fan sentrifugal

Download Fan Sentrifugal

Post on 16-Oct-2015

7 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Yogi Wibisono Budhi Program Studi Teknik Kimia ITB

    Modul Fan Sentrifugal 1

    1. Pendahuluan

    Fan dan blower banyak digunakan di industri kimia. Fan biasanya digunakan untuk

    memindahkan sejumlah volume udara atau gas melalui suatu saluran (duct). Selain itu, fan

    juga digunakan untuk memasok udara dalam proses pengeringan, pemindahan bahan

    tersuspensi di dalam aliran gas, pembuangan asap, pengondensasian menara, pemasokan

    udara untuk pembakaran boiler, pembuangan debu, aerasi sampah, pengeringan,

    pendinginan proses-proses industrial, sistem ventilasi ruangan, dan aplikasi sistem

    beraliran tinggi dan bertekanan rendah yang lain. Isu-isu yang berkaitan dengan kualitas

    udara di dalam ruangan dan pengendalian pencemaran menyebabkan sebuah kebutuhan

    yang kontinyu terhadap fan dan blower yang memiliki kualitas baik, efisien, dan murah.

    Pemilihan yang tepat terhadap ukuran dan tipe fan dan blower merupakan hal yang sangat

    penting dalam kaitannya dengan sistem energi yang efisien.

    Dalam bangunan yang besar, blower sering digunakan karena tekanan antarannya

    yang tinggi yang diperlukan untuk mengatasi turun tekan dalam sistem ventilasi. Sebagian

    besar blower berbentuk sentrifugal. Blower juga dapat digunakan untuk memasok udara

    draft ke boiler dan tungku.

    Fan biasanya digunakan untuk tekanan rendah. Tekanan yang dihasilkan biasanya

    kurang dari 0.5 lb/in2 (3.45 kPa). Sebaliknya, blower digunakan pada tekanan yang relatif

    lebih tinggi, namun biasanya lebih rendah dari 1.5 lb/in2 (10.32 kPa). Secara umum, fan

    dan blower dapat dikategorikan dalam dua bentuk, yaitu aliran sentrifugal dan aliran aksial.

    Fan adalah piranti yang menyebabkan aliran suatu fluida gas dengan cara

    menciptakan sebuah beda tekan melalui pertukaran momentum dari bilah fan ke partikel-

    partikel fluida gas. Impeller fan mengubah energi mekanik rotasional menjadi baik energi

    kinetik dan statik dalam fluida gas. Pembagian energi mekanik menjadi energi kinetik dan

    statik yang diciptakan dan efisien energi bergantung pada jenis bilah fan yang dirancang.

    Fluida yang dipindahkan oleh fan seringkali adalah udara dan atau asap-asap yang berbau,

    sedangkan blower dapat memindahkan campuran partikulat dan udara.

    Pengertian blower pada dasarnya sama dengan fan, namun blower dapat

    menghasilkan tekanan statik yang lebih tinggi. Kadang-kadang tekanan yang lebih tinggi

    dicapai melalui sebuah susunan impeller multitahap.

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Yogi Wibisono Budhi Program Studi Teknik Kimia ITB

    Modul Fan Sentrifugal 2

    Dalam praktik keteknikan, fan dan blower dikategorikan sebagai piranti yang

    menghasilkan tekanan relatif rendah, sedangkan kompresor menghasilkan tekanan yang

    lebih tinggi. Batasan antara blower dan kompresor ditetapkan pada 7% peningkatan

    densitas fluida (udara) dari umpan blower ke keluaran blower. Di dalam fan blower,

    anggapan ketidakkompresibelan hanya menyebabkan kesalahan yang kecil.

    Di dalam modul ini, pembahasan akan dititikberatkan pada materi fan yang

    mencakup pengertian-pengertian dasar dan istilah-istilah yang digunakan, jenis-jenis fan,

    dasar-dasar operasi, tujuan dan sasaran percobaan dll.

    2. Tinjauan Pustaka

    Gaya sentrifugal dapat diciptakan dengan menggunakan piranti tipe sentrifugal

    yang bergantung pada fasa fluida yang diolah. Untuk fasa cair, pompa sentrifugal dapat

    mengakomodasi keperluan tersebut, sedangkan untuk fasa gas, fan dan blower sentrifugal

    biasanya digunakan. Secara fisik, piranti sentrifugal ini menunjukkan bentuk yang

    beragam, namun masing-masing mempunyai prinsip dasar yang sama, yakni menciptakan

    energi kinetik melalui tindakan gaya sentrifugal, lalu mengubah energi kinetik tersebut

    menjadi energi tekanan melalui penurunan kecepatan fluida alir secara efisien.

    Secara umum, piranti perpindahan fluida sentrifugal mempunyai karakteristik:

    1. buangan biasanya bebas dari getaran

    2. rancangan mekanik meminjamkannya sendiri kepada throughput, batasan kapasitas

    jarang sebagai masalah

    3. piranti mampu menunjukkan kinerja yang efisien pada rentang tekanan dan kapasitas

    yang lebar meskipun pada kecepatan operasi yang tetap

    4. tekanan buang adalah fungsi dari densitas fluida

    5. piranti dapat menghasilkan kecepatan tinggi dengan ukuran alat yang relatif kecil

    Beberapa jenis aliran yang diciptakan dalam fan atau blower akan dipaparkan pada

    beberapa bagian berikut.

    2.1. Fan Aliran Aksial

    Fan aliran aksial dirancang untuk menangani laju alir yang sangat tinggi dan

    tekanan rendah. Fan jenis disk (piringan) adalah sama dengan fan-fan rumah tangga. Fan-

    fan tersebut umumnya untuk sirkulasi atau pembuangan yang bekerja tanpa saluran.

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Yogi Wibisono Budhi Program Studi Teknik Kimia ITB

    Modul Fan Sentrifugal 3

    Fan jenis propeler dengan bilah yang dirancang secara aerodinamik dapat terdiri

    dari 2 tahap atau lebih. Pada tipe ini, udara masuk dalam arah aksial dan meninggalkan

    juga dalam arah aksial. Fan ini biasanya mempunyai baling-baling yang mengarahkan

    aliran masuk (inlet guide vane), yang diikuti dengan bilah putar, dan bilah statis.

    2.2. Blower Sentrifugal

    Blower sentrifugal mengolah udara atau gas yang masuk dalam arah aksial dan

    keluar dalam arah radial. Tipe blower ini mempunyai 3 bilah: bilah radial atau lurus, bilah

    bengkol maju (forward curved blade), dan bilah bengkol mundur (backward curved blade).

    Blower bilah radial biasanya digunakan dalam aplikasi yang mempunyai

    temperatur tinggi dan diameter yang besar. Bilah yang dalam arah radial mempunyai

    tegangan (stress) yang sangat rendah dibandingkan dengan bilah bengkol maju ataupun

    mundur. Rotor mempunyai 4-12 bilah dan biasanya beropeasi pada kecepatan rendah.

    Blower ini digunakan dalam kerja buangan (exhaust work), khususnya untuk gas-gas pada

    temperatur tinggi dan dengan suspensi dalam alirannya.

    2.3. Forward-curved blade blower

    Blower ini mengalirkan gas buang pada kecepatan yang sangat tinggi. Tekanan

    yang dipasok oleh blower ini lebih rendah dibandingkan dengan tekanan yang dihasilkan

    oleh dua bilah yang lain. Banyaknya bilah dalam rotor tersebut dapat mencapai 50,

    sedangkan kecepatannya dapat mencapai 3600 rpm.

    2.4. Backward-curved blade blower

    Blower ini digunakan ketika dibutuhkan tekanan buang yang lebih tinggi. Blower

    ini digunakan pada berbagai aplikasi. Blower jenis backward dan forward curved

    mempunyai tegangan yang jauh lebih besar daripada blower radial. Blower sentrifugal

    menghasilkan energi dalam aliran udara (gas) melalui gaya sentrifugal dan memberikan

    sebuah kecepatan kecepatan pada udara (gas) tersebut. Bilah bengkol maju memberikan

    sebagian besar kecepatan kepada udara (gas). Ikal yang berbentuk gulungan (scroll shaped

    volute) mendifusikan udara dan menciptakan kenaikan tekanan statik dengan cara

    penurunan kecepatan gas. Perubahan tekanan total (biasanya kecil) terjadi di dalam

    impeller. Tekanan statik meningkat, baik dalam impeler maupun bagian difusi. Efisiensi

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Yogi Wibisono Budhi Program Studi Teknik Kimia ITB

    Modul Fan Sentrifugal 4

    operasi fan biasanya pada rentang 40-80%. Tekanan total buang adalah jumlah dari

    tekanan statik dan velocity head.

    3. Dasar-Dasar Operasi

    3.1. Umum

    1) Semua fan menghasilkan tekanan total yang merepresentasikan statik dan energi

    kinetik yang diberikan oleh impeller kepada udara.

    2) Bilah-bilah impeller fan yang berputar mengkonversikan energi mekanik menjadi statik

    dan energi kinetik melalui perubahan vektor kecepatan dari udara yang datang, yaitu

    udara yang masuk dari luar yang menuju ke bagian impeller.

    3) Fan sentrifugal menghasilkan tekanan total dari gaya sentrifugal udara yang menyebar

    keluar antara gang-gang bilah dan melalui energi kinetik yang diberikan kepada udara.

    4) Vektor kecepatan absolut dalam fan aksial adalah jumlah dari komponen-komponen

    kecepatan aksial dan tangensial, sedangkan dalam fan sentrifugal adalah jumlah dari

    komponen-komponen kecepatan radial dan tangensial. Fan aksial menghasilkan

    tekanan total dari perubahan kecepatan yang mengalir melalui impeller yang tidak

    dihasilkan oleh gaya sentrifugal.

    3.2. Fan Sentrifugal

    Operasi fan sentrifugal dapat dideskripsikan oleh diagram vektor kecepatan. Tinggi diagram yang diindikasikan oleh vektor kecepatan radial relatif (Vr) didasarkan

    pada volume udara yang mengalir melalui fan.

    Kecepatan udara (relatif terhadap bilah) yang ditunjukkan dengan Vb adalah hampir tangensial terhadap bilah karena beberapa slip terjadi akibat pengaruh-pengaruh lapisan

    batas.

    Komponen kecepatan ujung (tip speed) r adalah tegak lurus dengan jari-jari roda dimana adalah kecepatan putar impeller dalam radial per satuan waktu dan r adalah jari-jari impeller pada titik ujung bilah (blade tip).

    Karena laju roda adalah sama untuk setiap kasus, vektor r adalah konstan. Kecepatan absolut yang diindikasikan oleh Vs adalah resultan dari Vb dan r.

  • Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II

    Yogi Wibisono Budhi Program Studi Teknik Kimia ITB

    Modul Fan Sentrifugal 5

    Vektor kec