Download as PDF, PPTX
Uploaded byPutera Baduey Sang Penyabar
Mesin mesin-fluida-impact-of-jet
Dokumen tersebut membahas tentang mesin-mesin fluida yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi aliran dan sebaliknya, seperti pompa, kompresor, turbin air dan uap. Dibahas pula berbagai jenis tekanan yang dihasilkan oleh pancaran fluida pada berbagai benda seperti plat diam, plat bergerak, curved vane tetap dan bergerak, serta radial vane beserta rumusan untuk menghitung gaya dan kerja yang dihasilk
Mesin mesin-fluida-impact-of-jet
- 1. MESINMESIN-MESIN FLUIDA Mech. Mech. Eng.Depth. Gadjah Mada University 1
- 2. Pendahuluan Pendah l an MesinMesin-MesinFluida : 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 2
- 3. Pengertian : Impact ofJet 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 3
- 4. 1. Tekanan padaPlat 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
- 5. Gaya normal padaplat = 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 5
- 6. b. Pada Plat Miring Jikaplat 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 = Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University W x(v − 0)kg g g 6
- 7. Gaya yang dipisahkanoleh 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 7
- 8. Pada arah yangsama, 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 8
- 9. 2. Tekanan padaPlat 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 9
- 10. j jadi g yp 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 10
- 11. effisiensi j t: ffi i i jet = energikinetikjet / sec ker jajet / sec dimana energi kinetik, jet / sec : = 1 2 mV / sec 2 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 11
- 12. b. Plat Miring Disini posisiplat 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 12
- 13. c. Pada Plat Bergerak Singlemoving 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. Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 13
- 14. Berat aktual airyang 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 14
- 15. 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University substitusikan ke pers.1 p 15
- 16. 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 % Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 16
- 17. 3. Tekanan padaFixed 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 17
- 18. 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 18
- 19. 4. Tekanan padaMoving 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. Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 19
- 20. Kecepatan absolute dipisahkanmenjadi 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 20
- 21. Jika air masukdan 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 21
- 22. Kerja yang dilakukanvane / 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 22
- 23. 5. Tekanan padaRadial 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 23
- 24. Dengan pertimbangan 1kgcairan 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 24
- 25. 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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University 25