FCS Equations
C. FCS Equations
1. Formula untuk Liquid (Non Compressible Fluids)
a. Volume basis :
Cv = Q
G ΔP
Dimana : Cv
= Valve flow coefisient
= Maximum flow rate of liquid (gpm)
G = Spesific gravity of fluid at flowing temperature (water = 1) ΔP
= Pressure drop (P1 – P2), psi
P1
= Valve upstream pressure (psia)
P2
= Valve down stream pressure (pisa)
b. Weight basis :
Dimana : Cv
= Valve flow coefisient
= Maximum flow rate of liquid (lb/h)
G = Spesific gravity of fluid at flowing temperature (water = 1) ΔP
= Pressure drop (P1 – P2), psi
P1
= Valve upstream pressure (psia)
P2
= Valve down stream pressure (pisa)
2. Formula untuk Gas and Vapors (Other than Steam)
Dimana :
Cg = Valve flow coefisient
= Flow of vapors (SCFH)
G = Spesific gravity of fluid at flowing temperature T
= Flowing temperature (deg. Rankine)
ΔP
= Pressure drop (P1 – P2), psi
P1
= Valve upstream pressure (psia)
P2
= Valve down stream pressure (pisa)
3. Formula untuk Steam
Dimana : Cs
= Valve flow coefisient
= Flow of fluida (lb/h)
Tsh
= Degrees superheat (deg. F)
ΔP
= Pressure drop (P1 – P2), psi
P1
= Valve upstream pressure (psia)
P2
= Valve down stream pressure (pisa)
4. Special Condition
a. Flashing dan Kavitasi
Adanya hambatan (restriction) yang diberikan oleh control valve terhadap aliran liquid maka pada bagian hilir (downstream) akan terjadi pemampatan aliran. Pada daerah yang pemampatannya paling besar akan terjadi penurunan tekanan yang paling rendah dan kenaikan kecepatan aliran yang paling besar. Titik-titik pada daerah ini disebut vena contracta.
Untuk mempertahankan kestabilan aliran liquid yang melalui control valve, maka pada vena contracta harus memiliki kecepatan yang paling besar karena luas penampangnya terkecil. Sebagai akibat dari hukum kekekalan energi, penambahan kecepatan (energi kinetik) pada vena contracta akan mengakibatkan penurunan tekanan (energi potensial).
Selanjutnya setelah lepas dari vena contracta, aliran liquid akan akan berekspansi ke dalam daerah yang lebih besar. Kecepatan akan mengecil kembali dan tekanan akan membesar. Akan tetapi dalam kenyataannya tekanan pada hilir (downstream) tidak akan pernah mencapai harga yang sama dengan tekanan pada hulu (upstream) dari control valve. Akibatnya akan selalu timbul perbedaan tekanan antara hulu dan hilir. High recovery valve dan low recovery valve yang disebabkan oleh hambatan valve tersebut diperlihatkan pada gambar 4.50.
VENA CONTRACTA
P1 P2
HIGH RECOVERY P1
LOW RECOVERY
Gambar 4.52. Perbandingan dari profil tekanan untuk High & Low Recovery
pada Vena Contracta
· Kurva aliran dari karakteristik Flashing
Sehubungan dengan karakteristik recovery dari valve, apabila harga pressure recovery (P2) pada vena contracta berada di bawah tekanan uap / vapor pressure (Pv) dari liquid tersebut yang diakibat adanya kenaikan kecepatan fluida pada titik ini, maka akan terjadi aliran gelembung pada bagian hilir dari control valve. Proses semacam ini dinamakan flashing, dan ditunjukkan pada gambar 4.52.
Flashing ini dapat menyebabkan kerusakan erosi pada valve trim part, yang terjadi akibat kecepatan tinggi dari fluida dekat dengan seat line dari valve plug dan seat ring.
Gambar 4.53. Kerusakan yang diakibatkan Flashing
Liquid
Vapour
Vapour Pressure (Pv)
Vena Contracta
Gambar 4.54. Kurva aliran dari karakteristik Flashing
· Kurva aliran dari karakteristik Kavitasi (Cavitation)
Sebalinya bila pressure recovery (P2) yang terjadi pada vena contracta berada di atas tekanan uap (Pv) dari liquid , maka gelembung akan collapse yang akan mengeluarkan energi yang besar sekali dan menghasilkan noise. Proses semacam ini dinamakan kavitasi, dan ditunjukkan pada Gambar 2.4
Kavitasi dapat mengakibatkan kerusakan pada material oleh karena adanya gelembung-gelembung yang collapse.
Gambar 4.55. Kerusakan yang diakibatkan Cavitation
Liquid Liquid
Vapour Vapour
Liquid Liquid
Vapour Pressure (Pv) Vapour Pressure (Pv)
Vena Contracta Vena Contracta
Gambar 4.56. Kurva aliran dari karakteristik Kavitasi