Bagaimana perhitungan / Calculation untuk menentukan Flow rate suatu fluida yang mengalir pada suatu pipe / Tubing? Seberapa besar pengaruh jarak pipe / tubing, Diameter Tubing, Jenis
material Tubing, ketinggian antara ujung tubing yang satu terhadap yang
lain, Pressure yang sedang mengalir, Viscosity dari Fluida yang mengaliri
tubing / pipe, dll? Faktor-faktor apa sajakah yang mempengaruhi Flow rate, selain faktor2
diatas?
Pertanyaan : Ratman Hadi

Mohon Pencerahan, bagaimana perhitungan / Calculation untuk menentukan Flow
rate suatu fluida yang mengalir pada suatu pipe / Tubing.

Seberapa besar pengaruh jarak pipe / tubing, Diameter Tubing, Jenis material
Tubing, ketinggian antara ujung tubing yang satu terhadap yang lain, Pressure
yang sedang mengalir, Viscosity dari Fluida yang mengaliri tubing / pipe, dll.

Faktor-faktor apa sajakah yang mempengaruhi Flow rate, selain faktor2 diatas.

Tanggapan 1 : Teddy

Pak/Mas Ratman Hadi,
Untuk aliran incompressible nonviscous, biasanya segala sesuatunya mengenai
dinamika aliran sudah terangkum dalam formula Berneoulli ( P/densitas + gz +
v2/2 = C) yang sebenarnya diekstrak dari Persamaan Aliran Euler Satu Dimensi
yang lebih luas menggambarkan dan "menangkap" gejala-gejala aliran.
Dengan persamaah Berneoulli bisa dihitung berapa kecepatan aliran pada suatu
titik pada berbagai beban aliran.

Meskipun persamaan Berneoulli diatas bisa diterapkan secara luas untuk berbagai
aplikasi tapi tetap memiliki keterbatasan pada wilayah incompressible nonviscous.

Dengan demikian untuk memudahkan perhitungan kecepatan aliran pada tubing, ada
2 metode yang dapat dipakai:

1. Pada aliran Incompressible Laminar Newtonian Fluids Flow, mengikuti teori
Hagen-Poseuille:

Kecepatan rata-rata V (Q/A):

V = (1/8u)(-dP/dx)ro2

Kecepatan maksimum profil aliran:
Umax = 2V

dimana u= viskositas dinamik , ro = D/2

2. Pada aliran Incompressible Trubulent Newtonian Fluid Flow

Bisa dihitung dengan menggunakan universal formula hasil pekerjaan Blasius,
Prandtl, dan Nikuradse berikut ini:

V/Vf = 1.75 + 5.75 log (Vf*ro*densitas/u)

dimana Vf = friction velocity/shear velocity = sqrt(To/densitas)

Secara umum hubungan tekanan dan kecepatan dapat dilihat dari persamaan Darcy
DP/dx=f*L*V2/D*2*g (dimana f = friction pipe coefficient, untuk aliran laminar
f = Reynold Number/64, untuk turbulen bisa memakai formula empiris blasius,
Nikuradse, Prandtl, dsb)

Dari semua persamaan diatas bisa dilihat relasi dan hubungan timbal balik yang
mungkin terjadi antara kecepatan, viskositas, diameter, tekanan, dsb.

Untuk lebih detil bisa dibaca pada berbagai buku Mekanika Fluida pada bab fluid
dynamics.

Untuk gas, mungkin yang lain bisa menambahkan.

Kekurangan dan kesalahan silahkan dikoreksi.

Tanggapan 2 : Weby

Pak Ratman Hadi dan Pak Teddy,
Wah jawaban dari Pak Teddy komplit banget! 🙂
Kalau saya sih cukup dengan mengingat-ingat persamaannya Bernoulli saja untuk
perhitungan aliran, biar mudah ngebayanginnya (jika terjadi elevasi pipa, hilang
tekan). kalau fluidanya turbulen? ya dilaminarkan saja, kan lebih gampang melakukan
pengukuran aliran fluida laminar daripada turbulen (pake straightening vane
misalnya), yg mudah2 aja kalo saya hehehe..
untuk aplikasi fluida yg lebih spesifik (gas misalnya), bisa menengok sebentar
ke AGA report no 3.
tapi prinsipnya ya balik lagi ke Bernoulli. saya kira begitu dulu…

Tanggapan 3 : Arief Rahman

Mungkin maksudnya Mas Wiby swirl dan non swirl flow (???). Mostly persamaan
perhitungan flowmeter didasarkan pada turbulent flow karena proses-pun sebagian
besar, kalau tidak bisa dikatakan hampir seluruhnya, didisain pada
kondisi turbulen.

Pemasangan straightening Vane, misalnya, adalah untuk mengurangi swirl pada
flow path. Minimum straight run requirement adalah parameter untuk meyakinkan
bahwa swirl flow tidak terjadi pada saat mengenai pengukuran dilakukan di flow
element (Orifice dan sebagian besar head meter lainnya) berdasarkan hasil laboratory
test.

Adapun persamaan pengukuran flowrate yang memakai Hukum Bernoulli setahu saya
kebanyakan untuk head meter type. Kalau untuk metode yang lain, misalnya ultrasonic,
Coriolis, Displacement meter dsb-dsb tidak menggunakan Bernoulli.

Untuk head type meter-pun (Orifice, Ventury dsb-dsb) karena persamaan Bernoulli
berdasarkan keadaan ideal maka ditambahkan factor koreksi antara ideal flowrate
dengan actual flow rate. Faktor koreksi ini yang diturunkan dari hasil data
laboratorium berupa persamaan empirik yang hasilnya jadi semacam AGA-3 atau
yang lainnya.

Semoga membantu. Sorry kalau salah.