aliran di dalam pipa
DESCRIPTION
pipaTRANSCRIPT
Aliran Di Dalam PipaAliran Di Dalam Pipa
Kuliah Sistem PerpipaanKuliah Sistem Perpipaan
Semester Gasal 2014-2015Semester Gasal 2014-2015
Jurusan Teknik Mesin UMYJurusan Teknik Mesin UMY
Materi Aliran Di Dalam PipaMateri Aliran Di Dalam Pipa
1. 1. Analisis Energi Aliran Di Dalam PipaAnalisis Energi Aliran Di Dalam Pipa((Persamaan BernoulliPersamaan Bernoulli))
- Head Tekanan- Head Tekanan - Head Kecepatan- Head Kecepatan - Head Ketinggian- Head Ketinggian
2. 2. Head LossHead Loss - Rugi Mayor- Rugi Mayor - Rugi Minor, panjang Ekuivalen - Rugi Minor, panjang Ekuivalen
3. 3. Head Total PompaHead Total Pompa - Daya Air- Daya Air - Daya Poros / BHP (Brake Horse Power)- Daya Poros / BHP (Brake Horse Power)
4. 4. NPSHA, NPSHR, Kavitasi PompaNPSHA, NPSHR, Kavitasi Pompa5. 5. Pemilihan PompaPemilihan Pompa
- Kurva Head (H) – Debit (Q) Pompa- Kurva Head (H) – Debit (Q) Pompa - Kurva Head (H) – Debit (Q) Instalasi Pemompaan- Kurva Head (H) – Debit (Q) Instalasi Pemompaan
6. 6. Operasi Pompa Seri & ParalelOperasi Pompa Seri & Paralel7. 7. Aturan untuk Pipa Seri, Pipa Paralel & Jaringan PipaAturan untuk Pipa Seri, Pipa Paralel & Jaringan Pipa8. 8. Pipeflow Expert 2009 dengan Contoh-Contoh KasusPipeflow Expert 2009 dengan Contoh-Contoh Kasus
Analisis Energi Aliran Di Dalam PipaAnalisis Energi Aliran Di Dalam Pipa
Energi Mekanik ada 3 macam :
1. Energi Kinetik
2. Enegi Potensial
3. Energi Dalam
Dalam Model Sistem Terbuka seperti sistem perpipaan
ada Energi Aliran
Energi Aliran
Energi untuk mendorong massa keluar atau
masuk sistem
Sehingga energi untuk sistem terbuka :
E = (U + Ek + Ep) + P.V = (U + P.V) + Ek + Ep
E = H + Ek + Ep
2
222
1
211
.2.
.2.z
g
v
g
Pz
g
v
g
P
Persamaan Bernoulli :
Tekanan Head P
Kecepatan Head g . 2
2
v Ketinggian Head z
Head LossHead Loss
Head Loss (Rugi Gesek Aliran) ada 2 macam :
1. Head Loss Mayor pada pipa lurus
2. Head Loss Minor selain pipa lurus
misal : fitting, katup, dsb.
Head Loss Mayor :
g . 2
v .
D
L . f h
2
mayorL,
Head Loss Minor ada 2 cara penentuan :
g . 2
v .K h
2
mimorL, g . 2
v .
D
Le . f h
2
mimorL,
f koefisien gesekan (friction coefficient)
fungsi dari :
- bilangan Reynolds (Re) &
- rasio kekasaran dinding pipa (/D)
(lihat Diagram Moody)
K koefisien tahanan (resistance coefficient)
tergantung dari jenis fitting
Le panjang ekuivalen
mengandaikan penurunan tekanan pada fitting
seperti penurunan pada pipa lurus
dengan panjang tertentu ( panjang ekuivalen)
lihat Nomogram
Diagram MoodyDiagram Moody
Persamaan Faktor GesekanPersamaan Faktor GesekanDarcy-WeisbachDarcy-Weisbach
Angka Angka KekasaranKekasaran (Roughness, ε) (Roughness, ε)(Sumber: Lamont (1981), Moody (1944) and Mays (Sumber: Lamont (1981), Moody (1944) and Mays
(1999)(1999)
NoNo MaterialMaterial Angka Kekerasan (ε)Angka Kekerasan (ε)
(ft)(ft) (mm)(mm)
112233445566778899
101011111212131314141515
Copper, BrassCopper, BrassWraught iron, SteelWraught iron, SteelAsphalt-lined cast ironAsphalt-lined cast ironGalvanized ironGalvanized ironCast ironCast ironConcreteConcreteUncoated cast ironUncoated cast ironCoated cast ironCoated cast ironCoated spun ironCoated spun ironCementCementWrought ironWrought ironUncoated steelUncoated steelCoated steelCoated steelWood staveWood stavePVCPVC
1x101x10-4-4 – 3x10 – 3x10-3-3
1,5x101,5x10-4-4 – 8x10 – 8x10-3-3
4x104x10-4-4 – 7 x10 – 7 x10-3-3
3,3x103,3x10-4-4 – 1,5x10 – 1,5x10-2-2
8x108x10-4-4 – 1,8x10 – 1,8x10-2-2
1010-3-3 – 10 – 10-2-2
7,4x107,4x10-4-4
3,3x103,3x10-4-4
1,8x101,8x10-4-4
1,3x101,3x10-3-3 – 4x10 – 4x10-3-3
1,7x101,7x10-4-4
9,2x109,2x10-5-5
1,8x101,8x10-4-4
6x106x10-4-4 – 3x10 – 3x10-3-3
5x105x10-6-6
3,05x103,05x10-2-2 – 0,9 – 0,94,6x104,6x10-2-2 – 2,4 – 2,4
0,1 – 2,10,1 – 2,10,102 – 4,60,102 – 4,6
0,2 – 5,50,2 – 5,50,3 – 3,00,3 – 3,0
0,2260,2260,1020,102
5,6x105,6x10-2-2
0,4 – 1,250,4 – 1,255x105x10-2-2
2,8x102,8x10-2-2
5,5105,510-2-2
0,2 – 0,90,2 – 0,91,5x101,5x10-3-3
Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Belokan Lengkungpada Belokan Lengkung
Persamaan Fuller :Persamaan Fuller :
5,05,3
902847,1131,0
R
DK
Keterangan :
Nilai f di buku Sularso sama dengan nilai K (koefisien tahanan)
Koefisien Tahanan PKoefisien Tahanan Pada ada UUjung jung MMasuk asuk PPipa.ipa.
(i)(i) (ii)(ii) (iii)(iii) (iv)(iv) (v)(v) (vi)(vi)
Gambar 3.6 Berbagai Bentuk Ujung Masuk PipaGambar 3.6 Berbagai Bentuk Ujung Masuk Pipa (i)(i) K K = 0,5 = 0,5(ii)(ii) K K = 0,25 = 0,25(iii(iii) K) K = 0,06 (untuk r kecil) sampai 0,005 (untuk r besar). = 0,06 (untuk r kecil) sampai 0,005 (untuk r besar).(iv) (iv) K K = 0,56= 0,56(v)(v) K K = 3,0 (untuk sudut tajam) sampai 1,3 (untuk sudut 45°) = 3,0 (untuk sudut tajam) sampai 1,3 (untuk sudut 45°)(vi)(vi) K K = + 0,3 cos θ + 0,2 cos2 θ = + 0,3 cos θ + 0,2 cos2 θ dimana adalah koefisien bentuk dari ujung masuk dan mengambil dimana adalah koefisien bentuk dari ujung masuk dan mengambil
harga (i) sampai (v) sesuai dengan bentuk yang di pakai.harga (i) sampai (v) sesuai dengan bentuk yang di pakai.
Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Belokan Lengkungpada Belokan Lengkung
Persamaan Fuller :Persamaan Fuller :
5,05,3
902847,1131,0
R
DK
Keterangan :
Nilai f di buku Sularso sama dengan nilai K (koefisien tahanan)
Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Belokan Patahpada Belokan Patah
Persamaan EmpirikPersamaan Empirik
(percobaan Weisbach)(percobaan Weisbach)
Tabel Tabel Koefisien kerugian belokan pipaKoefisien kerugian belokan pipa
2sin047,2
2sin946,0 42
K
θ°θ° 55 1010 1515 22,522,5 3030 4545 6060 9090
KK HalusHalus 0,0160,016 0,0340,034 0,0420,042 0,0660,066 0,1300,130 0,2360,236 0,4710,471 1,1291,129
KasarKasar 0,0240,024 0,440,44 0,0620,062 0,1540,154 0,1650,165 0,3200,320 0,6840,684 1,2651,265
Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Bpada Belokan elokan PPipa ipa PPotongan otongan BBanyakanyak
aa I/DI/D 0,710,71 0,9430,943 1,1741,174 1,421,42 1,861,86 2,562,56 3,723,72 4,894,89 6,286,28
KK HalusHalus 0,5070,507 0,3500,350 0,3330,333 0,2610,261 0,2890,289 0,3560,356 0,3560,356 0,3890,389 0,3990,399
KasarKasar 0,5100,510 0,4150,415 0,3840,384 0,3770,377 0,3900,390 0,4290,429 0,4600,460 0,4550,455 0,4440,444
bb I/DI/D 1,231,23 1,671,67 2,372,37 4,114,11 6,106,10
KK HalusHalus 0,1950,195 0,1500,150 0,1670,167 0,1900,190 0,2010,201
KasarKasar 0,3470,347 0,3000,300 0,3370,337 0,3540,354 0,3600,360
cc I/DI/D 1,1861,186 1,401,40 1,631,63 1,861,86 2,3252,325 2,912,91 3,493,49 4,654,65 6,056,05
KK HalusHalus 1,1201,120 0,1250,125 0,1240,124 0,1170,117 0,0960,096 0,1080,108 0,1300,130 0,1480,148 0,1420,142
KasarKasar 0,2940,294 0,2520,252 0,2660,266 0,2720,272 0,3170,317 0,3170,317 0,3180,318 0,3100,310 0,3130,313
dd I/DI/D 1,231,23 1,671,67 2,372,37 3,773,77
KK HalusHalus 0,1570,157 0,1560,156 0,1430,143 0,1600,160
KasarKasar 0,3000,300 0,3780,378 0,2640,264 0,2420,242
Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Ppada Pembesaran embesaran PPenampang enampang GGradualradual
g
vvKh f 2
221
Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Ppada Pembesaran embesaran & P& Pengecilan engecilan PPenampang enampang PPipa ipa
SSecara ecara MMendadakendadak
(D(D11/D/D22))22 00 0,10,1 0,20,2 0,30,3 0,40,4 0,50,5 0,60,6 0,70,7 0,80,8 0,90,9 1,01,0
KK 0,500,50 0,480,48 0,450,45 0,410,41 0,360,36 0,290,29 0,210,21 0,130,13 0,070,07 0,010,01 00
K = 1
Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Orifice Di Dalam Pipapada Orifice Di Dalam Pipa
(D(Dcc/D)/D)22 00 0,10,1 0,20,2 0,30,3 0,40,4 0,50,5 0,60,6 0,70,7 0,80,8 0,90,9 1,01,0
KK ∞∞ 226226 47,847,8 17,517,5 7,87,8 3,753,75 1,801,80 0,800,80 0,290,29 0,060,06 00
Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Percabangan & Pertemuanpada Percabangan & Pertemuan
g
vKh f 2
21
221
g
vfh f 2
23
131
g
vfh f 2
23
132
g
vKh f 2
21
131
Nomogram Panjang Nomogram Panjang Ekuivalen berbagai Ekuivalen berbagai
FittingFitting
SumberSumber
Technical Paper Technical Paper #409”, Crane #409”, Crane
Engineering Div., Engineering Div., 1942, Chicago1942, Chicago
Soal Latihan
1. Suatu elbow dengan NPS 4 menerima aliran air sebesar 1 liter / detik. Jika diasumsikan koefisien gesek f = 0,025, tentukan panjang ekuivalen jika elbow tersebut diperlakukan sebagai pipa lurus, jika : a. Elbow 90o LR b. Elbow 45o LR c. Elbow 90o SR d. Elbow 45o SR
LR R/D = 1,5
SR R/D = 1
Tentukan P untuk tiap fitting !
SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN : 2011 - 2012
(45%) 1. Suatu pipa parallel dengan diameter 50 mm dan 100 mm yang masing-masing panjangnya 100 m menghubungkan 2 reservoar yang mempunyai elevasi 130 m dan 100 m. Jika koefisien gesekan untuk ke-2 pipa sebesar 0,0185. Dengan mengabaikan semua rugi-rugi minor, tentukan : a. Laju aliran air untuk tiap pipa b. Jika ke-2 pipa diganti dengan sebuah pipa tunggal, tentukan diameter pipa tunggal tersebut.
(55%) 2. Tiga buah reservoar dihubungkan seperti gambar di bawah. Elevasi reservoar A 104,5 m dan reservoar B 100 m dari suatu datum (referensi). Tiap reservoar dihubungkan ke suatu joint (titik D) dengan masing-masing sebuah pipa. Tekanan titik D sebesar 98,1 kPa (gauge) dan mempunyai elevasi 83,5 m dari datum. Koefisien gesekan untuk semua pipa sama sebesar 0,0135.
Pipa AD : Diameter AD (DAD) : 0,3 m Panjang AD (LAD) : 240 m
Pipa BD : Diameter BD (DBD) : 0,4 m Panjang BD (LBD) : 270 m
Pipa CD : Diameter CD (DCD) : 0,6 m Panjang CD (LCD) : 300 m
Tentukan elevasi Permukaan Air di reservoar C !
SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN : 2011 - 2012
(55%) 2. Tiga buah reservoar dihubungkan seperti gambar di bawah. Elevasi reservoar A 104,5 m dan reservoar B 100 m dari suatu datum (referensi). Tiap reservoar dihubungkan ke suatu joint (titik D) dengan masing-masing sebuah pipa. Tekanan titik D sebesar 98,1 kPa (gauge) dan mempunyai elevasi 83,5 m dari datum. Koefisien gesekan untuk semua pipa sama sebesar 0,0135.
Pipa AD : Diameter AD (DAD) : 0,3 m Panjang AD (LAD) : 240 m
Pipa BD : Diameter BD (DBD) : 0,4 m Panjang BD (LBD) : 270 m
Pipa CD : Diameter CD (DCD) : 0,6 m Panjang CD (LCD) : 300 m
Tentukan elevasi Permukaan Air di reservoar C !
SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN : 2011 - 2012
Z = 90,84 m
HEAD TOTAL POMPA
Head (energi) total yang harus diberikan ke pompa agar pompa dapat mengalirkan fluida cair (debit) & mengatasi hambatan-hambatan head (head tekanan, head elevasi, & head gesekan) seperti yang direncanakan.
DAYA AIR (PW)
Energi yang secara efektif diterima oleh air (fluida cair yang dipompakan) per satuan waktu.
pW H . Q . g . P
Losspstatik hhh Hp
DAYA POROS / BHP (BRAKE HORSE POWER)
Daya total yang diperlukan untuk menggerakkan pompa termasuk mengatasi rugi-rugi pada pompa :
- gesekan efisiensi mekanik
- rugi aliran efisiensi hidrolik
BHP = Daya Air + Kerugian Daya di Dalam Pompa
p
WP BHP
Soal Latihan
1. Suatu pompa digunakan untuk mengalirkan air dari sumur dengan kedalaman muka air sumur 20 m dari permukaan tanah ke tangki atas dengan ketinggian muka air di dalam tangki 8 m dari permukaan tanah. Debit aliran air sebesar 30 liter / menit. Diameter pipa isap 1,5”, diameter pipa discharge 1”, dan koefisien gesek ke-2 pipa diasumsikan sama, yaitu f = 0,05.
Tentukan : a. Head Loss Pipa Isap & Pipa Discharge (abaikan rugi minor) b. Head Total Pompa c. Daya Air d. BHP jika efisiensi pompa 55 %
Soal Latihan
1. Suatu pompa digunakan untuk mengalirkan air dari sumur dengan kedalaman muka air sumur 20 m dari permukaan tanah ke tangki atas dengan ketinggian muka air di dalam tangki 8 m dari permukaan tanah. Debit aliran air sebesar 30 liter / menit. Diameter pipa isap 1,5”, diameter pipa discharge 1”, dan koefisien gesek ke-2 pipa diasumsikan sama, yaitu f = 0,05.
Tentukan : a. Head Loss Pipa Isap & Pipa Discharge (abaikan rugi minor) 0,257 m & 0,782 m;
hL,total = 1,039 m b. Head Total Pompa 29,039 m c. Daya Air 142,44 Watt d. BHP jika efisiensi pompa 55 % 258,98 Watt
Soal LatihanSuatu pompa digunakan untuk mengalirkan fluida
(dengan densitas 970 kg/m3) ke tangki bawah yang bertekanan 2,5 atm (abs) & tinggi muka fluida-nya 4 m di bawah elevasi pompa.
Tangki atas yang elevasi muka fluida-nya 4 meter di atas elevasi pompa bertekanan 1 atm (abs). Debit aliran fluida cair tersebut diinginkan sebesar 50 liter / menit.
Diameter pipa isap 5/8”, diameter pipa discharge 1/2”, dan koefisien gesek ke-2 pipa diasumsikan sama, yaitu f = 0,05.
Tentukan : a. Head Loss Pipa Isap & Pipa Discharge (abaikan rugi minor) b. Head Total Pompa c. Daya Air d. BHP jika efisiensi pompa 55 %
Soal LatihanSuatu pompa digunakan untuk mengalirkan fluida
(dengan densitas 970 kg/m3) ke tangki bawah yang bertekanan 2,5 atm (abs) & tinggi muka fluida-nya 4 m di bawah elevasi pompa.
Tangki atas yang elevasi muka fluida-nya 4 meter di atas elevasi pompa bertekanan 1 atm (abs). Debit aliran fluida cair tersebut diinginkan sebesar 50 liter / menit.
Diameter pipa isap 5/8”, diameter pipa discharge 1/2”, dan koefisien gesek ke-2 pipa diasumsikan sama, yaitu f = 0,05.
Tentukan : a. Head Loss Pipa Isap & Pipa Discharge (abaikan rugi minor) 11,38 m & 34,71 m b. Head Total Pompa 53,85 m c. Daya Air 426,85 W d. BHP jika efisiensi pompa 55 % 776,1 W
Soal :
Beda elevasi antara permukaan tangki air atas dengan kran air sebesar 2 meter. Diameter & panjang pipa berturut-turut ½ inchi dan 20 meter. Diasumsikan koefisien gesek pipa f=0,05.
Jika diinginkan debit air keluar kran untuk keperluan pengujian alat lab sebesar 10 LPM, perlukah pompa penguat (booster) ?
Soal :
Fluida air akan dialirkan dari tangki 1 ke tangki 2. Tekanan pada tangki 1 dan 2 berturut-turut 2 atm dan 1 atm (gauge). Diameter dan panjang pipa penyalur berturut-turut 1 inchi dan 20 meter. Diasumsikan koefisien gesek pipa f=0,05.
Jika diinginkan debit aliran air sebesar 20 LPM, apakah diperlukah pompa penguat (booster) ?
NPSH (Net Positive Suction Head)
Parameter untuk mencegah terjadinya kavitasi pada sisi isap pompa.
NPSH ada 2 macam, yaitu :
1. NPSHA
2. NPSHR
gejala penguapan fluida cair yg dipompakan karena penurunan tekanannya hingga dibawah tekanan uap jenuh pada suhu fluida yg tetap
Kavitasi
Supaya tidak Kavitasi :
RA NPSH NPSH
NPSHA
NPSHA
NPSH yang tersedia (available) pada instalasi perpipaan
didapat dari perhitungan pada instalasi pipa
Head yg dimiliki zat cair pada sisi isap (flange)
pompa dikurangi dengan head tekanan uap jenuh zat
cair di flange pompa.
VSL,S
AA
P - h h -
P NPSH
NPSHR
NPSHR
NPSH yang diperlukan (required)
didapatkan dari informasi pabrik pompa
Head tekanan terendah pada sisi isap pompa
(pada lokasi sebelum fluida cair masuk impeler pompa)
Head yg setara dengan penurunan tekanan antara
flange isap hingga lokasi sebelum masuk impeler
pompa
Pencegahan KAVITASI
Pihak Pabrik Pompa mengecilkan NPSHR
Pihak Pemakai memperbesar NPSHA
Beberapa cara pencegahan Kavitasi :
1. Ketinggian pompa dengan muka zat cair rendah
2. Panjang pipa isap pendek
3. Diameter pipa isap besar
4. Jangan menggunakan pompa dengan head total
pompa yg berlebihan
H >> Q >> Kecepatan aliran >> hL >>
5. Jangan menghambat aliran pada sisi isap pompa,
kecuali untuk katup kaki (foot valve) & saringan / filter
untuk mencegah kotoran masuk
Soal Latihan
Suatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan untuk menyalurkan air (SG = 1) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Suhu air 20 oC, Pv (@20 oC) = 2,339 kPaTinggi fluida di tangki dijaga konstan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilai f diasumsikan 0,03 tentukan :
a. Diameter pipa suction & pipa discharge (asumsikan diameter pipa suction 1 inch lebih besar daripada
diameter pipa discharge) b. Debit aliran pengisian tangker c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana
tepat terjadi kavitasi d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa e. Jika hanya ada supply 10 kW tentukan diameter
suction & diameter discharge nya !
Soal LatihanSuatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan untuk
menyalurkan air (SG = 1) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Tinggi fluida di tangki dijaga konstan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilai f diasumsikan 0,03 tentukan :
a. Diameter pipa suction & pipa discharge (asumsikan diameter pipa suction 1 inch lebih besar daripada
diameter pipa discharge) 2” & 3” b. Debit aliran pengisian tangker 0,011574 m3/dt c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana
tepat terjadi kavitasi 204,67 m d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa
362.971,5 W e. Apakah diperlukan pompa penguat (booster) ?
(P5 > Patm tidak perlu pompa booster) f. Jika hanya ada supply 10 kW tentukan diameter
suction & diameter discharge nya ! 5” dan 4”
e. Apakah perlu pompa booster ?
Jawab :
Langkah-langkah sbb :
1. Tentukan Psuction Pompa dengan membuat sistem dari
muka air di tangki hingga suction pompa
2. Tentukan Pdischarge Pompa dengan membuat sistem
pada pompa
3. Tentukan tekanan pada bagian ujung pipa (P5).
4. Jika P5 > Patmosfer tidak perlu pompa booster
Jika P5 < Patmosfer perlu pompa booster
Diagram Pemilihan Pompa
Dalam memilih pompa
perlu diperhatikan 2 macam Kurva H – Q
1. Kurva H – Q Pompa
2. Kurva H - Q Instalasi Perpipaan
Kurva H – Q Pompa
menyatakan kemampuan pompa untuk memberikan head (H) yang besarnya tergantung dari debit aliran (Q)
didapat dari Pabrik Pompa
Kurva H – Q Instalasi Perpipaan
menyatakan kebutuhan head total pompa (H) yang
diperlukan untuk suatu variasi debit aliran (Q)
yang dipompakan.
didapat dari perhitungan pada instalasi perpipaan kita
Diagram Pemilihan PompaDiagram Pemilihan Pompa
Pilihlah pompa dari diagram pemilihan pompa yang sesuai dengan kondisi operasi berikut :
- Debit aliran air : 0,08 m3/menit
- Kedalaman air sumur : 15 m
- Tinggi air di tangki atas : 6 m
- Diameter pipa isap : 3/4 ”
- Diameter pipa discharge : 1/2”
- f = 0,02
Pilihlah pompa dari diagram pemilihan pompa yang sesuai dengan kondisi operasi berikut :
- Debit aliran air : 0,25 m3/menit
- Kedalaman air sumur : 20 m
- Tinggi air di tangki atas : 8 m
- Diameter pipa isap : 1 ”
- Diameter pipa discharge : ¾”
- f = 0,02
Aturan Aliran Pipa Seri & Paralel
1. Pipa Seri
2. Pipa Paralel
Q1 = Q2 = konstan
hL,total = hL,1 + hL,2 + ….
hL,1 = hL,2 = konstan
Qtotal = Q1 + Q2 + ….
Soal-Soal LatihanSoal-Soal LatihanAliran Di Dalam PipaAliran Di Dalam Pipa
Soal Latihan
1. Suatu elbow dengan NPS 4 menerima aliran air sebesar 1 liter / detik. Jika diasumsikan koefisien gesek f = 0,025, tentukan panjang ekuivalen jika elbow tersebut diperlakukan sebagai pipa lurus, jika : a. Elbow 90o LR b. Elbow 45o LR c. Elbow 90o SR d. Elbow 45o SR
Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Belokan Lengkungpada Belokan Lengkung
Persamaan Fuller :Persamaan Fuller :
5,05,3
902847,1131,0
R
DK
Keterangan :
Nilai f di buku Sularso sama dengan nilai K (koefisien tahanan)
Soal Latihan2. Suatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan
untuk menyalurkan air (SG = 1) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Tinggi fluida di tangki dijaga konstan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilai f diasumsikan 0,03 tentukan :
a. Diameter pipa suction & pipa discharge (asumsikan diameter pipa suction 1 inch lebih besar daripada
diameter pipa discharge). 2” & 3” b. Debit aliran pengisian tangker 0,011575 m3/dt c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana
tepat terjadi kavitasi 555,13 m d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa
236,1 kW e. Apakah diperlukan pompa penguat (booster) ?
(P5 = 452.466 Pa > Patm tidak perlu pompa booster) f. Jika hanya ada supply 10 kW tentukan diameter
suction & diameter discharge nya !
e. Apakah perlu pompa booster ?
Jawab :
Langkah-langkah sbb :
1. Tentukan Psuction Pompa dengan membuat sistem dari
muka air di tangki hingga suction pompa
2. Tentukan Pdischarge Pompa dengan membuat sistem
pada pompa
3. Tentukan tekanan pada bagian ujung pipa (P5).
4. Jika P5 > Patmosfer tidak perlu pompa booster
Jika P5 < Patmosfer perlu pompa booster
Soal Latihan
2. Suatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan untuk menyalurkan crude oil (SG = 0,85) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Tinggi fluida di tangki dijaga kontan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilaai f diasumsikan 0,03 tentukan :
a. Diameter pipa suction & pipa discharge (asumsikan diameter pipa suction 1 inch lebih besar daripada
diameter pipa discharge). 2” & 3” b. Debit aliran pengisian tangker 0,011575 m3/dt c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana
tepat terjadi kavitasi d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa e. Apakah diperlukan pompa penguat (booster) ?
Tekanan Uap Crude OilTekanan Uap Crude Oil
SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN : 2009 - 2010
(30%) 2. Suatu pipa baja lurus horizontal dengan mempunyai panjang 150 m dan diameter 10 cm. Tekanan pada ujung akhir pipa adalah 1 atm (105 Pa). Jika pipa tersebut mengalirkan fluida air dengan debit 5 liter/detik dan koefisien gesekan sepanjang pipa diketahui f = 0,015, tentukan tekanan aliran pada bagian ujung awal pipa !Hint : Gunakan hubungan antara P dan head rugi gesek aliran.
(35%) 3. Suatu tangki atas terbuka menampung fluida air dengan ketinggian permukaan air dari permukaan tanah 10 meter. Pada bagian bawah tangki dipasang pipa arah horizontal sepanjang 1 meter. Jika diameter pipa sebesar 3/4 inchi, dan koefisien gesek aliran sebesar f = 0,025, tentukan debit aliran maksimum yang dapat dialirkan ke ujung pipa bawah dengan beda elevasi tersebut !Catatan : abaikan rugi-rugi aliran minor !
(50%) 1. Perhatikan sistem pemompaan di bawah ini dengan data-data : D1 = 0,55 m; L1 = 600 m; D2 = 0,45 m; L2 = 450 m; D3 = 0,35 m; L3 = 400 m;
Q3 = 10 m3/menit. Elevasi muka air tangki bawah 22 m, elevasi muka air di tangki
atas 28 m, dan elevasi titik B = 26 m. Jika koefisien gesek semua pipa sama sebesar f = 0,05, tentukan: a. Debit dan arah aliran pada pipa 2 b. Tekanan discharge pada pompa c. Jika efisiensi pompa sebesar 75%, tentukan daya pompa
SOAL UJIAN REMEDI SEMESTER GASAL TAHUN : 2011 - 2012
SOAL UJIAN REMEDI SEMESTER GASAL TAHUN : 2010 - 2011
(50%) 1. Dua reservoar mempunyai beda elevasi muka air sebesar 85 m & dihubungkan dengan sebuah pipa berdiameter 318 mm & panjangnya 2,4 km. Pipa tersebut dibuat lubang dengan jarak 1/4 kali panjang pipa dari reservoar atas & debit yang keluar pada lubang tersebut sebesar 0,03 m3/dt. Jika koefisien gesek pipa sebesar f = 0,04 & dengan mengabaikan rugi-rugi minor, tentukan debit air yang mengalir ke reservoar bawah.
Catatan : Akar-akar dari persamaan kuadrat :
a . 2
c . a . 4 - b b - x
2
1,2
SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN : 2010 - 2011
(50%) 1. Air dialirkan dari reservoar atas ke reservoir bawah melalui pipa dengan diameter 315 mm dengan panjang 2 km. Tinggi permukaan air di reservoir atas dan bawah berturut-turut adalah 135 m dan 75 m. Selanjutnya diinginkan adanya kenaikan debit aliran dan dipasangkan pipa lain dengan diameter 325 mm yang diparalelkan dengan pipa penghubung sebelumnya di bagian tengah. Abaikan semua rugi-rugi minor dan asumsikan koefisien gesek seluruh pipa sebesar 0,025.Tentukan :
a. Debit aliran awal (sebelum diparalel)b. Debit aliran akhir (sesudah diparalel)c. Kenaikan debit aliran (%)
(50%) 2. Suatu instalasi perpipaan ditunjukkan seperti dalam gambar di bawah. Koefisien gesek semua pipa sama, yaitu f = 0,0025. Diameter dan panjang :untuk segmen pipa 1 adalah L1 = 315 m dan D1 = 0,675 m, untuk segmen pipa 2 adalah L2 = 715 m dan D2 = 0,575 m, dan untuk segmen pipa 3 adalah L3 = 615 m dan D3 = 0,315 m.
Debit aliran yang mengalir dalam segmen pipa 3 sebesar Q3 = 0,155 m3/detik. Dengan mengabaikan panjang pipa isap, head rugi gesek pipa isap, dan head rugi gesek minor, tentukan :
a. Debit aliran Q2b. Tekanan sisi discharge pompa (tekanan keluar dari pompa)c. Jika efisiensi pompa, hp sebesar 65%, tentukan daya listrik yang dikonsumsi pompa (BHP = Brake Horse Power)
SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN : 2010 - 2011
(50%) 2. Tiga buah reservoar dihubungkan seperti gambar di bawah. Elevasi reservoar A 107,5 m dan reservoar B 105 m dari suatu datum (referensi). Tiap reservoar dihubungkan ke suatu joint (titik D) dengan masing-masing sebuah pipa. Tekanan titik D sebesar 98,1 kPa (gauge) dan mempunyai elevasi 85 m dari datum. Koefisien gesekan untuk semua pipa sama sebesar 0,045.
Pipa AD : Diameter AD (DAD) : 0,35 m Panjang AD (LAD) : 250 m
Pipa BD : Diameter BD (DBD) : 0,45 m Panjang BD (LBD) : 275 m
Pipa CD : Diameter CD (DCD) : 0,65 m Panjang CD (LCD) : 350 m
Tentukan elevasi permukaan airdi reservoar C !
SOAL UJIAN REMEDI SEMESTER GASAL TAHUN : 2011 - 2012
SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN : 2011 - 2012
(45%) 1. Suatu pipa parallel dengan diameter 50 mm dan 100 mm yang masing-masing panjangnya 100 m menghubungkan 2 reservoar yang mempunyai elevasi 130 m dan 100 m. Jika koefisien gesekan untuk ke-2 pipa sebesar 0,0185. Dengan mengabaikan semua rugi-rugi minor, tentukan : a. Laju aliran air untuk tiap pipa b. Jika ke-2 pipa diganti dengan sebuah pipa tunggal, tentukan diameter pipa tunggal tersebut.
(55%) 2. Tiga buah reservoar dihubungkan seperti gambar di bawah. Elevasi reservoar A 104,5 m dan reservoar B 100 m dari suatu datum (referensi). Tiap reservoar dihubungkan ke suatu joint (titik D) dengan masing-masing sebuah pipa. Tekanan titik D sebesar 98,1 kPa (gauge) dan mempunyai elevasi 83,5 m dari datum. Koefisien gesekan untuk semua pipa sama sebesar 0,0135.
Pipa AD : Diameter AD (DAD) : 0,3 m Panjang AD (LAD) : 240 m
Pipa BD : Diameter BD (DBD) : 0,4 m Panjang BD (LBD) : 270 m
Pipa CD : Diameter CD (DCD) : 0,6 m Panjang CD (LCD) : 300 m
Tentukan elevasi Permukaan Air di reservoar C !
SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN : 2011 - 2012
Z = 90,84 m
(50%) 2. Dua pipa dengan diameter 75 mm & 125 mm serta panjang pipa tiap pipa sebesar 125 m dihubungkan secara paralel antara 2 reservoar yang memiliki beda elevasi muka air sebesar 25 m.Jika faktor gesekan kedua pipa sebesar f = 0,04 & dengan mengabaikan rugi-rugi minor, tentukan :
a. Debit aliran tiap pipab. Jika 2 pipa awal diganti dengan sebuah pipa baru yang
panjangnya sama sebesar 125 m & nilai f juga sama (f = 0,04), tentukan diameter pipa tunggal tersebut yg dapat mengalirkan debit yg sama dengan debit total kedua pipa sebelumnya.
SOAL UJIAN REMEDI SEMESTER GASAL TAHUN : 2010 - 2011
Soal Latihan
Suatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan untuk menyalurkan air (SG = 1) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Suhu air 20 oC, Pv (@20 oC) = 2,339 kPaTinggi fluida di tangki dijaga konstan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilai f diasumsikan 0,03 tentukan :
a. Diameter pipa suction & pipa discharge (asumsikan diameter pipa suction 1 inch lebih besar daripada
diameter pipa discharge) b. Debit aliran pengisian tangker c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana
tepat terjadi kavitasi d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa e. Jika hanya ada supply 10 kW tentukan diameter
suction & diameter discharge nya !