Orifice, Nozzle dan Venturi, Pengertian dan Rumus DasarAbi Blog

Tentang Orifice, Nozzle dan Meter Aliran Venturi (Flow Rate Venturi)

Pada peralatan orifice, nozzle dan venturi menggunakan rumus Bernoulli, pada dasarnya menghitung laju aliran fluida dengan melihat perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah aliran melalui penghalang aliran tersebut.

Jelas bahwa tekanan aliran sebelum penghalang lebih besar daripada tekanan aliran sesudah melalui penghalang.

Untuk memahami lebih detail tentang rumus Bernoulli, terutama yang berhubungan dengan peralatan pada orifice, nozzle dan venturi perlu memahami atau mengeksplorasi rumus tersebut.

Orifice, Nozzle dan Venturi

Orifice, Nozzle dan Venturi (Flow Rate Venturi)

Rumus Bernoulli

Rumus Pertama

Kita asumsikan bahwa aliran tersebut mengalir secara horisontal (untuk menghapus perbedaan ketinggian diantara titik pengukuran), maka rumus yang digunakan adalah:

P1 + 1/2ρv12 = p2 + 1/2ρv22

Dimana:

  • p = tekanan
  • ρ = densitas
  • v = kecepatan aliran

Namun untuk aliran dengan arah vertikal, perlu penambahan efek perbedaan ketinggian diantaranya, yaitu ketinggian h1 dan h2.

Rumus kedua

Kita asumsikan bahwa kecepatan adalah sama antara aliran sebelum (upstream) dan sesudah (downstream) penghalang, maka rumus diatas akan kita masukkan tambahan perhitungan sebagai berikut:

q = v1

Dimana

  • q = laju aliran
  • A = area aliran

Rumus ketiga

Kemudian kita gabung dengan rumus pertama menjadi demikian:

q = A2 [2 (p1-p2) / ρ (A2/A1)2 ]1/2

Rumus keempat

Untuk geometri tertentu (A), maka aliran dapat dicari dengan mengukur perbedaan tekanan antara, yaitu:

p1 – p2

Dalam teori laju aliran (q) adalah lebih kecil yaitu antara 2 hingga 40%, hal ini karena kondisi geometris.

Rumus kelima

Perubahan rumus selanjutnya karena koefisien debit menjadi:

q = cdA2

dimana:

  • cd = Koefisien debit

Pengertian koefisien debit adalah fungsi dari ukuran jet, atau area orifice terbuka, yaitu:

Perbandingan luas = Avc / A2

Dimana:

  • Avc = area pada “vena contracta

Pengertian “Vena Contracta”

Vena Contracta adalah area jet minimum yang muncul hanya di area downstrem (setelah melalui penghalang). Efek viskositas biasanya dinyatakan dalam parameter non-dimensi.

Baca Juga :  Proses Sistem Instrumentasi

Karena Bernoulli dan Rumus Kontinuitas kecepatan fluida akan menjadi tinggi dan rendah pada area vena contracta. Setelah perangkat pengukur kecepatan berkurang ke tingkat yang sama seperti sebelum obstruksi. Tekanan pulih ke level tekanan rendah dari tekanan sebelum obstraksi dan menjadi kehilangan pada head aliran.

Rumus selanjutnya adalah hubungannya dengan diameter :

q = cdπ / 4D22 [2 (p1 – p2 ) / ρ (1 – d4)]1/2

Dimana:

  • D2 = diameter orifice, venturi, nozzle
  • D2 = diameter upstream dan downstream
  • d = rasio diameter D2/D1
  • π = 3,14

Rumus berikut adalah hubungannya dengan aliran massa untuk cairan dengan mengalikan kepadatannya :

m = cdπ / 4Dρ [2 (p1 – p2) / ρ (1 – d4)]1/2

Pada pengukuran aliran massa gas, perlu pengurangan tekanan dan perubahan densitas dari fluida, rumus diatas dapat digunakan secara terbatas untuk aplikasi dengan perubahan tekanan maupun kepadatan yang relatif kecil.

Pelat Orifice

Pelat orifice berupa sebuah pelat rata yang yang berlubang ditengahnya. Ada taps tekanan upstream yaitu tekanan sebelum melalui lubang dan tekanan downstream yaitu tekanan setelah melewati lubang.

Orifice, Nozzle dan Venturi Jenis Pelat Orifice
Pelat Orifice

Secara umum ada tiga metode penempatan taps, dan pengukuran koefisien tergantung pada posisi tabs. Ketiga metode penempatan tabs tersebut adalah:

  1. Pada lokasi flange, taps pada upstream 1 inch dan tabs pada downstream 1 inch dari permukaan orifice.
  2. Pada lokasi Vena contracta, taps tekanan ada pada 1 x diameter pipa ( di dalam) untuk downstream dan antara 0,3 hingga 0,8 kali diameter pipa untuk downstream.
  3. Pada lokasi pipa, penempatan pada 2,5 x diameter pipa pada upstream dan downstream dari permukaan orifice.

Koefisiensi debit (cd) adalah bervariasi tergantung pada perubahan perbandingan luas dengan jumlah reynold. Misalnya debit cd = 0,60 merupakan standar namun nilai bervariasi pada nilai rendah pada jumlah reynold.

DischargeKoefisien cd

Rasio Diameter

d = D2 / D1

Nomor Reynold – Re

102

105

106

107

0,2

0,60

0,595

0,594

0,594

0,4

0,61

0,603

0,598

0,598

0,5

0,62

0,608

0,603

0,603

0,6

0,63

0,61

0,608

0,608

0,7

0,64

0,614

0,609

0,609

Pemulihan tekanan terbatas hanya untuk pelat orifice dan kehilangan tekanan permanen tergantung terutama pada rasio area.

Untuk perbandingan luas 0,5 kehilangan pada head adalah 70 hingga 75% dari diferensial orifice.

Hal-hal mengenai orifice:

  • Orifice dianjurkan digunakan untuk media yang bersih.
  • Rangeability orifice adalah 4 – 1
  • Hilangnya tekanan media
  • Akurasi khusus antara 2 hingga 4% pada skala penuh
  • Diameter upstream yang dibutuhkan adalah 10 hingga 30
  • Efek viskositas tinggi
  • Biaya relatif rendah

Venturi meter

Di dalam venturi, cairan di akselerasi pada sebuah kerucut konvergen dengan sudut 15 hingga 20, perbedaan tekanan antara sisi kerucut upstream dan leher kerucut diukur dan menghasilkan sinyal sebagai sebuah laju aliran.

Orifice, Nozzle dan Venturi Jenis Venturi Meter
Venturi Meter

Cairan atau fluida yang melewati kerucut akan melambat pada penggunaan sudut kecil (5 – 7) , dimana sebagian energi kinetik diubah kembali menjadi energi tekanan.

Karena kerucut dan pengurangan bertahap di area yang tidak ada vena contracta. Nilai aliran menjadi minimum di area leher kerucut.

Kemampuan tekanan tinggi dan pemulihan energi membuat metode venturi sangat cocok  pada kondisi hanya menggunakan head tekanan yang kecil tersedia.

Debit koefisien cd = 0,975 adalah standar, tetapi nilai menjadi bervariasi pada nilai rendah.

Pemulihan tekanan jauh lebih baik pada meter venturi dari pada pada pelat orifice.

Hal-hal mengenai meter venturi

  • Tabung venturi cocok untuk media yang bersih, kotor maupun kental.
  • Rangebility adalah 4 – 1
  • Kehilangan tekanan rendah
  • Akurasi khusus adalah 1%
  • Dibutuhkan pipa panjang hingga 5 sampai 20 kali diameter.
  • Efek viskositas tinggi
  • Biaya relatif

Nozzle

Orifice, Nozzle dan Venturi Jenis nozzle
nozzle

Ada tiga jenis nozzle yang digunakan untuk menentukan kecepatan aliran fluida, yaitu:

  1. Nozzle ISA 1932, dikembangkan pada tahun 1932 oleh Organisasi Standarisasi Internasional (International for Standardization Organization (ISO)), umum digunakan diluar USA.
  2. Nozzle radius panjang, adalah variasi dari Nozzle ISA 1932.
  3. Nozzle Venturi, adalah campuran memiliki bagian konvergen yang mirip pada nozzle ISA 1932 dan bagian divergen dengan tabung flowmeter venturi.

Rasio Diameter

d = D2 / D1

Nomor Reynolds – Re

104

105

106

107

0,2

0,968

0,988

0,994

0,995

0,4

0,957

0,984

0,993

0,995

0,6

0,95

0,981

0,992

0,995

0,8

0,94

0,978

0,991

0,995

Hal-hal mengenai Nozzle

  • Aliran pada nozzle dianjurkan untuk jenis cairan bersih dan kotor.
  • Rangeability nya adalah 4 – 1
  • Kehilangan tekanan media adalah relatif
  • Akurasi khusus adalah 1 – 2%
  • Dibutuhkan pipa panjang , antar 1 hingga 30 kali diameter pipa.
  • Efek viskositas tinggi
  • Biaya relatif

Itulah tadi pengenalan dasar tentang Pada peralatan orifice, nozzle dan venturi beserta rumus-rumusnya.

Loading...
loading...
The following two tabs change content below.
Saya bekerja di sebuah perusahaan Marine Service di Batam, aktivitas saya setiap hari selain melakukan kegiatan pokok di perusahaan juga menulis di blog, membangun web. Saya nge-blog sejak 2009 dan merupakan hobi sekaligus saya berbagi pengalaman.
One Comment

Buat Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *