pipa dan pompa
Post on 30-Dec-2015
93 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PEMIPAAN DAN POMPA
PEMIPAAN Pada sistem tata udara, pemipaan air
dijumpai pada sistem udara-penuh, sistem air-penuh, dan sistem udara-air.
Sistem sirkulasi yang digunakan dapat bersifat terbuka maupun tertutup.
Sistem terbuka ditemui pada pemipaan menara pendingin, sementara sistem tertutup dijumpai pada pemipaan air dingin (chilled-water).
DEBIT AIR
𝑄= 𝑐 𝑥 𝐺 𝑥 ∆𝑡
𝑄 = kapasitas pendinginan [kW] 𝑐 = kalor jenis [kJ/kg.0C] 𝐺 = debit air [l/s] ∆𝑡 = beda temperatur [K]
JENIS PEMIPAAN Sekali-lintas/Once-through type Resirkulasi terbuka/Open recirculating
type Resirkulasi tertutup/Closed recirculating
type Direct return Reverse return
ONCE THROUGH PIPING Air mengalir melalui sistem dan langsung
dibuang. Contoh untuk aplikasi ini adalah
penggunaan city water untuk pendingin kondenser.
Sistem ini dapat bekerja dengan atau tanpa pompa.
OPEN RECIRCULATING Air dipompakan dari reservoir
ke sistem dan kembali lagi ke reservoir, dengan memberikan kesempatan kepada air untuk kontak dengan udara.
Contoh jenis ini adalah sistem air dingin dengan pencuci udara/air washer untuk pendinginan dan dehumidifikasi, dan sistem air pendinginn kondenser dengan menara pendingin. Bak
Sumur
Pompa
KONDENSER
COOLING TOWER
A B
CD
EF
GH
I
CLOSED RECIRCULATING SYSTEM Air disirkulasikan pada
pipa dan peralatan lain secara tertutup, tanpa kontak dengan udara (kecuali jika ada tanki ekspansi).
Contoh untuk jenis ini adalah sistem air dingin dengan koil untuk proses pendinginan dan dehumidifikasi.
AH
U/F
CU
AH
U/F
CU
AH
U/F
CU
Chill
er/
Boile
r
DIRECT RETURN TYPE Merupakan bagian dari
sistem pemipaan resirkulasi tertutup.
Jika drop tekanan pada unit-unit sama, maka pada direct return type setiap unit akan memerlukan balancing valve dan memeerlukan waktu untuk menjamin debit air yang sama ke setiap unit.
REVERSE RETURN beda tekanan dari supply line menuju
unit ke return line sama untuk setiap unit.
Setiap unit akan memiliki debit yang sama dan tidak diperlukan lagi balancing.
Biaya untuk tambahan pemipaan pada pipa balik bisa jadi lebih berharga dibandingkan biaya untuk katup-katup, biaya balancing, dan waktu yang digunakan untuk proses balancing.
Sangat disarankan digunakan pada gedung dengan banyak ruangan yang menggunakan banyak FCU yang memiliki drop tekanan yang sama.
KATUP Mengalirkan dan menghentikan aliran air Mengatur debit air Mencegah aliran balik
GATE VALVE Untuk mengalirkan dan
menghentikan aliran air, sering digunakan katup gerbang atau gate valve, karena pada saat terbuka penuh, air dapat mengalir tanpa drop tekanan yang terlalu besar.
Jenis ini sering digunakan untuk isolating pump, cooler, dan condenser.
Ulir yang pada sisi luar stem akan memudahkan pencegahan korosi dan pelumasan.
Pada posisi buka penuh, stem akan tertarik keluar dan katup akan sangat “tinggi”, sehingga seringkali ditemui kesulitan dalam memasang katup tersebut pada tempat-tempat yang instalasi pemipaannya rumit atau terhalang oleh instalasi lain.
GLOBE DAN ANGLE VALVE
GLOBE DAN ANGLE VALVE Katup globe dan katup sudut/angle valve
umum digunakan untuk mengatur atau “mencekik” aliran air.
Katup ini memiliki drop tekanan yang tinggi saat terbuka, namun memiliki karakteristik pencekikan atau “throttling” yang baik, yaitu persentase debit hampir proporsional dengan persentase bukaan katup.
Tanki ekspansi Tanki ekspansi dibutuhkan
untuk mengantisipasi pemuaian dan penyusutan air akibat perubahan temperatur
Tanki ekspansi juga diperlukan untuk menyediakan tempat untuk penambahan air sebagai pengganti air yang hilang akibat kebocoran pada pompa dan bagian pemipaan lainnya.
Tanki ekspasiJenis
tangki ekspansi jenis terbuka tanki ekspansi jenis tertutup tanki ekspansi diafragma
Tanki ekspansi Tanki ekspansi tertutup:
air tidak berhubungan langsung dengan udara luar. Tekanan air dalam tanki akan lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar.
Tanki ekspansi diafragma:air dan gas bertekanan dalam tanki dibatasi oleh sekat diafragma yang dipasang dalam tanki.
Tanki ekspansi terbuka:ditempatkan pada bagian tertinggi dari sistem pemipaan balik, sedekat mungkin dengan pompa untuk menjaga tekanan positif pada saluran isap pompa
Tanki ekspansi terbuka
Tanki ekspansi tertutup Alternatif jika tanki
ekspansi terbuka sulit dipasang.
Tanki ini dapat dipasang sedekat mungkin dengan bagian sistem pemipaan yang memiliki tekanan terendah.
Tanki ekspansi diafragma Penambahan volume akibat
kenaikan temperatur akan mendorong difragma yang ada pada tanki ekspansi, sehingga kenaikan tekanan air tidak akan terlalu besar.
Volume tanki ekspansi Kenaikan volume air
Volume tanki ekspansi terbuka
Vnet = (v1 / v0) - 1
Vnet = nilai ekspansi netto air v0 = volume spesifik air awal, saat dingin (ft3/lb, m3/kg)
v1 = volume spesifik air akhir, setelah menghangat (ft3/lb, m3/kg)
Vet = k Vw [(v1 / v0) - 1]
Vet = volume tanki ekspansi (gallon, liter)
k = faktor keamanan/safety factor (umumnya digunakan nilai 2)Vw = volume air dalam sistem (gallon, liter)
v0 = volume spesifik air awal, saat dingin (ft3/lb, m3/kg)
v1 = volume spesifik air akhir, setelah menghangat (ft3/lb, m3/kg)
Volume tanki ekspansi Volume tanki ekspansi tertutup
Vet = k Vw [ ( v1 / v0 ) - 1 ] / [ ( pa / p0 ) - ( pa / p1 ) ]
Vet = volume tanki ekspansi (gallon, liter)k = faktor keamanan/safety factor (umumnya digunakan nilai 2)Vw = volume air dalam sistem (gallon, liter)v0 = volume spesifik air awal, saat dingin (ft3/lb, m3/kg)
v1 = volume spesifik air akhir, setelah menghangat (ft3/lb, m3/kg)
pa = tekanan udara atmosfer, ~ 14.7 (psia)p0 = tekanan air awal (psia)p1 = tekanan air akhir (psia)
Volume tanki vs temperatur Estimasi volume tanki ekspansi
tertutup pada berbagai temperatur, dengan asumsi temperatur awal 100C, tekanan awal 70 kPa, dan tekanan maksimum 200 kPa.
Koreksi volume tanki Jika temperatur awal dan
tekanan maksimum selain dari angka-angka di atas, maka volume tanki ekspansi tertutup harus dikalikan dengan faktor koreksi.
Volume tanki Volume tanki diafragma
Vet = k Vw [ ( v1 / v0 ) - 1 ] / [ 1 - ( p0 / p1 ) ]
Vet = volume tanki ekspansi (gallon, liter)
k = faktor keamanan/safety factor (umumnya digunakan nilai 2)Vw = volume air dalam sistem (gallon, liter)
v0 = volume spesifik air awal, saat dingin (ft3/lb, m3/kg)
v1 = volume spesifik air akhir, setelah menghangat (ft3/lb, m3/kg)
p0 = tekanan air awal (psia)
p1 = tekanan air akhir (psia)
Estimasi volume tanki diafragma Estimasi volume tanki
ekspansi diafragma pada berbagai temperatur, dengan asumsi temperatur awal 100C, tekanan awal 70 kPa, tekanan maksimum 200 kPa, faktor keamanan 2, dan acceptance factor 0.5.
Koreksi volume tanki diafragma Jika temperatur
awal dan tekanan maksimum berbeda, maka volume harus dikoreksi
Pipe sizing Setelah sistem pemipaan diketahui dan
debit dihitung, maka ukuran pipa dapat dihitung.
Selanjutnya, resistansi total dapat dihitung untuk menentukan head pompa yang dibutuhkan.
Ukuran pipa dibatasi oleh kecepatan yang diijinkan.
Recommended velocity
Maximum water velocity to minimize erosion
Friction loss for closed piping
Friction loss for open piping
Friction loss for open and closed copper piping
Fitting loses in equivalent of pipe length
Fitting loses in equivalent of pipe length
Fitting loses in equivalent of pipe length
Fitting loses in equivalent of pipe length
Pipe sizing example
Closed piping chart Sistem: open recirculating
Open piping chart
Open piping chart
Dari grafik: Pipa 200:
V = 2.3 m/s Friction loss = 350 Pa/m
Pipa 150: V = 4 m/s Friction loss = 1550 Pa/m
Pipa 150 tak dapat digunakan karena tidak memenuhi spesifikasi kecepatan.
Pipa discharge harus diganti menjadi 200.
Panjang ekuivalen pipa lurus= 3.0 + 26.0 + 3.6 + 3.6 + 1.0 + 0.6 + 2.4 + 6.0 + 30.0 + 6.4
+ 2.4 + 1.0 = 86.0 m
Jadi, total ekuivalen panjang pipa Pipa lurus = 86.0 10 elbows @ 4.0 = 40.0 2 gate valves @ 2.7 = 5.4 1 lift check valve @ 67.0 = 67.0 Total panjang ekuivalen = 157.4
Rugi gesekan Rugi gesekan = 157.4 x 350
= 55090 Pa = 55.09 kPa
TOTAL HEAD Friction head = 55.09 Head loss at tower 3.6 m x 9.807 = 35.30 Strainer pressure drop = 25.00 Condenser pressure drop = 80.00 Cooling tower nozzle pressure = 50.00 Total = 245.39 kPa
POMPA SENTRIFUGAL jenis pompa yang paling umum ditemui
pada berbagai aplikasi skala rumahtangga sampai dengan skala
industri debit yang dihasilkannya bervariasi antara
beberapa liter per jam hingga puluhan atau ratusan meter kubik per jam.
PRINSIP KERJA Menambah energi fluida Impeler – casing/volute Impeler: mengubah energi mekanik rotatif
menjadi energi kinetik Casing/volute: mengubah energi kinetik
menjadi energi tekanan
PRINSIP KERJA
HEAD POMPA Tekanan pada suatu titik pada cairan akan
sebanding dengan tinggi dan berat jenis cairan.
Head adalah satuan tekanan yang dinyatakan dengan tinggi kolom cairan.
M H2O atau meter air, ft H2O atau feet air, cm Hg, in H2O, adalah beberapa satuan yang umum digunakan untuk head.
KARAKTERISTIKT
eka
na
n
Debit
HUKUM POMPAQ nHp n2
Pw n3
di manan:Kecepatan putar pompa [rpm]Q:Debit [m3/detik]Hp:Head pompa [m]Pw:Daya pompa [W]
HUKUM POMPA
1
2
1
2
n
n
Q
Q )n/n(QQ 1212 atau
Debit vs kecepatan putar
HUKUM POMPA
2
1
2
1p
2p)
n
n(
H
H atau 2
121p2p )n/n(HH
Head vs kecepatan putar
HUKUM POMPA
3
1
2
1w
2w )n
n(
P
P
3121W2w )n/n(PP atau
Daya vs kecepatan putar
VARIASI RPMT
eka
na
n
Debit
KURVA SISTEM Darcy-Weisbach:
D2Lv
fp2
p : Drop tekanan pada pipa [Pa]
f : Faktor gesekan, tak bersatuan
L : Panjang pipa [m]
v : Kecepatan [m/detik]
D : Diameter dalam pipa [m]
: Massa jenis cairan [kg/m3]
KURVA SISTEM Bentuk lain:
gD2Lv
fgp
h2
h : Penurunan head [m]
g : Percepatan gravitasi [m/detik2]
KURVA SISTEM Drop tekanan sebanding dengan kuadrat
debitD
rop
teka
nan
Debit
TITIK KERJA Perpotongan antara kurva sistem dan
kurva pompaT
eka
na
n/h
ea
d
Debit
Titik kerja 1
Titik kerja 2
POMPA PARALEL KONFIGURASI
Te
kan
an
Debit
pompa A atau B
pompa A dan B
POMPA PARALEL TITIK KERJA
Tek
anan
Debit
pompa A atau B
pompa A dan B
titikkerja
POMPA PARALEL HASIL
Debit ……………………………. Head …………………………….
POMPA SERI KONFIGURASI
Te
kan
an
Debit
pompa A atau B
pompa A dan B
POMPA SERI TITIK KERJA
titikkerja
Te
ka
na
n
Debit
pompatunggal
dua pompadisusun seri
POMPA PARALEL HASIL
Debit ……………………………. Head …………………………….
DAYA POMPA
/pmPwm
Pw : Daya pompa [W]
m : Laju aliran massa cairan [kg/detik]
p : Kenaikan tekanan pompa [Pa]
: Massa jenis cairan [kg/m3]
EFISIENSI POMPA Efisiensi pompa:
Efisiensi motor Efisiensi shaft
%100xP
P
inputDayaouputDaya
Efisiensit
w
Besaran efisiensi:
•Sampai dengan 70% untuk pompa kapasitas besar
•Di bawah 50% untuk pompa kapasitas kecil
Efisiensi total pompa = efisiensi motor x efisiensi shaft
ILLUSTRASI Hasil pengujian suatu pompa sentrifugal:
ILLUSTRASI Jika diinginkan debit sebesar 320 gallon
per menit atau 1200 liter per menit (atau 20 liter per detik, setara dengan 20 kg per detik), maka: total discharge head (TDH) sebesar 22 feet
atau 6.6 m atau 66000 Pa atau 66000 N/m2, atau 66000 kg/m.detik2
power input 3.4 kW efisiensi 53%
ILLUSTRASI Jika pengukuran juga memberikan harga
arus 9 ampere, tegangan 230 V, dan efisiensi motor73.7%, maka:
Faktor daya=3400 [Watt]/(9.9 [Ampere] x 230 [Volt] x 3 [fasa])= 0.862
ILLUSTRASI
HP motor = 3.4 [kW] x 1.341 =4.56 hp
Brake horsepower = 73.7% x 4.56 = 3.36 hp
Brake watt = 73.7% x 3400 = 2505.8 Watt
ILLUSTRASI
Daya pompa
=
==
20 [kg/detik] x 66000 [N/m2] / 1000 kg/m3
1320 N.m/detik1320 Joule/detik1320 Watt
Efisiensi total
==
(1320/3400)x100%37%
Efisiensi pompa
==
1320/2505.8 53%
PERHITUNGAN DEBIT
Manometer pipa U Water meter
PERHITUNGAN DEBIT
gD2Lv
fgp
h2
p : Drop tekanan pada pipa [Pa]
f : Faktor gesekan, tak bersatuan
L : Panjang pipa [m]
: Massa jenis cairan [kg/m3]
v : Kecepatan [m/detik]
D : Diameter dalam pipa [m] Q = v x A
MENENTUKAN h Ukur beda ketinggian
level cairan pada manometer U.
h
MENENTUKAN f
VDR =
R : Bilangan Reynold
: Viskositas kinematik [m2/s]
v : Kecepatan [m/detik]
D : Diameter pipa [m]
Bilangan Reynold:
SIFAT AIRPada tekanan dan suhu ruang: Massa jenis = 998 kg/m3
Viskositas = 988 x 106 Pa.s
PEMIPAAN Bahan: stainless steel 316 Diameter dalam = 17 mm = 0.017 m Kekasaran absolut = absolute roughness
= 0.000005 m = 0.005 mm Kekasaran relatif = 0.00003
PERHITUNGAN DEBIT
Debit juga dapat dihitung dengan menggunakan meter air (water meter).
Debit = volume/waktu
top related