instalasi pipa udara fix

ABSTRAK

Sistem instalasi pipa udara adalah suatu alat yang digunakan untuk menggerakkan fluida gas dimana karakteristik pipa sangat mempengaruhi kinerjanya. Tujuan dari praktikum instalasi pipa udara ini adalah untuk mengetahui rugi energi pada pipa udara yang kita gunakan serta pengaruh pendinginan terhadap pipa. Peralatan praktikum yang kita gunakan dalam praktikum ini terdiri dari tiga pipa, yaitu pipa panjang dengan belokan, pipa lurus dengan pengaruh suhu, dan pipa lurus yang pendek. Variabel kontrol dalam hal ini adalah panjang dan diameter pipa, variabel manipulasi yaitu tekanan dan suhu (yang dapat kita ketahui dengan pressure gauge dan thermometer untuk suhunya), dan yang terakhir variable responnya adalah kapasitas (yang dapat kita lihat pada flow meter). Aplikasi instalasi pipa udara pada kapal antara lain adalah dalam starting system, Main Engine Control System, navigation alarm, dan generator starting. Dengan melakukan praktikum instalasi pipa udara maka bisa didapatkan hasil rugi - rugi dan pengaruhnya sehingga kita dapat menghitung dan menentukan instalasi pipa udara yang bagaimana yang bisa kita gunakan. Dari hasil praktikum didapatkan pengaruh pendinginan dan losses. Hasil pada praktikum pada pipa 2 (tanpa es) didapatkan Q sebesar 7,5 SCFH pada temperatur 28 0C dengan sudut putar 250 pada Q awal sebesar 6 SCFH dan tekanan 0,05 kg/cm2 dan panjang pipa 0,86 m. Sedangkan pada percobaan lain pada pipa 2 (dengan es) dengan tekanan, Q awal dan panjang pipa yang sama pada temperatur 9 0C, didapatkan Q sebesar 5,9 SCFH dengan sudut putar 300. Pada pengaruh pendinginan, dengan panjang pipa dan kapasitas awal yang sama, pipa dengan es memiliki hasil Q yang lebih kecil jika dibandingkan pipa tanpa es. Hal ini dapat dilihat pada tabel pengamatan 2.5.1 a dan b. Penurunan hasil Q ini dapat dianalisis bahwa saat terjadi penurunan suhu (28 oC menjadi 9 oC ) maka molekul dalam fluida yang acak (terutama karena sangat renggang) akan mengalami penurunan keacakan pula, atau bisa disebut lebih sulit bergerak, oleh karena itu Q akhir akhirnya menjadi lebih sedikit dibanding Q akhir pada pipa tanpa es.

ABSTRACT

Air pipe installation system is a device used to move fluids in which the gas pipelines characteristics affect performance. The purpose of this lab is to determine the losses energy in the pipe that we used as well as the cooling effect of the pipe. The equipment that we use in this lab consists of three pipes, the pipe length with bends, straight pipe with the effects of temperature, and short straight pipe. Control variable in this case is the length and diameter of pipe, the manipulated variable is the pressure and temperature (which we can know with pressure gauge and thermometer for the temperature), in the last, a response variable is capacity (which can be seen on the flow meter). Application of air pipe installation on ships include the starting system, Main Engine control system, navigation alarm, and generator starting. By doing lab air pipe installation, we can showed losses and influence, so we can calculate and determine how the installation of the air pipe that we can use. Lab results obtained from the cooling effect and losses.The results of the lab work on the pipe 2 (without ice) Q obtained at 7.5 SCFH at 28 0C with a turning angle of 250 at the beginning of the Q 6 SCFH and a pressure of 0.05 kg/cm2 and 0.86 m long pipe. Whereas in other experiment on pipe (with ice) with pressure, the initial Q and the same length of pipe at a temperature of 9 0C, obtained with a Q of 5,9 SCFH swivel angle 300. In the cooling effect, with a length of pipe and the same initial capacity, with ice pipe has a smaller Q results when compared to the pipe without ice.This observation can be seen in table 2.5.1 a and b.The decrease in Q results can be analyzed that when the temperature decreases (becomes 28 0C - 9 0C) the fluid molecules in random (mostly because it's very tenuous) will decrease the randomness anyway, or can be called more difficult to move, therefore the final Q eventually becomes lessQ compared to the end of the pipe without ice.

BAB IDASAR TEORI

1.1PENGERTIAN KOMPRESORDalam instalasi pipa udara terdapat kompresor sebagai penggeraknya. Kompresor ialah alat yang digunakan untuk memperbesar tekanan fluida gas dengan cara memperkecil volume. Kompresor biasanya menghisap udara dari atmosfir, ada pula yang menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir (dalam hal ini kompresor bekerja sebagai penguat / booster), namun sebaliknya ada pula kompresor yang menghisap gas yang bertekanan lebih rendah dari pada tekanan atmosfir (dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum). Kompresor pada dasarnya adalah suatu alat yang berfungsi memampatkan gas. Kompresor udara pada umumnya mengisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang mengisap udara yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir.

Gambar 1. Contoh Kompresor Reciprocatinghttp://teachintegration.wordpress.com

1.2JENIS JENIS KOMPRESORKompresor terdiri dari dua jenis yaitu Positive displacement dan Dinamik. Pada jenis positive - displacement, sejumlah udara atau gas di trap dalam ruang kompresi dan volumnya secara mekanik menurun, menyebabkan peningkatan tekanan tertentu kemudian dialirkan keluar. Pada kecepatan konstan, aliran udara tetap konstan dengan variasi pada tekanan pengeluaran.Kompresor dinamik memberikan enegi kecepatan untuk aliran udara atau gas yang kontinyu menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang sangat tinggi. Energi kecepatan berubah menjadi energi tekanan karena pengaruh impeller dan volute pengeluaran atau diffusers.Pada kompresor jenis dinamik sentrifugal, bentuk dari sudu-sudu impeller menentukan hubungan antara aliran udara dan tekanan (head) yang dibangkitkan.

Gambar 2. Skema Jenis Kompresor http://ianatulkhoiroh.wordpress.com

1.2.1Kompresor positive - displacementKompresor ini dapat dibagi lagi dalam dua jenis yaitu reciprocating dan putar / rotary.

a.Kompresor ReciprocatingDi dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan untuk mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu. Dan juga kapasitas kompresor proporsional langsung terhadap kecepatan dan keluarannya, seperti denyutan.Kompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasi; terdapat empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu horizontal, vertical, horizontal balance-opposed, dan tandem. Jenis kompresor reciprocating vertical digunakan untuk kapasitas antara 50 150 cfm. Kompresor horisontal balance opposed digunakan pada kapasitas antara 200 5000 cfm untuk desain multitahap dan sampai 10,000 cfm untuk desain satu tahap (Dewan Produktivitas Nasional, 1993).Kompresor udara reciprocating biasanya merupakan aksi tunggal dimana penekanan dilakukan hanya menggunakan satu sisi dari piston. Kompresor yang bekerja menggunakan dua sisi piston disebut sebagai aksi ganda.

Gambar 3. Penampang Melintang Kompresor Reciprocating (King, Julie)

Untuk keperluan praktis sebagian besar plant kompresor udara reciprocating diatas 100 Hp merupakan unit multi tahap dimana dua atau lebih tahap kompresor dikelompokkan secara seri. Udara biasanya didinginkan diantara masing-masing tahap untuk menurunkan suhu dan volume sebelum memasuki tahap berikutnya (Dewan Produktivitas Nasional, 1993).Kompresor udara reciprocating tersedia untuk jenis pendingin udara maupun pendingin air, menggunakan pelumasan maupun tanpa pelumasan, dengan berbagai pilihan kisaran tekanan dan kapasitas.

Gambar 4. Kompresor Multi Tahap (King, Julie)

b.Kompresor RotaryKompresor rotary mempunyai rotor dalam satu tempat dengan piston dan memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor ini beroperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating. Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri.

Gambar 5. Kompresor dengan Ulir (pompa dan kompresor; Ir.Sularso, Msme, tahun 2000)

Kompresor ulir putar menggunakan pendingin air. Jika pendinginan sudah dilakukan pada bagian dalam kompresor, tidak akan terjadi suhu operasi yang ekstrim pada bagian - bagian yang bekerja. Kompresor putar merupakan kompresor kontinyu, dengan paket yang sudah termasuk pendingin udara atau pendingin air. Karena desainnya yang sederhana dan hanya sedikit bagian-bagian yang bekerja, kompresor ini mudah perawatannya, mudah operasinya dan fleksibel dalam pemasangannya. Kompresor udara putar dapat dipasang pada permukaan apapun yang dapat menyangga berat statiknya.

1.2.2Kompresor DinamisKompresor dinamis dibagi menjadi dua, yaitu kompresor sentrifugal dan axial, namun dalam hal ini hanya akan membahas tentang kompresor sentrifugal.Kompresor sentrifugal merupakan kompresor dinamis, yang tergantung pada transfer energi dari impeller yang berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan mengubah momen dan tekanan udara. Momen ini diubah menjadi tekanan tertentu dengan penurunan udara secara perlahan dalam difuser statis. Kompresor udara sentrifugal adalah kompresor yang dirancang bebas minyak pelumas. Gear yang dilumasi minyak pelumas terletak terpisah dari udara dengan pemisah yang menggunakan seal pada poros dan ventilasi atmosferis. Sentrifugal merupakan kompresor yang bekerja kontinyu, dengan sedikit bagian yang bergerak; lebih sesuai digunakan pada volum yang besar dimana dibutuhkan bebas minyak pada udaranya. Kompresor udara sentrifugal menggunakan pendingin air dan dapat berbentuk paket.; khususnya paket yang termasuk after-cooler dan semua control. Kompresor ini dikenal berbeda karakteristiknya jika dibandingkan dengan mesin reciprocating. perubahan kecil pada rasio kompresi menghasilkan perubahan besar pada hasil kompresi dan efisiensinya. Mesin sentrifugal lebih sesuai diterapkan untuk kapasitas besar diatas 12,000 cfm.

Gambar 6. Kompresor Sentrifugal (King, Julie)

1.3Jenis jenis kompresi

Jenis jenis kompresi ada tiga macam, yaitu : Kompresi Isotermal, Kompresi Adiabatik dan Kompresi Politropik.

1.3.1Kompresi IsotermalBila suatu gas dikompresikan, ini berarti ada energi mekanik yang diberikan dari luar kepada gas. Energi ini diubah menjadi energi panas sehingga temperatur gas akan naik jika tekanan semakin tinggi. Namun jika proses kompresi ini diikuti dengan pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi, temperatur dijaga tetap.

(pompa dan kompresor; Ir.Sularso, Msme, tahun 2000, hal 181)

Gambar 7. Diagram PV (hyperphysics.phy-astr.gsu.edu)dimana : : Tekanan (kgf/m2) : Volume (m3)

1.3.2Kompresi AdiabatikJika silinder diisolasi secara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan berlangsung tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk kedalam gas. Dalam prakteknya, proses adiabatik tidak pernah terjadi secara sempurna karena isolasi terhadap silinder tidak pernah sempurna.

= tetap

(pompa dan kompresor; Ir.Sularso, Msme, tahun 2000,hal 184)

Dimana P1,P2 : Tekanan (kgf/m2)v1, v2 : Volume (m3)k : Indeks adiabatic

Gambar 8. Diagram PV Adiabatik (fisika-nuratikah.blogspot.com)

1.3.3Kompresi PolitropikKompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses isotermal, karena ada kenaikan temperatur. Namun juga bukan proses adiabatik karena ada panas yang dipancarkan keluar. Jadi proses kompresi yang sesungguhnya ada diantara keduanya.

(pompa dan kompresor; Ir.Sularso, Msme, tahun 2000,hal 184)

Dimana :P1,P2 : Tekanan (kgf/m2)v1, v2 : Volume (m3)n : Indeks politropik (n = 1.25 1.35)

Gambar 9. Diagram PV Politropik (faculty.wwu.edu)

1.4Nilai-Nilai LossesPada percobaan sistem instalasi pipa udara ini pada prinsipnya sama dengan percobaan instalasi pipa air, perbedaannya terletak pada fluida yang dialirkan. Pada kompresor juga terdapat kerugian kerugian berupa rugi tekan dan aliran yang penting diketahui besarnya. rugi rugi tersebut :

a.Kerugian pada saluran akibat panjang pipa

(www.engineering toolbox)Dimana : = Koefisien gesekan dalam pipa = 0.0561/Qx0.148l = Panjang saluran(m)V = Kecepatan aliran pada permukaan saluran(m/s) = Densitas udara (1.293 kg/m3)d = Diameter pipa dalam (m)

b.Kerugian pada saluran akibat belokan dan aksesoris

(www.engineering toolbox)Dimana : = koefisien hambatan (tergantung pada sudut belokan) = sudut lengkung (900)V = kecepatan aliran pada permukaan saluran(m/s) = densitas udara (1.293 kg/m3 )

Type of Componentor FittingMinor Loss Coefficient, k

Flanged Tees, Line Flow0.2

Threaded Tees, Line Flow0.9

Flanged Tees, Branched Flow1.0

Threaded Tees, Branch Flow2.0

Threaded Union0.08

Flanged Regular 90o Elbows0.3

Threaded Regular 90o Elbows1.5

Threaded Regular 45o Elbows0.4

Flanged Long Radius 90o Elbows0.2

Threaded Long Radius 90o Elbows0.7

Flanged Long Radius 45o Elbows0.2

Flanged 180o Return Bends0.2

Threaded 180o Return Bends1.5

Fully Open Globe Valve10

Fully Open Angle Valve2

Fully Open Gate Valve0.15

Closed Gate Valve0.26

Closed Gate Valve2.1

Closed Gate Valve17

Forward Flow Swing Check Valve2

Fully Open Ball Valve0.05

1/3 Closed Ball Valve5.5

2/3 Closed Ball Valve200

Tabel 1. Minor Loss (Fluid Piping Systems)

c.Kerugian pada saluran akibat katup

(www.engineering toolbox)Dimana : = koefisien hambatan (tergantung pada sudut putar bukaan katup)V = kecepatan aliran pada permukaan saluran(m/s) = densitas udara (1.293 kg/m3 )

Sudut putar

130.6

150.8

191.5

201.5

211.55

221.7

242

252.2

262.5

272.8

293.7

304

313.85

323.9

345.5

356

366.5

378

389

3910

4211.5

4312

4617

4718.81

4914.72

5012.25

5313.25

5413.5

5513.75

Tabel 2. Koefisien Hambatan pada Sudut Putar akibat belokan (www.engineeringtoolbox.com)

1.5Teori Kompresi1.5.1Hubungan antara Tekanan dan Volume (Hukum Boyle)Jika selama kompresi, temperatur gas dijaga tetap (tidak bertambah panas) maka pengecilan volume menjadi kali, maka akan menaikkan tekanan menjadi 2 kali. Demikian pula jika volume menjadi kali, maka tekanan akan menjadi 3 kali lipat, dst. Jika gas dikompresikan (atau diekspansikan) pada temperature tetap, maka tekanannya akan berbanding terbalik dengan volumenya .Pernyataan ini disebut dengan hukum Boyle dan dapat dirumuskan :

P1.V1 = P2. V2 = tetap

Dimana :P1 = tekanan pada kondisi awal (Pa) atau (kgf/cm2)P2 = tekanan pada kondisi akhir (Pa) atau (kgf/cm2)V1 = Volume pada kondisi awal (m3)V2 = Volume pada kondisi akhir (m3)

1.5.2Hubungan antara Temperatur dan Volume (Hukum Charles)

Semua macam gas apabila dinaikkan temperaturnya sebesar 10 0C pada tekanan yang tetap, akan mengalami pertambahan volume sebesar dari volumenya pada 0 0C. Sebaliknya apabila temperature diturunkan sebesar 1 0C, akan mengalami pengurangan volume dengan proporsi yang sama.Pernyataan ini disebut dengan hukum Charles dan dapat dirumuskan :

Dimana :V1 = Volume pada kondisi awal (m3)V2 = Volume pada kondisi akhir (m3)T1 = Temperatur pada kondisi awal (K)T2 = Temperatur pada kondisi akhir (K)

1.5.3Persamaan Keadaan (Hukum Boyle - Charles)Hukum Boyle dan Hukum Charles dapat digabungkan menjadi hukum Boyle-Charles yang dapat dinyatakan sebagai :

P. V = G. R. TDimana :P = tekanan mutlak (kgf/m2) atau (Pa)V = Volume (m3)G = Berat gas (kgf) atau (N)T = Temperatur mutlak (K)R = Konstanta gas (m/K)

BAB IITAHAPAN PRAKTIKUM

2.1Tujuan PraktikumTujuan Praktikum ini adalah :1)Untuk mengetahui pengaruh pendinginan pada saluran pipa udara.2)Untuk mengetahui rugi - rugi yang terjadi pada masing-masing instalasi pipa udara.

2.2Peralatan Peralatan yang dipakai dalam praktikum antara lain :NONAMA ALATGAMBARFUNGSI

1Kompresor

Untuk memampatkan udara

2Instalasi Pipa Udara

Sebagai tempat mengalirnya fluida

3Flow meter

Mengatur kapasitas aliran fluida

4Katup

Untuk mengatur aliran udara

5Pressure Gauge

Mengukur tekanan fluida

6Penampung Es

Untuk meletakkan es pada percobaan pipa 2 dengan es

7Termometer

Mengukur suhu pada saat percobaan dengan es

8Busur derajat

Mengukur sudut yang dibentuk oleh katup

9TaliUntuk megukur panjang pipa

2.3Gambar Rangkaian

Gambar 11. Gambar Rangkaian

2.4Prosedur Praktikuma.Percobaan pipa 1 (pipa panjang dengan belokan)1. Membuka katup inlet pada pipa 1 dan menutup katup inlet pada pipa 2 dan 3.1. Menyalakan kompresor.1. Mengatur kapasitas udara awal pada flowmeter (tergantung grader).1. Memvariasikan tekanan (tergantung grader).1. Mengukur dan mencatat besar tutupan sudut katup oulet sesuai tekanan yang diberikan.1. Mencatat perubahan nilai kapasitas pada flowmeter pada masing-masing tekanan.

b.Percobaan pipa 2 (pipa lurus tanpa pendingin)1. Membuka katup inlet pada pipa 2 dan menutup katup inlet pada pipa 1 dan 3.1. Mengulangi langkah kedua sampai keenam pada percobaan pipa 1.1. Mencatat perubahan nilai kapasitas pada flow meter pada masing-masing tekanan.1. Menyalakan kompresor.1. Mengatur kapasitas udara awal pada flow meter (tergantung grader).1. Memvariasikan tekanan (tergantung grader).1. Mengukur besar tutupan sudut katup oulet dan mencatat sesuai tekanan yang diberikan.1. Mencatat perubahan nilai kapasitas pada flowmeter pada masing-masing tekanan.

c.Percobaan pipa 2 (pipa lurus dengan pendingin)1. Membuka katup inlet pada pipa 2 dan menutup katup inlet pada pipa 1 dan 3.1. Mendinginkan temperatur pipa sampai konstan (temperatur ditentukan pada waktu praktikum).1. Menyalakan kompresor.1. Mengatur kapasitas udara awal pada flowmeter (tergantung grader).1. Memvariasikan tekanan (tergantung grader).1. Mengukur besar tutupan sudut katup oulet dan mencatat sesuai tekanan yang diberikan.1. Mencatat perubahan nilai kapasitas pada flow meter pada masing - masing tekanan.

d.Percobaan pipa 3 (pipa lurus dengan belokan halus)1. Membuka katup inlet pada pipa 3 dan menutup katup inlet pada pipa 1 dan 2.1. Menyalakan kompresor.1. Mengatur kapasitas udara awal pada flow meter (tergantung grader).1. Memvariasikan tekanan (tergantung grader).1. Mengukur besar tutupan sudut katup oulet dan mencatat sesuai tekanan yang diberikan.1. Mencatat perubahan nilai kapasitas pada flowmeter pada masing-masing tekanan.

2.5.Data Hasil Praktikum

Dari pelaksanaan praktikum didapatkan data-data sebagai berikut :a.Tabel untuk pipa 1Panjang pipa= 1,98mKapasitas awal (Q)= 6SCFHNoTekanan (kg/cm2)Sudut putarQ (SCFH)

10,0530 07,5

20,135 07,4

30,1540 07,3

40,242 07

50,2545 06,9

b.Tabel untuk pipa 2 (tanpa es)Temperatur= 28 0CPanjang pipa= 0,86mKapasitas awal (Q)= 6SCFH NoTekanan (kg/cm2)Sudut putarQ (SCFH)

10,0525 07,5

20,130 07,4

30,1533 07,3

40,235 06,9

50,2537 06,5

c.Tabel untuk pipa 2 (dengan menggunakan es)Temperatur= 9 0CPanjang pipa= 0,86mKapasitas awal (Q)= 6SCFH NoTekanan (kg/cm2)Sudut putarQ (SCFH)

10,0530 05,9

20,133 05,5

30,1535 05,2

40,255 05,1

50,2590 05

d.Tabel untuk pipa 3 Panjang pipa= 0,95mKapasitas awal (Q)= 6SCFH NoTekanan (kg/cm2)Sudut putarQ (SCFH)

10,0525 07,5

20,128 07,3

30,1530 07,0

40,233 06,9

50,2535 06,6

BAB IIIANALISA DATA

3.1Perhitungan

Dari data yang telah didapatkan dari praktikum, kemudian dilakukan perhitungan sebagai berikut :

a.Pipa 1Data percobaan :P= 0.05 kg/cm2= 300Q= 7.5 SCFHl= 1.98 mD= 0.49 mm

Pengolahan data : Kapasitas mengalami perubahan satuan seperti berikut:

Q= (m3/s)

= = 5.900 x 10-5 (m3/s) Tekanan mengalami perubahan satuan sebagai berikut :P= P (kg/cm2) x 98000 (N/m2)= 0.05 x 98000= 4900 N/m2 Menghitung nilai koefisien gesek berdasarkan rumusan :

=

== 0.2371

Menghitung luas penampang pipa :

A=

==1.885 x 10-7 m2

T=

==6.326 x 10-3 detik Gaya F=P (N/m2) x A=4900 x 1.885 x 10-7=0.0009 N Dari luas penampang dan kapasitas dapat dicari nilai kecepatan aliran berdasarkan persamaan :

V=313.007 m/s Menghitung kerugian pada saluran akibat panjang pipa dengan persamaan berikut :

1 =

==60677353.117 N/m2

Mencari kerugian akibat belokan berdasarkan rumus :

2 =

Threaded 1800 Return Bends sehingga nilai = 1.5

==190018.796 N/m2

Menghitung kerugian pada katup dengan rumus berikut :

3 =

Karena sudut putar 30 0 , maka = 4

== 253358.394 N/m2 Menghitung kerugian total berdasarkan nilai rugi-rugi di atas sebagai berikut :total= 1 + 2 + 3= (60677353.11+1013433.577+253358.39) N/m2= 61120730.307 N/m2

b.Pipa 2 (tanpa es)Data percobaan :P= 0.86 kg/cm2= 250Q= 7.5 SCFHl= 1.98 mD= 0.49 mm


Q= (m3/s)

= = 5.900 x10-05 (m3/s) Tekanan mengalami perubahan satuan sebagai berikut :P= P (kg/cm2) x 98000 (N/m2)= 0.05 x 98000= 4900 N/m2 Menghitung nilai koefisien gesek berdasarkan rumusan :

=

= = 0.2371 Gaya F=P (N/m2) x A=4900 x 1.885 x 10-7=0.0009 N Dari luas penampang dan kapasitas dapat dicari nilai kecepatan aliran berdasarkan persamaan :

V=313.007 m/s Menghitung kerugian pada saluran akibat panjang pipa dengan persamaan berikut :

1 =

==26354809.94 N/m2 Mencari kerugian akibat belokan berdasarkan rumus :

2 =

Threaded Regular 900 Elbow sehingga nilai = 1.5

==95009.39784 N/m2 Menghitung kerugian pada katup dengan rumus berikut :

3 = Karena sudut putar 25 0 , maka = 2.2

== 139347.117 N/m2 Menghitung kerugian total berdasarkan nilai rugi-rugi di atas sebagai berikut :total= 1 + 2 + 3= (26354809.94+ 95009.39784+139347.117) N/m2=26589166.454 N/m2c.Pipa 3Data percobaan :P= 0.05 kg/cm2= 250Q= 7.5 SCFHl= 0.95 mD= 0.49 mm


Q= (m3/s)

= = 5.900 x 10-5 (m3/s) Tekanan mengalami perubahan satuan sebagai berikut :P= P (kg/cm2) x 98000 (N/m2)= 0.05 x 98000= 4900 N/m2 Menghitung nilai koefisien gesek berdasarkan rumusan :

=

= = 0.2371 Gaya F=P (N/m2) x A=4900 x 1.885E-07=0.0009 N Dari luas penampang dan kapasitas dapat dicari nilai kecepatan aliran berdasarkan persamaan :

V= 313.007 m/s

Menghitung kerugian pada saluran akibat panjang pipa dengan persamaan berikut :

1 =

==29112871.445 N/m2


2 =


==95009.39784 N/m2


3 = Karena sudut putar 25 0 , maka = 2.2

== 139347.117 N/m2

Menghitung kerugian total berdasarkan nilai rugi-rugi di atas sebagai berikut :total= 1 + 2 + 3= (29112871.445+95009.39784+139347.117) N/m2= 29347227.960 N/m2d.Pipa 2 (dengan es)Data percobaan :P= 0.05 kg/cm2= 300 dengan temperatur = 90 CQ= 5.9 SCFHl= 0.86 mD= 0.49 mm


Q= (m3/s)

= = 4.641 x 10-5 (m3/s)

Tekanan mengalami perubahan satuan sebagai berikut :P= P (kg/cm2) x 98000 (N/m2)= 0.05 x 98000= 4900 N/m2 Menghitung nilai koefisien gesek berdasarkan rumusan :

=

= = 0.246 Gaya F=P (N/m2) x A=4900 x 1.885E-07=0.0009 N Dari luas penampang dan kapasitas dapat dicari nilai kecepatan aliran berdasarkan persamaan :

V= 246.232 m/s

Menghitung kerugian pada saluran akibat panjang pipa dengan persamaan berikut :

1 =

==16899130.292 N/m2


2 =


==58796.03803 N/m2


3 = Karena sudut putar 30 0 , maka = 4

= =78394.717 N/m2

Dari data yang telah didapatkan dari praktikum, kemudian dilakukan perhitungan dengan lengkap sebagai berikut :

1)Pipa 1

NoTekanan (P) Kapasitas (Q)Koefisien gesek ()Gaya (F)Kecepatan Aliran (V) m/s

Kg/cm2N/m2SCFHm3/sN

10.0549007.55.900 x10-50.2379.235x10-4313.007

20.198007.45.821x10-50.2381.847x10-3308.833

30.15147007.35.742x10-50.2382.771x10-3304.660

40.21960075.506x10-50.2403.694x10-3292.139

50.25245006.95.428x10-50.2404.618x10-3287.966

NoSudut (o)SudutputarMinorLoss kP1 (N/m2)P2 (N/m2)P3 (N/m2)P total (N/m2)

13041.560677353.117190018.796253358.39461120730.307

23561.559187543.123184985.409369970.81859742499.349

34010.51.557714788.004180019.584630068.54558524876.134

442121.553399198.430165527.484662109.93754226835.851

545141.551995012.13151995012.131750548.90752906392.947

2) Pipa 2 (tanpa menggunakan es)NoTekanan (P) Kapasitas (Q)Koefisien Gesek ()Gaya (F)Kecepatan Aliran (V) m/s

Kg/cm2N/m2SCFHm3/sN

10.0549007.55.900 x10-50.2379.235x10-4313.007

20.198007.45.821x10-50.2381.847x10-3308.833

30.15147007.35.742x10-50.2382.771x10-3304.660

40.2196006.95.506x10-50.2403.694x10-3287.966

50.25245006.55.428x10-50.2424.618x10-3271.272

NoSudut (o)SudutputarMinorLoss kP1 (N/m2)P2(N/m2)P3 (N/m2)P total (N/m2)

1252.21.526354809.94095009.39784139347.11726589166.454

23041.525707720.75092492.70446246647.21226046860.667

3334.51.525068039.23490009.7922270029.37725428078.403

43561.522583692.13880451.95433321663.81722985771.909

5376.51.520219106.75571362.61438309237.99620599707.365

3)Pipa 3NoTekanan (P) Kapasitas (Q)Koefisien Gesek ()gaya (F)kecepatan aliran (V) m/s

Kg/cm2N/m2SCFHm3/sN

10.0549007.55.900x10-50.2379.235x10-4313.007

20.198007.35.742x10-50.2381.847x10-3304.660

30.151470075.506x10-50.2402.771x10-3292.139

40.2196006.95.428x10-50.2403.694x10-3287.966

50.25245006.65.192x10-50.2424.618x10-3275.446

NoSudut (o)SudutputarMinorLoss kP1 (N/m2)P2 (N/m2)P3 (N/m2)P tot (N/m2)

1252.21.529112871.44595009.39784139347.11729347227.960

2283.51.527691438.68990009.7922210022.84827991471.330

33041.525620827.53082763.74212220703.31225924294.584

4334.51.524947101.78080415.95433241247.86325268765.597

53561.522975604.75173575.27769294301.11123343481.140

4)Pipa 2 (dengan menggunakan es)NoTekanan (P) Kapasitas (Q)Koefisien Gesek ()Gaya (F)Kecepatan Aliran (V) m/s

Kg/cm2N/m2SCFHm3/sN

10.0549005.94.641E-050.2469.235E-04246.232

20.198005.54.326E-050.2485.782E-01229.538

30.15147005.24.090E-050.2507.203E+07217.018

40.2196005.14.012E-050.2514.647E+03212.844

50.252450053.933E-050.2522.263E+01208.671

Sudut (o)SudutputarMinorLoss kP1 (N/m2)P2(N/m2)P3 (N/m2)P tot (N/m2)

3041.516899130.29258796.0380378394.71717036321.047

332.21.514838777.73651093.9428474937.78314964809.461

3541.513374717.61045672.0732121792.19513542181.878

55111.512902277.99243932.34556322170.53413268380.871

901.1291.512437665.61942226.3990431782.40312511674.421

3.2Analisa Grafik

a.Grafik hubunganTekanan (P) dengan Gaya (F)

Grafik di atas menggambarkan pengaruh tekanan terhadap besarnya gaya yang terjadi. Dari grafik dapat diketahui bahwa semakin besar tekanan maka semakin besar gaya, begitu juga sebaliknya, semakin kecil tekanan maka semakin kecil pula gayanya. Hal ini sesuai dengan persamaan , dimana besarnya gaya berbanding lurus dengan tekanan untuk luasan yang konstan.

b.Grafik hubunganTekanan (P) dengan Kapasitas (Q)

Dari persamaan ( dimana adalah volume spesifik = ). Sehingga dapat dilihat bahwa hubungan antara volume () dengan tekanan () adalah berbanding terbalik, sedangkan karena volume () berbanding lurus dengan kapasitas (Q) maka dapat disimpulkan bahwa dengan nilai kapasitas yang makin rendah maka tekanan fluida akan berubah semakin tinggi seiring dengan turunnya nilai kapasitas. Atau dapat dikatakan hubungan tekanan () dengan kapasitas (Q) adalah berbanding terbalik.

c.Grafik hubunganTekanan (P) dengan Sudut ()

Besarnya udara yang ada pada pipa kompresor di pengaruhi oleh besar kecilnya sudut katub. Semakin besar sudut katub di tutup, maka hambatan semakin besar menyebabkan udara di dalam pipa membesar tanpa ada penambahan volume ruangan. Hal ini akan meningkatkan tekanan udara. Ini juga berlaku untuk kebalikannya.Dari grafik di atas kita lihat bahwa hubungan antara tekanan dengan sudut berbanding lurus, hal ini sudah sesuai dengan teori yang ada. Terlihat grafik pipa 1, pipa 2, dan pipa 3 bahwa semakin besar sudut putarnya maka akan semakin besar pula tekanannya.

d.Grafik hubunganTekanan (P) dengan , ,

Dari gambar grafik diatas dapat dilihat dari grafik bahwa, (rugi akibat gesekan) akan semakin kecil seiring bertambahnya tekanan, maka kecepatannya akan semakin menurun, dimana rugi gesek ini sebanding dengan kecepatan, berdasarkan persamaan , maka semakin kecil kecepatan, semakin kecil pula rugi geseknya.


Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa, 1 bertambah seiring bertambahnya koefisien hambatannya, walaupun kecepatannya menurun, namun kenaikan koefisien hambatan menyebabkan rugi akibat belokan dan akibat katup juga mengalami peningkatan.berdasarkan persamaan , maka semakin kecil kecepatan, semakin kecil pula rugi geseknya.


e.Grafik hubungan Kapasitas (Q) dengan Gaya (F)

Dari grafik hubungan antara kapasitas aliran fluida (Q) dan besarnya gaya (F) yang terjadi adalah berbanding terbalik. Berdasarkan persamaan yang ada dapat di ketahui bahwa , sedangkan untuk mendapatkan nilai F dapat dicari dari persamaan . Sehingga didapatkan persamaan baru yaitu :

dari persamaan ini dapat kita simpulkan bahwa besarnya kapasitas aliran fluida berbanding terbalik dengan gayanya. Sehingga pernyataan ini telah sesuai dengan grafik yang diperoleh dari percobaan ini.

f.Grafik hubungan Kapasitas (Q) dengan Sudut Putar ()

Seperti yang telah kita tahu bahwa semakin besar saluran yang dilalui fluida maka makin besar pula kapasitas fluida (Q) yang melaluinya. Jadi semakin besar sudut putar pembukaan pada katup maka makin besar pula kapasitas fluidanya (Q) sehingga dapat disimpulkan bahwa hubungan keduanya adalah berbanding lurus. Tetapi hal ini hanya terjadi untuk pembukaan katup saja. Pada percobaan kompresor ini yang dilakukan adalah pengaturan sudut tutup katup, hal itu menyebabkan hubungan antara kapasitas (Q) dengan sudut putar adalah berbanding terbalik. Karena makin besar sudut katup maka kapasitas fluida akan makin kecil, seperti halnya pada grafik percobaan yang menyatakan hubungan antara sudut putar dan kapasitas (Q).

g.Grafik hubungan Kapasitas (Q) dengan , ,

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa, semakin tinggi maka Q akan semakin tinggi juga. Untuk dan bergerak konstan bersamaan. Sesuai dengan rumus



Dari gambar grafik diatas dapat dilihat di grafik bahwa, untuk (rugi akibat gesekan) akan semakin meningkat seiring meningkatnya kapasitas,hal ini disebabkan langsung dipengaruhi oleh kecepatan dan diketahui bahwa kecepatan sebanding dengan kapasitas, sehingga sebanding dengan kapasitasnya, sedangkan untuk (rugi belokan) dan (rugi katup) dipengaruhi oleh koefisien hambatan secara tidak langsung, mengingat kecepatan aliran fluida tidak terlalu besar, sehingga dapat dilihat di grafik, semakin besar kapasitas, maka semakin kecil dan yang terjadi.Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa, semakin tinggi maka Q akan semakin tinggi juga. Untuk dan bergerak konstan bersamaan. Sesuai dengan rumus

BAB IIIKESIMPULAN

a. Dari grafik hubungan antara tekanan (P) dan gaya (F), dapat diketahui bahwa tekanan dan gaya berbanding lurus untuk luasan yang konstan.b. Dari grafik hubungan antara tekanan (P) dengan kapasitas (Q) dapat diketahui bahwa tekanan dan kapasitas berbanding terbalik.c. Dari grafik hubungan antara tekanan (P) dengan sudut putar () dapat diketahui bahwa tekanan dan sudut putar berbanding lurus.d. Besarnya rugi gesek berbanding terbalik dengan tekanannya, sedangkan rugi belokan dan rugi katup berbanding lurus dengan tekanannya sehubungan dengan bertambahnya koefisien hambatan pada katup.e. Besarnya gaya berbanding terbalik dengan kapasitasnya, semakin besar kapasitas maka gaya gaya akan semakin kecil. Begitu juga sebaiknya, semakin kecil kapasitas, maka gaya akan semakin besar.f. Hubungan kapasitas dengan sudut putar adalah berbanding terbalik, semakin besar sudut putar, maka semakin kecil kapasitasnya. Hal ini dikarenakan sudut putar adalah sudut tutup katup.g. Rugi gesek berbanding lurus dengan kapasitasnya, sedangkan rugi belokan dan rugi katup berbanding terbalik dengan kapasitasnya.h. Pada pipa dengan pendinginan, semakin rendah suhunya, maka semakin kecil tekanannya.

DAFTAR PUSTAKA

1. Buku petunjuk praktikum mesin fluida, Tim laboratorium mesin fluida dan sistem Teknik Sistem Perkapalan FTK ITS, Surabaya, 20142. Pompa dan Kompresor. Ir. Sularso, Msme, tahun 20003. www.engineeringtoolbox.com

instalasi pipa udara fix

Documents