.617, 0.87bukaan 2/3
0.579, 0.91bukaan 1/3
Grafik Perbandingan LajuMomentum (J) dengan Gaya (F) pada 1300 rpm
vane datarvane cekung
Laju momentum (N)
Gaya
(N)
Gambar 1.23 Grafik perbandingan laju momentum (J) dengan gaya (F) pada
1300 rpm
Analisa grafik
Dari grafik yang terdapat pada gambar 1.25 terlihat dengan jelas
bahwa perbandingan antara momentum dan gaya pada vane cekung lebih
besar dibandingkan pada vane datar. Semakin besar bukaan pada katup
(1/3 ,2/3, dan penuh) juga mendapatkan perbandingan nilai gaya dan
momentum yang lebih besar. Jika dibandingkan antara vane cekung dan
vane datar pada bukaan penuh hasil perbandingan gaya dan momentum pada
vane cekung dan vane datar bernilai 2,31 : 1.28. Jadi nilai perbandingan
vane cekung hampir 2 kali lipatnya vane datar.
30
2. Grafik dan analisa pada kecepatan 1600 rpm
1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.81.71.92.12.32.52.72.93.13.33.5 1.78, 3.53
bukaan penuh1.54, 3.49
bukaan 2/31.45, 3.41
bukaan 1/3
1.729, 1.93bukaan penuh
1.606, 1.89bukaan 2/31.468, 1.81
bukaan 1/3
Grafik Perbandingan LajuMomentum (J) dengan Gaya (F) pada 1600 rpm
vane datarvane cekung
Laju momentum (N)
Gaya
(N)
Gambar 1.26 Grafik perbandingan laju momentum (J) dengan gaya (F) pada
1600 rpm
Analisa grafik
Dari grafik yang terdapat pada gambar 1.26 terlihat dengan jelas
bahwa perbandingan antara momentum dan gaya pada vane cekung lebih
besar dibandingkan pada vane datar. Semakin besar bukaan pada katup (1/3,
2/3, dan penuh) juga mendapatkan perbandingan nilai gaya dan momentum
yang lebih besar. Jika dibandingkan antara vane cekung dan vane datar pada
bukaan penuh hasil perbandingan gaya dan momentum pada vane cekung
dan vane datar bernilai 1,98 : 1,11. Jadi nilai perbandingan vane cekung
hampir 2 kali lipatnya vane datar.
.
31
5.4 KESIMPULAN DAN SARAN
5.4.1 Kesimpulan
1. Posisi jockey weight pada vane cekung memiliki nilai lebih besar dari
pada vane datar. Dari rumus dasar F=4 . g . y , dimana y adalah
posisi jockey weight.
Maka untuk vane cekung akan menghasilkan gaya tolak yang lebih besar
dibandingkan gaya tolak yang terjadi pada vane datar.
2. Dari kedua grafik baik untuk vane cekung maupun datar terlihat bahwa
nilai gaya (F) berbanding linear terhadap momentum masuk sistem (j) .
3. Karena pada nosel memiliki luas penampang yang lebih besar pada inlet
dibandingkan luas penampang outletnya maka tekanan pada inlet lebih
besar dan kecepatannya kecil sedangkan pada inlet tekanannya berkurang
dan kecepatannya besar. Berdasarkan persamaan bernoulli dapat
dibuktikan bahwa pada nosel tekanan dapat berubah menjadi kecepatan.
5.4.2 Saran
1. Agar kecepatan sudutnya tidak berubah maka sebaiknya pompa
sentrifugalnya jangan ditindih.
2. Karena tally sulit diposisikan tepat ditengah maka ketelitian dalam
membacanya harus ditingkatkan
3. Untuk mempermudah dalam pembacaan weight beam sebaiknya dibuat
penandaan step pada tally.
4. Untuk setiap sehabis ataupun sebelum praktikum alat-alat percobaan
diharapkan sesegera mungkin dikalibrasi lagi untuk mengurangi error
yang terjadi
32
top related