bab 2 fluid flow & pipe sizing print
TRANSCRIPT
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
1/33
April 2010
Fluid Flow & Pipe
Sizing
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
2/33
Contents
P e n d
a h u l u a
n
P r i n s i p D
a s a r
F l u i d
a
AnalisisHidrolik
P i p e S i z i n
g
nalisis Hidrolik
Pipa
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
3/33
Pendahuluan
› Analisis aliran dalam pipa.
› Analisis sifat uida yang ada di dalam sistem.
› idro!ar"on dapat mengandung "er"agai ma#am fasaseperti #air$ gas dan #ampuran.
› Penentuan diameter yang optimum agar uida "isadialir!an dengan efe!tif.
› Parameter% parameter lainnya seperti !ondisi operasi$"atasan !e#epatan$ geometri$ ling!ungan$ dan lainnya.
u'uan analisis hidroli! adalah untu! mengetahui!ela!uan uida di dalam sistem dengan "er"agaiparameternya.
(ing!up analisishidroli!
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
4/33
Prinsip )asar
Prinsip
Dasar
B
C
D
A Jenis Aliran &BilanganReynolds
Head Loss & PressureDrop
KontinuitasMassa
Bernoulli
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
5/33
*enis Aliran
*enis Aliran
(aminar
ransisi
u"ulen
Pro+l aliran seragam$ ,e!tor!e#epatan searah. Parti!el uida"ergera! dalam garis lurus.
Pro+l aliran #ampuran$ mulai "eru"ah darilaminar men'adi tur"ulen. er'adi pada!e#epatan sedang.
Parti!el uida "ergera! dalam araha#a!. -e!tor !e#epatan a#a! danalirannya #epat.
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
6/33
ilangan /eynolds
Penentuan 'enis aliran ditentu!an oleh ilangan/eynolds /e
/e 3 ρ . , .)
µ
/e 3 ρ . , .)
µ
ρ 3 !erapatan massa$!g4m5
µ 3 ,is!ositas dinami!$6.S4m2
- 3 !e#epatan uida$m4s
) 3 diameter pipa$ m
JenisAliran
BilanganReynolds
(aminar 7 2000
ransisi 2000 8 9000
ur"ulen : 9000
*enis aliran apa!ah yangter!andung dalam Pipadiameter 19; 0$5
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
7/33
>ontinuitas Bassa
ρ1 3 ρ2ρ1 3 ρ2
ρ1 . A1 . ,1 3 ρ2 .
A2 . ,2
ρ1 . A1 . ,1 3 ρ2 .
A2 . ,2
A1 . ,1 3 A2 .
,2
A1 . ,1 3 A2 .
,2
(a'u aliran massa di dua titi! "er"eda dalam satu pipaadalah sama.
Peru"ahan diameter pipa di!ompensasi peru"ahan!e#epatan uida.
ntu! uidain!ompresi"le
1
2
*i!a !e#epatan aliran pada pipa "erdiameter = in adalah 10ft4s$ "erapa !e#epatan aliran terse"ut 'i!a pipa di!e#il!anmen'adi 5 in
ontoh Soal"
ontoh Soal"
21 mm =
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
8/33
Persamaan ernoulli
ntu! aliran steady dan uida in!ompressi"el
Berupa!an "entu! penerapan hu!um !elestarian energi.
@nergi pada dua titi! "er"eda haruslah sama.
2
1
)ipengaruhioleh
% head te!anan$
% head!e#epatan
% head!etinggian
% head loss
++=−
++
2
2
22
1
2
11
22 Z
g
V
g
p H Z
g
V
g
p L
ρ ρ
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
9/33
Contoh Soal
Dam"ar di "awah menun'u!!an aliran air dari titi! A !e titi! dengan de"it aliran se"esar 0$9 m54s dan head te!ananpada titi! A 3 E m. *i!a diasumsi!an tida! ada losses antaratiti! A dan titi! $ tentu!an head te!anan di titi!
ontoh Soal "ontoh Soal "
PenyelesaianPenyelesaian
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
10/33
ead (oss
ead (oss
Ba'or (oss
Binor (oss
Adanya !erugian head aliran !arenagese!an pada permu!aan pipa.
Adanya !erugian head aliran !arenaadanya a!sesoris dan !omponenpipa$ seperti ,al,e$ +tting$ dll.
Aliran pipa dapat mengalami kerugian energi#headyang dipengaruhi • >e#epatan aliran• )iameter Pipa• Fri#tion fa#tor•
-is!ositas uida• >erapatan massa uida
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
11/33
Pressure )rop
• Hu$ungan ead (oss dan Pressure )rop
• Penurunan te!anan uida satu fasa "ergantung padatiga fa!tor
• esarnya te!anan yang hilang a!i"at gese!an
dipengaruhi oleh
•>e#epatan uida
•)iameter pipa
•Pan'ang pipa
•>e!asaran permu!aanpipa
•>erapatan massauida
•Dese!an
•Per"edaan @le,asi•A!selerasi4peru"ahanmomentum
ΔP 3 ρ . g. Δ
ΔP 3 ρ . g. Δ
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
12/33
ead (oss & Pressure )rop
Ba'or (oss
( 3 f . ( . ,2
)i . 2g
( 3 f . ( . ,2
)i . 2g
( 3 > . ,2
2g
( 3 > . ,2
2g
Binor (oss
f 3 fri#tion fa#tor
, 3 !e#epatan uida$m4s
( 3 pan'ang pipa$ m
)i 3 diameter dalam
pipa$ m
> 3 !oe+sien minor loss
3
Pressure)rop
ΔP 3 f . ρ . (. ,2
2 . )i
ΔP 3 f . ρ . (. ,2
2 . )i
ΔP 3 ρ.g.(
ΔP 3 ρ.g.(
ΔP 3 ρ.g.(
ΔP 3 ρ.g.(
ΔP 3 > . ρ .,2
2
ΔP 3 > . ρ .,2
2
6ilai %rition %ator didapat daridiagram Boody. 6ilai inidipengaruhi oleh !e!asaranpermu!aan pipa dan diameter
pipa.ntu! o''erial steel 3
Diagra'
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
13/33
Diagra'Moody
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
14/33
ead (oss & Pressure )rop
• >e!asaran >oe+sien Binor (oss >Material Pipa (
)''*( )%t*
Commer#ial4GeldedSteel
0$09< 0$0001<
/i,eted Steel 0$?%? 0$005%0$05
Con#rete 0$5%5 0$001%0$01
Cast Hron 0$2= 0$000I5
Dal,anized Hron 0$1< 0$000<
Asphalted Cast Hron 0$12 0$0009
P-C$ )rawn u"e$Dlass
0$001<
0$00000<
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
15/33
Contoh Soal
• )engan /e 3 I.I@
ontoh Soal -ontoh Soal -
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
16/33
Contoh Soal
Pipa diameter 19; 0$5
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
17/33
Contoh Soal
ead (oss otal
( 3 ( 1 K ( 2 3( 3 ( 1 K ( 2 3
(1 3 f .
( . ,2
)i .
2g
(1 3 f .
( . ,2
)i .
2g
Ba'or (oss
Binor (oss(2 3 > . ,
2
2g
(2 3 > . ,2
2g
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
18/33
Contoh Soal
Pressure)rop
ΔP 3 ρ.g.(
ΔP 3 ρ.g.(
PowerPompa
G 3 ρ.L.g .(
G 3 ρ.L.g .(
L 3 A . ,L 3 A . ,
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
19/33
S t a n
d a r P i p
a K o
' e r s i a l
F a k
t o r P
e n e n
t u D i a ' e t e
r
PipeSizing
o n t o
h S o a l
Pipe
Sizing
S d )i
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
20/33
Standar )iameterPipa >omersial
• 1o'inal Pipe Size )1PS* adalah standar diameter pipa !omersial.
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
21/33
Pemilihan )iameter
• iga parameter penting dalam menentu!an diameterpipa.
Persa'aan 2
KeepatanFluida
Fluida terlalu epat 2@rosi$ ising$ Pressure )roptinggi
Fluida terlalu la'$at 2Produ!si sedi!it$ >orosi BHC$@ndapan4S#aling
Jenis Fluida Keepatan)%t#s*
Crude Mil 5 8 15
Das 50 8 =0
Slurry < 8 10
ap proses 100 8 1
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
22/33
Pemilihan )iameter
PressureDrop
Sema!in !e#il diameter$ sema!in"esar pressure drop. *angan sampaimem"uat pressure drop le"ih dariyang dii'in!an.
ostSema!in "esar diameter pipa$harga pipa sema!in mahal .!ira%!ira pangkat !30 kalinya
f 3 fri#tion fa#tor
, 3 !e#epatan uida$m4s
( 3 pan'ang pipa$ m
) 3 diameter pipa$ m
ρ 3 !erapatan massa$!g4m5
g 3 per#epatangra,itasi$ m4s2
ΔP 3 f . ρ . (. ,2
2 . )i
ΔP 3 f . ρ . (. ,2
2 . )i
erdapathu"unganantara diameterdengan ΔP
Persamaan di atas dapatdipa!ai "ila nilai allowa"le Δ
P sepan'ang aliran pipadi!etahui.
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
23/33
Contoh Soal
Pipa mentransmisi!an #rude oil dengan la'u aliran 100000MP) 0$1I9 m54s dari site !e se"uah "ooster station. entu!an 6PS pipa untu! #rude oil J
ontoh Soal!
ontoh Soal!
• )engan persamaan
• )ari ta"el !e#epatan #rude oil 5%15 ft4s$
• Bisal untuk keepatan 4 %t#s )!35, '#s*
)i 3)i 3
)i 3 9 .L
O .,
)i 3 9 .L
O .,
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
24/33
Contoh Soal
• asil dari !etiga !e#epatan satuan telahdi!on,ersi!an
6)B7PD* / )%t#s* Di )in* 1PS100000 = 20.1= 22100000 I 1
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
25/33
Contoh Soal
• )engan persamaan
• Ba!a$ hasilnya di "awah ini satuan telah di!on,ersi
ΔP 3 f . ρ . (. ,2
2 . )i
ΔP 3 f . ρ . (. ,2
2 . )i
1PS / )%t#s* % ΔP
)Psi*
22 = 0.02 5.=?
1= I 0.02 ?.05
12 10 0.02 1I.I9
7pti'u'9 >arena % 6ilai Pressure )rop 7 10 Psi- >e#epatan I ft4s le"ih #epat dari= ft4s- arga 6PS 1= le"ih murahdaripada 6PS 22
Kesi'pulan 2 *adi 6PS 1= paling optimum daripada6PS 12 dan 22
Mptimasi Pemilihan)iameter
M ti i P ilih
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
26/33
7pti'asiPe'ilihan
dia'eterpipa
B
CA
Berdasarkan
perti'$angan
pressure drop yang
Berdasarkan $iayatotal tahunan yang
terkeil
Berdasarkan
keepatan aliran
yang
Mptimasi Pemilihan)iameter Pipa
i i d !
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
27/33
"iaya yang di!eluar!an untu! pem"elian pipa "esertaseluruh a!sesorisnya termasu! "iaya instalasi
"iaya yang di!eluar!an untu! pengaliran uida atau"iaya yang diperlu!an untu! men'alan!an pompa atau!ompresor.
)iameter Pipa erdasar!aniaya otal ahunan erendah (AC
Biaya:n/estasi
Biaya:n/estasi
Biaya7perasi
Biaya7perasi
)iameter optimum pipa mem"eri!an !ompromiter"ai! antara $iaya in/estasi dan $iaya operasiyang harus di!eluar!an
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
28/33
• atas di di!tat
)i Pi d !
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
29/33
arga pipa metal se"anding dengan "esar diameter
dalam satuan in#h "erpang!at 1$
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
30/33
iaya operasi untu! pengaliran uida sangat ditentu!an oleh"esar !e#ilnya !erugian%!erugian pressure drop di dalam aliran.
Pema!aian energi untu! mengalir!an uida dengan !erugiante!anan se"esar ∆p$ adalah
E = 1000. .(144. Δp)
m ρ
ft –lbf
jm
m 3 la'u aliran uidari"uan l"m per'am
∆p 3 pressure drop persatuan pan'angpsi4ft3
)iameter Pipa erdasar!aniaya otal ahunan erendah (AC
•)iameter optimum dapat dihitungdengan persamaan "eri!ut
m0,488. μ0,025 0,0657 .Y .K
ρ0,316 (a + b).
(F + 1)x
m0,488. μ0,025 0,0657 .Y .K
ρ0,316 (a + b).
(F + 1)x
!op" #
)i t Pi d !
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
31/33
1,274. $ 0,536.
μ0,047
(ρ. %&' )0,2
1,274. $ 0,536.
μ0,047
(ρ. %&' )0,2!
#
0,263. 0,536.
μ0,047
.*0,25
(ρ. %&' )0,2
0,263. 0,536.
μ0,047
.*0,25
(ρ. %&' )0,2!#
. '0,23
%&' .&
. '0,23
%&' .&! # 0,0441. 0,536. μ0,047.-0,25
;ntuk
airan
;ntuk
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
32/33
-
8/20/2019 Bab 2 Fluid Flow & Pipe Sizing Print
33/33
han! Rou