Fluid Transport

(1)

MATA KULIAH: DASAR KETEKNIKAN PENGOLAHAN

Nur Istianah-THP-FTP-UB-2014

(2)

Nur Istianah-THP-FTP-UB-2014 3

Energy losses

Item Pipa lurus Fitting Contraction Enlargment

f Laminar/

Turbulen(pipa halus/kasar)

- - -

EF

- -

^K^f^(V¹⁾²^/α ^[^1-(A¹^/A²⁾²^]^(V¹⁾²^/α

ΔP 2f(v²)Lρ/D 2f(v²)L’ρ/D EF x ρ EF x ρ

L’/D lihat Tabel 6.3 Laminar: f=16/Re

(3)

Energy losses

5

Item Pipa lurus Fitting Contraction Enlargment

f Laminar/

Turbulen(pipa halus/kasar)

- - -

EF

- -

^K^f^(V¹⁾²^/α ^[^1-(A¹^/A²⁾²^]^(V¹⁾²^/α

ΔP 2f(v²)Lρ/D 2f(v²)L’ρ/D EF x ρ EF x ρ

Contoh soal

Hitunglah pressure drop pada pipa lurus horisontal untuk mengalirkan 400 L/menit fluida yang mempunyai densitas 1.052 g/cm³dan viskositas 100 cP dari tangki penampung besar secara gravitasi (tanpa pompa). Bagian pengeluaran terbuka (tekanan atmosfir). Fluida tersebut mengalir melalui sanitary pipe (1.50-in nominal) dengan panjang 60 m. Diketahui bahwa sanitary pipe yang digunakan merupakan pipa kasar terbuat dari commercial steel.

(4)

7

det 01m . det 0 60 1menit 1000L

1m menit 600 L

= Q

3

3 x 

x

3 3

3 3 6

3 m

1520kg 10

kg m

cm 10 cm 1.52 g

= 

x g

 x

s Pa.

1 . m.s 0 1 kg . cm.s 0 1 g poise 1 cP 100

=    



det / 7 . (0.0356/2) 6

1 01det

. area 0

= Q ₂ ₂

3

m m m x



 



Diameter (1.50 in nominal, sanitary pipe)< : D = 1.402 in = 0.0356 m

L = 60

6 . 2509

1 . 0

0356 . 0 7 . 6 1520 Re



 x x

D





Pa

x x x x

D L P_f f

1910761 0356 . 0

1520 60 ) 7 . 6 ( 012 . 0 2

) ( 2

2 2 1



  

(turbulen)

f melihat diagram Moody, ɛ = 0.046 mm = 0.000046 ɛ/D = 0.000046/0.0356 = 0.001292 ≈ 0.001 f = 0.012

Solution:

Pressure drop yang terjadi sebesar 1.91 x 10⁶Pa

(5)

Contoh soal

9 Hitunglah tekanan pada bagianinletpipa lurus horisontal untuk mengalirkan 400 L/menit fluida yang mempunyai densitas 1.052 g/cm³dan viskositas 100 cP dari tangki penampung besar secara gravitasi (tanpa pompa). Bagian pengeluaran terbuka (tekanan atmosfir). Fluida tersebut mengalir melalui sanitary pipe (1.50-in nominal) dengan panjang 60 m. Diketahui bahwa sanitary pipe yang digunakan merupakan pipa kasar terbuat dari commercial steel.

Solution:

det 01m . det 0 60 1menit 1000L

1m menit 600 L

= Q

3

3 x 

x

3 3

3 3 6

3 m

1520kg 10

kg m

cm 10 cm 1.52 g

= 

x g

 x

s Pa.

1 . m.s 0 1 kg . cm.s 0 1 g poise 1 cP 100

=    



det / 7 . (0.0356/2) 6

1 01det

. area 0

= Q

2 2 3

m m

m x 

 



L = 60

(6)

11 6

. 2509

1 . 0

0356 . 0 7 . 6 1520 Re



 x x

D





Pa

x x x x

D L P_f f

1910761 0356 . 0

1520 60 ) 7 . 6 ( 012 . 0 2

) ( 2

2 2 1



  

(turbulen)

f melihat diagram Moody, ɛ = 0.046 mm = 0.000046 ɛ/D = 0.000046/0.0356 = 0.001292 ≈ 0.001 f = 0.012

Tekanan pompa:

Rumus bernoulli dengan Δv²=0, Δz=0, W=0:

P₁-P₂= ΔP_f

P₁= 1910761+ 101300 Pa

= 2012061 Pa

= 2,012x10³kPa (tekanan pompa)

Berpakah laju total kehilangan energi yang terjadi jika pompa digunakan untuk mengalirkan air mineral dengan densitas 1.00 g/cm³dan viskositas 0.7 cP melalui sanitary pipe (1-in nominal) sepanjang 30 m menuju tangki penampung dengan diameter 5m agar memenuhi kapasitas produk 10.8 ton/jam? Bagian exhaust pipa yang terhubung dengan tangki penampung dipasang 90^oelbow std.

Contoh soal

(7)

Solution:

13

det 003m . det 0 3600

1jam 1000kg

1m jam 10800 kg m/

= Q

3

3 

 x x



3 3

3 3 6

3 m

1000kg 10

kg m

cm 10 cm 1 g

= 

x g

 x

s Pa.

0007 , m.s 0 0007 kg , cm.s 0 7 g 00 , 0 poise 7 00 , 0 cP 0,7

=    



det / 28 . ) 7

(0.02291/2 1 003det

. area 0

= Q ₂ ₂

3

m m

m x 

 



L = 60 1

238302 0007 . 0

02291 . 0 28 . 7 1000 Re



 x x

D





Pa

x x

D L L P f

560201

02291 . 0

1000 ) 802 . 0 30 ( ) 28 . 7 ( 004035 . 0 2

) ' ( ) ( 2

2 2



 

  

(turbulen)

f pipa halus, 10⁴<Re<10⁶ f = 0,048*Re^(-0,2)

= 0.004035

Solution:

Fitting elbow std 90°:

L’/D = 35

L’ = 35x0.02291=0.802 m 2

3a

3,4 b 4a

(8)

15 10

^ 10 4078 . 4

5 02291 . 0 4 / 1

4 / 1

4 4

2 1 2

2 1

2

2 2

2 1 2

2 1







 







 







 



















 





x D D A

A

D D A

A



 

26.50775

= E

2 28 . x7 4.4078x10 -

1

= E

A x - A 1

= E

f

2 10 - f

2 2

21 1

f 

















 



 Enlargment:

Laminar, (asumsi fluida newtonian) α = 2 Pers. Bernoulli:

ΔPf/ρ = ΔP/ρ + Ef = 586.7096 J/kg Laju total kehilangan energi :

s J

xM 1760.129 /

3600s 10800kg J/kgx 586.7096 P_f



 



5a

5b

5c

6

1. Sebuah sanitary pipe (1.50-in nominal) dengan panjang 60 m digunakan untuk mengalirkan produk baverage dengan laju alir 3 L/detik. Densitas dan viskositas baverage berturut-turut 1.12 g/cm³dan 120 cP. Tentukan besarnya Re danfanning factor!

Contoh soal

Solution

(9)

17

2. Jika fluida pada no. (1) dipindahkan ke dalam pipa dengan diameter dua kali lipat diameter pipa sebelumnya, dan dengan laju alir yang sama, berapa kali lipatkan besarnya Re yang baru?

3. Sebuah sistem perpipaan telah didesain untuk Re yang sama seperti pada no.(1), maka faktor(besaran) apa sajakah yang harus dibuat tetap dan yang harus dirubah(disesuaikan) jika akan digunakan untuk jenis fluida yang berbeda?

Contoh soal

4. Faktor apa saja kah yang mempengaruhi nilai f dalam suatu aliran fluida?

5. Telah diketahui nilaifuntuk aliran laminar fluida A pada sanitary pipe sebesar 0.001. Berapakah nilai f yang baru jika laju alir dibuat ½ kali sebelumnya?

Contoh soal

(10)

20

6. Sebuah steel pipe sch.40 (2-in nominal) yang tersambung dengan steel pipe sch.40 (1-in nominal) digunakan untuk mengalirkan fluida (ρ=1052 kg/ m³ dan µ=100 cP) dengan laju alir 300 L/menit. Tentukan besarnya pressure drop yang terjadi karena sambungan tersebut!

Contoh soal

7. Hitung laju kehilangan energi sepanjang pipa yang digunakan untuk mengalirkan 200 L/menit fluida dengan densitas 1.12 g/cm³dan viskositas 50 cP. Fluida tersebut mengalir melalui pipa halus, sanitary pipe (1.50-in nominal) dengan panjang 60 m. Di tengah pipa dipasang 45^o elbow std dan bagian pengeluaran terbuka (tekanan atmosfir).

Contoh soal

(11)

22

8. Sebuah steel pipe sch.40 (0.75-in nominal) yang tersambung dengan steel pipe sch.40 (1-in nominal) digunakan untuk mengalirkan minyak goreng yang memiliki densitas 877 kg/ m³dan viskositas 4.7 cP, dengan laju alir 500 L/menit. Tentukan besarnya pressure drop yang terjadi karena sambungan tersebut!

Contoh soal

Solution

9. Sebuah fluida dengan 1.05 g/cm³dan viskositas 200 cP dialirkan melalui sanitary pipe (3-in nominal) sepanjang 20 m yang disambung dengan sanitary pipe (2-in nominal) sepanjang 20 m dan memiliki bagian exhaust pipa yang terbuka. Pada pipa yang lebih besar dipasang 90° elbow std. Berpakah power (dalam KW) yang harus dihasilkan pompa agar memenuhi laju alir fluida sebesar 12 L/detik?

Contoh soal

Solution

(12)

THANKS FOR YOUR ATTENTION

The best person is one give something useful always