tugas contoh soal dan pembahasan pada aliran pipa

9
Nama : Agung Nursyawaly Kelas : 3 KIB Nim : 061440421741 Mata Kuliah : Mekanika Fluida Dosen Pembimbing : Dr.Ir.H. Muhammad Yerizam, M.T Pengertian fitting dalam pekerjaan perpipaan adalah sebuah bagian dari instalasi pipa yang berfungsi sebagai penyambung antar pipa dan sebagai bagian akhir perpipaan/outlet fitting. Ada berbagai jenis fitting dari berbagai bahan, fitting yang umum dipakai misalnya: Elbow, Tee, Wye (wyes), Cross (crosses), Coupling, Union,Fitting kompresi (compression fitting), Caps, Plugs, dan Valve. Jenis Perpipaan Penjelasan Elbow Elbow dikenal juga sebagai ells yang berfungsi untuk mengubah arah pipa Tee, Wye dan Cross Fungsi utamanya ialah untuk menggabungkan beberapa jalur pipa ke arah satu pipa atau sebaliknya yaitu dari satu pipa ke beberapa pipa pembagi Tee, dengan sudut tegas 90 derajat maupun 45 derajat pada sudutnya Wye, diterapkan pada arah aliran yang diharapkan sesuai dengan instalasi dan menggunakan tekstur langsam Cross, memiliki satu input dan tiga

Upload: agung-nursyawaly

Post on 04-Feb-2016

3.440 views

Category:

Documents


462 download

DESCRIPTION

Mekanika Fluida

TRANSCRIPT

Page 1: Tugas Contoh Soal Dan Pembahasan Pada Aliran Pipa

Nama : Agung Nursyawaly

Kelas : 3 KIB

Nim : 061440421741

Mata Kuliah : Mekanika Fluida

Dosen Pembimbing : Dr.Ir.H. Muhammad Yerizam, M.T

Pengertian fitting dalam pekerjaan perpipaan adalah sebuah bagian dari instalasi pipa yang

berfungsi sebagai penyambung antar pipa dan sebagai bagian akhir perpipaan/outlet fitting.

Ada berbagai jenis fitting dari berbagai bahan, fitting yang umum dipakai misalnya: Elbow,

Tee, Wye (wyes), Cross (crosses), Coupling, Union,Fitting kompresi (compression fitting),

Caps, Plugs, dan Valve.

Jenis Perpipaan Penjelasan

Elbow Elbow dikenal juga sebagai ells yang berfungsi untuk

mengubah arah pipa

Tee, Wye dan Cross Fungsi utamanya ialah untuk menggabungkan

beberapa jalur pipa ke arah satu pipa atau

sebaliknya yaitu dari satu pipa ke beberapa pipa

pembagi

Tee, dengan sudut tegas 90 derajat maupun 45

derajat pada sudutnya

Wye, diterapkan pada arah aliran yang diharapkan

sesuai dengan instalasi dan menggunakan tekstur

langsam

Cross, memiliki satu input dan tiga output (atau

sebaliknya) yang berpotongan dengan sudut 90

derajat

Coupling & Union Fungsi utamanya ialah untuk menyambungkan 2

pipa atau tabung yang desainnya dibuat pendek

Coupling, dirancang untuk sebuah koneksi instalasi

pipa semi permanen dengan sambungan pengelasan

ditempat sebagian juga dengan penyambungan

Page 2: Tugas Contoh Soal Dan Pembahasan Pada Aliran Pipa

dengan mur baut

Union, dirancang untuk penyambungan yang mudah

dilepas disetiap saat

Caps & Plugs Caps, adalah sebagai penutup ujung pipa penuh

(menjadi buntu)

Plugs, adalah sebagai penutup ujung pipa tetapi

dipasang sejenis stopper pada ujung pipanya

Fitting Kompresi Terdapat bagian bodi, nut dan gasket ring untuk

memperkuat koneksi sehingga mencega kebocoran

Contoh soal dan pembahasan :

1. Sistem aliran air dari tandon 1 ke tandon 2 yang terbuka keatmosfer

seperti skema dibawah. Panjang total dari pipa penampang seragam

adalah 50 m diameternya 0,05 m. Koefisien minor lossesnya, K adalah

sebagai berikut:

Saringan : 8

Belokan : 0,5

Sambungan T : 0,7

Pengukur aliran (flowmeter): 6

Katup pembuka : 1

Jika kecepatan air dalam pipa rata-rata 1,5 m/dt, tentukan perbedaan

ketinggian kedua tandon tersebut.

Penyelesaian :

Page 3: Tugas Contoh Soal Dan Pembahasan Pada Aliran Pipa

Ditentukan : sistem aliran air seperti skema dengan jumlah belokan 5,

sebuah saringan, sebuah sambungan T , sebuah pengukur aliran dan

sebuah katup pembuka.

Ditanya : perbadaan ketinggian tandon,h

Jawab :

Persamaan dasar

Asumsi :

- Aliran tunak

- Aliran tak mampu mampat

- Headloss karena kondisi masukan diabaikan

Tandon semua terbuka ke atmosfer, berarti p1 = p2, V1 ≈ 0, kareana

penampang tandon jauh lebih besar dari penampang pipa, Z1 – Z2 = h

maka persamaan diatas menjadi :

Menentuka nilai f dari diagram Moody dengan menghitung angka Reynold

dan menentuka kekasaran relatif pipa.

Dari grafik pada gambar 1.3, diameter pipa ≈ 2 inchi dan bahan pipa

diamsumsikan beton dengan kekasaran, e = 0,003, maka kekasaran

relatif, e/D ≈0,02. Dari diagram Moody nilai f ≈0,005

Sedangkan besarnya K adalah jumlah dari K untuk semua komponen, jadi

Page 4: Tugas Contoh Soal Dan Pembahasan Pada Aliran Pipa

2. Suatu pompa sentrifugal yang digerakkan langsung dengan motor listrik dipasang

dalam sumur gali. Debit pompa 18 liter/detik. Efisiensi pompa 67%. Pusat pompa

berada 60 cm vertikal di atas muka air statik dan 6,2 meter di atas muka air selama

pemompaan berlangsung. Panjang pipa isap 7,5 m dengan diameter 8 cm. Klep kaki

dan saringan dipasang pada pipa isap. Pipa isap disambung pada inlet pipa dengan

siku (long sweep bend) diameter sama. Air dipompa sampai ke puncak pipa yang

disambungkan dengan sistem distribusi pipa dalam tanah. Jarak vertikal dari pusat

pompa ke puncak pipa hantar adalah 16 m. Panjang total pipa hantar 24 m

berdiameter 7 cm. Sambungan pipa pada pipa hantar adalah 3 buah siku

(sweepbend), 1 kran (gate valve) dan 1 reflux valve (disebut juga check valve atau

nonreturnvalve), semuanya dengan diameter pipa sama. Semua pipa terbuat dari

pipa besi baru. Berdasarkan data tersebut di atas.

HITUNG: (a) Total head; (b) WHP; (c) BHP motor penggerak

Penyelesaian:

Luas penampang aliran pipa asap : π d2

4 = π ¿¿ = 0,005 m2

Cepat aliran = QA

=18/10000,005

= 3,6 m/det

Luas penampang aliran pipa hantar : π d2

4 = π ¿¿ = 0,0038 m2

Cepat aliran hantar = QA

=18/10000,0038

= 4,74 m/det

· Total Head = Total head tinggi isap + Total head tinggi tekan.

· Tinggi Isap Statik = 6,2 m. Head loss pada pipa isap (Q = 18 lt/det, diameter 8 cm,

Page 5: Tugas Contoh Soal Dan Pembahasan Pada Aliran Pipa

panjang 7,5 m, C = 130) = 0,171 x 7,5 m = 1,28 m (Gunakan rumus).

· Head loss pada siku, diameter 8 cm : Gambar 4.3: panjang ekuivalen = 1,5 m;

Head loss = 0,171 x 1,5 m = 0,256 m . Head loss pada saringan = 0,95 x

(3,6)2/(2x9,81) = 0,63 m.

· Head loss pada klep kaki = 0,80 x (3,6)2/(2x9,81) = 0,53 m.

· Velocity Head pada pipa isap = v1

2/2g = 3,62/(2x9,8) = 0,66 m.

· Total Head pada pipa Isap = 6,2 + 1,28 + 0,26 + 0,63 + 0,53 + 0,66 = 9,56 m.

· Tinggi Tekan Statik = 16 m. Head loss pada pipa hantar (diameter 7 cm; panjang

24 m): 0,33 x 24 = 7,92 m.

· Head loss pada 3 buah siku (diameter 7 cm): 3 x (1,4 x 0,33) = 1,39 m. Head loss

pada gate valve, diameter 7 cm = 0,55 x 0,33 = 0,18 m. Head loss pada Reflux

Gate = 0,8 x (4,742/2x9,81) = 0,92 m (menggunakan persamaan untuk klep kaki).

· Velocity Head pada outlet = (4,742/2x9,81) = 1,14 m.

· Total Head pada pipa hantar = 16 + 7,92 + 1,39 + 0,18 + 0,92 + 1,14 m = 27.55 m

· Total Head = 9,56 + 27,55 m = 37,11 m

· WHP = (18 x 37,11)/75 = 8,9 HP

· BHP motor penggerak = 8,9/0,67 = 13,3 HP

3. Cairan dengan berat jenis (specific gravity) 0,86 masuk ke pompa dengan debit

sebesar 0,014 m3 /s. Bila kehilangan energi (head loss) akibat gesekan dan katup

adalah 1.86 m, hitung daya yang harus diberikan oleh pompa.

Page 6: Tugas Contoh Soal Dan Pembahasan Pada Aliran Pipa

Data yang diketahui :

Daya pompa :

Menghitung velocity head :

Menghitung pressure head :

Menghitung daya pompa :

zA=0 hR=0

zB=1 m hL=1 ,86 m p A=296 kPa pB=−28 kPa Q=0 ,014m3

ssg=0 ,86

pAγ

+zA+V A

2

2g+h A−hR−hL=

pBγ

+zB+V B

2

2 g

h A=pB−p Aγ

+zB+V B

2 −V A2

2 g+hL

P=γ h AQ

V A=QA A

=0 ,014

4 ,768 x 10−3=2 ,936

ms

V B=QA B

=0 ,014

2 ,168 x 10−3=6 ,458

ms

V B2 −V A

2

2g=6 ,4582−2 ,9362

2(9,8 )=1 ,688 m

sg=γγ air

=γρair g

=0 ,86

γ=0 ,86 ρair g=0 ,86 (1000 )(9 ,81)=8 ,437 x103 N

m3

pB−p Aγ

=296 x103−(−28 x103 )

8 ,437 x 103=38 ,4 m

h A=pB−p Aγ

+zB+V B

2 −V A2

2 g+hL

=3 ,84+1+1 ,688+1 ,86=42 ,848 mP=γhAQ=8437 (42 ,848)(0 ,014 )=5073 W

P=5073 W [hp745 ,7W ]=6 ,803 hp

Page 7: Tugas Contoh Soal Dan Pembahasan Pada Aliran Pipa

4. Air mengalir dengan debit 114 L/min melalui motor fluida seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Tekanan pada titik A adalah 700 kPa dan tekanan pada titik B adalah 125 Pa. Head loss akibat kehilangan energi yang terjadi diperkirakan sebesar 4 m. Bila efisiensi motor fluida adalah 85 % hitung daya outputnya.

Jawab :

Menentukan luas penampang pipa :

Menghitung velocity head :

Menghitung pressure head :

zA=1,8 m zB=0 h A=0 hL=4 mpA=700 kPa pB=125 kPa

pAγ

+zA+V A

2

2g+h A−hR−hL=

pBγ

+zB+V B

2

2 g

hR=pA−pBγ

+zA+V A

2 −V B2

2g−hL

d A=25 mm → AA=4 ,909x 10−4m2

d B=25 mm → AB=4 ,418 x10−3m2

Q=115Lmin [m3

60000Lmin ]=1 ,92 x10−3m

3

s

V A=QA A

=1 ,92 x10−3

4 ,909 x 10−4=3 ,911

ms

V B=QA B

=1 ,92 x 10−3

4 ,418 x10−3=0 ,435

ms

V A2 −V B

2

2g=

3 ,9112−0 ,4352

2(9,8 )=0 ,77 m

Page 8: Tugas Contoh Soal Dan Pembahasan Pada Aliran Pipa

Menghitung output motor fluida :

p A−pBγ

=(700−125 )x 103

1000(9,8 )=58 ,6 m

hR=pA−pBγ

+zA+V A

2 −V B2

2g−hL

=58 ,6+1,8+0 ,77−4=57 ,17 mPM=γ hRQ

=9810(57 ,17 )(1 ,92 x10−3 )=1076 ,8 WPout=eM PR=0 ,85(1076 ,8 )=0 ,915 kW