Pipa dengan pompa. Pipa hubungan seri.

21

2.5.1 Pipa dengan pompa.

Pompa digunakan untuk menaikkan zat cair dari kolam ke suatu kolam lain dengan selisih elevasi muka air Hs, seperti yang ditunjukan pada gambar 2.5, maka daya yang digunakan oleh pompa untuk menaikkan zat cair setinggi Hs adalah sama dengan tinggi Hs ditambah dengan kehilangan tenaga selama pengaliran dalam pipa tersebut. Kehilangan tenaga adalah ekivalen denganpenambahan tinggi elevasi, sehingga efeknya sama dengan jika pompa menaikkan zat cair setinggi H = Hs + Σh f Dalam gambar tersebut tinggi kecepatan diabaikan sehingga garis tenaga berhimpit dengan garis tekanan. Gambar 2.5 Pipa dengan pompa. Kehilangan tenaga terjadi pada pengaliran pipa 1 dan pipa 2 yaitu sebesar h f1 dan h f2 . Pada pipa 1 yang merupakan pipa isap, garis tenaga dan tenaga menurun sampai di bawah pipa. Bagian pipa dimana garis tekanan di bawah sumbu pipa mempunyai tekanan negatif. Sedang pipa 2 merupakan pipa tekan. 22 daya yang diperlukan pompa untuk menaikkan zat cair : � = ��� � 2.2 atau dalam satuan hp horse power, daya kuda: � = ��� 75� 2.3 dengan η adalah efisiensi pompa. Pada pemakian pompa, efisiensi pompa digunakan sebagai pembagi dalam rumus daya pompa.

2.5.2 Pipa hubungan seri.

Apabila suatu aliran pipa terdiri dari pipa-pipa dengan ukuran yang berbeda, dan pipa tersebut adalah dalam hubungan seri. Gambar 2.6 menunjukkan suatu sistem tiga pipa dengan karakteristik berbeda yang dihubungkan dengan secara seri. Panjang, diameter dan koefisien gesekan masing-masing pipa adalah L 1 , L 2 , L 3 ; D 1 , D 2 , D 3 dan f 1 , f 2 , f 3 . Gambar 2.6 Pipa dalam hubungan seri. Jika beda tinggi muka air kedua kolam diketahui, akan dicari besar debit aliran Q dengan menggunakan persamaan kontinuitas dan energi Bernoulli. 23 Langkah pertama yang harus dilakukan adalah menggambarkan garis tenaga. Seperti terlihat pada gambar, garis tenaga akan menurun kearah aliran. Kehilangan tenaga pada masing-masing pipa adalah h f1 , h f2 dan h f3. Dianggap bahwa kehilangan tenaga sekunder kecil sehingga diabaikan. Q = Q 1 = Q 2 = Q 3 2.4 Dengan menggunakan persamaan Bernoulli untuk titik 1 dan 2 pada garis aliran: � 1 + � 1 � + � 1 2 2� = � 2 � 2 � + � 2 2 2� + ℎ �1 + ℎ �2 + ℎ �3 2.5 Pada kedua titik, tinggi tekanan adalah H 1 dan H 2 , dan kecepatan V 1 = V 2 = 0 tampang aliran sangat besar, sehingga persamaan diatas menjadi: z 1 + H 1 = z 2 + H 2 + h f1 + h f2 + h f3 z 1 + H 1 – z 2 + H 2 = h f1 + h f2 + h f3 Atau H = h f1 + h f2 + h f3 2.6 Dengan mengunakan persamaan Darcy-Weisbach, persamaan 2.6 menjadi: � = � 1 � 1 � 1 � 1 2 2� + � 2 � 2 � 2 � 2 2 2� + � 3 � 3 � 3 � 3 2 2� 2.7 Untuk masing-masing pipa kecepatan aliran: � 1 = � �� 1 2 4 � 2 = � �� 2 2 4 � 3 = � �� 3 2 4 2.8 Substitusikan nilai V 1 , V 2 , dan V 3 ke dalam persamaan 2.7, didapat: � = 8 � 2 �� 2 � 1 � 1 � 1 5 + � 2 � 2 � 2 5 + � 3 � 3 � 3 5 2.9 24 Debit aliran adalah: � = ��2�� 4� �1�1 �15 + �2�2 �25 + �3�3 �35 � 1 2 � 2.10 Kadang-kadang penyelesaian pipa seri dilakukan dengan suatu pipa ekivalen yang mempunyai penampang seragam. Pipa disebut ekivalen apabila kehilangan tekanan pada pengaliran di dalam pipa ekivalen sama dengan pipa-pipa yang diganti. Sejumlah pipa dengan bermacam-macam nilai f , L, dan D akan dijadikan suatu pipa ekivalen. Untuk itu diambil diameter D e dan koefisien gesekan f e dari pipa yang terpanjang atau yang telah ditentukan, dan kemudian ditentukan panjang pipa ekivalen. Kehilangan tenaga dalam pipa ekivalen: � = 8 � 2 �� 2 � � � � � � � 5 � 2.11 Substitusikan dari persamaan 2.9 ke persamaan 2.11 didapat: � � = � � 5 � � � 1 � 1 � 1 5 + � 2 � 2 � 2 5 + � 3 � 3 � 3 5 2.12

2.6 Tinjauan Hidrolika Aliran dalam IPAL.