PENGUKURAN LAJU ALIRAN

MUHAMMAD RIO RIZKY SAPUTRATEKNIK MESINUNIVERSITAS GUNADARMA

INTRODUCEFlowmeter

Alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir pada pipa

PENGUKURAN LAJU ALIRANPengukuran laju aliran dibedakan

menjadi 2 : Metode Pengukuran Massa (Mass Flow

Rate) Metode Pengukuran Volume (Volume

Flow Rate)

PENGUKURAN LAJU ALIRANMASS FLOW RATE The method used to measure mass flow rate is largely

determined by whether the measured quantity is in a solid, liquid or gaseous state.

Conveyor-Based Method Coriolis Flowmeter Thermal Mass flowmeter measurement Joint measurement of volume flow rate and

fluid density

CONVEYOR-BASED METHOD

These methods are concerned with measurement of the flow of solids that are in the form of small particles.

Mass flow rateQ = Mv/LM : mass of materialv : conveyor velocityL : length of conveyor

CORIOLIS FLOWMETER

The Coriolis flowmeter is primarily used to measure the mass flow rate of liquids, although it has also been successfully used in some gas-flow measurement applications.

The net deflectiond = kfRk : a constantf : the frequency of the tube vibrationR : the mass flowrate of the fluid inside the tube. Coriolis meters give excellent accuracy, with measurement

uncertainties of ±0.2% being typical.

THERMAL MASS FLOWMETER MEASUREMENT

Thermal mass flowmeters

are primarily used to measure the flow rate of gases.

Typical measurement uncertainty is ±2%.

JOINT MEASUREMENT OF VOLUME FLOW RATE AND FLUID DENSITY Before the advent of the Coriolis meter, the

usual way of measuring mass flow rate was to compute this from separate, simultaneous measurements of the volume flow rate and the fluid density.

PENGUKURAN LAJU ALIRANVOLUME FLOW RATE Differential pressure Variable area of flowmeter Possitive Displacement flowmeter Turbine Meters Elektromagnetic Flowmeter Vortex-shedding flowmeter Ultrasonic Flowmeter Other Types

VOLUME RATE FLOW METERDIFFERENTIAL PRESSURE Venturi tube Oriface plate Flow nozel Dall flow tube Pitot static tube

VENTURI TUBE Sebuah Venturi memiliki sensor-

sensor tekanan untuk mengukur tekanan diferensial sebelum dan dalam penyempitan. Metode ini banyak digunakan untuk mengukur laju aliran dalam transmisi gas melalui pipa, dan telah digunakan sejak Kekaisaran Romawi times.The koefisien pelepasan dari Venturi meter berkisar 0,93-0,97.

DALL FLOW TUBE The Dall tabung adalah versi singkat dari

sebuah Venturi meter, dengan penurunan tekanan yang lebih rendah daripada lubang pelat. Seperti halnya dengan aliran ini meter laju aliran dalam sebuah tabung Dall ditentukan dengan mengukur penurunan tekanan yang disebabkan oleh pembatasan dalam saluran. Dall tabung secara luas digunakan untuk mengukur laju aliran pipeworks besar.

FLOW NOZZLEFor measurements where high temperatures and velocities are present, the flow nozzle may provide a better solution than an orifice plate. At high velocities, Its construction makes it substantially more rigid in adverse conditions and the flow coefficient data at high Reynolds numbers is better documented than for orifice plates. The flow nozzle is relatively simple and cheap, and available for many applications in many materials.

ORIFACE PLATEOriface Plate adalah sebuah piring dengan lubang, ditempatkan dalam aliran, dengan mengkonstriksi aliran, dan mengukur perbedaan tekanan di sepanjang penyempitan laju aliran. kerugian energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan Venturi Tube. Ada tiga jenis lubang: konsentrik, eksentrik, dan segmental.

ORIFACE PLATE

PITOT TUBE

alat ukur tekanan yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida dengan menentukan tekanan stagnasi. Persamaan Bernoulli digunakan untuk menghitung tekanan dinamis dan karenanya kecepatan fluida.

PITOT TUBE

VARIABLE AREA OF FLOW METER Ini merupakan contoh teknologi sederhana dari

variable area of flow meter Laju aliran volumetrik yang melalui tabung

runcing sebanding dengan perpindahan float. Masih terlalu sederhana, karena masih

bergantung pada gravitasi bumi sehingga harus di-install secara vertikal

Fluida bergerak melalui tabung dari bawah ke atas sehingga menyebabkan penurunan tekanan melintasi float-nya, yang menghasilkan gaya ke atas dan menyebabkan float bergerak ke atas tabung. Ketika ini terjadi, maka luas penampang antara dinding-dinding tabung dan float-nya (anulus) meningkat (sehingga inilah istilah variabel-daerah).

Laju aliran fluida

a

Perubahan float

Contoh teknologi terbaru, tidak bergantung pada gravitasi Desain seperti ini dapat menyederhanakan instalasi dan

operator menambahkan fleksibilitas, terutama ketika meteran harus dipasang dalam ruang fisik yang ketat dan instalasi vertikal tidak mungkin.

Penggunaan pegas dalam perpindahan float dalam tabung

Type of Variable Area Flow Meter

Direct-reading Correlated meter

DIRECT-READING FLOW METER memungkinkan pengguna untuk membaca laju aliran

cairan atau gas dalam unit teknik (yaitu, gal / min dan L / menit) dicetak langsung pada tabung, dengan menyelaraskan bagian atas mengambang dengan tanda centang di flowtube.

Keuntungan dari direct membaca flowmeter adalah bahwa laju aliran secara harfiah membaca langsung dari flowtube.

CORRELATED METER memiliki skala non-unit (biasanya tanda centang 0-65,

atau 0-150), dan datang dengan lembar data terpisah yang berhubungan membaca skala pada laju aliran flowtube ke dalam unit teknik tertentu

Lembaran korelasi biasanya memberikan 25 atau sehingga data titik sepanjang skala flowtube, yang memungkinkan pengguna untuk menentukan laju aliran yang sebenarnya di gal / menit, L / menit, atau unit rekayasa yang diperlukan.

CORRELATED METER Keuntungan :

dapat digunakan untuk berbagai gas dan cairan (aliran yang diwakili oleh unit yang berbeda) dengan memilih lembar korelasi yang sesuai, di mana tambahan pembacaan meter langsung akan diperlukan untuk aplikasi fluida yang berbeda.

jika tekanan atau temperatur perubahan parameter untuk aplikasi tertentu, pengguna hanya akan menggunakan lembar korelasi yang berbeda untuk mencerminkan parameter baru ini. Sebagai perbandingan, untuk langsung membaca meter, perubahan dalam parameter operasional akan kompromi keakuratan meteran, memaksanya untuk dikembalikan ke pabrik untuk recalibration. Secara umum, akurasi rata-rata dari variabel-daerah flowmeter adalah ± 2-4% dari fullscale aliran.

KEUNTUNGAN Keuntungan utama dari variabel-daerah

flowmeter adalah relatif biaya rendah dan kemudahan instalasi. Karena kesederhanaan desain, variabel-daerah meteran praktis bebas pemeliharaan dan, karenanya, cenderung untuk memiliki kehidupan operasi panjang.

fleksibilitas dalam menangani berbagai bahan kimia

Kelebihan dari Teflon flowmeter dengan built-in katup adalah bahwa Anda tidak hanya dapat memantau laju aliran fluida, tetapi Anda dapat mengendalikan itu, juga, dengan membuka dan menutup katup

KERUGIAN satu potensi kerugian dari variabel-daerah

flowmeter terjadi ketika suhu dan tekanan fluida menyimpang dari kalibrasi suhu dan tekanan

variasi suhu dan tekanan akan menyebabkan gas untuk memperluas dan kontrak, dan dengan demikian mengubah kerapatan dan viskositas, kalibrasi tertentu flowmeter variabel-daerah tidak akan lagi berlaku sebagai kondisi ini berfluktuasi

Efek dari perubahan viskositas potensial lain kelemahan dari variabel-area meter ketika mengukur cairan

Intinya adalah bahwa pengguna harus menyadari variasi antara kondisi kalibrasi dan kondisi operasi untuk aliran gas, dan harus benar membaca sesuai dengan rekomendasi pabrik. Beberapa pengguna memiliki pabrik mengkalibrasi meteran kondisi yang ada, tetapi hal ini mengasumsikan bahwa kondisi operasional akan tetap sama-yang jarang mereka lakukan.

APLIKASI Mengukur aliran air dan gas pada tumbuhan atau

laboratorium Pemantauan garis kimia Membersihkan udara instrumen baris (misalnya, jalur

yang menggunakan valved meter) Pemantauan pengisian filtrasi Pemantauan aliran dalam pencampuran bahan-aplikasi

(misalnya, jalur yang menggunakan valved meter) Monitoring hidrolik minyak (walaupun ini mungkin

memerlukan kalibrasi khusus) monitor air untuk makanan & minuman tanaman

TURBIN FLOW METER Turbin flow meter (lebih baik digambarkan sebagai

turbin aksial) menerjemahkan tindakan mekanik dari turbin berputar dalam cairan mengalir di sekitar sebuah sumbu yang menjadi pengguna dapat dibaca oleh laju aliran (gpm, lpm, dll). Turbin cenderung memiliki semua aliran perjalanan di sekitarnya.

TURBIN FLOW METER Roda turbin diatur di jalur aliran fluida. Fluida yang

mengalir pada sudu turbin, memberikan gaya ke permukaan dan pengaturan bilah rotor bergerak. Ketika kecepatan rotasi yang mantap telah tercapai, kecepatan sebanding dengan kecepatan cairan.

Meteran terdiri dari multi-baling berbilah terpasang pada sudut yang tepat terhadap aliran dan tergantung pada aliran fluida pada free-running bearing

Turbin arus meter digunakan untuk pengukuran gas alam dan cairan mengalir

TURBIN FLOW METER Dalam turbin flowmeter, turbin bersama dengan rotor

berada dalam pipa dimana cairan akan dilewatkan pada pipa tersebut. Rotor akan berputar karena gerakan dari cairan. Kecepatan putaran rotor akan sebanding dengan kecepatan aliran, kemudian dari putaran rotor tersebut akan diubah menjadi pulsa elektrik oleh koil bermagnet yang berada pada sisi pipa. Kipas pada turbin akan lewat dekat koil kemudian membawa pulsa pada koil dan akan diterima oleh counter/motion sensor. Jumlah pulsa per detik sebanding dengan kecepatan aliran.

TURBIN FLOW METER dapat memiliki akurasi sebesar 0,5% dari pembacaan. Ini

adalah meteran yang sangat akurat dan dapat digunakan untuk membersihkan cairan dan cairan kental hingga 100 centistokes.

Minimum 10 diameter pipa lurus pipa pada inlet diperlukan.

Output yang paling umum adalah gelombang sinus atau squarewave sinyal AC frekuensi tetapi dapat dipasang di atas untuk analog output dan klasifikasi bukti ledakan.

POSITIVE DISPLACEMET FLOWMETER Meteran ini digunakan untuk aplikasi cairan

ketika tidak ada pipa lurus yang terpasang, turbin meter dan paddlewheel sensor yang akan melihat banyak sekali turbulensi.

Positive Displacement juga digunakan untuk viskositas cairan .

POSITIVE DISPLACEMENT jenis flow meter yang memerlukan cairan yang

diukur untuk menggantikan komponen mekanis meteran agar setiap aliran fluida terjadi. Perpindahan positif (PD) flowmeters membuat pengukuran aliran volumetrik terbatas mengambil penambahan atau volume dari fluida.

Sebuah analogi dasar akan mengadakan sebuah ember di bawah keran, mengisi ke tingkat satu set, lalu dengan cepat menggantikannya dengan ember dan waktu lain tingkat di mana ember diisi (atau jumlah ember untuk "totalized" aliran) .

Dengan tekanan dan temperatur yang sesuai kompensasi, laju aliran massa dapat secara akurat ditentukan

POSITIVE DISPLACEMENT Beberapa bentuk FPD :

Reciprocating piston / berosilasi piston - masing-masing piston secara mekanik atau magnetis dioperasikan untuk mengisi silinder dengan cairan dan kemudian melaksanakan cairan. Setiap stroke mewakili pengukuran yang terbatas dari fluida.

Oval gear - dua berotasi oval disinkronisasi gigi persneling dengan "menekan" jumlah terbatas cairan melalui meteran untuk setiap revolusi.

POSITIVE DISPLACEMENT Nutating disk - disk dipasang pada sebuah bola adalah

"goyah" tentang akses oleh aliran fluida dan setiap putaran mewakili jumlah yang terbatas cairan ditransfer.

Rotary baling-baling - Sebuah memutar impeller yang mengandung dua atau lebih baling-baling membagi ruang antara baling-baling ke volume diskrit dan masing-masing rotasi (atau baling-baling kelulusan) dihitung.

Diafragma - Fluida ditarik ke sisi inlet diafragma yang berosilasi dan kemudian menghilangkan ke stopkontak. Diafragma berosilasi siklus dihitung untuk menentukan laju aliran.

Berulang kali perpindahan positif menjebak flowmeters cairan untuk mengukur aliran. Hal ini dapat dianggap sebagai berulang kali mengisi ember dengan cairan sebelum membuang isi hilir. Berapa kali bahwa ember diisi mewakili aliran. Banyak flowmeter perpindahan positif geometri yang tersedia.

ELECTROMAGNETIC FLOWMETERS

• Terbatas pada Conductive fluids• ketidakakuratan ±1%• Expensive (material dan penggunaan listrik)• sinyal voltase 1 mV ketika flow rate 1 m/s

ELECTROMAGNETIC FLOWMETERS Mekanisme kerja

Faraday’s Formula

E =V x B x D

where:E = The voltage generated in a conductorV = The velocity of the conductorB = The magnetic field strengthD/L = The length diameter of the conductor

VORTEX SHEDDING FLOWMETERS

• An obstruction in a fluid flow creates vortices in a downstream flow.• Low Power Consumption• Inacuracy ±1%• Turn Off at low flow rates• In minimum linear Reynolds number constraint, the measurement will

not be accurate

ULTRASONIC FLOWMETERS Frekuensi yang dipantulkan oleh sinyal akan

berubah sesuai dengan kecepatan aliran. Tidak dibatasi untuk fluida yang konduktif Berguna untuk mengukur aliran fluida yang

corrosive Dibedakan menjadi dua:

Doppler Shift Ultrasonic Flowmeters Transit Time Ultrasonic Flowmeter

DOPPLER SHIFT ULTRASONIC FLOWMETER Konsep utama berdasarkan prinsip kerja hukum Doppler Frekuensi antara 0,5 MHz-20 MHz Mekanisme kerja : Transmission Frequency (ft) yang terpancar kedalam aliran fluida

kemudian dimodifikasi oleh pantulan yang berasal dari partikel dan gelembung dan menghasilkan Received Frequency (fr)

doppler.swf

v = c (fr - ft) / 2 ft cosΦ        wherefr = received frequencyft = transmission frequencyv = fluid flow velocityΦ = the relative angle between the transmitted ultrasonic beam and the fluid flowc = the velocity of sound in the fluid

TRANSIT TIME ULTRASONIC FLOWMETER Pengukuran yang berdasarkan perbedaan waktu antara

gelombang transmitter yang telah dipengaruhi oleh kecepatan aliran fluida baik searah dan berlawanan arah.

Tf = forward transmission timeTb = backward transmission timec = kecepatan suarav = kecepatan aliranFf = Frekuensi forwardFb = Frekuensi backward

measuring4.swf

INTELEGENT FLOWMETER

Intelegent flowmeter dapat digunakan dengan baik dalam hubunganya dengan obstruksi aliran jenis transduserSalah satu manfaat langsung dari hal ini yaitu pembatasan aliran pada plat lubang

Pada proses ini,hampir semua jenis data transduser di masukan ke komputer.Setelah pengolahan aliran mentah transduser,aliran komputer mampu menghasilkan aliran pengukuran yang sangat tinggi akurasi