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
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 2/13
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.
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 3/13
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,
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 4/13
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 .
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 5/13
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
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 6/13
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
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 7/13
(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.
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 8/13
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.
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 9/13
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
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 10/13
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
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 11/13
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
5/10/2018 Ade Wijaya_Mekanika Fluida (Flow Measurement) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/ade-wijayamekanika-fluida-flow-measurement 12/13
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.