V. ALIRAN MELALUI PIPA

5.1. DEFINISI : Aliran Pipa adalah :

1. Aliran cairan melalui pipa2. Tidak berhubungan dengan udara luar3. Alirannya permanen ( debit pada tiap penampang tetap )

Tipe Aliran (tergantung bilangan Reynold)

1. Aliran laminer

2. Aliran Turbulen

3. Aliran Transisi

V = Kecepatan aliran

D = Diameter pipa

= Kekentalan kinematis

5.2. Kehilangan Enersi Pada Pengaliran ( hf )

Mayor Losses :Mayor Losses adalah kehilangan enersi terbesar yang terjadi pada aliran pipa yaitu akibat gesekan pada dinding pipa.

Rumus Darcy – Weisbach.

Dimana : F = Koefisien gesekan, tergantung Re L = Panjang pipa D = Diameter pipa V = Kecepatan aliran

Untuk aliran laminar :

Untuk aliran turbulen :

Minor Losses Kehilangan energi akibat adanya perubahan kecepatan dan relatif sangat kecil dibandingkan dengan kehilangan energi akibat gesekan dinding pipa.

a. Akibat pembesaran tiba-tiba ( Suddent Enlargement )

b. Akibat pengecilan tiba-tiba ( Suddent Contraction ) ;

c. Exit Loss ( dari pipa ke reservoir ) :

d. Entri Loss ( dari reservoir ke pipa ) :

e. Akibat Gradual Enlargement :

Contoh Soal 1 :

Diketahui :

Total energi dititik A = 200,5 m Kecepatan pada pipa besar (V0,3) = 2,45 m/dt Koefisien kc = 0,37

Hitung : Kehilangan energi dari A sampai F Berapa besar energi di titik F Gambarkan garis energi

Jawaban :

Menghitung kehilangan energi :

kehilangan energi dari A s/d F

Menghitung energi total :

Menghitung Debit Aliran :

Menggambar Garis Energi

5.3. Hubungan Pipa

a) Hubungan secara seri (compound pipe)

Untuk pipa panjang minor looses sering diabaikan sehingga yang diperhitungkan hanya kehilangan energi akibat gesekan dinding pipa.

Prinsip dasar sambungan Seri adalah :

* Debit yang masuk = debit yang keluar

* Kehilangan energi total = jumlah aljabar kehilangan energi (hf) pada masing-2

segmen pipa

b) Pipa yang dihubungkan pararel

Prinsip dasar sambungan Paralel adalah :

Persamaan Continuitas :

Kehilangan energi antara A & B adalah

Contoh Soal 2:

Dari gambar diatas diketahui :

Debit yang masuk (Q) = 20 m3/dt

* L1 = 3500 m * L2 = 3500 m

* D1 = 0,40 m * D2 = 0,30 m

* f1 = 0,018 * f2 = 0,015

Hitung besarnya Q1 & Q2

Jawaban :

1) Persamaan Kehilangan Energi hf1 = hf2

2) Persamaan Debit

c) Pipa Ekivalen.

Pipa yang menggantikan suatu sistem pipa baik itu hubungan seri ataupun hubungan parallel.

Adapun pipa ekivalen atau pipa pengganti ini harus mempunyai Debit (Q) dan kehilangan energi (hf) yang sama dengan system pipa

*

*

Contoh Soal 3:Dari contoh soal 2 diatas, bila system pipa diganti dengan pipa ekivalen sepanjang 3500m dengan f = 0,002, berapakah diameter pipa pengganti tersebut ?Jawab :

Dari hasil perhitungan pada soal 2, diperoleh :

*

*

Persamaan kehilangan energi :

*

*

*

* …….. (a)

Persamaan Debit

*

* ………………. (b)

(a) = (b)

*

*

*

*

Diameter pipa pengganti adalah 30,6m

Soal 4 :Dari contoh soal 1 diketahui :

Sistim pipa adalah sambungan seri, Debit Kehilangan energi total

Bila sistim pipa diganti dengan pipa ekivalen dengan : Panjang pipa = 120 m Koefisien gesekan = 0,005

Berapakah diameter pipa pengganti tsb ?

Jawab :

……. (a)

Persamaan Continuitas :

….. (b)

(a) = (b) :

Jadi diameter pipa pengganti / pipa ekivalen = 15cm

5.4. Jaringan Pipa.

Persamaan Continuitas :

Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5

A Q1 = QAB + QAF

B QAB + QFB = Q3 + QBC

F QAF + Q2 = QFB + QFC + QFE

C QBC + QFC = Q4 + QCD

E QFE = QED

D QCD + QED = Q5

Kehilangan Enersi

Jumlah kehilangan enersi antara 2 titik dalam satu jaringan = jumlah aljabar kehilangan enersi dari semua elemen sepanjang jalur antara kedua titik tersebut.

hfAD = hfAB + hfBC + hfCD

= hfFA + hfFE + hfED

= hfAB + hfBF + hfFC + hfCD

= hfAB + hfBF + hfFE + hfED

= hfAB + hfBC + hfCF + hfFE + hfED

= hfAF + hfFC + hfCD

= hfAF + hfFB + hfBC + hfCD

Kehilangan enersi dalam satu loop = 0 ( hf = 0 )

loop 1 ( ABFA )

Loop 2 ( BCFB )

Loop 3 ( CDEFC )

Menghitung Debit Masing-masing Pipa

Debit yang masuk ke dan keluar dari haringan pipa sudah ditentukan terlebih dahulu.

Tinjau tiap-tiap titik simpul, debit yang masuk dibagi ke masing-masing pipa dengan prinsip debit yang menuju titik simpul = debit yang meninggalkan titik simpul ( ) = debit asumsi

Tentukan harga “r” dari masing-masing pipa dimana

Hitung penambahan debit untuk masing-masing pipa,

dimana

Hitung debit sebenarnya

harus sangat kecil (mendekati 0), untuk mendapatkan harga debit sebenarnya = debit asumsi.

Bila yang didapat masih cukup besar, maka harus dihitung kembali dengan mengambil harga Q asumsi adalah harga debit yang didapat pada putaran pertama

Cara diatas dilaksanakan pada bagian-bagian yang disebut loop dan dihitung dalam bentuk table.

Singkatnya : Q = Debit sebenarnya Qo = Debit asumsi Q = Qo + Q

Pipa R Qo1 r. Qo12 2.Qo1 Q Q` Q Keterangan

ABBCCA

…… ……r = konstanta pipa yang tergantung dari bentuk penampang pipa