mekflu tugas aswendy juliardi 1304102010046

Download Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

Post on 12-Jul-2016

11 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

mekanika fluida 2

TRANSCRIPT

  • Nama : Aswendy Juliardi

    NIM : 1304102010046

  • 12.1

    Sebuah rotor seperti yang terlihat pada Gambar C 1 2. 1 a berputar pada suatu kecepatan sudut

    konstan m = I 00 rad/s. Wa1aupun fluida pada awalnya masuk ke rotor pada arah aksial, aliran

    melintasi sudu kebanyakan radial (lihat Gambar 1 2.2a). Pengukuran menunjukkan bahwa

    kecepatan absolut pada sisi masuk dan keluar masing-masing V1 = 1 2 m/s dan V2 = 25 m/s.

    Apakah mesin ini pompa a tau turbin?

    Dik : = 100 / 1 = 12 / 2 = 25 /

    Dit : Apakah mesin ini pompa atau turbin?

    Jawaban:

    Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita perlu mengetahui apakah komponen tangensial dari gaya sudu

    yang bekerja pada fluida dengan arah gerakan dari sudu (pompa) atau sebaliknya (turbin). Kita anggap

    bahwa sudut sudu searah dengan kecepatan relatif yang masuk dan aliran relatif yang meninggalkan rotor

    searah dengan sudut sudu seperti yang terlihat pada Gambar C 1 2. 1 b. Kita juga dapat menghitung

    kecepatan sudu pada sisi masuk dan keluar sebagai berikut

    1 = 1 = (100 )(0,1 ) = 10 2 = 2 = (100 )(0,2 ) = 20

    Dengan mengetahui kecepatan absolut fluida dan kecepatan sudu pada sisi masuk, kita

    dapat menggambar segitiga

    kecepatan.

  • kita mengasumsikan bahwa aliran absolut pada sisi masuk barisan sudu radial (yakni, arah

    dari V1 adalah radial). Pada sisi keluar kita mengetahui kecepatan keliling sudu, U2,

    kecepatan keluar, V2, dan arah kecepatan relatif, 2, (akibat geometri sudu). Oleh karena itu kita dapat menggambarkan secara grafik (atau secara trigonometrik) segitiga kecepatan

    keluar seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dengan membandingkan segitiga kecepatan

    pada sisi masuk dan keluar, akan dapat dilihat bahwa seiring dengan melintasnya aliran

    fluida melalui barisan sudu, vector kecepatan absolut berubah arahnya sesuai/searah

    dengan gerakan sudu. Pada sisi masuk tidak ada komponen kecepatan absolut yang searah

    dengan putaran; pada sisi keluar komponen ini tidak nol. Artinya, sudu mendorong fluida

    pada arah gerakan sudu, oleh karena itu kerja terjadi pada fluida, memberikan energi

    padanya.

    Jadi mesin di atas adalah mesin Pompa bukan turbin.

  • 12.2

    Dik : = 1400 = 2 1 = 1.9 2 = 7.0 2 = 23

    1 = 90

    Dit : a. komponen kecepatan tangensial (2), pada sisi keluar b. kenaikan head ideal () c. daya (), yang dipindahkan ke fluida

    Jawaban:

    a.

    a) Sisi keluar diagram kecepatan ditunjukkan oleh Gambar 1 2. 8c, di mana

    V2 ada1ah kecepatan absolut fluida, W 2 , ada1ah kecepatan relatif, dan

    2 adalah kecepatan pada ujung impeller dengan

  • 2 = 2 = (7 12 )(2 )(1750 )

    (60 min )= 107

    Karena laju aliran diberikan, maka

    = 2222

    2 =

    222=

    1400

    (7,48 3)(60 min )(2)(7 12)(2 12)=

    1400

    274,01

    = 5,11

    Kita dapatkan bahwa

    cot 2 =2 2

    2

    Sehingga

    2 = 2 2 cot 2

    = (107 5,11 cot 23)

    = 95,0

  • b. Kenaikan head yang ideal diberikaj sebagai berikut

    1 =22

    =

    (107 )(95,0 )

    32,2 2=

    10,165

    32,2= 316

    Sebagai alternative kenaikan head ideal adalah

    1 =2

    2

    22 cot 2

    =(107 )2

    32,2 2

    (107 )(5,11 ) cot 23

    32.2 2= 316

    c. Dengan 1 = 0, daya yang dipindahkan dari fluida diberikan dengan persamaan

    = 22 =(1,94 3)(1400 )(107 )(95,0 )

    [1(. 2)/](7,48 /3)(60 min )

    = 61.500 . = 112

  • 12.3

    Dik : = 0,5 3 = 15 = 14,7 = 20

    Dit : (1) ?

    Jawaban:

    =

    1

    =

    = 2

    2 dengan =

    =

    0,5 3

    ( 4 )(4 12)2 =

    0,5

    0.0872= 5,73

    =(20)(5,73 )2

    2(32,2 2)=

    656,658

    64,4= 10,2

    Dari Tabel B1 tekanan uap air pada 80F adalah 0,5069 psia dan = 62,22 lb/ft3 .

    (1) =(14,7 2)(144 .2 2)

    62,22 3 10,2

    (0,5069 .2 )(144 .2 2)

    62,22 3 15

    = 7,65 12.4

  • Dengan menggunakan pompa ini, berapakah laju aliran yang terjadi antara kedua tangki tersebut? Apakah menurut Anda pemilihan pompa ini sudah tepat dan baik?

    Dik : = 6 = 200 = 0,02 2 1 = 10

    Dit : =?

    Jawab:

  • Penggunaan persamaan energy antara dua permukaan bebas tangki, seperti yang

    ditunjukkan oleh titik (1) dan (2), memberikan

    1

    +1

    2

    2+ 1 + =

    2

    +2

    2

    2+ 2 +

    2

    2+

    2

    2

    = 10 + [0,02(200 )

    (6 12)+ (0,5 + 1,5 + 1,0)]

    2

    2(32,2 2 (1)

    Koefisien kerugian minor yang ditentukan. Karena,

    =

    =

    (2 )

    ( 4)(6 12)2

    Persamaan 1 dinyatakan sebagai,

    = 10 + 4,43 2

    = 10 + 2.210 1052

    = 1600

    Besarnya head pompa yang diperlukan poros pompa adalah

    66,5

    0,84= 79,2

    Besarnya daya yang diperlukan untuk menjalankan pompa adalah

    =

    =(62,4 3)[(1600 )/(7,48 3)(60 ](66,5 )

    0,84

    = 17,600 . = 32,0

  • 12.6

    Air untuk menggerakkan sebuah roda Pelton dialirkan melalui sebuah pipa

    dari danau seperti yang ditunjukkan pada Gambar C l 2.6a Hitunglah diameter

    nossel, yang akan memberikan daya keluaran maksimum. Hitunglah

    juga daya maksimum dan kecepatan sudut rotor pada kondisi tersebut.

    Dik :

    Dit :1 = ? = ?

    = ?

    Jawab:

    = ( 1)(1 ) (1)

    Diamana 0 = 0 = 0 dan sisi keluar nossel dimana 1 = 1 = 0, dan menjadi,

    0 =1

    2

    2+ (2)

    Dimana hilangnya tekanan diberikan dalam bentuk factor gesekan ,

    =

    2

    2

    Kecepatan V, dari fluida dalam pipa dengan diameter D diperoleh dari persamaan

    kontinuitas sebagai berikut,

  • =11

    = (1

    )2

    1

    Dari persamaan 2 kita hilangkan tekanan minor yang terjadi pada sisi masuk pipa dan

    nossel,

    0 = [1 +

    (1

    )4

    ]1

    2

    2 (3)

    Untuk mencari 1

    1 = [20

    1 + (

    )

    2]

    1 2

    =

    [ 2(32,2 2 )(200 )

    1 + 0,02 (1000 8 12

    ) (1

    8 12)4

    ] 1 2

    =113,5

    1 + 152 14 (4)

    Dengan menggabungkan persamaan 1 dan 4 dan menggunakan = 124 akan

    didapatkan daya sebagai fungsi 1 dan U sebagai

    =232 2

    1 + 152 4[

    113,5

    1 + 152 14] (5)

    di mana u dinyatakan dalam ft/s dan wshaft dalam Stlb/s.

  • Seperti yang ditunjukkan o1eh Persamaan 12.52, daya maksimum (da1am bentuk

    variasinya terhadap U) terjadi saat U = Vl/2 dan saat digunakan dengan Persamaan 4 dan 5

    akan menghasilkan

    =1,04 1061

    2

    (1 + 152 14)3 2

    (6)

    Daya maksimum mungkin akan terjadi pada saat 1 = 0, dan sesuai dengan Persamaan 6 dapat diperoleh

    1

    = 1,04 106 [21

    (1 + 152 14)3 2

    (3

    2)

    ( )

    1(+152 14)5 2

    ] = 0

    Atau

    304 14 = 1

    Oleh karena itu, diameter nosse1 pada daya ke1uaran maksimum ada1ah,

    1 = 0,239

    Daya maksimum yang dicari dapat dihitung dari Persamaan 6 sebagai berikut

    = 1,04 106(0,239)2

    [1 + 152(0,239)4]3 2= 3,25 104 .

    Atau

    = 3,25 104 .

    1

    550 . = 59,0

    Kecepatan rotor pada kondisi daya maksimum dapat diperoleh dari

    = =12

    Di mana V1 diberikan o1eh Persamaan 4. Sehingga,

    =2

    =

    113,5

    1 + 152(0,239)4

    2 (32 )

    = 30,9 1 2 60 = 295

  • = 2 =

    16(1 )(20)

    3 2 12 (1 +

    51

    4)3 2

    Dengan mengatur 1 = 0

    1 = (2

    )1 4

    Seperti gambar di atas di jelasakan saat kapasitas buangnya naik dari nol, daya kuda rem

    (bhp) akan naik, dan se1anjutnya akan turun hingga kapasitas buangnya mencapai kondisi

    maksimum. Seperti yang te1ah dije1askan sebe1umnya, apabi1a ha dan bhp diketahui, besarnya

    efisiensi dapat dihitung. Seperti gambar di atas, efisiensi ada1ah fungsi dari 1aju a1iran dan akan

    mencapai harga maksimum pada suatu ni1ai 1aju aliran tertentu, yang umumnya disebut laju

    aliran normal atau kapasitas pompa. Titik-titik pada berbagai kurva yang berhubungan dengan

    efisiensi maksimum dinyatakan sebagai titik-titik efisiensi terbaik (best efficiency points, BEP).

    Tampak bahwa ketika kita memilih pompa untuk keperluan tertentu, umumnya kita ingin

    memiliki pompa yang beroperasi di dekat efisiensi maksimumnya.

  • Pada gambar di atas menunjukan karakteristik unjuk kerja pompa juga dinyatakan dalam

    grafik dari tipe pompa. Karena impeller-impeller dengan diameter yang berbeda dapat digunakan

    pada suatu se1ubung tertentu, maka dapat dipero1eh karakteristik unjuk kerja untuk beberapa

    diameter impeller dengan garis efisiensi konstan dan daya kuda rem (bhp) yang bersesuaian

    seperti yang terlihat pada gambar di atas. Perhatikan tambahan kurva yang diberikan pada

    gambar di atas, dengan tulisan NSPHR yang merupakan singkatan dari required net positive

    suction head. Seperti bahasan yang akan dilakukan pa