1. Tekanan pada Plat Diam

MESIN--MESIN FLUIDA MESIN

Mech.. Eng. Depth. Gadjah Mada Mech University

1

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

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

Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University

2

Pengertian :

Impact of Jet

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

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


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 b t / waktu kt Maka W = ωaV (kg)


4

Gaya normal pada plat = laju perubahan momentum = perubahan momentum / sec = massa fluida yang menumbuk plat / sec x perubahan b h kkecepatan t normall tterhadap h d plat 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, θ maka gaya dapat dipisahkan menjadi komponen normal.

(a)

(b)

Dari g gambar g gaya y yyang g dipakai p oleh p pancaran = Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University

W x(v − 0)kgg g 6

Gaya y yyang g dipisahkan oleh pancaran pada arah 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 G Gaya yang dipisahkan di i hk pancaran pada d arah h aliran li Fx = F sin θ

waV 2 waV 2 2 sin θ x sin θ = sin θ = g g Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University

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 i 2θ 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 p ketika air menabrak akan menjadi j kecepatan p relatif (V-u) dan mempunyai kecepatan u setelah menabrak plat. massa air menabrak plat / detik

W g

=

wa (V − u ) g


9

jjadi g gaya y p 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 ffi i i jjett : =

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, miring dengan θ 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

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

z

z

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

z

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

z

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

g

2g


14

z

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 p pers.1

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 Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University

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. Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University

19

Kecepatan p absolute dipisahkan p menjadi j dua 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 antara ta a V de dengan ga u β = sudut antara V1 dengan u θ = sudut antara Vr dengan u g u Φ = sudut antara Vr1 dengan Mech. Eng. Depth. Gadjah Mada University

20

Jika air masuk dan keluar lewat vane tanpa guncangan, guncangan sudut blade antara inlet dan outlet harus sama dengan θ dan Φ. Besarn a ga Besarnya gaya a pada vane ane pada arah pergerakan = 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 = = E Energyyang di sup lai l i

⎛ 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 =

Vw1.r1 ⎤ ⎡V w r − ⎢g g ⎥⎦ ⎣

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


24

Akan tetapi ω.r ω r = u dan ω.r ω r1 = 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

1. Tekanan pada Plat Diam

Recommend Documents