MESIN-MESIN FLUIDA

MESINMESIN-MESIN FLUIDA

Mech.
Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada
University

1

Pendahuluan
Pendah l an
MesinMesin-Mesin Fluida :
Mesin yang dipergunakan untuk mengubah energi
mekanik menjadi
energi aliran atau sebaliknya.
sebaliknya.
Contohnya :
E. Mekanik
E.
E Aliran

E. aliran : Pompa, kompresor
Pompa,
E.
E Mekanik : Turbin air,gas,uap
air gas uap

University

2

Pengertian :

Impact of Jet

Pancaran (jet) dari suatu fluida selalu mempunyai
kecepatan,
kecepatan, oleh karena itu jet juga memiliki energi kinetik.
kinetik.
Jika ada penghalang yang berada pada lintasan gerak dari
pancaran maka akan menerima gaya dinamik (dynamic
force) yang disebut sebagai i
f
)
di b t b
i impact of j t.
t f jet
jet.

Impact of jet dibagi :
1.
Tekanan pada plat di
T k
d l diam
2.
Tekanan pada plat bergerak
3.
Tekanan pada Fixed Curved Vane
4.
Tekanan pada Moving Curved Vane
5.
Tekanan pada Radial Vane

University

3

1. Tekanan pada Plat Diam
a.

Plat berdiri tegak lurus ( vertikal )
Pancaran air meninggalkan plat secara tangensial
setelah
menabrak plat, sehingga momentum jet pada arah normal ( ┴ )
pada plat menjadi nol

a = penampang melintang
pancaran (m2)
V = kecepatan pancaran
(m/sec)
W = berat / waktu
b t
kt
Maka W = ωaV (kg)

Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University

4

Gaya normal pada plat = laju perubahan momentum
= perubahan momentum / sec
= massa fluida yang menumbuk plat / sec x
perubahan k
b h kecepatan normal t h d plat
t
l terhadap l t
F=

=

W
waV
=
x (v − 0) =
xV
g
g

wav 2
kg
g


5

b.

Pada Plat Miring
Jika plat pada posisi miring terhadap arah pancaran dan
membentuk sudut θ maka gaya dapat dipisahkan menjadi
θ,
komponen normal.

(a)

(b)

Dari gambar g y y g dipakai oleh p
g
gaya yang p
pancaran =

W
x(v − 0)kg
g
g
6

Gaya yang dipisahkan oleh pancaran pada arah
y y g
normal plat (( Gambar b) )

F=

W
waV 2
xVx sin θ =
sin θ
g
g

Gaya normal F dapat dipisah menjadi 2 komponen
Fx dan Fy
Gaya yang dipisahkan pancaran pada arah aliran
G
di i hk
d
h li
Fx = F sin θ

waV 2
waV 2
sin θx sin θ =
sin 2 θ
=
g
g

7

Pada arah yang sama, gaya yang dipisahkan
pancaran pada arah normal dari aliran, Fy
Fy = F Cos θ
waV 2
waV 2
sin θx cosθ =
sin θ cos θ
=
g
g

waV 2
=
sin 2θ
i
2g


8

2. Tekanan pada Plat bergerak
a.
a

Plat tegak lurus ( Vertikal )
Ketika plat juga bergerak pada arah pancaran dengan kecepatan
u, maka kecepatan ketika air menabrak akan menjadi kecepatan
,
p
j
p
relatif (V-u) dan mempunyai kecepatan u setelah menabrak plat.
massa air menabrak plat / detik

W
g

=

wa (V − u )
g


9

j
jadi g y p
gaya pada p
plat
= massa air / sec x perubahan kecepatan
=

=

W
x(V − u )
g
wa(V − u )
wa(V − u ) 2
x (v − u ) =
kg
g
g

dengan kerja yang dilakukan oleh jet
= gaya x jarak

=

wa (V − u ) 2
xu
g

kg.m/sec


10

effisiensi j t :
ffi i
i jet
=

energikinetikjet / sec
ker jajet / sec

dimana energi kinetik, jet / sec :
=

1
2
mV / sec
2


11

b.

Plat Miring
Disini posisi plat dalam keadaan miring dengan θ
miring,
adalah axis dari jet.
Gaya normal pada plat
= massa x perub.kecep pada arah normal plat
=

W
x(v − u ) sin θ
g

= wa (V − u ) x(V − u ) sin θ
g
=

wa(V − u ) 2
sin θ
g

12

c.

Pada Plat Bergerak
Single moving flat
plate termasuk kasus
yang
komplek,
dikarenakan
plat
bergerak menjauhi jet
dan sebelumnya jet tidak
dapat menabrak plat
secara continu. Pada
keliling
dari
wheel
dipasang plat dan jet
menabrak bagian paling
bawah dari plat vertikal.

Tumbukan antara jet dengan
plat dan plat bergerak dengan
kecepatan u m/s.


13

Berat aktual air yang menabrak plat
= berat air dari nosel = waV kg/sec
gaya normal pada plat
waV

F = g (V − u )kg
kerja yang dilakukan oleh jet
= Gaya x perubahan jarak /sec
maV
x(V − u ) xu
g

=
m-kg/sec
input dari jet
= E
Energi Ki tik d i j t/
i Kinetik dari jet/sec
1 W
waV 2
2
= x xV =
m-kg/sec
2

g

2g


14

effisiensi dari Roda (Wheel)
=

=

wa (V − u ) xu
WorkDone
g
=
EnergyInput
waV 3
2g

2(V − u )u
V2

….pers 1

untuk mendapatkan effisiensi maximum, digunakan differential du

d
(Vu − u 2 )
du
V - 2u

= 0
= 0

V
u=
2


substitusikan ke pers.1
p

15

Maka effisiensi ma
max
V⎞ V
⎛
2⎜V − ⎟ x
2(V − u )u
2⎠ 2 1
⎝
=
=
2
2
2
V
V

ηmax

=

ηmax

= 0,5 ( 50% )

Jadi effisiensi maximum yang dapat dihasilkan oleh
wheel tipe ini hanyalah 50 %


16

3. Tekanan pada Fixed Curved Vane
V1
V2
outlet
α˚
ab
β
β˚
ab

(a)

= kecepatan jet pada inlet
= kecepatan jet pada
= Sudut antara V1 dengan
= Sudut antara V2 dengan

(b)
Deflection dari jet adalah 180˚ - ( α + β )
a
= luas dari jet
W
= Berat cairan striking/sec
Gaya = perubahan momentum/sec

17

Dengan melihat Δs (a) dan (b)
Fx

= massa x perubahan kecepatan pada arah x
=

W
x(V1 cos α − (−V2 cos β ))
g
- ve sama dengan V2 yang berlawanan arah

=
Fy

W
x(V1 cos α + V2 cos β )
g

W
x(V1 sin α − V2 sin β )
=
g


18

4. Tekanan pada Moving Curved Vane
Jika curved vane
bergerak pada arah xy
dengan kecepatan u dan
jet
mengenai
vane
sebelumnya
dengan
kecepatan
V,
maka
kecepatan fluida pada
blade adalah resultan
dari
dua
kecepatan
tersebut.
tersebut
Kecepatan
antara jet dengan vane
pada entrance adalah Vr.

19

Kecepatan absolute dipisahkan menjadi dua
p
p
j
komponen, komponen horizontal Vw disebut sebagai
kecepatan putaran sedangkan Vf sebagai kecepatan
aliran.
Dimana
V
= kecepatan absolute jet pada inlet
V1
= kecepatan absolute jet pada outlet
Vr
= kecepatan relative jet pada inlet
Vr1
= kecepatan relative jet pada outlet
Vf
= kecepatan aliran pada inlet
Vf1
= kecepatan aliran pada outlet
u
= kecepatan vane
Vw
= kecepatan putaran inlet
Vw1
= kecepatan putaran outlet
α
= sudut a ta a V de ga u
antara dengan
β
= sudut antara V1 dengan u
θ
= sudut antara Vr dengan u
g
Φ
= sudut antara Vr1 dengan u

20

Jika air masuk dan keluar lewat vane tanpa guncangan
guncangan,
sudut blade antara inlet dan outlet harus sama dengan θ dan
Φ.
Besarnya gaya
Besarn a ga a pada vane pada arah pergerakan
ane
= perubahan momentum/sec

= W
(Vw − (−Vw1 ))
g

=

W
(Vw + Vw1 )
g

dimana W = berat fluida yang mengalir pada vane/sec, Vw1 sama dengan punya arah yang berlawanan arah dengan
putaran vane. Jika Vw1 adalah arah kecepatan vane,
F=

W
(Vw − Vw1 )
g


21

Kerja yang dilakukan vane / sec = W (V + V ) x u
w
w1

g

Jika Vw1 adalah arah kecepatan vane maka,
Kerja /sec

=

W
(Vw − Vw1 )
g

xu

Akan tetapi kerja juga sama dengan perubahan energi kinetik
=
Kerja / sec

effisiensi

η

=

W 2 W 2 W
2
V1 =
V −
(V 2 − V1 )
2g
2g
2g
2g

Kerja
=
=
Energyyangdi sup l i
E
lai

⎛ V1 ⎞
= 1- ⎜ ⎟
⎝V ⎠

W
2
(V 2V1 )
2g
W
xV 2
2g

V 2 − V1 V
V2
2

=

2


22

5. Tekanan pada Radial Vane
Dimana r
r1
ω
u

= jari-jari pada entrance
= jari-jari pada exit
= kecepatan angular
roda
= ω.r = kecepatan tangensial
blade pada inlet
u1 = ω.r1 = kecepatan tangensial
blade pada outlet


23

Dengan pertimbangan 1kg cairan dan semua kecepatan
pada arah pergerakan dari roda ialah positif . momentum
tangensial dari cairan yang masuk ke sudu

Vw
=
per kg of liquid.
g
Gaya dari momentum pada exit =

V w1
r1
g

per kg of liquid.

Torsi pada pada roda = perubahan gaya momentum =

V
⎡V w
⎤
r − w1.r1 ⎥
⎢g
g ⎦
⎣

⎡V
V
⎤
Kerja y g dilakukan roda = torsi x kecepatan angular = ⎢ w.r − w1.r1 ⎥.ϖ
j yang
p
g
g ⎦
⎣ r


24

Akan tetapi ω.r = u dan ω.r1 =
ωr
ωr
u1
⎡V xu V xu ⎤
W.D
= ⎢ w − w1. 1 ⎥
g ⎦
⎣ g
Jika cairan meninggalkan sudu pada arah yang berlawanan dengan
sudu Vw1 adalah negatif
W.D.

=

⎡Vw xu Vw1. xu1 ⎤
⎢ g + g ⎥
⎣
⎦

Jika cairan yang keluar adalah radial pada outlet, β = 90˚ dan Vw1 =
0 maka
W .D.on the Wheel =

Vw xu
g

per kg cairan


25

MESIN-MESIN FLUIDA

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to MESIN-MESIN FLUIDA

Similar to MESIN-MESIN FLUIDA (20)

MESIN-MESIN FLUIDA