Pada asistensi kedua ini, saya dan kelompok 8 membahas mengenai aliran di dalam pipa, namun ketika aliran sedang mengalir, tiba-tiba diameter dari pipa mengalami perbesaran secara mendadak. Tentunya akibat adanya perbesaran diameter pipa tersebut menyebabkan adanya kerugian (losses). Kerugian yang disebabkan oleh perbesaran diameter pipa secara mendadak, masuk ke dalam kategori kerugian head atau head losses.
Pola perbesaran pada pipa ada yang berupa perbesaran kaku, maupun perbesaran secara tirus. Tentunya dua model perbesaran diameter tersebut menghasilkan nilai kerugian yang berbeda. Untuk menggitung kerugian akibat perbesaran diameter pipa adalah sebagai berikut
K = konstanta kerugian yang dapat dilihat dari diagram Moody
1. Perbesaran Kaku
Untuk melakukan simulasi CFD dengan CFDSOF maka berikut adalah langkah-langkahnya
1. Buat pengaturan dimensi seperti di bawah ini
3. Buat pengaturan kondisi sempadan KS dimana inlet 1 diberi tekanan 50 Pa dan inlet 2 diberi tekanan 10 Pa sehingga terdapat perbedaan tekanan 40 Pa.
4. Masukkan nilai konstanta fisikal dengan memasukkan property fluida air dengan nilai densitas 1000 kg/m3 dan viskositas 0.0009 kg/ms
5. Lakukan iterasi
Setelah melakukan iterasi, maka hasil simulasi adalah sebagai berikut
2. Perbesaran Tirus
1. Buatlah pengaturan dimensi seperti di bawah ini
2. Buatlah pengaturan cell seperti di bawah ini
3. Buat pengaturan kondisi sempadan KS dimana inlet 1 diberi tekanan 50 Pa dan inlet 2 diberi tekanan 10 Pa sehingga terdapat perbedaan tekanan 40 Pa.
4. Masukkan nilai konstanta fisikal dengan memasukkan property fluida air dengan nilai densitas 1000 kg/m3 dan viskositas 0.0009 kg/ms
5. Lakukan iterasi
Setelah melakukan iterasi, maka hasil simulasi adalah sebagai berikut
Analisa Hasil
Jika kita melihat hasil kedua simulasi di atas, maka terdapat perbedaan. Ketika perbesaran pipa terjadi secara tiba-tiba, maka terlihat terdapat vortex di sudut perbesaran pipa. Hal itu dapat dilihat dari kontur fluida yang berwarna biru pada sudut perbesaran pipa. Jika dilihat dari kontur kecepatan, maka pada perbesaran pipa secara tiba-tiba, fluida mengalami perputaran arah pada bagian dekat sudut perbesaran pipa. Hal itu tentunya menjadi kerugian aliran atau yang biasa disebut head losses. Untuk mengetahui head losses pada aliran dengan perbesaran pipa secara tiba-tiba adalah :
Mari kita hitung head losses-nya
Untuk mencari nilai K, maka diperlukan grafik seperti di bawah ini
Untuk perbandingan rasio D2/D1, maka diambil perbandingan jumlah cell pada D2 dan D1. Sehingga didapatkan
D2/D1 = 8 / 2 = 4
Dengan kecepatan pada pipa diameter kecil v1 = 2.9 m/s (bisa dilihat di gambar bawah)
Maka nilai K adalah = 0.8
Oleh karena itu nilai head losses akibat perbesaran pipa secara tiba-tiba adalah
hL = 0.8 [(2.9^2) / (2 x 9.81)]
hL = 0.34 m
Ketika perbesaran pipa dibuat tirus, maka hal tersebut memperlihatkan perbaikan aliran dibandingkan dengan perbesaran pipa secara tiba-tiba. Jika kita lihat kontur kecepatan, maka vorteks yang terjadi semakin berkurang. Hal itu diperjelas dengan vektor kecepatan yang terjadi pada area perbesaran pipa dimana aliran balik fluida menjadi berkurang. Tentunya hal itu menyebabkan heat losses yang disebabkan oleh perbesaran pipa menjadi berkurang. Untuk menghitung head losses akibat perbesaran pipa adalah sebagai berikut.
Untuk mencari nilai K, maka diperlukan grafik seperti di bawah ini
Untuk perbandingan rasio D2/D1, maka diambil perbandingan jumlah cell pada D2 dan D1. Sehingga didapatkan
D2/D1 = 8 / 2 = 4
Dengan kecepatan pada pipa diameter kecil v1 = 2.9 m/s (bisa dilihat di gambar bawah)
Dengan sudut perbesaran sebesar 30 derajat, maka nilai K adalah = 0.48
Oleh karena itu nilai head losses akibat perbesaran pipa secara tiba-tiba adalah
hL = 0.48 [(2.9^2) / (2 x 9.81)]
hL = 0.205 m
Dari hasil head losses terlihat bahwa perbesaran pipa dengan tirus memiliki keuntungan yang lebih baik dibandingkan dengan perbesaran pipa secara tiba-tiba. hal itu dapat dilihat dari nilai head kerugian yang lebih rendah dibandngkan dengan kerugian head pada perbesaran pipa secara tiba-tiba.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar