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