Modul-2, General Principles of Industrial Ventilation

ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

PRINSIP UMUM

General Principles of

Industrial Ventilation

Ir. MUH. ARIF LATAR, MSc

1

General Principles of Industrial Ventilation

1.

Defenisi Dasar

2.

Prinsip Kerja Aliran Udara/Air Flow

3.

Percepatan Udara dan Kehilangan pada

Tudung/Hood

4.

Kehilangan pada pipa/Duct Losses

Densitas/Rapat Massa

didefenisikan dalam satuan massa per satuan

volum

2.1.1. DENSITAS/RAPAT MASSA (

ρ

)

2.1.1. DENSITAS/RAPAT MASSA (

ρ

)

Rapat massa dilambangkan dalam huruf Yunani

ρ

(rho)

E

Untuk menghitung besarnya tekanan absulut

 p = RT

ρ

... (2.2)

dimana ;

p = tekanan absulut , lb/ft

= densitas/rapat massa, lbm/ft

ρ

Pada : t dan p, konstan, maka ρ = densitas dalam udara

untuk menghitung densitas ρ, dengan T= 250

0

F

 

Aliran udara dihitung sebagai sistem luas penampang, dan

kecepatan udara. ini dinyatakan sbb :

Contoh

Luas penampang pipa sebesar 2.75 ft

2

.

Kecepatan aliran udara dalam pipa sebesar

3600 fpm. Berapa besarnya aliran udara ?

V---f(x) VP. ---

diberi aliran udara

Kecepatan dinyatakan sebagai fungsi dari kecepatan tekanan, yang selalu diberikan dalam arah aliran udara. Untuk sistem saluran

Kecepatan tekanan/Velocity pressure (VP),

adalah tekanan kinetik (akibat dari gerakan)

dalam arah aliran yang diperlukan untuk

menyebabkan aliran udara dengan kecepatan

tertentu, dengan satuan inches of water gage

(“wg) atau . dalam inci air

Takanan statik/Static pressure (SP)

3.1.3.Konsep Dasar Tekanan

Mengkonversi dari satu skala tekanan untuk tekanan yang lain

Aliran udara disebabkan oleh perbedaan tekanan antara dua titik. Arus akan berasal dari daerah energi tinggi, atau tekanan (P1), dan ke area (A) dari energi yang lebih rendah atau tekanan (Pn), gbr - 2.3. Saluran udara bergerak menurut, tiga hukum

dasar fisika yaitu ; konservasi massa, konservasi energi, dan konservasi momentum.

Gambar, 2.4- tabung prcobaan

Gambar, -2.4 semacan tabung-tabung prcobaan (U-Tube, alat untuk mengukur kelajuan gas dalam pipa dari tabung gas ), yaitu ujungnya terbuka

menghadap ke sebelah hulu aliran udara, dan diujung

Gambar, -2.5 semacan

tabung-tabung prcobaan

(U-Tube), yaitu yang

ujungnya terbuka

menghadap ke sebelah

hulu aliran udara, dan

diujung terbuka ini

terbentuk sebuah titik

stragnasi, dimana tekanan

positiv, yaitu tekanan lebih

besar dari atmosfir.

pada gambar, 2.6 , adalah mengukur tekanan kecepatan pada aliran udara/ducting atau stack.

Salah satu sensor pitot adalah menunjuk ke arah aliran gas (Point 1) sehingga

dapat mengukur tekanan statis dan tekanan gabungan kecepatan. Sensor lain dari tabung pitot (Point 2) mengukur tekanan statis dari aliran gas bergerak. Dengan menghubungkan dua sensor bersama-sama, tekanan kecepatan diukur seperti ditunjukkan pada

E pressure (VP), adalah tekanan kinetik (akibat dari gerakan) dalam arah aliran yang diperlukan untuk menyebabkan aliran udara dengan kecepatan tertentu, dengan satuan inches of water gage (“wg) atau . dalam inci air

E

Gambar, 2.8- Tekanan Statik (SP)

Tekanan potensial diberikan oleh udara diam. .

Dengan kata lain, itu adalah

perbedaan antara tekanan dalam pipa yang diberikan ke segala arah, dan tekanan dalam

E

Jumlah dari tekanan kecepatan dan tekanan statis

udara dalam sebuah saluran.

E

Gambar, -2.9, memperlihatkan proses aliran udara Tekanan Kecepatan(VP) Tekanan Statik (SP),. Tekanan Total (TP), yang mana telah dijelaskan pada gambar 2.6 sampai dengan gambar 2.8 .

TP = SP + VP ...2.6

dimana

TP = tekanan total sistem, dalam inci air (“wg) SP = tekanan statik sistem, dalam inci air (“wg) VP = kecepatan tekanan, dalam inci air (“wg)

E

Tekanan Statik / Static pressure (SP)

–

Tekanan potensial diberikan oleh udara

diam. . Dengan kata lain, itu adalah

perbedaan antara tekanan dalam pipa dan

tekakan dalam atmosfr

.

Tekanan Total/Total pressure (TP)

- Jumlah dari tekanan kecepatan dan tekanan

statis udara dalam sebuah saluran.

Tekanan Kecepatan/Velocity pressure

(VP)

- Tekanan kinetik (akibat dari gerakan) dalam

arah aliran yang diperlukan untuk menyebabkan

aliran udara dengan kecepatan tertentu.

Pada gambar 2.2, SP dan TP negative (diisap/suctioan side), dengan penambahan tekanan aliran fan, SP dan TP positif (ditekan/pressure side). Maka dapat diamsusikan bila ditekan SP dan TP positif, dan bila diisap SP dan TP negative .

diisap

ditekan

TEKANAN DIATAS ATMOSFIR

Ada dua prinsip dasar aliran udara dalam sistem ventilasi,

yaitu

1. Konservasi massa (persamaan kontinutas)

2. Konservasi energy (persamaan energi)

Energi kinetis atau energi gerak (juga disebut

energi kinetik) adalah

energi

yang dimiliki oleh

sebuah benda karena

gerakannya

.

Energi kinetis sebuah benda didefnisikan sebagai

usaha

yang dibutuhkan untuk menggerakkan

sebuah benda dengan

massa

tertentu dari

keadaan diam hingga mencapai

kecepatan

2.2.1. Konservasi

Massa

Tingkat massa dari aliran udara tetap konstant sepanjang jalur yang dialiri cairan (asumsi ; tidak ada kebocoran sepanjang pipa).

Gambar, 2.3 volumemetric flow rates in various situations (a) Flow through a hood (b) Flow

V - adalah kecepatan udara A adalah area cros sectional

2.2.2.Konservasi Energi

Konservasi energi dapat merujuk kepada,

i. Hukum kekekalan energi atau hukum

konservasi energi

ii. Penghematan energi

Hukum

Kekekalan

Energi

(Hukum

I

Termodinamika)

berbunyi:

"Energi

dapat

Dimana :

Titik -1 - upstream point Titik -2 - downstream point

2.3. PERCEPATAN UDARA

DAN KEHILANGAN PADA

TUDUNG

(ACCELERATION OF AIR

AND HOOD ENTRY LOSSES)

E

Bila

tekanan kecepatan (VP) = 1,26 “wg ---- (standar udara),

Pada Gbr, 2.4 memperlihatkan aliran udara dalam ruang titik -1 ke titik 2 , yaitu dari hood --- duct , maka kecepatan pada duct velocity sebesar 4490 fpm

TP = SP + VP

SP

₁

+ VP

₁

= SP

₂

+ VP

₂

TP = tekanan total sistem, dalam inci air (“wg) SP = tekanan statik sistem, dalam inci air (“wg) VP = tekanan kecepatan, dalam inci air (“wg)

ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Gambar, 2.4 Variation of SP, VP and TP through a Ventilation Siystem

Pada titik – 1---- SP₁ = 0,

VP₁ = 0

SP₂ = - VP₂

Entri losses (H_c), dan losses koefisien (F_h), maka tekanan kecepatan dalam pipa /Duct velocity pressure (VP), maka .

H

_c

= F

_h

.VP

H

_c

= F

_h

.VP

SP

₂

= - (VP

₂

+ H

_c

)... .

.2.8

Prinsip hukum kekekalan energi atau hukum konservasi energy, dapat dihitung persamaan 2.8,

Untuk menghitung pada Hood Static Pressure (SP_h)

--- SP₂ = SP_h

SP

_h

= - SP

₂

= VP

₂

+ h

_c

Contoh pada gambar, -2.4

E

perbandingan antara duc velocity pressure dengan hood atatis suction, atau ;

C

_e

=

---

3.10

C

_e

=

= = 0,845

hood entry koefisien (C

_e

), pada Hood Static Pressure ;

  Q = V.A = 1096.A. = 1096 A C

_{e ...}

2.11

  Q = 4005 A.C

_e

...

2.12

Contoh,

gbr, 2.4, diameternya sebesar 3,5 inch (A = 0,0668 ft2_),dan

C_e = 0,845

Hitungan :

Q = 4005 A.C

_e

= 4005 (0,0668)(0,845)

ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

2.4.

KEHILANGAN PADA SISTEM

SALURAN UDARA/DUCT LOSSES