Perhitungan rugi gesekan (hf) pada aliran fluida dalam pipa
TankiShock
Valve
Pipa ¾ in
Tee
pompaPipa i/2 in
Elbow
Rumus yang digunakan
hfZgg
gcvP
WZgg
gcvP
BC
BB
B
BPA
C
AA
A
A .2
..2
22
hf = total gesekan yang terjadi selama fluida mengalir
dalam pipa dari sumber A ke keluaran B
Dengan mengamati gambar, maka :1. Pipa keluar dari tanki A yaitu pipa ¾ in
menuju pipa pada pompa ½ in. Berarti terjadi pengecilan pipa (Compressi). Maka friksi pada kondisi ini adalah :
c
acfc gV
Kh2
2
2
14,0
a
bC S
SK
2. Pipa sambung antara aliran keluar pompa yaitu pipa dari ½ in menjadi pipa ¾ in, maka dikatakan sebagai peristiwa pembesaran (expansi) , oleh karena itu friksinya adalah :
c
Aefe gVKh2
2
2
1
B
Ae S
SK
3. Adanya sambungan-sambungan pada sistem aliran, yaitu Elbow, Shock,Tee, dan Valve (kran). Maka friksinya berupa friksi akibat sambungan (fitting).
Kf dicari dari tabel.
c
Afff gVKh2
2
4. Aliran didalam pipa memiliki kecepatan rata-rata di dalam pipa adalah ū, diameter pipa D dan panjang pipa L, maka rugi gesek dalam aliran pipa (skin friction) pada sepanjang pipa adalah :
f dapat dicari dengan rumus atau menggunakan grafik pada gambar 5.9 buku OTK jilid 1
Yaitu f Vs NRePada grafik ada garis k/DDimana k adalah konduktifitas bahan.ft
D adalah diameter pipa
c
Afs g
VDLfh
24
2
Sehingga : hf = hfc + hfe + hff + hfs
Contoh soal :Air pada suhu 82,2oCdialirkan dari sebuah tangki (15x10) secara gravitasi dan keluar pipa pada akhir debitnya 0,233 ft3/detik. Hitunglah total friksi yang mengalir dalam pipa(hf) dan ketinggian air dari tangki terhadap debit (H)?
Penyelesaian :Data soal :Pipa 4 in sch.40 : Pipa 2 in Sch. 40 : Tangki :D = 4 in = 4/12 = 0,333 ft D = 2 in = 2/12 = 0,167 ft S = 150 ft2
S = 0,08840 ft2 S = 0,01225 ft2
Q = 0,233 ft3/detikV = Q/S = 0,233/0,08840 = 2,63 ft/s V = Q/S = 0,233 /0,01225 = 19,02 ft/sρ pada 82,2oC μ pd 82,2oC = 0,347 cP x 6,7197.10-4
lb/ft.s/cPDari tabel : = 2,33 x 10-4 lbf/ft3
T = 80oC ρ = 0,97183 gr/cm3
T = 82,2oC ρ = …………..T = 90oC ρ = 0,96534 gr/cm3
ρ = 0,97183 + ((82,2 -80)/(90-80))(0,96534-0,97183) = 0,9704022 gr/cm3
= 60,55 lbm/ft3
hfZgg
gcvPWZ
gg
gcvP
CP
C
2
222
2
21
211
1
1
.2.
.2
Analisa : P1 = P2 V1= 0 TIDAK ADA POMPA
Kecepatan pipa 4 in Kecepatan pada pipa 2 in
Friksi-friksi (hf) yang terjadi:a. Pengecilan dari tangki ke pipa 4 inb. Pengecilan dari pipa 4 in ke pipa 2 inc. Sambungan dari pipa 4 in ke pipa 2 in , elbow 90o( 1 buah)d. Sambungan dari pipa 2 in ke pipa 2 in , elbow 90o(2 buah)e. Panjang pipa 4 in yaitu 20 ft, pipa digunakan besi tempa, bajaf. Panjang pipa 2 in yaitu 180 ft, pipa digunakan besi tempa baca
hfZZgg
gcv
C
)(.2 21
22
).2
(22
gcvhH f
lbflbmftftlbm
sftgcv
/296,0/)17,32(2)/02,19(
.2
222 lbflbmft
ftlbmsft
gcv
/0409,0/)17,32(2
)/63,2(.2
222
a. Pengecilan dari tangki ke pipa 4
ccfc gV
Kh2
22 4,0
15008840,014,014,0
22
a
bC S
SK
088,0296,0297,0 xh fc
b. Pengecilan dari pipa 4 ke pipa 2
ccfc gV
Kh2
22 297,0
08840,001225,014,014,0
22
a
bC S
SK
01636,00409,04,0 xh fc
c. Sambungan dari pipa 4 in ke pipa 2 in , elbow 90o( 1 buah)
533,0296,09,022
22 xxgV
Khc
fff
d. Sambungan dari pipa 2 in ke pipa 2 in , elbow 90o( 2 buah)
266,0296,09,02
22 xgV
Khc
fff
e. Panjang pipa 4 in yaitu 20 ft, pipa digunakan besi tempa, baja
cfs g
VDLfh
24
22
227593lbf/ft 10 x 2,33
ft) 3ft/s)(0,33 )(2,63lbm/ft (60,55..34-
3
DvNRe
Maka jawaban (a) : hf = 0,01636 + 0,088 + 0,266 + 0,533 + 0,047 + 5,902 = 6,85236
4105,4333,0
00015,0 xftft
Dk
maka nilai f dari grafik = 0,0048
0471,0)0409,0(333,020)0048,0(4
24
22
ftft
gV
DLfh
cfs
820497lbf/ft 10 x 2,33
ft) 6ft/s)(0,16 )(19,02lbm/ft (60,55..34-
3
DvNRe
41098,8167,0
00015,0 xftft
Dk
f. Panjang pipa 2 in yaitu 185 ft, pipa digunakan besi tempa, baja
maka nilai f dari grafik = 0,0045
902,5)296,0(167,0
185)0045,0(42
42
ftft
gV
DLfh
c
Afs
Jawaban b :
ftgcv
hH f 148,7)296,085236,6().2
(22