A. Project Title
Effect of Pipe Diameter Variation on Steam Pressure Drop
B. Author Complete Name
Muhammmad Rafa Rizkia
C. Affiliation
Departemen Teknik Mesin, Universitas Indonesia
D. Abstract
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi diameter pipa terhadap kehilangan tekanan uap dalam kondisi aliran tunak. Dengan menggunakan pendekatan metode numerik, dilakukan perhitungan terhadap tiga variasi diameter pipa: 0,0254 m, 0,0508 m, dan 0,0762 m. Debit volumetrik ditetapkan sebesar 0,01 m³/s. Perhitungan mencakup kecepatan aliran, bilangan Reynolds, faktor gesekan, dan kehilangan tekanan. Hasil menunjukkan bahwa semakin besar diameter pipa, semakin kecil kehilangan tekanan yang terjadi, mengindikasikan pentingnya pemilihan diameter pipa dalam sistem perpipaan uap.
E. Author Declaration
1. Deep Awareness (of) I
Dalam penyusunan proyek ini, saya menyadari pentingnya kesadaran diri sebagai bagian dari ciptaan-Nya, dan berusaha mengingat Sang Pencipta dalam setiap tahapan kerja. Proyek ini diorientasikan untuk memberikan manfaat luas dan menjaga nilai-nilai etika dalam penerapannya.
2. Intention of the Project Activity
Tujuan dari proyek ini adalah memahami lebih dalam bagaimana variasi diameter pipa mempengaruhi performa aliran uap dalam sistem perpipaan. Proyek ini juga bertujuan mengembangkan kemampuan analitis dan numerik sebagai bagian dari kontribusi dalam bidang teknik mesin.
F. Introduction
Aliran fluida dalam pipa merupakan aspek penting dalam berbagai aplikasi teknik. Kehilangan tekanan yang terjadi selama aliran berlangsung sangat bergantung pada dimensi geometris pipa, termasuk diameter. Studi ini difokuskan pada analisis hubungan antara variasi diameter pipa dan besar kehilangan tekanan pada aliran uap.
Initial Thinking (about the Problem):
Permasalahan kehilangan tekanan dalam sistem perpipaan sudah banyak diteliti, namun variasi spesifik pada kondisi uap dengan debit tetap dan diameter yang bervariasi masih perlu diperdalam, terutama untuk aplikasi desain sistem energi.
G. Methods & Procedures
Idealization:
Asumsi yang digunakan meliputi aliran tunak, viskositas konstan, sifat fluida homogen, serta aliran laminar sepenuhnya berkembang. Kehilangan panas ke lingkungan diabaikan.
Instruction (Set):
- Menentukan debit aliran tetap sebesar 0,01 m³/s.
- Memilih tiga variasi diameter pipa: 0,0254 m, 0,0508 m, 0,0762 m.
- Menghitung luas penampang pipa.
- Menghitung kecepatan aliran untuk setiap diameter.
- Menentukan bilangan Reynolds untuk mengidentifikasi jenis aliran.
- Menghitung faktor gesekan menggunakan pendekatan laminar
- Menggunakan persamaan Darcy-Weisbach untuk menghitung kehilangan tekanan.
- Membuat grafik hubungan antara diameter pipa dan kehilangan tekanan.
- Melakukan visualisasi distribusi kecepatan aliran melalui simulasi CFD sederhana.
H. Results & Discussion
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa peningkatan diameter pipa secara signifikan mengurangi kehilangan tekanan.
Berikut tabel rekapitulasi:
| No | Diameter Pipa (m) | Luas Penampang (m²) | Kecepatan Aliran (m/s) | Bilangan Reynolds | Faktor Gesekan (f) | Kehilangan Tekanan (kPa) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,0254 | 0,000507 | 19,735 | 181,432 | 0,000353 | 0,131 |
| 2 | 0,0508 | 0,002027 | 4,934 | 90,716 | 0,000705 | 0,0082 |
| 3 | 0,0762 | 0,004560 | 2,193 | 60,477 | 0,001058 | 0,0016 |
Grafik menunjukkan tren penurunan eksponensial kehilangan tekanan terhadap diameter pipa.
Visualisasi simulasi CFD memperlihatkan profil kecepatan parabolik khas aliran laminar fully developed.
I. Conclusion, Closing Remarks, Recommendations
Kesimpulannya, pemilihan diameter pipa yang lebih besar dapat secara signifikan mengurangi kehilangan tekanan, yang penting untuk efisiensi energi dalam sistem perpipaan uap. Untuk aplikasi nyata, perlu juga mempertimbangkan aspek biaya material dan ruang instalasi. Penelitian lanjutan disarankan untuk mengkaji pengaruh faktor turbulensi dan variasi suhu.
J. Acknowledgments
Terima kasih saya ucapkan sebesar – besarnya kepada Prof. Dr. Ir. Ahmad Indra Siswantara dan seluruh Asisten Dosen kelas Metode Numerik atas ilmu dan manfaat yang telah diberikan, sehingga saya dapat menyusun Laporan Tugas Besar Metode Numerik untuk memenuhi Ujian Akhir Semester Genap 2024/2025.
K. References (Literature Cited)
- White, F.M., Fluid Mechanics, 7th Edition, McGraw-Hill, 2011.
- Çengel, Y.A., & Cimbala, J.M., Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, 4th Edition, McGraw-Hill, 2018.
