Studi Eksperimen Aliran Melalui Saluran Udara Berpenampang Bujur Sangkar yang Dipengaruhi Letak Square Disturbance Body (SDB) pada Upstream Duct

Fauzi, Rizky Akbar (2017) Studi Eksperimen Aliran Melalui Saluran Udara Berpenampang Bujur Sangkar yang Dipengaruhi Letak Square Disturbance Body (SDB) pada Upstream Duct. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
2112100055-Undergraduate-Theses.pdf - Published Version

Download (6MB) | Preview

Abstract

Instalasi saluran udara menggunakan pipa lurus dan fitting perpipaan. Fitting perpipaan digunakan untuk mengalirakan udara ke lokasi-lokasi yang diinginkan, salah satu contohnya adalah elbow 90°. Meskipun dapat mengalirkan udara ke lokasi yang diinginkan, namun elbow 90° juga membuat pressure drop pada instalasi saluran udara semakin besar yang diakibatkan oleh adanya friction loss, separation loss, dan secondary flow yang terjadi setelah melewati aksesoris tersebut. Pressure drop yang besar tersebut mengakibatkan kerugian energi pada instalasi saluran udara tersebut semakin besar. Salah satu usaha untuk mengurangi pressure drop yang terjadi di dalam elbow 90° adalah menambahkan sebuah bodi pengganggu (Square Disturbance Body) yang ditempatkan pada posisi tertentu. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen dengan model saluran berpenampang bujur sangkar (square duct) dengan Dh = 125 mm yang terdiri dari : upstream duct (straight duct) dengan panjang 7Dh, Square Disturbance Body (SDB) dengan d = 12,5 mm, elbow 90° dengan R/Dh = 2 , dan dilengkapi downstream duct (straight duct) dengan panjang 15Dh, serta induced draft fan. Pengukuran dalam penelitian ini menggunakan pitot static tube, inclined manometer, dan pressure transducer. Pengujian dilakukan dengan variasi jarak 0,1Dh sampai 0,5Dh dengan ReDh sebesar 8,74x104 untuk mendapatkan profil kecepatan sepanjang downstream duct, pressure drop antara downstream duct dan upstream duct, serta pressure drop elbow 90° antara inlet elbow 90° dan outlet elbow 90° dengan dan tanpa menggunakan Square Disturbance Body berupa nilai pressure coefficient, minor loss coefficient elbow 90° pada variasi nilai ReDh sebesar 3,94x104 < ReDh < 1,3,5x105 (kecepatan udara 5 m/s sampai 17 m/s dengan kenaikan kecepatan 1 m/s). Hasil penelitian ini diperoleh bahwa penempatan SDB efektif menurunkan pressure drop dan mengurangi blockage area. Penempatan SDB pada saluran dengan jarak l = 0,5Dh merupakan jarak paling optimal untuk meningkatkan intensitas turbulensi dan menurunkan pressure drop, dimana penurunan nilai rata-rata pressure drop sebesar 13,2%. Sedangkan pada variasi SDB (l = 0,1Dh) justru mengalami peningkatan pressure drop sebesar 24,8%. Penambahan SDB sebagai bodi pengganggu menghasilkan nilai minor loss coefficient elbow 90º yang lebih rendah dibandingkan dengan tanpa menggunakan SDB. Dimana pada variasi SDB (l = 0,1Dh) memiliki nilai rata-rata minor loss coefficient elbow 90º sebesar 0,24. Sementara variasi SDB (l = 0,5Dh) memiliki rata-rata nilai minor loss coefficient elbow 90° paling rendah sebesar 0,04. Pada bidang horizontal dan vertikal menunjukan bahwa dengan penambahan SDB, profil kecepatan pada section 1 - 6 memiliki bentuk yang berbeda dibanding tanpa SDB, sementara pada section 12 - 14 semua variasi menunjukan bentuk profil kecepatan yang mirip.. Pada sisi inner, terjadi perlambatan aliran karena adanya backflow yang ditimbulkan oleh separasi aliran. Penambahan SDB dapat menyebabkan penundaan separasi aliran karena shear layer yang dihasilkan SDB memberikan momentum aliran yang lebih kuat untuk melawan adverse pressure. ================================================================= Air duct installation is consist of straight duct and fittings. Fittings are used to stream the air to desired location, for example is elbow 90o. Elbow 90o can stream the air, but will increase pressure drop due to friction loss, separation loss, and secondary flow. Pressure drop can increase the total amount of energy consumption by the installation and the fan, so that the air duct installation construction should be optimized in order to reduce the loss of energy. One of the method to reduce pressure drop in the elbow 90° is by placing a square disturbance body (SDB) at a specific position in the air duct. The experiment use a model square duct with diameter (Dh) 125 mm. The air duct consist of upstream duct with a 7Dh length, SDB with d = 12.5 mm, elbow 90° with a curvature ratio (R/Dh) 2, downstream duct with a 15Dh length, and centrifugal fan. Measurement parameters use pitot static tube, inclined manometer, and pressure transducer. SDB is placed with distance variant (l / Dh) = 0.1 – 0.5 from the inlet elbow 90°. Measurement velocity profile and turbulence intensity downstream duct on the vertical and horizontal positions use the Reynolds number (ReDh) 8,74x104. Measurement coefficient pressure elbow 90° use ReDh 3,97x104, 8,74x104, and 1,35x105. Measurement pressure drop square duct and loss coefficient elbow 90o use ReDh of 3,97x104 ≤ ReDh ≤ 1,35x105 (air speed of 5 m / s to 17 m/s with the increase in speed of 1 m/s). The results showed that the addition of SDB, effective to reduce pressure drop and blockage area. The addition of SDB with l/Dh = 0.5 is the most optimal result to reduce pressure drop, where the precentage is 13.2%. While the least optimal result is SDB with l/Dh = 0.1, where it actually increase the pressure drop by 24,8%. Minor loss coefficient of elbow 90° with addition of SDB is smaller than without SDB. SDB with l/Dh = 0,1 has a minor loss coefficient elbow 90° mean value of 0,24. While the SDB with l/Dh = 0,5 has the smallest minor loss coefficient elbow 90° mean value of 0,04. Horizontal and vertical velocity profile showed that with the addition of SDB at section 1 – 6 has a different profile than without SDB, however at section 12 – 14 has a similar velocity profile. SDB can form a shear layer that has a higher turbulence intensity to resist adverse pressure or delay flow separation due to the curvature ratio of the inner elbow 90.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Pressure Drop, Square Disturbance Body, Square Elbow 90°
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Rizky Akbar Fauzi
Date Deposited: 05 Oct 2017 07:47
Last Modified: 06 Mar 2019 07:44
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/44445

Actions (login required)

View Item View Item