BAB IIIMPACT OF JET2.1 PENDAHULUAN
Impact of jet merupakan suatu percobaan yang menyelidiki tentang
pengaruh momentum tumbukan suatu fluida terhadap suatu permukaan
(vane). Fluida yang mengalir melalui nosel akan mempunyai kecepatan
yang lebih tinggi dibanding sebelum melalui nosel. Perubahan
kecepatan ini akan menimbulkan perubahan momentum karena kecepatan
berbanding lurus terhadap momentum (P=m.v). Momentum yang besar
ketika menumbuk suatu bidang akan menimbulkan gaya yang besar pula.
Gaya yang timbul berupa gaya tolak yang dialami bidang yang
ditumbuk (dalam percobaan ini fluida menumbuk pada (vane).
Dalam mekanika fluida kita sangat erat hubungannya dengan
tekanan dan kecepatan. Karena dua fungsi tersebut adalah pokok
mengapa bisa terjadi proses mekanik. Tekanan dan kecepatan pada
dasarnya memiliki nilai yang berbalik. Artinya jika suatu substansi
memiliki kecepatan yang tinggi maka substansi tersebut akan
memiliki tekanan yang rendah, begitu juga sebaliknya. [1]2.1.1
Tujuan Praktikum Impact of Jet Dalam praktikum ini para praktikan
diharapkan mampu:
1. Mengetahui prinsip kerja nosel yaitu mengubah tekanan menjadi
kecepatan.
2. Mengukur besarnya gaya tolak yang diakibatkan oleh semburan
air yang keluar dari nosel.
3. Mengetahui pengaruh bentuk permukaan vane terhadap besarnya
gaya yang ditimbulkan oleh semburan air melalui nosel.4. Menghitung
laju aliran massa dari hydraulic bench ke impact of jet [2].2.2
DASAR TEORI1. Momentum
Momentum adalah besaran yang berhubungan dengan kecepatan dan
massa suatu benda. Dalam mekanika klasik, momentum (dilambangkan
dengan P) diartikan sebagai hasil perkalian dari massa dan
kecepatan, sehingga menghasilkan vektor. Momentum suatu benda (P)
yang bermassa m dan bergerak dengan kecepatan v diartikan sebagai
[3]:
Di bawah ini persamaan momentum antara nozzle dan plat dimana
titik referensinya adalah sumbu x.
Untuk plat datar, = 900
=
Dimana:
P = momentum (kg.m/s)
m = massa (kg)
v= kecepatan (m/s)F = gaya fluida yang keluar dari nosel (N)
= massa jenis (kg/m3)
Q= debit (m3/s)
V= volume (m3)
= sudut defleksi (0)A= luas permukaan (m2)
= laju aliran massa (kg/s)2 Bernoulli
Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida
yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada
kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran
tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari
persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu
titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah
energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini
diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel
Bernoulli [4].
Di bawah ini persamaan Bernoulli antara nozzle dan plat dimana
titik referensinya adalah sumbu x.
dimana and
maka,
Dimana:
P = tekanan (Pa)
Pn, Pp= tekanan masuk, keluar (Pa)
g = gravitasi bumi (m/s2)h, s= ketinggian (m)Zn, Zp= ketinggian
masuk, keluar (m)
u, v= kecepatan masuk dan keluar (m/s)
,
= massa jenis (kg/m3)
3 Kontinuitas
Persamaan kontinuitas adalah persamaan yang menghubungkan
kecepatan fluida dalam dari satu tempat ke tempat lain. Persamaan
kontinuitas berlaku untuk semua fluida, semua jenis aliran, semua
keadaan (steady dan unsteady) dengan atau tanpa adanya reaksi kimia
di dalam aliran tersebut. Berikut bentuk umum persamaan kontinuitas
[5]:
Di bawah ini persamaan kontinuitas antara nozzle dan plat dimana
titik referensinya adalah sumbu x.
Aliran steady, jadi:
Dimana:
= massa alir 1, 2 (kg/s)
1, 2
= massa jenis (kg/m3)A1, A2
= luas penampang (m2)
v1, v2
= kecepatan (m/s)
= massa jenis (kg/m3)
V1, V2
= volume masuk, keluar (m3)
v
= kecepatan (m/s)Qin,Qout= debit masuk, keluar (m3/s)
A1, A2
= luas permukaan (m2)
= laju aliran massa (kg/s)2.2.1 Pengetahuan Umum Tentang Impact
of Jet
Impact of jet adalah salah satu contoh peristiwa tumbukan. Dalam
hal ini tumbukan terjadi antara pancaran fluida dengan vane. Teori
yang mendasari peristiwa ini adalah teori momentum untuk fluida.
Fluida yang mengalir melalui nosel akan mempunyai kecepatan yang
lebih tinggi dibanding sebelum melalui nosel. Perubahan kecepatan
ini akan menimbulkan perubahan momentum karena kecepatan berbanding
lurus terhadap momentum (P=m.v). Momentum yang besar ketika
menumbuk suatu bidang akan menimbulkan gaya yang besar pula. Gaya
yang timbul berupa gaya tolak yang dialami bidang yang ditumbuk
(dalam percobaan ini fluida menumbuk pada vane).
Menurut arah arus fluida saat meninggalkan permukaan impact-nya
, impact of jet dapat dikelompokkan menjadi simetris dan asimetris.
Berikut ini adalah skema gambar impact of jet simetris:
Gambar 2.1 Simetris Jet [5].
Gambar 2.1 adalah gambaran impact of jet simetris. Dikatakan
simetris jika impact yang mengenai permukaan vane berbelok secara
simetris dengan X sebagai sumbu simetri. Sedangkan skema impact of
jet asimetris ditunjukan oleh gambar 2.2 di bawah ini:
Gambar 2.2 Asimetris Jet [5].
Jika permukaan impact tidak simetris dengan sumbu vertikalnya
dalam hal ini sumbu X, pancaran fluida meninggalkan permukaan yang
mengakibatkan reaksi gayanya tidak nol. Bagian yang diberi tanda
garis putus-putus merupakan control volume asimetris jet.
Eksperimen ini didasarkan pada momentum yang terjadi akibat
tumbukan pancaran air dengan plat. Gambar tumbukan antara semburan
air terhadap vane bisa dilihat pada gambar 2.3 berikut:
(a) (b)
Gambar 2.3 Skema Tumbukan (a) Flat vane dan (b) hemispherical
vane [5].Secara umum prinsip kerja impact of jet dapat dilihat pada
skema gambar 2.4 berikut:
Gambar 2.4 Skema impact of jet [5].Prinsip kerja impact of jet
seperti ditunjukkan pada gambar 2.4 adalah air yang berada di
tangki penampung dihisap oleh pompa kemudian dialirkan menuju nosel
melalui flow meter dan Delivery valve. Pada flow meter laju aliran
fluida diukur dan jumlah melalui fluida yang mengalir akan diatur
dengan delivery valve dan dialirkan meuju nozzle.Di dalam nosel,
tekanan fluida dirubah menjadi kecepatan, kemudian disemprotkan ke
vane. Fluida yang disemprotkan nosel akan menumbuk vane akan
menyebabkan naiknya permukaan weight beam. Oleh karena itu
digunakan jockey weight untuk membuatnya seimbang. Keseimbangan ini
dapat dilihat pada balance adjustment. Dari sini kita dapat
mengukur momentum yang terjadi akibat tumbukan air dengan plat.
Dapat dilihat dengan pengaturan jockey weight pada weight beam
seperti skema pada gambar 2.5. a)
b)Gambar 2.5 Sketsa Pengukuran Jet Impact a)saat setting nol
b ) saat pengambilan data [5].Gambar 2.5 (a) menunjukan posisi
jockey weight saat seting nol yaitu sebelum vane menerima gaya
tolak dari semburan air dari nozzle. Setelah vane menerima semburan
air dari nozzle maka vane menerima gaya tolak yang besarnya bisa
dihitung dengan menggeserkan jockey weight diatas weigh beam sampai
tailly berada pada posisi setimbang sesuai gambar 2.5 (b). Gambar
2.6 dibawah ini menunjukkan semburan nosel dengan laju aliran massa
m (kg/s) sepanjang sumbu x dengan kecepatan Uo (m/s) kemudian
kecepatan fluida keluar setelah didefinisikan dengan sudut adalah
U1 (m/s).
Gambar 2.6 Vane symmetrical about x- axis [2].Laju momentum
masuk sistem dalam sumbu-x adalah:J = uo(kg m/s2)
(2.1)Laju momentum meninggalkan sistem adalah:J = u1 cos (kg
m/s2) (2.2)
Gaya vane pada arah x sama dengan perubahan laju momentum:F =
(uo - u1) cos (N)
(2.3)
Dalam keadaan ideal, nosel diasumsikan isotachatic atau
kecepatan konstan u0 = uiF = uo (1- cos ) (N)
(2.4)
Keterangan : J = Laju momentum masuk sistem (kg m/s2)J= Laju
momentum meninggalkan sistem (kg m/s2)F = Gaya fluida yang keluar
dari nosel (N)
( = Sudut defleksi (0)
u0= Kecepatan fluida sebelum terdefleksi (m/s)
u1= Kecepatan fluida setelah terdefleksi (m/s)= Laju aliran
massa (Kg/s) [2].
Vane memiliki beberapa bentuk variasi yang juga memiliki besar
gaya yang bervariasi pula tergantung bentuk tersebut seperti yang
dituliskan dalam tabel 2.1 berikut:
Tabel 2.1 Pengaruh variasi bentuk vane [2].BentukF
I90 1 muo
>1201.5 muo
)1802 muo
\300.87muo
2.2.2 Jenis-Jenis NozzleNozzle adalah alat untuk mengekspansikan
fluida sehingga kecepatannya bertambah [5]. Sedangkan Fungsi nozzle
secara umum adalah untuk meningkatkan kecepatan aliran fluida yang
diikuti dengan penurunan tekanan.
Jenis nozzle sangat lah beragam tergantung penggunaannya.
Termasuk dalam sebuah turbojet engine, yaitu memiliki dua jenis
nozzle yaitu:
a. Nozzle konvergen
Yaitu nozzle yang memiliki luasan tetap atau sering disebut
dengan istilah fixed geometry nozzle. Bentuk dari nozzle ini
memiliki ciri pengecilan luas penampang dari section 1 ke section 2
seperti gambar 2.7 berikut:
Gambar 2.7 Nozzle konvergen [8].
Contoh nozzle konvergen adalah Nozzle tipe senapan. Nozzle ini
banyak digunakan dengan power sprayer untuk pengaplikasian
insektisida dan fungisida. Nozzle ini menghasilkan droplet
bervariasi mulai dari kasar hingga halus, tergantung pada tekanan
pompa [9].
Bentuk nozzle tipe senapan disa dilihat di gambar 2.8
berikut:
Gambar 2.8 Nozzle tipe senapan [11].
b. Nozzle divergenYaitu nozzle yang memiliki luasan tetap
seperti nozzle konvergen. Namun berbeda dalam bentuk luas
permukaannya yaitu nozzle ini memiliki ciri pembesaran luas
penampang dari section 1 ke section 2. Bentuk ini sering disebut
dengan diffuser seperti gambar 2.9 berikut:
Gambar 2.9 Nozzle divergen [8].Contoh nozzle divergen adalah
Nozzle pada Air mancur. Nozzle air mancur adalah salah satu jenis
peralatan aquarium yang digunakan untuk mendistribusikan air. Air
di transfer melalui nozzle dan membentuk garis air sesuai dengan
bentuk nozzle.Bentuk Nozzle air mancur disa dilihat di gambar 2.10
berikut:
Gambar 2.10 Nozzle Air Mancur [9].c. Nozzle konvergen-divergen
(C-D nozzle)
Yaitu nozzle yang memiliki luasan variable. Pada nozzle ini,
aliran lebih dulu berkumpul pada minimum area atau throat, kemudian
dikembangkan melalui bagian divergen dan keluar disebelah
kanan.
Gambar 2.11 Nozzle konvergen-divergen [8].
Contoh nozzle konvergen-divergen adalah Exhaust Nozzle pada
turbojet engine. Saat mesin jet menggunakan nozzle
konvergen-divergen, fluida jet yang keluar melewati nozzle tersebut
akan mencapai kecepatan supersonik.Bentuk Exhaust nozzle disa
dilihat di gambar 2.12 berikut:
Gambar 2.12Exhaust nozzle [17].
2.2.3 Aplikasi impact of jeta. Aplikasi dalam Kehidupan
Sehari-hari
a. Roket Air Tangki roket air sebagian berisi air, sedangkan
bagian lain diisi udara bertekanan. Pada saat roket terlepas udara
menekan air, Nozzle yang berada di bagian bawah rocket mempengaruhi
besar tekan akibatnya daya luncur rocket menjadi semakin kencang,
selain nozzle kecepatan/ daya luncur juga dipengaruhi oleh daya
tekan udara.
Gambar 2.13 Rocket Air [9].b. Mesin Jet Ski Mesin kendaraan
jetski membangkitkan tekanan fluida air dengan menggunakan beberapa
buah propeler, dan mengalirkan air bertekanan tersebut keluar
melewati sebuah nozzle untuk membangkitkan daya dorong kendaraan
ini..
Gambar 2.14 Mesin Jet Ski [9].c. Nozzle Air mancurAir pada air
mancur Air mengalir dari tempat tinggi ke tempat rendah. Perbedaan
tekanan udara dapat menimbulkan aliran air dari tempat rendah ke
tempat tinggi dengan adanya nozzle luncuran air akan bervariasi
tergantung dari tipe nozzle yang digunakan.
Gambar 2.15 Nozzle Air Mancur [9].b. Aplikasi dalam Dunia
Industri
1 Turbin pleton Turbin implus adalah turbin air yang cara
kerjanya dengan merubah seluruh energi air (yang terdiri dari
energi potensial + tekanan + kecepatan) yang tersedia menjadi
energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi
puntir, contohnya adalah turbin pelton.
Gambar 2.16 Turbin pleton [10]2 Mesin turbojet (turbojet
engine)Semua mesin jet berfungsi untuk menghasilkan fluida jet dan
mengeluarkannya melalui exhaust nozzle dan menghasilkan daya
dorong. Fluida jet dapat dihasilkan melalui proses pembakaran,
penyimpanan tekanan, dan juga pembangkitan tekanan.
Gambar 2.17Mesin turbojet [10]2.2.4 Rumus Perhitungan Impact of
jetRumus perhitungan yang digunakan pada pengujian impact of jet
adalah sebagai berikut:1. Laju aliran massa ( (kg/s) 2.52.
Kecepatan fluida keluar dari nosel (u)
2.63. Kecepatan fluida sebelum terdefleksi (u0)
= 2.74. Momentum masuk sistem (J) QUOTE J = u0 (kg.m/s2)
2.85. Momentum meninggalkan sistem (J)
J = uo x x cos (kg.m/s2)
2.96. Gaya pada vane (F)F = 4.g.y QUOTE (N)
2.107. Perubahan momentum (J)
J = J J
2.11Keterangan :
F = Gaya fluida yang keluar dari nosel (N)
( = Sudut defleksi (0)
u0= Kecepatan fluida sebelum terdefleksi (m/s)
u = Kecepatan fluida setelah terdefleksi (m/s)J= perubahan
momentum
(kg.m/s2)J= momentum masuk sistem
(kg.m/s2)J= momentum meninggalkan sistem
(kg.m/s2) = Laju aliran massa
(kg/s)
V= Volume bench
(m3)
A= Luas penampang nosel
(m2)t= waktu pengujian
(s)
g= percepatan grafitasi
(m/s2)
s= jarak/ketinggian fluida
(m)(= Massa jenis air
(kg/m3) [2].
2.2.5 Alat dan Prosedur Pengujian Impact of jet2.2.5.1
Bagian-Bagian Alat Beserta FungsinyaSecara keseluruhan, alat uji
impact of jet ditunjukan oleh gambar 2.18 (a) sebagai susunan
impact of jet dan gambar 2.18 (b) adalah alat uji impat of jet yang
ada di Laboratorium Termofluida Teknik Mesin Universitas
Diponegoro.
(a) (b)
Gambar 2.18 (a) Arrangement of apparatus [2],(b) Peralatan yang
digunakan dalam pengujian [19].
1. Nozzle Nozzle adalah alat yang berfungsi untuk merubah
tekanan pada fluida menjadi kecepatan. Gambar nozzle ditunjukan
oleh gambar 2.19.
Gambar 2.19 Nozzle 2. Jockey weight Jockey weight adalah alat
yang berfungsi sebagai pemberat weight beam, agar tetap sejajar
ketika vane terkena impact dan untuk pembacaan nilai besaran gaya
tolak. Gambar Jockey weight ditunjukan oleh gambar 2.20.
Gambar 2.20 Jockey weight 3. Adjusting nut
Adjusting nut adalah baut yang berfungsi untuk kalibrasi
kedataran weight beam. Gambar Adjusting nut ditunjukan oleh gambar
2.21.
Gambar 2.21 Adjusting nut 4. Supply hose Supply hose adalah alat
yang berfungsi mengalirkan air dari pompa sentrifugal ke nosel pada
impact of jet. Gambar supply hose ditunjukan oleh gambar 2.22.
Gambar 2.22 Supply hose
5. Retraining screw
Retraining screw adalah baut untuk menampatkan vane pada weight
beam. Gambar retraining screw ditunjukan oleh gambar 2.23.
Gambar 2.23 Retraining screw
6. Tally Tally adalah alat yang digunakan untuk mengetahui
posisi sejajar dari weight beam saat setting nol maupun saat
menerima gaya tekan ait dari nozzle. Gambar tally ditunjukan oleh
gambar 2.24.
Gambar 2.24 Tally 7. VaneVane adalah suatu bidang berbentuk
lingkaran datar/cekung berfungsi sebagai daerah sasaran yang
dikenai impact . Gambar vane ditunjukan oleh gambar 2.25.
Gambar 2.25 Vane 8. Pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal adalah mesin fluida untuk mengalirkan air dari
hidrolic bench ke supply hose. Gambar pompa sentrifugal ditunjukan
oleh gambar 2.26.
Gambar 2.26 Pompa sentrifugal 9. Weight beamWeight beam adalah
batang yang salah satu sisinya terdapat skala, digunakan untuk
membaca besarnya gaya impact . Gambar weight beam ditunjukan oleh
gambar 2.27.
Gambar 2.27 Weight beam 10. Drain pipe
Drain pipe adalah pipa untuk pembuangan air dari impact of jet.
Gambar drain pipe ditunjukan oleh gambar 2.28.
Gambar 2.28 Drain pipe 11. Hydraulic benchHydraulic bench adalah
meja yang mempunyai bak, berfungsi untuk mengukur debit air yang
digunakan. Gambar Hydraulic bench ditunjukan oleh gambar 2.29.
Gambar 2.29 Hydarulic bench 12. Delivery valve
Delivery valve adalah katup untuk mengatur besarnya pembuangan
air pada bak penampung. Gambar delivery valve ditunjukan oleh
gambar 2.30.
Gambar 2.30 Delivery valve
13. Torque meter
Torque meter adalah alat bantu untuk mengukur torsi. Gambar
Torque meter ditunjukan oleh gambar 2.31.
Gambar 2.31 Torque meter
14. Tachometer
Tachometer adalah alat untuk mengukur putaran poros dari motor.
Gambar Tachometer ditunjukan oleh gambar 2.32.
Gambar 2.32 Tachometer 15. Volume meter
Volume meter adalah alat untuk mengukur volume air pada hidrolic
bench. Gambar volume meter ditunjukan oleh gambar 2.33. Gambar 2.33
Volume meter16.Motor listrik
Motor listrik adalah alat yang memberikan daya pada pompa
sentrifugal untuk berputar. Gambar motor ditunjukan oleh gambar
2.34.
Gambar 2.34 Motor listrik
17.Stopwatch
Stopwatch adalah alat untuk mengukur waktu untuk air dalam
hidrolic bench mencapai 5 liter. Gambar stopwatch ditunjukan oleh
gambar 2.35.
Gambar 2.35 Stopwatch [19]
18. Cover Plate Cover plate seperti pada gambar 2.36 berfungsi
sebagai penahan/ pelindung air agar air yang keluar dari nozzle
tidak keluar dari area hydraulic bench saat proses penyemburan air
berlangsung.
Gambar 2.36 Cover plate[132.2.5.2 Prosedur Pengujian Impact of
jet
Prosedur percobaan yang dilakukan adalah sebagai berikut :1.
Meletakkan impact of jet di atas hydraulic bench.2. Menyambung pipa
air ke supply hose.3. Memasang vane datar4. Meletakkan jockey
weight pada posisi nol.
5. Memutar pengatur pegas sehingga weight beam dalam kondisi
kesetimbangan.
6. Mengatur variasi bukaan penuh, 2/3, dan 1/3 pada delivery
valve.7. Mengatur rpm motor 1250 dan 1500 rpm.8. Mengatur jockey
weight sehingga posisi weight beam konsisinya setimbang, mencatat
berapa skala yang terbaca pada weight beam dari posisi nol.
9. Mencatat waktu yang dibutuhkan hingga volume pada hydraulic
bench mencapai 5 liter sebanyak 5 kali.10. Mencatat nilai y dan
torsi.11. Atur kecepatan ke 0 rpm.
12. Posisikan jockey weight ke titik nol.13. Lakukan kembali
langkah nomor 6 sampai 10 dengan menggunakan vane cekung.
14. Matikan motor dan memasukkan data hasil pengujian ke
tabel.2.2.5.3 Diagram Alir Pengujian
Diagram alir pengujian impact of jet disusun pada gambar 2.36
dibawah ini:
Gambar 2.36 Diagram alir pengujian impact of jet2.3 PENGOLAHAN
DATA
2.3.1 Data Hasil Praktikum
Data standar pengujian adalah sebagai berikut:1. Massa jenis air
(()
= 103 kg/m32. Diameter nosel (d)
= 10 mm
3. Luas penampang nosel (A)
= 78, 5 mm2
4. Massa dari jockey weight (m)
= 0,6 kg
5. Jarak antara pusat vane dengan daerah batas= 0,15 m
6. Tinggi vane diatas nosel (s)
= 35 mm = 0,035 mData hasil praktikum adalah sebagai
berikut:
a. Vane cekung 1250 rpmTabel 2.2 Data pengujian impact of jet
untuk vane cekung 1250 rpmKecepatanBukaanV(m3)y (m)Torsi (Nm)t
(s)
t1(s)t2(s)t3(s)trata-rata(s)
1250 Rpmpenuh0.0050.0407.0323232222.67
2/30.0050.0387.0223232323
1/30.0050.0277.0227263027.67
b. Vane cekung 1500 rpmTabel 2.3 Data pengujian impact of jet
untuk vane cekung 1500 rpmKecepatanBukaanV(m3)y(m)Torsi (Nm)t
(s)
t1(s)t2(s)t3(s)trata-rata(s)
1500rpmpenuh0.0050.0757.0915151615.33
2/30.0050.0727.0816161515.67
1/30.0050.0647.0717171817.33
c. Vane datar 1250 rpm Tabel 2.4 Data pengujian impact of jet
untuk vane datar 1250 rpmKecepatanBukaanV (m3)y(m)Torsi (Nm)t
(s)
t1(s)t2(s)t3(s)trata-rata(s)
1300 rpmpenuh0.0050.0167.0322222222
2/30,0050.0177.0323222322.67
1/30.0050.0147.0425242424.67
d. Vane datar 1500 rpm Tabel 2.5 Data pengujian impact of jet
untuk vane datar 1500 rpmKecepatanBukaanV (m3)y(m)Torsi (Nm)t
(s)
t1(s)t2(s)T3(s)trata-rata(s)
1600 rpmpenuh0.0050.0397.0716161515.67
2/30.0050.0387.0816161616
1/30.0050.0347.0817171717
2.3.2 Perhitungan Data Hasil Praktikum A. Perhitungan 1 sampel
kecepatan 1250 rpmPerhitungan untuk vane datar, kecepatan 1250
rpm,
a. Bukaan Penuh
1) Laju aliran massa
2) Kecepatan keluar dari nosel setelah terdefleksi
m/3) Kecepatan masuk fluida
= 2,74 m/s
4) Momentum masuk sistem dalam sumbu x
= 2,777 x 0,227 = 0,631 kg.m/s
5) Momentum meninggalkan sistem
Dimana untuk vane datar = 90
J = 0,227x 2,777 x cos 90
= 0
6) Gaya vane
= 39,2 x 0,016 = 0,627 N7) Perubahan laju momentum
J = J J = 0,631 - 0
= 0,631 kg.m/sB. Perhitungan 1 sampel kecepatan 1250
rpmPerhitungan untuk vane cekung, kecepatan 1250 rpm,
a. Bukaan Penuh
1) Laju aliran massa
2) Kecepatan keluar dari nosel setelah terdefleksi
m/3) Kecepatan masuk fluida
= 2,687 m/s
4) Momentum masuk sistem dalam sumbu x
= 2,687 x 0,221 = 0,593 kg.m/s
5) Momentum meninggalkan sistem
Dimana untuk vane datar = 90
J = 0,221x 2,687 x cos 90
= 0
6) Gaya vane
= 39,2 x 0,040 = 1,568 N7) Perubahan laju momentum
J = J J = 0,593 - 0
= 0,592 kg.m/s
2.3.3Perhitungan Ralat
A. Perhitungan Ralat 1 Sampel Kecepatan 1250 rpm
Perhitungan ralat untuk vane datar, kecepatan 1250 rpm,
a. Bukaan Penuh
1) Laju aliran massa
Dimana :
= Laju aliran massa
= massa jenis air
Q = debit
t = waktu
kg/s
= 0,010 x 0,005 = 0,5 x10-4 kg/sRalat Nisbi ( RN )
= 0,022 %
Keseksamaan
= 99,978 %
2) Kecepatan Keluar dari nozel
Ralat Nisbi ( RN ) =
Keseksamaan = 100% - RN = 100% - 0,022% = 99,978%3) Kecepatan
masuk
m/s
m/s
Ralat Nisbi (RN) =
Keseksamaan = 100% - 0,024% = 99,976%4) Momentum Masuk
Sistem
m/s
Ralat Nisbi (RN) =
Keseksamaan = 100% - 0,046% = 99,954%
5) Momentum Meningalkan system
SHAPE \* MERGEFORMAT
Ralat Nisbi (RN) = = ~ (tak terdefinisikan )
Keseksamaan = 100% - RN = ~ (tak terdefinisikan)
6) Gaya Vane
Ralat Nisbi (RN) =
Keseksamaan = 100% - RN = 100% - 3,1% = 96,9%
B. Perhitungan Ralat 1 Sampel Kecepatan 1250 rpm
Perhitungan ralat untuk vane datar, kecepatan 1250 rpm,
a. Bukaan Penuh1) Laju aliran massa
Dimana :
= Laju aliran massa
= massa jenis air
Q = debit
t = waktu
kg/s
= 0,0097 x 0,005 = 0,49 x10-4 kg/sRalat Nisbi ( RN )
= 0,022 %
Keseksamaan
= 99,978 %
2) Kecepatan Keluar dari nozel
Ralat Nisbi ( RN ) =
Keseksamaan = 100% - RN = 100% - 0,022% = 99,978%
3) Kecepatan masuk
m/s
m/s
Ralat Nisbi (RN) =
Keseksamaan = 100% - 0,024% = 99,976%4) Momentum Masuk
Sistem
m/s
Ralat Nisbi (RN) =
Keseksamaan = 100% - 0,046% = 99,975%
5) Momentum Meningalkan system
SHAPE \* MERGEFORMAT
Ralat Nisbi (RN) = = ~ (tak terdefinisikan )
Keseksamaan = 100% - RN = ~ (tak terdefinisikan)6) Gaya Vane
Ralat Nisbi (RN) =
Keseksamaan = 100% - RN = 100% - 1,2% = 98,8%
2.3.4 Hasil data perhitungan dan Analisa
a. Vane cekung 1250 rpmTabel 2.6 Hasil perhitungan data
pengujian impact of jet untuk vane cekung 1250 rpmKecepatanBukaanQ
()Y(m)Torsi (Nm)T (Sekon) (Kg/s)U (m/s)U (m/s)J (Kg.m/s)J'
(Kg.m/s)JF
(Kg.m/s)(Newton)
Bukaan
Penuh0.0050.047.0322.670.2212.8122.6870.5930.0000.5931.568
1250 rpmBukaan
2/30.0050.0387.02230.2172.7722.6450.5750.0000.5751.490
Bukaan
1/30.0050.0277.0227.670.1812.3042.1500.3880.0000.3881.058
b. Vane cekung 1500 rpmTabel 2.7 Hasil perhitungan data
pengujian impact of jet untuk vane cekung 1500 rpm
KecepatanBukaanQ ()Y(m)Torsi (Nm)T (Sekon) (Kg/s)U (m/s)U (m/s)J
(Kg.m/s)J' (Kg.m/s)JF
(Kg.m/s)( Newton )
Bukaan
Penuh0.0050.0757.0915.330.3264.1594.0751.3290.0001.3292.940
1500 rpmBukaan
2/30.0050.0727.0815.670.3194.0683.9831.2710.0001.2712.822
Bukaan
1/30.0050.0647.0717.330.2893.6793.5841.0340.0001.0342.509
c. Vane datar 1250 rpmTabel 2.8 Hasil perhitungan data pengujian
impact of jet untuk vane datar 1250 rpmKecepatanBukaanQ ()Y(m)Torsi
(Nm)T (Sekon) (Kg/s)U (m/s)U (m/s)J (Kg.m/s)J' (Kg.m/s)JF
(Kg.m/s)(Newton)
Bukaan
Penuh0.0050.0167.03220.2272.8982.7770.6310.0000.6310.627
1250 rpmBukaan
2/30,0050.0177.0322.670.2212.8122.6870.5930.0000.5930.666
Bukaan
1/30.0050.0147.0424.670.2032.5842.4480.4960.0000.4960.549
d. Vane datar 1500 rpmTabel 2.9 Hasil perhitungan data pengujian
impact of jet untuk vane datar 1500 rpmKecepatan BukaanQ ()Y(mTorsi
(Nm)T (Seko) (Kg/s)U (m/s)U (m/s)J (Kg.m/s)J' (Kg.m/s)J
(Kg.m/s)F
(Newton)
1500 rpm
Bukaan
Penuh0.0050.0397.0715.670.3194.0683.9831.2710.0001.2711.529
Bukaan
2/30.0050.0387.08160.3133.9843.8971.2180.0001.2181.490
Bukaan
1/30.0050.0347.08170.2943.7503.6571.0760.0001.0761.333
2.4 PEMBAHASAN
2.4.1 Grafik dan Analisa Grafik
a. Grafik hubungan momentum dan gaya pada vane cekung 1250
rpm
Gambar 1.23 Grafik hubungan momentum dan gaya pada vane cekung
1250 rpm
Dari grafik diatas, pada vane cekung 1250 rpm terlihat profil
dari momentum dan juga gaya vane memiliki profil yang linear. Pada
bukaan penuh nilai gaya dan momentum memiliki nilai yang paling
tinggi kemudian diikuti bukaan 2/3 dan 1/3. Ini membuktikan bahwa
jika katup dibuka penuh, maka gaya yang dihasilkan akan semakin
besar, karena bukaan katub besar, debit yang masuk semakin besar.
Begitu juga nilai dari momentum.
b. Grafik hubungan momentum dan gaya pada vane cekung 1500
rpm
Gambar 1.25 Grafik hubungan momentum dan gaya pada vane cekung
1500 rpm
Dari grafik diatas, pada vane cekung 1500 rpm terlihat profil
dari gaya yang dihasilkan dari momentum semakin meningkat. Pada
bukaan penuh nilai gaya dan momentum memiliki nilai yang paling
tinggi kemudian diikuti bukaan 2/3 dan 1/3. Ini membuktikan bahwa
jika katup dibuka penuh, maka gaya yang dihasilkan akan semakin
besar, karena bukaan katub besar, debit yang masuk semakin
besar.
c. Grafik hubungan momentum dan gaya pada vane datar 1250
rpm
Gambar 2.28 Grafik hubungan momentum dan gaya pada vane datar
1250 rpm
Dari grafik diatas, pada vane datar 1250 rpm terlihat profil
dari momentum dan juga gaya vane memiliki profil yang tidak linear.
Pada bukaan penuh gaya memiliki nilai lebih rendah dibanding bukaan
2/3 dan lebih tinggi 1/3. Hasil ini tidak sesuai dengan teori bahwa
jika katup dibuka penuh, maka gaya yang dihasilkan. Ketidaksesuaian
ini kemungkinan disebabkan oleh faktor alat (tools error) maupun
praktikan saat melalukan pengujian (humans error). Namun untuk
momentum tetap sesuai teori yaitu nilai tertinggi adalah saat
bukaan penuh, kemudian 2/3, dan 1/3. d.Grafik hubungan momentum dan
gaya pada vane datar 1500 rpm
Gambar 1.24 Grafik hubungan momentum dan gaya pada vane datar
1500 rpmDari grafik diatas, pada vane datar 1500 rpm terlihat
profil dari momentum dan juga gaya vane memiliki profil yang
linear. Pada bukaan penuh nilai gaya dan momentum memiliki nilai
yang paling tinggi kemudian diikuti bukaan 2/3 dan 1/3. Ini
membuktikan bahwa jika katup dibuka penuh, maka gaya yang
dihasilkan akan semakin besar, karena bukaan katub besar, debit
yang masuk semakin besar. Begitu juga nilai dari momentum.2.5
KESIMPULAN DAN SARAN2.5.1 Kesimpulan1. Posisi jockey weight pada
vane cekung memiliki nilai lebih besar dari pada vane datar. Dari
rumus dasar, F = 4gy, dimana y adalah posisi jockey weight. Maka
untuk vane cekung akan menghasilkan gaya yang lebih besar
dibandingkan dengan gaya yang terjadi pada vane datar.
2. Perbandingan gaya pada vane datar dan vane cekung,a. pada
bukaan penuh:
Pada putaran 1250 rpm = 0,627 : 1,568 Pada putaran 1500 rpm =
1,529 : 2,940b. pada bukaan 2/3:
Pada putaran 1250 rpm = 0,666 : 1,49 Pada putaran 1500 rpm =
1,49 : 2,822c. pada bukaan 1/3:
Pada putaran 1250 rpm = 0,549 : 1,058 Pada putaran 1500 rpm =
1,333 : 2,509
3.Terjadi kesalahan pengambilan data uji pada impact of jet
terhadap vane datar saat kecepatan motor 1250 rpm. Kemungkinan
diakibatkan error pada alat atau kesalahan dari praktikan. 2.5.2
Saran 1. Pembacaan pada tally harus teliti agar diperoleh data yang
akurat.
2. Karena pengaruh getaran yang menyebabkan pembacaan skala
tidak akurat, sebaiknya kekakuan pegas ditambah atau diberi
peredam.3. Untuk setiap sehabis ataupun sebelum praktikum alat-alat
percobaan diharapkan sesegera mungkin dikalibrasi lagi untuk
mengurangi error yang terjadi.4. Praktikan harus menguasai
prosedure pengujian dan dapat melaksanakan pengujian dengan benar
supaya tidak terjadi kesalahan dalam pengambilan data.Ganesan,Dr V,
2005, Gas Turbines second edition, New Delhi : Tata McGraw-Hill
Publishing Company Limited.Mengatur rpm motor 1250 dan 1500 rpm
Mengatur variasi bukaan penuh, 2/3, dan 1/3 pada delivery
valve
Memasang vane datar
Meletakkan jockey weight pada posisi nol
Mengatur adjusting nut dan spring sehingga weight beam
dalam kondisi kesetimbangan
Menyambung pipa air ke supply hose
Meletakkan impact of jet di atas hydraulic bench
Mulai
B
A
A
B
Mengatur jockey weight sehingga posisi weight beam konsisinya
setimbang, mencatat berapa skala yang terbaca pada weight beam dari
posisi nol
Mencatat waktu yang dibutuhkan hingga volume pada hydraulic
bench mencapai 5 liter sebanyak 3 kali
Mencatat nilai y dan torsi
Matikan motor dan memasukkan data hasil pengujian ke tabel
Selesai
Atur kecepatan ke 0 rpm
Posisikan jockey weight ke titik nol
Ganti vane cekung
Ya
Tidak
,
2,898
90
sin
'
u
m
J
,
2,812
90
sin
'
u
m
J
23
_1462659521.unknown
_1463001764.unknown
_1463001768.unknown
_1463001772.unknown
_1463001776.unknown
_1463001778.unknown
_1463001779.unknown
_1463001780.unknown
_1463001777.unknown
_1463001774.unknown
_1463001775.unknown
_1463001773.unknown
_1463001770.unknown
_1463001771.unknown
_1463001769.unknown
_1463001766.unknown
_1463001767.unknown
_1463001765.unknown
_1462661492.unknown
_1463001760.unknown
_1463001762.unknown
_1463001763.unknown
_1463001761.unknown
_1462661710.unknown
_1462661926.unknown
_1463001758.unknown
_1463001759.unknown
_1463001757.unknown
_1462662179.unknown
_1462661779.unknown
_1462661851.unknown
_1462661719.unknown
_1462661580.unknown
_1462661638.unknown
_1462661553.unknown
_1462661134.unknown
_1462661379.unknown
_1462661435.unknown
_1462661296.unknown
_1462660284.unknown
_1462660320.unknown
_1462660252.unknown
_1462654647.unknown
_1462656504.unknown
_1462656784.unknown
_1462657617.unknown
_1462658550.unknown
_1462658566.unknown
_1462656939.unknown
_1462657331.unknown
_1462657417.unknown
_1462657540.unknown
_1462657401.unknown
_1462657160.unknown
_1462656805.unknown
_1462656582.unknown
_1462656729.unknown
_1462656520.unknown
_1462656227.unknown
_1462656313.unknown
_1462656415.unknown
_1462655545.unknown
_1462656042.unknown
_1462656092.unknown
_1462654719.unknown
_1402002480.unknown
_1402201324.unknown
_1402201336.unknown
_1402201343.unknown
_1402282344.unknown
_1402282346.unknown
_1402282347.unknown
_1402282345.unknown
_1402201344.unknown
_1402201342.unknown
_1402201330.unknown
_1402201333.unknown
_1402201327.unknown
_1402201318.unknown
_1402201321.unknown
_1402201315.unknown
_1402001334.unknown
_1402001337.unknown
_1402001338.unknown
_1402001333.unknown
