Nozzle Rig.doc

Praktikum Pengukuran Thermal

342 11 048

NOZZLE RIG

A. TUJU TUJUAN AN PER PERCO COBA BAAN AN

Setela Setelah h mempel mempelajar ajarii dan melaku melakukan kan penguji pengujian an nozzle nozzle rig, rig, mahas mahasisw iswaa diharapkan dapat : 

Menyelidik Menyelidikii variasi variasi tekanan tekanan sepanjang sepanjang profil profil nozzle tertentu untuk setiap setiap back pressure.



Menggambarkan hubungan antara tekanan terhadap jarak.



Menyelidiki back pressure terhadap laju aliran massa uap.



Membandingkan tekanan dan kecepatan throat secara actual dan teoritis.

B. DASA DASAR R TEO TEORI RI

Maksud dari pada nozzle adalah mengkonversi energi dalam uap menjadi energi energi kineti kinetik k dan ini terjadi terjadi dengan mengub mengubahny ahnyaa dari dari tekana tekanan n tinggi tinggi ke tekanan rendah. selama uap mengalir dalam nozzle dengan cepat uap panas yang mengalir tersebut menempati tempat disekitarnya dan karena itu ekspansi dapat dikatakan adiabatis. Dari bentuk nozzle dapat diketahui konversi dari energi energi dalam dalam menjadi menjadi energi energi kineti kinetik k sebaga sebagaii keluar keluaranny annyaa yang yang mempuny mempunyai ai efisiensi yang cukup besar. Dalam praktek nozzle ini ada dua jenis bentuk nozzle yang digunakan, yaitu konvergen dan divergen, dimana pemilihan ini

1


342 11 048

dapat dilihat dari pemilihannya dan tergantung pada akhir tekanan yang diinginkan. erbandingan aliran uap dimisalkan !, "l dan #l sebagai parameter aliran uap yang masuk, dan $, "$ dan #$ sebagai parameter uap yang keluar dari nozzle. roses aliran uap, umumnya berdasarkan persamaan energi, yaitu : WZ ! J

+

WV $!

$ gJ

+ U ! +

P !V ! J

+Q =

WZ $ J

+

WV $ $

$ gJ

+ U $ +

P $V $ J

erubahan pada energi potensial tidak usah diperhatikan, karena tidak ada perubahan panas disekitarnya dan tidak ada kerja yang terjadi, oleh karena itu dari penjabaran diatas kita dapatkan persamaan baru% yaitu : W $ gJ

'V $

$

$

V ! &

−

H !

=

Dengan menganggap V ! ! $ gJ V $ =

$

'V $ &

=

H !

H $ dimana H = U + pv ( J

−

=

V $ maka kita dapat tuliskan :

H $

−

$ gJ 'h! − h$ &

)enyataannya, gesekan menyebabkan energi masuk kedalam uap, efeknya adalah bertambahnya entalpi pada uap dan akhirnya kering. Drop entalpi sebenarny adalah lebih kecil dari pada drop theoretical, dan efisiensi nozzle ditentukan dari perbandingan *fisiensi nozzle, nn =

Dropentalpiaktual Dropentalpiteoritis

2


342 11 048

+agian minimum dari nozzle disebuthroat dan tekanan pada throat untuk kerja maksimum diketahui sebagai %ekanan )itis%. -ika tekanan keluar lebih besar dari tekanan kritisnya sebuah nozzle konvergen yang dipergunakan, jika lebih kecil dari tekanan kritis sebuah nozzle konvergendivergen adalah penting sekali. ekanan kritis dapat ditentukan sebagai berikut : )ecepatan uap pada berbagai seksi diberikan oleh ekspresinya 'lihat persamaan diatas&. V $

$ gJ ' h!

=

−

h$ &

$ gJ 'U !

=

+

P !V ! J

=

U $

+

P $V $ J

&

*kspansi dalam nozzle terjadi secara adiabatis, dan perubahan energy dalam adalah : U !

U $

−

=

=

' P !V !

J ' n −!&

P V − P $V $ $ gJ ' ! ! J ' n −!&

= $ g ⋅

n

P $V $ &

−

n n −!

P !V ! = P $V $

⋅ P !V ! '! −

+

P !V ! J

P $V $ P !V !

+

P $V $ J

&

&

n

n −!  P $ n  V = $ g ⋅ ⋅ P !V ! ! − ' &  n −! P !  

n

3

Praktikum Pengukuran Thermal A ⋅ V

Massa aliran, / 0 V f

=

342 11 048

Luasnozzle ⋅ Kecepa tan uap Volumespesifikuap

-adi aliran perluasan setiap seksion dimana tekanannya, V $

volume spesifik

P $

dan

, 1aitu :

n −!  P $ n  = = $ g ⋅ ⋅ P !V ! ! − ' &  A V $ n −! P !  



 A

V

n

n −! P !V !  P $ n  $ g ⋅ ⋅ ! − ' &  n − ! V $ $  P ! 

n

=

!

Sekarang

P !V !

V ! V $

sehingga :

=

n

P $V $ , 'V ! ( V $ &

n

=

P $ ( P ! ,V ! ( V $

=

' P $ ( P ! & n jadi,

$

$ $

n

=

P $ n P !

P !V ! V $

$

=

P !

=

V !

V ! V $

$

$ $

=

P ! n P !

⋅

P ! ( V !

dengan mensubtitusi persamaan diatas, maka :  A

$ n −! P !  P $ n P $ n  $ g ⋅ ⋅ ' & − ' &  n − ! V !  P ! P ! 

n

=

aliran perluasan akan maksimum apabila $

P P ' $ & n −' $ & P ! P !

n −! n

adalah maksimum.

4


342 11 048

Dengan menjabarkan rumusan diatas maka didapatkan persamaan : P $ P !

='

$

n−!

&

n

n +!

2liran perluasan maksimum pada setiap bagian, dimana

P $

dihasilkan :

n

$  −! = P ! ⋅     n +!  n

P $

nilai erkiraan untuk 3 n3 : Superheated steam n 0 !,4 5

P $

0 6,789

P !

nitially dry saturated steam n 0 !.!4 P $

0 6,7;<

P !

=etsteam n 0 !,!!4 heated steam tekanan

P $

P $

0 6,7<$

P !

kemudian jika untuk super

lebih besar dari 6,789

konvergen yang diinginkan, jika lebih kecil dari 6,789

P ! P !

hanya nozzle

yang diinginkan

nozzle konvergendivergen yang berleher 'throat& dimana tekanan kritis dapat terjadi.

5


342 11 048

C. DIAGRAM PENGUJIAN

Gambar 1.1 Instalasi Nol! Ri"

6


342 11 048

Gambar 1.# S$!ma Nol! Ri"

D. PROSEDUR PERCOBAAN

!. ipa pengujian berada pada posisi batasan pembuangan untuk mengukur tekanan pembuangan 'e>haust&. $. Memilih dan menetapkan satu buah nozzle, memeriksa tidak ada kerusakan pada nozzle atau pada permukaan nozzle tersebut. 4. Membuka aliran masuk aliran pendingin dan katup aliran keluar kondensor dan mengatur katup keluaran agar mendapatkan kuantitas aliran yang baik. 8. Membuka katup tekanan balik ' back ressure &. 7. Membuka katup aliran masuk uap pada peralatan dan membiarkan aliran uap selama !6 menit untuk pemanasan peralatan. 9. )ondensat akan secara otomatis membuang dari separator dan masuk keruang uap melalui perangkap uap. ;. Memilih tekanan masuk ke peralatan nozzle untuk nilai yang diinginkan oleh katup masuk uap ke throttling, <. Menyetel tekanan pembuangan pada nilai yang diinginkan dan mengatur katup regulating tekanan balik. ?. Memutar lengan profil nozzle sesuai panjangnya untuk dapat membaca tekanannya pada titik yang bertingkat. ekanan masuk akan nampak

7


342 11 048

konstanpada nilai awal. Setelah melangkapinya memutar ulang search tube pada posisi teratas dan memeriksa tekanan masuknya. !6. Menentukan kekeringan uap, membuka katup pada throtling orifice dan membiarkan uap lepas ke udara 'merupakan suatu wadah yang tepat untuk mencegah buangan jatuh ke tanah&. @ap dibiarkan mengalir kurang lebih 7 menit. @ntuk memastikan terjadinya pemanasan, kemudian mencatat tekanan dan temperatur uap bersamasama dengan temperatur setelah melalui throttling orifice. Aambaran ini dinyatakan dalam entalpi yang konstan.

E. DATA %ASIL PENGAMATAN

osisi

hrotling

@ap masuk

@ap keluar

ekanan

"olume

=aktu

robe





!

!

$

$

Bozzle

kondensat

Cbar

C 6 ! D

Cbar

C 6 ! D

Cbar

C 6 ! D

Cbar

Cml

!6

<.<

!4$

<.?

!4$

?

!86

<,;

$76

6

6

;.7

!4?

;.7

!4?

;.9

!4$

;.8

866

$

!6

;.;

!$<

;.<

!$<

;.?

!4$

;.7

876

4

$6

;.7

!$9

;.;

!$9

;.;

!4$

;.$

766

8.7

46

;.4

!$8

;.8

!$8

;.7

!46

;.!

7$7

7.7

86

;.4

!$$

;.8

!$$

;.7

!49

;

7;7

9.4;

76

;.!

!$$

;.4

!$$

;.8

!$<

9.?

9$7

;.4

96

;

!$6

;.!

!$6

;.$

!$?

9.<

9;7

<.!8

;6

9.?

!$$

;

!$$

;.!

!$<

9.9

;66

?.$8

<6

9.<

!!<

9.?

!!<

;

!$<

9.!

;76

!6.!

Cmenit

8


342 11 048

&. ANALISA DATA

+erdasarkan data pada posisi probe '96& maka dapat dihitung sebagai berikut5 Diketahui

Ditanyakan

:

inlet

0 ;.! +ar

inlet

0 !$6 °E

outlet

0 ;.$ +ar

outlet

0 !$? °E

>

0 6,<

n

0 !,!4

g

0 ?,
: abs, ", ηs

enyelesaian : 'a& ekanan absolut 'abs& abs

0 gauge F atm

atm

0 !,6!4$7 bar

abs untuk !

0 ;,! F !,6!4$7 0 <,!!4$7

abs untuk $

0 ;,$ F !,6!4$7 0 <,$!4$7

'b& )ecepatan aliran uap '"s&

  $ n " = $g. . ! "! ! −   n !  !  

n !   n       

n !   " = $g. . ! .ν f ! − r n  n !  

n

9


342 11 048

"olume spesifik pada tekanan uap masuk ! 0 <,!!4$7+ar diperoleh dari tabel uap, "f 0 !,!!77 > !64 m4(kg Gasio tekanan, r :

ekanan uap keluar, e>h ekanan uap masuk, in

=

<,$!4$7 <,!!4$7

=

!,6!$4$

n 0 !,!4 'super heated operasi& "

=

$ > ?,

!,!4 !,!4  !

> <,!!4$7 > !,!!77 > !6

4

!,!4!   ! −!,6!$4$ !,!4     

= 6,8<879m(s 'c& *fesiensi Bozzle 'ηs& Is =

Drop enthalpi aktual, h a Drop enthalpi teoritis, h t

×!66H

Drop enthalpi aktual 'ha& pada tekanan !0 !!8 °E berdasarkan tabel uap ha 0 hf F '×.hfg& hf

0 8;<,$9 k-(kg

hfg

0 $$!?,!9 k-(kg

×

0 6,< 'di estimasi&

ha

0 8;<,$9 F '6,< > $$!?,!9& 0 !;;7,4$< k-(kg

Drop enthalpi teoritis 'ht& pada tekanan ! 0 8,;!4$7 bar berdasarkan tabel uap ht

0 hf F '×,hfg&

hf

0 946,8?!?; k-(kg

hfg

0 $!!7,877$4 k-(kg

×

0 6,< 'secara estimasi&

ht

0 946,8?!?; F '6,< > $!!7,877$4&

10


342 11 048

0 $4$$,<79!78 k-(kg

*fesiensi nozzle Is 0 Drop entalpi actual ha J !66 H Drop entalpi teoritis hf 0 1775,328 kJ/kg

J !66 H

2322,856154 k-(kg

0 ;9,8$? H

+erdasarkan data pada posisi probe '6& maka dapat dihitung sebagai berikut5 Diketahui

Ditanyakan

:

inlet

0 4,9 +ar

inlet

0 !!$ °E

outlet

0 4,< +ar

outlet

0 !6?°E

>

0 6,<

n

0 !,!4

g

0 ?,
: abs, ", ηs

enyelesaian : 'a& ekanan absolut 'abs& abs

0 gauge F atm

atm

0 !,6!4$7 bar

abs untuk !

0 4,9 F !,6!4$7 0 8,9!4$7

abs untuk $

0 4,< F !,6!4$7 0 8,
'b& )ecepatan aliran uap '"s&

  $ n " = $g. . ! "! ! −   n !  !  

n !   n       

11


"=

$g.

n n !

342 11 048 

n !

. ! .ν f ! − r

n



  

"olume spesifik pada tekanan uap masuk ! 0 8,9!4$7 +ar diperoleh dari tabel uap, "f 0 !,6 !64 m4(kg Gasio tekanan, r :

ekanan uap keluar, e>h ekanan uap masuk, in

=

8,
n 0 !,!4 'super heated operasi& "

=

$ > ?,

!,!4 !,!4  !

> 8,;!4$7 > !,6<6!$ > !6

4

!,!4!   ! −6,69497 !,!4     

= 6,8<879m(s 'c& *fesiensi Bozzle 'ηs& Is =

Drop enthalpi aktual, h a Drop enthalpi teoritis, h t

×!66H

Drop enthalpi aktual 'ha& pada tekanan !0 !!8 °E berdasarkan tabel uap ha 0 hf F '×.hfg& hf

0 8;<,$9 k-(kg

hfg

0 $$!?,!9 k-(kg

×

0 6,< 'di estimasi&

ha

0 8;<,$9 F '6,< > $$!?,!9& 0 !;;7,4$< k-(kg

Drop enthalpi teoritis 'ht& pada tekanan ! 0 8,;!4$7 bar berdasarkan tabel uap ht

0 hf F '×,hfg&

hf

0 946,8?!?; k-(kg

12


342 11 048

hfg

0 $!!7,877$4 k-(kg

×

0 6,< 'secara estimasi&

ht

0 946,8?!?; F '6,< > $!!7,877$4& 0 $4$$,<79!78 k-(kg

*fesiensi nozzle Is 0 Drop entalpi actual ha J !66 H Drop entalpi teoritis hf 0 1775,328 kJ/kg

J !66 H

2322,856154 k-(kg

0 ;9,8$? H

13


342 11 048


342 11 048

TABEL %ASIL ANALISIS DATA

abel 8.$.abel hasil analisa data pengamatan untuk nozzle rig. osisi B6 probe 'mm&

ekanan absolut

v f ' > !64& inlet'+ar&

e>haust'+ar&

'm4(kg&

n

ha 'k-(kg&

!,!4

!7$8,89;

ht 'k-(kg&

" 'm(s&

$4
6,<;94<889 ! 6,?4;!$44! $ 6,;7876$!4 6,8;7?4644 < 6,8;4$;;<8 6,846;!9
8,7

!,!4<7!!6? 4 !,!684;648 ? 4,7!4$7

!,!4

$!8<,888 9 $468,
4,9

!,7

!,!8!;!6

!,!4

$$!?

$4?!

$6

4

!

!,!4;?

!,!4

$!76,$8

$8$?,9$

46

!,4

6,6<

!,!$
!,!4

$!4;,?4

$4;9,?

!

!6

!6

?

$

!6

7,7

4,7

4

6

$,7

8

!6

7 9

!,!4

s

'H&

98,6$4 ?!,!87 $?9,!? ?$,
14


342 09 059

Gra'i $ 1. ( %)b)n"an antara T!$anan *Bar+ t!r,a-a Jara$ Prob! *mm+


342 09 059

Gra'i $ 1. ( %)b)n"an antara T!$anan *Bar+ t!r,a-a Jara$ Prob! *mm+

Page 15


342 09 059

G. /ESIMPULAN

Setelah melakukan praktikum dan analisis data, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 

ekanan sepanjang profil nozzle yaitu tekanan uap masuk dan uap keluar berbeda, tekanan uap masuk lebih kecil dari tekanan uap keluar.



Semakin besar tekanan dan kecepatan throat,maka semakin besar pula harga entalphi aktual 'ha& dan entalphi teoritis 'ht&.

Page 16

Nozzle Rig.doc

Recommend Documents