fluid flow analysis of pipe in connection...
TRANSCRIPT
FLUID FLOW ANALYSIS OF PIPE IN CONNECTION ELBOW
AND TEE PIPE WITH COMPUTATIONAL FLUID
CONNECTIONS DYNAMICS (CFD)
Berry Suarlan
Undergraduate Program, Faculty of Industrial Technology, 2010
Gunadarma University
http://www.gunadarma.ac.id
Keywords: Pipe, Elbow Pipe, Pipatee
ABSTRACT
Pipes are a fluid transport is very cheap; the pipe has a cross-section of various sizes and shapes. Pressure drop in pipe flow is very important to know in order to design the piping system. Pipe roughness, pipe length, pipe diameter, fluid type, speed and shape of the flow is very related to the decrease in pressure (Pressure Drop). The purpose of this study was to determine the effects of changes in friction factor (friction) against the pressure drop (pressure drop) in connection elbow pipe and pipe connection tee. Simulations in this study conducted to determine the technically important factor in the decrease in pressure (pressure drop) on the connection pipe. By the help of CFD applications.
ABSTRAKSI
Analisis Aliran Fluida Pada sambungan Pipa Ellbow Dan SambunganPipaTee
Dengan Computational Fluid Dynamics (CFD)
Pipa merupakan alat transportasi fluida yang sangat murah, pipa memiliki berbagai
ukuran dan bentuk penampang. Penurunan tekanan aliran didalam pipa sangat
penting untuk diketahui guna merancang sistem perpipaan. Kekasaran pipa, panjang
pipa, diameter pipa, jenis fluida, kecepatan dan bentuk aliran adalah hal yang sangat
terkait dengan penurunan tekanan (Pressure Drop). Tujuan penelitian ini adalah
untuk mengetahui efek dari perubahan faktor gesek ( friction ) terhadap penurunan
tekanan (pressure drop) pada sambungan pipa ellbow dan sambungan pipa tee.
Simulasi dalam penelitian ini dilakukan untuk mengetahui secara teknis faktor
penting pada penurunan tekanan (pressure drop) pada sambungan pipa. Dengan
bantuan aplikasi CFD.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan
zaman, kebutuhan akan teknologi akan
semakin meningkat. Teknologi kini
tidak hanya konsumsi individu yang
modern akan tetapi adalah bagian dari
kehidupan sehari-hari yang akan selalu
dibutuhkan dan akan terus mengalami
perkembangan sesuai dengan
kebutuhan yang diinginkan manusia itu
sendiri.
Fluida adalah suatu yang tidak bisa
lepas dari kehidupan sehari-hari kita,
dimanapun dan kapanpun kita berada,
fluida selalu mempengaruhi berbagai
kegiatan kita dalam kehidupan sehari-
hari kita baik itu dalam bentuk liquid
ataupun gas. Berbagai fenomena dalam
fluida dapat kita pelajari sebagai
bagian dari ilmu fisika, atau secara
khusus kita dapat mendalaminya dalam
ilmu mekanika fluida.
Pipa merupakan sarana
transportasi fluida yang murah. Pipa
memiliki berbagai ukuran dan bentuk
penampang. Dari segi bentuk
penampangnya, pipa yang
berpenampang lingkaran (pipa
sirkular) adalah pipa yang paling
banyak digunakan. Material pipa
bermacam-macam, yaitu plastic, baja,
pvc, logam, acrylic, dan lain-lain.
Aliran fluida didalam pipa pada
kenyataannya mengalami penurunan
tekanan seiring dengan panjang pipa
yang dilalui fluida tersebut. Menurut
teori dalam mekanika fluida, hal ini
disebabkan karena fluida yang
mengalir memiliki viskositas.
Viskositas ini menyebabkan timbulnya
gaya geser yang sifatnya menghambat.
Untuk melawan gaya geser tersebut
diperlukan energi sehingga
mengakibatkan adanya energi yang
hilang pada aliran fluida. Energi yang
hilang ini mengakibatkan penurunan
tekanan aliran fluida atau disebut juga
kerugian tekanan (head loses).
Mekanika fluida merupakan cabang
ilmu teknik mesin yang mempelajari
keseimbangan dan gerakan gas
maupun zat cair serta gaya tarik
dengan benda - benda disekitarnya atau
yang dilalui saat mengalir. Dimana
pada dunia industri sebagian besar
fluidanya mengalir pada pipa tertutup
(closed conduit flow) dan memiliki
beberapa masalah utama yang terjadi
antara lain :
1. Terjadinya gesekan disepanjang
dinding pipa.
2. Terjadinya kerugian tekanan
3. Terbentuknya turbulensi akibat
gerakan relative dalam molekul
fluida yang dipengaruhi
viskositas fluida.
Computational Fluid Dynamics
(CFD) adalah suatu bidang ilmu yang
melakukan perhitungan secara numeric
(metode numeric) untuk memecahkan
berbagai permasalahan dalam fluida.
Masalah yang diselesaikan dalam CFD
ini dalam bentuk persamaan-
persamaan yang berlaku dalam ilmu
fluida. Penggunaan teknologi CFD
(Computational Fluid Dynamics) saat
ini sudah sangat berkembang karena
kelebihannya terutama dalam hal
menganalisis suatu permasalahan yang
berkaitan dengan masalah aliran fluida,
perpindahan kalor dan massa maupun
fenomena yang terlibat didalamnya
(seperti reaksi pembakaran) dalam
waktu yang lebih cepat dan
mengeluarkan biaya yang lebih kecil.
Salah satu fenomena fluida yang dapat
disimulasikan dengan menggunakan
teknologi CFD yaitu fenomena yang
terjadi pada aliran didalam pipa.
1.2 Permasalahan
Permasalahan dalam penulisan
tugas akhir ini yaitu pengaruh faktor
gesek (friction) terhadap penurunan
tekanan atau kerugian tekanan
(pressure drop) didalam pipa ellbow
90O dan pipa tee..
Dan dalam penelitian ini cara
yang kami pilih adalah dengan cara
membandingkan sambungan pipa
ellbow 90O dengan sambungan pipa
tee. Penelitian ini kami ambil untuk
mengetahui sejauh mana efek faktor
gesek (friction) terhadap penurunan
tekanan yang diperoleh.
Sehubungan dengan hal
tersebut, maka penulis akan mencoba
untuk menganalisa faktor gesek
(friction) terhadap penurunan tekanan
(pressure drop) tersebut dengan
menggunakan sofware EFD atau
SolidWorks.
1.3 Pembatasan Masalah
Untuk mempermudah
penelitian maka dilakukan
pembatasan-pembatasan masalah dan
asumsi-asumsi, pembatasan masalah
dan asumsi tersebut adalah :
1. Fluida yang digunakan adalah
termasuk fluida incompressible
(tak mampu mampat) sehingga
persamaan yang digunakan adalah
fluida tak mampu mampat.
2. Fluida yang digunakan dianggap
fluida Newtonian.
3. Fluida yang digunakan adalah
minyak mentah ringan.
4. Fluida yang mengalir dalam pipa
bersifat berkembang penuh dan
tidak terjadi kebocoran pada
rangkaian sehingga volume
dianggap konstan.
1.4 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan ini
adalah untuk mengamati fenomena
yang terjadi pada pipa elbow 90O dan
pipa Tee yang menggunakan sistem
CFD, sehingga dapat dilihat aliran
fluidanya dan distribusi tekanannya.
Tujuan spesifik dari simulasi ini adalah
melihat pengaruh faktor gesek
(friction) pada pipa ellbow 90O dan
pipa tee terhadap penurunan tekanan.
1.5 Metode Penelitian
Dalam melakukan penelitian
untuk memperoleh data-data
penyusunan tugas akhir ini, penulis
menggunakan metode sebagai berikut :
1. Studi pustaka
Membaca dan mempelajari buku-
buku literature untuk dapat
mengetahui dasar teori yang
berhubungan dengan permasalahan
yang dibahas.
2. Proses Desain Model
Desain pemodelan CAD pipa spiral
dilakukan setelah pengumpulan
data-data selesai, dimana desain
model dibuat dengan menggunakan
software SolidWork.
3. Proses Simulasi
Proses simulasi dilakukan dengan
menggunakan software EFD untuk
dapat mengetahui factor gesek
(friction) dan penurunan tekanan
(pressure drop) pada pipa ellbow
90O dan pipa tee.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas
akhir ini dibagi kedalam beberapa bab,
adapun bab-bab tersebut adalah :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab pendahuluan ini
menjelaskan latar belakang
masalah, permasalahan,
pembatasan masalah, tujuan
penulisan, metode
penelitian, dan sistematika
penulisan yang dibuat agar
dapat lebih dimengerti
maksud dan tujuan dari
setiap bab yang ada.
BAB II LANDASAN TEORI
Pada bab ini membahas dan
menjelaskan teori-teori
dasar mengenai definisi
fluida, macam-macam
aliran fluida, bilangan
Reynold, persamaan-
persamaan yang berkaitan
dengan fluida, macam-
macam sambungan dalam
perpipaan, sistem perpipaan
dan CFD.
BAB III DESAIN PIPA ELLBOW
90O
, PIPA TEE DAN
TAHAPAN PROSES
SIMULASI
Pada bab ini membahas
langkah-langkah proses
pembuatan model CAD
pipa baja elbow 90O dan
pipa tee dengan software
SolidWorks dan langkah-
langkah proses simulasi
dengan menggunakan
software EFD.
BAB IV HASIL DAN
PEMBAHASAN
Bab ini berisi hasil simulasi
dan pembahasan terhadap
analisa yang dilakukan
dalam pemberian aliran
fluida pada pipa elbow 90O
dan pipa tee.
BAB V KESIMPULAN DAN
SARAN
Bab ini merupakan bab
paling akhir yang berisi
kesimpulan yang didapat
dari analisa aliran fluida
pada pipa elbow 90O dan
pipa tee melalui simulasi
software EFD dan saran
penulis.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Mekanika Fluida
Mekanika fluida merupakan
cabang ilmu teknik mesin yang
mempelajari keseimbangan dan
gerakan gas maupun zat cair serta gaya
tarik dengan benda-benda disekitarnya
atau yang dilalui saat mengalir.
Sedangkan istilah fluida didalam
mekanika mempunyai pengertian yang
lebih luas dibanding yang kita lihat
dalam kehidupan sehari-hari, dimana
fluida adalah semua bahan yang
cenderung berubah bentuknya
walaupun mengalami gaya luar yang
sangat kecil.
2.2 Macam-macam Aliran Fluida
Aliran fluida berdasarkan gaya yang
bekerja pada fluida tersebut:
Aliran Laminar
Aliran Turbulen
2.3 Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds digunakan
untuk menentukan sifat pokok aliran,
apakah aliran tersebut laminar, transisi
atau turbulen.
2.4 Viskositas
Viskositas fluida merupakan
ukuran ketahanan sebuah fluida
terhadap deformasi atau perubahan
bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh
temperatur, tekanan, kohesi dan laju
perpindahan momentum molekulernya.
2.5 Rapat Jenis (Density)
Density atau rapat jenis (ρ)
sutau zat adalah ukuran bentuk
konsentrasi zat tersebut dan dinyatakan
dalam massa per satuan volume, sifat
ini ditentukan dengan cara menghitung
nisbah (ratio) massa zat yang
terkandung dalam suatu bagian tertentu
terhadap volume bagian tersebut
2.6 Debit Aliran
Debit aliran dipergunakan
untuk menghitung kecepatan aliran
pada masing-masing pipa dimana
rumus debit aliran : [4]
t
Q
(2.8) dari persamaan
kontinuitas didapat
VAQ
Maka A
QV
Dimana 2
4
1DA
Dengan memasukan A didapat
2
4
1D
QV
(2.9)
dimana :
Q = debit aliran (m3/s)
V = kecepatan aliran (m/s)
A = luas penampang (m2)
= volume fluida(m3)
2.7 Persamaan-persamaan yang
berkaitan dengan aliran fluida
Persamaan kontinuitas [4]
mVA.. konstan
dimana:
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
A = luas penampang yang
dilalui fluida (m2)
V = kecepatan aliran fluida
(m/s)
2.8 Aliran di Dalam pipa
Dalam aliran takmampu
mampat (incompressible) stedi didalam
pipa, dinyatakan dalam kerugian
tinggi-tekan atau penurunan tekanan
(pressure drop). Untuk perhitungan
didalam pipa pada umumnya dipakai
persamaan Darcy Weisbach.
untuk mencari f (factor gesekan)
g
V
D
Lfhf
2
2
(m)
dimana :
L = panjang pipa (m)
D = diameter pipa (m)
V = kecepatan rata-rata aliran
(m/detik)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
f = friction factor
untuk mencari taktor gesek f (friction )
Aliran laminar
RN
f64
Aliran turbulen
4/1
316,0
Rf
2.9 Fluida Newtonian dan Fluida
Non-newtonian
Fluida ditinjau dari tegangan
geser yang dihasilkan maka fluida
dapat dikelompokan dalam dua fluida
yaitu, fluida Newtonian dan Non-
newtonian.
2.10.3 Jenis Pipa
Dari sekian pembuatan pipa
secara umum dapat dikelompokan
menjadi dua bagian: [3]
1. Jenis pipa tanpa sambungan
(pembuatan pipa tanpa
pengelasan)
2. Jenis pipa dengan sambungan
(pembuatan pipa dengan
pengelasan)
2.10.4 Macam-macam Sambungan
Perpipaan
Sambungan perpipaan dapat
dikelompokan sebagai berikut:
1. Sambungan dengan
menggunakan pengelasan
2. Sambungan dengan
menggunakan ulir (thereaded)
3. Sambungan dengan
menggunakan flens (flange)
Gambar 2.1 Sambungan Pipa
Ellbow 90O
Gambar 2.2 Sambungan Pipa Tee
2.11 CFD (Computational Fluid
Dynamics)
Computational Fluid Dynamics
(CFD) adalah metode perhitungan
dengan sebuah control dimensi, luas
dan volume dengan memanfaatkan
bantuan komputasi komputer untuk
melakukan perhitungan pada tiap-tiap
elemen pembaginya. Prinsipnya adalah
suatu ruang yang berisi fluida yang
akan dilakukan penghitungan dibagi-
bagi menjadi beberapa bagian, hal ini
sering disebut dengan sel dan
prosesnya dinamakan meshing.
Bagian-bagian yang terbagi tersebut
merupakan sebuah kontrol
penghitungan yang akan dilakukan
adalah aplikasi. Kontrol-kontrol
penghitungan ini beserta kontrol-
kontrol penghitungan lainnya
merupakan pembagian ruang yang
disebut tadi atau meshing. Nantinya,
pada setiap titik kontrol penghitungan
akan dilakukan penghitungan oleh
aplikasi dengan batasan domain dan
boundary condition yang telah
ditentukan. Prinsip inilah yang banyak
dipakai pada proses penghitungan
dengan menggunakan bantuan
komputasi komputer. Contoh lain
penerapan prinsip ini adalah Finite
Element Analysis (FEA) yang
digunakan untuk menghitung tegangan
yang terjadi pada benda solid.
2.12 Sistem Perpipaan
Pada dasarnya sistem perpipaan
dan detail untuk setiap industri atau
pengilangan tidaklah jauh berbeda,
perbedaan-perbedaan mungkin terjadi
hanya pada kondisi khusus. Umumnya
sistem perpipaan dan detailnya
merupakan standar dari unit. Pabrikasi
pipa dapat dilakukan pada bengkel-
bengkel dilapangan atau pada suatu
pembuatan pipa khusus disuatu tempat
dan lalu dikirim ke lapangan hanya
merupakan pelaksanaan
penyambungan saja.
BAB III
DESAIN SAMBUNGAN PIPA
ELLBOW 90O
DAN PIPA TEE
DAN TAHAPAN PROSES
SIMULASI
3.1 Proses minyak mentah
Proses minyak mentah adalah
merupakan suatu cairan fluida, yang
komposisi tergantung pada sumbernya
didalam bumi. Perbedaanya dengan air
adalah untuk temperatur tertentu ia
akan menguap dan walau temperatur
tersebut tetap dipertahankan maka
tidak keseluruhan minyak mentah itu
menguap, berbeda dengan air yang
temperatur didihnya 100OC akan
menguap, bila temperatur tetap
dipertahankan seperti itu terus maka
seluruh air berubah fase menjadi uap.
Komposisi minyak mentah itu terdiri
dari begitu banyak campuran yang
berlainan disamping salah satu faktor
pembentuk campuran ini. Diantara
bentuk campuran tersebut dapat dicatat
seperti CH4 (metan), C10H12 dan lain-
lain.
3.2 Langkah-langkah Simulasi
Untuk memudahkan proses
simulasi dalam sub bab ini akan
dijelaskan secara bertahap proses
simulasi yang dimulai dari
pembentukan geometri. Secara
keseluruhan proses tersebut terdiri dari
enam langkah yaitu :
1.Membuat model pipa ellbow 90O dan
pipa tee
2.Menentukan kondisi fisik model
3.Membuat mesh
4.Menentukan boundary condition
5.Menentukan parameter penyelesaian
dan menjalankan simulasi
6.Menampilkan hasil simulas
Mulai
Pembuatan pipa elbow
Dan pipa tee
Menentukan kondisi
Pisik model
Langkah pembuatan
meshing
Membuat kondisi batasan
Menentukan parameter
perhitungan numerik
Melaksanakan perhitungan
atau komputasi
Menampilkan hasilsimulasi
Selesai
3.2.1 Pembuatan Model Pipa
Ellbow 90O
dan Pipa Tee
Gambar 3.1 Model Aliran Pipa
Ellbow 90O
Gambar 3.2 Model Aliran Pipa Tee
3.2.2 Menentukan Kondisi Fisik
Model
Hal yang perlu dilakukan
selanjutnya adalah penentuan kondisi
fisik dari model yaitu penentuan model
penyelesaian, fluida yang dipakai dan
kondisi operasi.
Penentuan model penyelesaian dibagi
menjadi dua yaitu model penyelesaian
analisis tipe Internal flow dan External
flow dan dalam hal ini analisis Internal
flow merupakan pilihan yang tepat
dalam menganalisis faktor gesek pada
pipa ellbow 90O dan pipa tee, Dibawah
ini adalah gambar dialog box dalam
pemilihan tipe analisis untuk
menentukan model penyelesaian.
3.2.3 Meshing
Meshing adalah proses dimana
geometri secara keseluruhan dibagi-
bagi dalam elemen-elemen kecil.
Elemen-elemen kecil ini nantinya
berperan sebagai kontrol surface atau
volume data perhitungan yang
kemudian tiap-tiap elemen ini akan
menjadi input untuk elemen
disebelahnya. Hal ini akan terjadi
berulang-ulang hingga domain
terpenuhi. Dalam meshing elemen-
elemen yang akan dipilih disesuaikan
dengan kebutuhan dan bentuk
geometri.
Gambar 3.7 Proses pembuatan
meshing
Berikut di bawah ini adalah gambar
pipa ellbow 90O dan pipa tee setelah
mengalami proses meshing.
Gambar 3.8 Hasil Meshing dari
Result Geometry Resolution Pipa
Ellbow 90O
Gambar 3.9 Hasil Meshing dari
Result Geometry Resolution Pipa
Tee
3.2.4 Membuat Kondisi Batasan (
Boundary Condition )
Boundary condition merupakan
definisi dari zona-zona yang telah
terdefinisi sebelumnya pada Result and
Geometry Resolution.
Boundary condition adalah
dimana tempat masuk dan keluarnya
air dari sistem perpipaan yang terdiri
dari pressure, mass flow, volume flow
dan velocity.
Pada skripsi ini kondisi batasan
yang digunakan adalah :
Spesifikasi pipa ellbow 90O
dan pipa
tee
Diameter luar pipa : 223,2 mm
Diameter dalam pipa : 203,2 mm
Panjang : 5 x Dd = 5 x
203,2 = 1016 mm
Sudut : 90O
Pressure : 30 Psi
Mass flow rate : 0,5 Kg/s
Density : 0,8 sg
Temperature : 600OF
3.2.5 Menentukan Parameter
Perhitungan Numerik
Setelah selesai mendefinisikan
model yang akan disimulasikan maka
tahap selanjutnya adalah menentukan
parameter perhitungan numerik yang
akan digunakan seperti kontrol solusi,
melakukan initialize awal, monitor
perhitungan numerik, dan kemudian
melakukan proses iterasi simulasi, di
dalam melakukan perhitungan secara
komputasi ini secara otomatis
komputer akan melakukan perhitungan
metode elemen takhingga sampai
mencapai konvergensi, proses iterasi
akan berhenti setelah terjadi
konvergensi. Pada saat proses iterasi
maka akan tampil grafik proses
perhitungan numerik dan display
kontur tekanan dalam pipa seperti
gambar dibawah ini .
3.2.6 Menampilkan Hasil Simulasi
Setelah mencapai konvergensi
dari solusi, maka tahap selanjutnya
adalah tahap untuk melihat hasil
simulasi yang telah dilakukan. Dalam
melihat hasil simulasi dari EFD dapat
dilakukan dengan berbagai cara, dilihat
secara keseluruhan maupun target
tertentu saja dengan menentukan
bidang, garis atau titik pengamatan.
Karena target utama adalah untuk
melihat bagaimana pengaruh
perubahan diameter terhadap pressure
drop akibat faktor gesek (friction)
mulai dari inlet sampai outlet, maka
akan dilihat vektor kecepatan baik itu
keseluruhan maupun bidang yang
dibuat sebelumnya, dan kontur serta
melihat garis aliran (path line) untuk
menentukan apakah aliran yang terjadi
sudah efektif atau belum.
Gambar 3.15 Flow trajectory hasil
simulasi
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam suatu aliran didalam
pipa pada kenyataan terjadi penurunan
tekanan yang disebabkan oleh faktor-
faktor sebagai berikut, diameter pipa,
kecepatan, kekasaran permukaan
dinding pipa sebelah dalam, dan sifat-
sifat flida, kerapatan dan viskositas.
4.1 Analisa perbandingan
pressure drop pada pipa
ellbow 90O
dan pipa tee
dengan cara empiris dan
simulasi dengan SolidWorks.
Perbandingan pressure drop
pada pipa ellbow 90O dan pipa tee
dengan cara empiris dan dengan
simulasi dilakukan dengan tujuan
untuk mengetahui sejauh mana selisih
atau perbedaan pressure drop dengan
cara empiris dan dengan cara simulasi
pada SolidWorks. Simulasi ini
dilakukan dengan nilai-nilai sebagai
berikut yaitu :
Mass Flow = 0,5 kg/s
Massa jenis minyak () = 0,8 g/cm3
Viskositas minyak (μ) = 1,5 Pa
Koefisien gesek Ellbow = 1,5
Koefisien gesek Tee = 1,75
4.1.1 Analisa pressure drop pada
pipa ellbow 90O
dengan
metode empiris
Q
V = atau m = . A
Kecepatan aliran untuk pipa elbow 90O
m
V =
. A
0,5
V =
800 . π/4 . D2
0,5
V =
800 . 3,14/4 . 0,20322
V = 0,016 m/s
Dalam skripsi ini diasumsikan nilai
(koefisien gesek) K pipa elbow = 1,5
hf = f . (L/D) . (V2/2g) (m)
atau
ΔP = f . (L/D) . .(V2/2) (Pa)
ΔP = K . .(V2/2) (Pa)
= 1,5 x 800 x (0,016/2) (Pa)
= 0,1536 (Pa)
V . D
Re = μ
0,016 x 0,2032
= 800 = 173,4
1,5 x 10-3
Pada analisa simulasi atau eksperimen
alairan didalam pipa tidak langsung
berkembang penuh, sehingga untuk
mencari aliran berkembang penuh
dapat dicari sebagai berikut :
Le
= 0,06 Re
D
Le = D x 0,06 x 173,4
= 0,2032 x 0,06 x 173,4
= 2,12 m
4.1.2 Analisa pressure drop pada
pipa tee dengan metode
empiris
Q
V =
A
atau
m = . V . A
Kecepatan aliran untuk pipa tee
m
V =
. A
0,5
V =
800 . π/4 . D2
0,5
V =
800 . 3,14/4 . 0,20322
V = 0,016 m/s
Dalam skripsi ini diasumsikan nilai
(kerugian gesekan) K pipa tee = 1,75
hf = f . (L/D) . (V2/2g) (m)
atau
ΔP = f . (L/D) . .(V2/2)
ΔP = K . .(V2/2)
ΔP = 1,75 x 800 x (0,016/2)
ΔP = 0,1792 (Pa)
V . D
Re =
μ
0,016 x 0,2032
= 800 = 148,7
1,75 x 10-3
Pada analisa simulasi atau
eksperimen alairan didalam pipa tidak
langsung berkembang penuh, sehingga
untuk mencari aliran berkembang
penuh dapat dicari sebagai berikut :
Le
= 0,06 Re
D
Le = D x 0,06 x 148,7
= 0,2032 x 0,06 x 148,7
= 1.82 m
4.1.3 Analisa pressure drop pada
pipa ellbow 90O
dengan
metode simulasi
Pada gambar dibawah ini dapat dilihat
tekanan didalam pipa pada iterasi 23,
nilai minimum 206843 Pa, dan nilai
maksimum sama tidak ada perubahan
yaitu 206843 Pa. Hal ini membantu
kearah yang menentukan jika semua
kondisi batas secara benar
digambarkan. Dan gambar ini
memberikan ide bagaimana solusi akan
terlihat, bahkan pada tahap awal pada
saat menjalankan hasil akan terlihat.
Gambar 4.4 Isurface Pressure
(ellbow 90O
)
Nilai tekanan yang terjadi pada pipa
ellbow 90O dengan nilai average
206843 pascal. Berarti tekanan statik
dilubang masuk yaitu 206843 pascal
dan tekanan statik dilubang keluar
yaitu 206842,7 pascal, sehingga
penurunan tekanan untuk sambungan
pipa ellbow 90O yaitu sekitar 0,3
pascal, sedangkan pada hasil empiris
penurunan tekanan sebesar 0,1536
pascal. Maka didapat selisih atau
perbandingan penurunan tekanan yang
terjadi dengan metode empiris dan
simulasi yaitu sebesar 0,1464 pascal.
4.1.4 Analisa pressure drop pada
pipa tee dengan metode
simulasi
Gambar 4.11 Vektor Plot Velocity
Pada gambar diatas menunjuka arah
aliran fluida yang masuk pada satu
lubang dan fluida keluar dengan dua
lubang. Disini dapat dilihat bahwa
disepanjang pipa fluida yang mengalir
mempunyai tekanan yang nilainya
tidak berubah.
Nilai tekanan yang terjadi pada pipa
tee dengan nilai average 206844
pascal. Berarti tekanan statik dilubang
masuk yaitu 206844 pascal dan
tekanan statik dilubang keluar yaitu
206842,7 pascal, sehingga penurunan
tekanan untuk sambungan pipa tee
yaitu sekitar 1,3 pascal, sedangkan
pada hasil empiris penurunan tekanan
sebesar 0,1792 pascal. Maka didapat
selisih atau perbandingan penurunan
tekanan yang terjadi dengan metode
empiris dan simulasi yaitu sebesar
1,1208 pascal.
BAB V
PENUTUP
Kesimpulan
Setelah dilakukan analisa aliran
fluida didalam pipa ellbow 90O dan
pipa tee dengan menggunakan software
SolidWorks maka dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut :
1. Vektor plot velocity untuk pipa
ellbow 90O tekanannya yaitu
206843 pascal dan untuk pipa
tee nilai tekanannya yaitu
206844 pascal.
2. Analisa yang dilakukan pada
pipa elbow 90O dengan metode
empris penurunan tekanannya
yaitu 0,1536 Pascal. Dan hasil
simulasi yang dilakukan pada
pipa ellbow 90O penurunan
tekanannya yaitu 0,3 Pascal.
3. Analisa yang dilakukan pada
pipa tee dengan metode empris
penurunan tekanannya yaitu
0,1792 Pascal, sedangkan hasil
simulasi yang dilakukan pada
pipa tee penurunan tekanannya
yaitu 1,3 Pascal.
4. Hasil simulasi yang dilakukan
pada pipa ellbow 90O dan pipa
tee dengan asumsi diameter dan
panjang pipa sama maka
penurunan tekanan pada pipa
tee lebih besar dibandingkan
dengan pipa ellbow 90O
begitu
pula sebaliknyan.
Saran
Karena pada penelitian dalam
skripsi ini masih kurang akurat, bagi
yang ingin melanjutkan penelitian ini
penulis ingin memberikan saran yang
ingin disampaikan. Untuk pembuatan
model penulis menyarankan agar pada
saat pembuatan desain CAD haruslah
teliti dalam memberikan dimensi
karena sangat berpengaruh pada hasil
analisa yang dilakukan, dan yang
paling penting dalam menentukan
kondisi batasan data yang di input
haruslah sesuai dengan data yang
diperoleh sehingga jika dibandingkan
dengan metode empiris selisih atau
perbedaannya tidak terlalu besar dan
untuk memperoleh akurasi perhitungan
hasil simulasi kita dapat mengatur
meshing atau Result Geometri
Resolution dengan cara manual yang
lebih detail sehingga didapat hasil
perhitungan yang akurat.
DAFTAR PUSTAKA
1. Victor L. Streeter & E. Benjamin
Wylie. Mekanika Fluida, Jakarta:
Erlangga 1993.
2. Bruce R. Munson & Donald F.
Young. Mekanika Fluida, Jakarta:
Erlangga 2005.
3. Raswari, Teknologi dan
Perencanaan Sistem Perpipaan,
Universitas Indonesia. Jakarta,
1986.
4. Raswani, Perencanaan dan
penggambaran Sistem
Perpipaan, Universitas Indonesia.
Jakarta, 1987.
5. Reuben M. Olson & Steven J.
Wright, Dasar-dasar Mekanika
Fluida Teknik, Jakarta: Gramedia
Pustaka Utama, 1993.
6. Situs internet
:http://www.EFD.lab.com
7. Situs internet :http://www.sistem
perpipaan.com