Kerugian Aliran Dalam Pipa

=Aliran masa

[

]

υ = volume spesifik di dapat dari tabel A-4a(Instalasi Pembangkit Daya, M.M.El-Wakil) T=30o C.

2.9 Kerugian Aliran Dalam Pipa

Kerugian aliran (Head Loss) pada saluran tertutup dapat digolongkan menjadi dua, yaitu head loss mayor dan head loss minor.

Head loss

Head Loss adalah sutu kerugian aliran yang terjadi sepanjang saluran pipa, baik itu pipa lurus, belokan, saringan, katup dan sebagainya. Head Loss dapat digolongkan menjadi dua, yaitu :

1. Head loss mayor

Merupakan suatu kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan antara fluida dengan dinding saluran pipa lurus. Besarnya head loss mayor dapat dihitung menggunakan persamaan Darcy-Weysbah sebagai berikut :

g V D L f H_l . 2 . . ²  .... Ref. 2 hal:13 Dimana : 

f koefisien kerugian gesek 

L Panjang pipa 

D Diameter dalam pipa 



g Percepatan gravitasi

[ ]

Besarnya koefisien gesek

 

f dapat diketahui dari jenis aliran yang terjadi. Untuk aliran laminer, besarnya koefisien gesek

 

f dapat dihitung dengan persamaan :

e

R

f _ 64 _{.... Ref. 2 hal:14}

Untuk aliran turbulent, besarnya koefisien gesek

 

_{f dapat dihitung}

dengan persamaan Darcy, Rumus ini berlaku atas dasar kerugian head untuk panjang pipa ratusan meter.

D

f _0,0200,0005 .... Ref. 2 hal:14 Dimana :

D = adalah diameter dalam pipa

Dapat juga melalui Moody Diagram dengan menarik garis harga Re diplotkan

harga Relative Roughness       D  .

2. Head loss minor

Kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan yang terjadi pada komponen tambahan (asesoris) seperti elbow, katup, fitting dan lain sebagainya sepanjang jalur perpipaan. Besarnya head loss minor tergantung dari koefisien tahanan

 

K asesoris yang digunakan. Untuk koefisien kerugian berbagai asesoris dapat dilihat pada lampiran) :

g V K H_lm . 2 . ²  . ² 2. V f g  .... Ref. 2 hal:19 dimana : 

f Koefisien kerugian gesek



V Kecepatan aliran fluida

[ ]



g Percepatan gravitasi

[ ]



K Koefisien tahanan 2.10 Head Instalasi

Head pompa adalah energi per satuan berat fluida yang diberikan oleh pompa sehingga fluida tersebut dapat mengalir dari suction ke discharge. Head pompa disini meliputi :

1. Head Statis

Head statis terdiri dari : a. Pressure Head

Merupakan energi yang terdapat pada fluida akibat perbedaan tekanan antara suction reservoir dengan discharge reservoir. Adapun besarnya pressure head dapat dirumuskan sebagai berikut :

 ^sr dr p P P H   .... Ref. 2 hal:11

b. Elevation Head

Merupakan head yang disebabkan oleh adanya perbedaan ketinggian dari permukaan fluida di suction reservoir dengan permukaan fluida di discharge reservoir dengan sumbu pompa sebagai acuannya. Head ini diberi notasi H . z

Jadi head statis dapat dirumuskan :

 

z sr dr st ^{P P} H H  ^   .... Ref. 2 hal:11 dimana :  dr

P Tekanan pada discharge reservoir

[ ]

P_sr  Tekanan pada suction reservoir

[ ]

 .gBerat jenis fluida

[ ]

H_z Elevation head

Ada dua macam instalasi pada pipa suction, yaitu :  Suction Head

Suction head adalah suatu instalasi pipa suction dimana permukaan fluida terletak diatas sumbu pompa. Bersarnya elevation head adalah :

s d z H H

dimana :

Hd = Head discharge [m] Hs = Head suction [m]  Suction Lift

Suction lift adalah suatu instalasi pipa suction dimana permukaan fluida terletak dibawah sumbu pompa. Adapun besarnya elevation head adalah : s d z H H H   .... Ref. 2 hal:11 dimana : Hd = Head discharge [m] Hs = Head suction [m] (a) (b)

a. Velocity Head

Merupakan head yang disebabkan oleh adanya perbedaan kecepatan fluida di suction reservoir dengan di discharge reservoir. Dapat dirumuskan sebagai berikut (Pompa&Kompresor, Sri Utami, hal:12) :

g V V V dr sr h 2   .... Ref. 2 hal:12 b. Head Loss

Merupakan penjumlahan total antara head loss mayor dengan head loss minor. Jadi head dynamis dapat dirumuskan :



   dr sr _L dyn H g V V H 2 2 2 .... Ref. 2 hal:12 dimana :  dr

V Kecepatan aliran pada discharge reservoir

[ ]



sr

V Kecepatan aliran pada suction reservoir

[ ]

g = Percepatan gravitasi

[ ]

3. Head Total Instalasi

Head total instalasi merupakan pejumlahan dari head statis dengan head dynamis. Head ini menyatakan besarnya kerugian yang harus diatasi oleh pompa dari seluruh komponen-komponen yang ada. Head total instalasi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

dyn st inst H H H  

 

 ^ 



   dr sr _L z sr dr H g V V H P P 2 2 2  .... Ref. 2 hal:11 2.11 Kavitasi

Kavitasi merupakan salah satu fenomena dalam suatu aliran zat cair dalam pipa maupun pompa yang sangat merugikan. Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang mengalir, karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya sehingga akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair.seperti pada gambar :

Gambar 2.43 Gejala kavitasi (Pompa & Kompresor, Sri Utami, Hal:27)

Kantong uap akan membentuk gelembung pada sisi bawah impeler. Apabila gelembung bergerak dari daerah bertekanan rendah pada sisi masuk ke daerah tinggi-tekan yang dekat dengan ujung baling, gelembung ini akan

hilang / pecah sehingga cairan menumbuk baling-baling dengan gaya yang sangat besar.

Gambar 2.44 Kerusakan impeller akibat kavitasi

Pada pompa, sisi isapnya sangat rawan terjadi kavitasi karena tekanannya yang rendah. Jika pompa dijalankan terus-menerus dalam keadaan kavitasi, akan menyebabkan kerusakan terhadap area tesebut, sehingga pada akhirnya terjadi erosi. Turunnya performance, timbulnya suara dan getaran, serta rusaknya pompa merupakan kerugian-kerugian dari timbulnya kavitasi. Oleh karena itu, kavitasi harus dicegah dengan berbagai cara, antara lain dengan memperpendek pipa sisi isap dan mengurangi aksesoris sisi isap.

2.12 Net Posotive Suction Head

Head isap positif neto (NPSH) merupakan ukuran dari head suction terendah yang memungkinkan bagi cairan untuk tidak mengalami kavitasi. NPSH ini dipakai sebagai ukuran keamanan pompa terhadap terjadinya kavitasi. Ada dua macam NPSH, yaitu:

1. Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

NPSHA adalah NPSH yang tersedia di instalasi pompa. NPSHA dapat dirumuskan :



    ^{Pa Pv} h H s h_{sv s L}   .... Ref. 2 hal:32 Dimana :  sv

h NPSH yang tersedia pada instalasi ( m kolom air).

  Pa

Tekanan absolut diatas permukaan cairan pada suction reservoir ( m kolom air).

  Pv

Tekanan uap cairan yang dipompa pada temperatur pemompaan ( m kolom air).

h_s  Head isap statis (m kolom air).





H_Ls Head loss pada pipa isap (m kolom air). 2. Net Positive Suction Head Required (NPSHR)

NPSHR adalah NPSH yang diperlukan oleh pompa yang bersangkutan supaya dapat bekerja. NPSHR ditentukan oleh pabrik pembuat pompa tersebut. Yang besarnya tergantung dari banyak faktor, antara lain : desain impelernya, kecepatan putaran, sifat fluida yang dipompa. Agar pompa tidak mengalami kavitasi NPSHA harus lebih besar dari NPSHR. NPSHA > NPSHR