Orifice Plate

Orifice Plate adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk mengukur laju aliran fluida.

Menggunakan prinsip yang sama sebagai Venturi nozzle, yaitu prinsip Bernoulli yang

menyatakan bahwa ada hubungan antara tekanan fluida dan kecepatan fluida. Ketika

meningkatkan kecepatan, tekanan berkurang dan sebaliknya.

Orifice Plate merupakan salah satu jenis sensor yang digunakan untuk mengukur aliran

fluida dengan konsep pengukuran beda tekanan. Terdiri dari pipa dimana bagian dalamnya

diberi pelat berlubang lebih kecil dari ukuran diameter pipa. Sensor tekanan diletakkan disisi

pelat bagian inlet (P1) dan satu lagi dibagian sisi pelat bagian outlet (P2). Jika terjadi aliran dari

inlet ke outlet, maka tekanan P1 akan lebih besar dari tekanan outlet P2.

Keuntungan menggunakan Orifice Plate adalah:

1. Konstruksi sederhana.

2. Ukuran pipa dapat dibuat persis sama dengan ukuran pipa sambungan.

3. Harga pembuatan alat cukup murah.

4. Output cukup besar.

Kerugian menggunakan Orifice Plate:

1. Jika terdapat bagian padat dari aliran fluida, maka bagian tersebut akan terkumpul pada

bagian pelat disisi inlet.

2. Jangkauan pengukuran sangat rendah.

3. Dimungkinkan terjadinya aliran turbulen sehingga menyebabkan kesalahan pengukuran

jadi besar karena tidak mengikuti prinsip aliran laminar.

4. Tidak memungkinkan bila digunakan untuk mengukur aliran fluida yang bertekanan

rendah.

Gambar Orifice Plate

Dengan asumsi steady-state, mampat (densitas fluida konstan), inviscid, aliran laminar dalam

pipa horizontal (tidak ada perubahan elevasi) dengan kerugian gesekan dapat diabaikan,

persamaan Bernoulli tereduksi menjadi persamaan yang berkaitan dengan konservasi energi

antara dua titik pada sama arus :

atau:

Dengan persamaan kontinuitas:

: atau V 1 = Q / A 1 dan V 2 = Q / A 2:

Penyelesaian untuk Q:

dan:

Ungkapan di atas untuk Q memberikan laju aliran volume teoritis. Memperkenalkan beta faktor

β = d2 / d1 serta koefisien debit Cd:

Dan akhirnya memperkenalkan C meter koefisien yang didefinisikan sebagai

untuk mendapatkan persamaan akhir untuk aliran volumetrik cairan melalui mulut:

Mengalikan dengan kepadatan fluida untuk mendapatkan persamaan untuk tingkat aliran massa

pada setiap bagian dalam pipa:

dimana:

Q = laju aliran volumetrik (pada setiap bagian-silang), m³ / s

= laju aliran massa (pada setiap bagian-silang), kg / s

Cd = koefisien debit, berdimensi

C = koefisien aliran orifice, berdimensi

A1 = luas penampang pipa, m²

Penampang A2 = luas lubang orifice, m²

d1 = diameter pipa, m

d2 = diameter lubang orifice, m

β = rasio diameter lubang orifice diameter pipa, berdimensi

V1 = hulu kecepatan m, cairan / s

V2 = kecepatan fluida melalui lubang orifice m, / s

P1 = tekanan fluida hulu, Pa dengan dimensi kg / (• m s ²)

P2 = tekanan hilir fluida, Pa dengan dimensi kg / (• m s ²)

ρ = densitas fluida, kg / m³

Menderivasi persamaan di atas digunakan penampang dari lubang orifice dan tidak realistis

menggunakan minimum cross-section di contracta vena. Selain itu, kerugian gesek tidak

mungkin dapat diabaikan dan viskositas dan efek turbulensi dapat hadir. Untuk alasan itu,

koefisien debit Cd diperkenalkan. Metode ada untuk menentukan koefisien debit sebagai fungsi

dari bilangan Reynolds.

Parameter sering disebut sebagai kecepatan faktor pendekatan dan membagi koefisien

debit dengan parameter yang (seperti yang telah dilakukan di atas) menghasilkan koefisien aliran

C. Metode juga ada untuk menentukan koefisien aliran sebagai fungsi dari fungsi β beta dan

lokasi tekanan hilir penginderaan sentuh. Untuk perkiraan kasar, koefisien aliran mungkin

dianggap antara 0,60 dan 0,75. Untuk pendekatan pertama, aliran koefisien 0,62 dapat digunakan

karena hal ini mendekati mengalir sepenuhnya dikembangkan.

Sebuah lubang hanya bekerja dengan baik bila diaktifkan dengan profil aliran sepenuhnya

dikembangkan. Hal ini dicapai dengan panjang hulu panjang (diameter pipa 20 hingga 40,

tergantung pada bilangan Reynolds) atau penggunaan kondisioner aliran.

Gambar jelas: