Desain Saluran Udara

113

(7.1)

Tujuan Instruksional

Dalam bab ini dijelaskan mengenai perhitungan perencanaan system saluran udara, kerugian

tekanan pada saluran udara dan metode perhitungan pada saluran udara. Diharapkan setelah

memahami bab ini mahasiswa mampu untuk ;

1. Menghitung kerugian tekanan pada system saluran udara.

2. Menentukan ukuran saluran udara.

3. Mendesain system saluran udara menggunakan metode yang ada.

Sistem saluran udara komersil, industri, perumahan maupun bandara harus

mempertimbangkan (1) ketersediaan ruang, (2) difusi ruang udara, (3) tingkat kebisingan, (4)

kebocoran pipa, (5) beban panas dalam ducting dan kerugian yang terjadi, (6) balancing, (7)

pengendalian kebakaran, (8) biaya investasi awal, dan (9) biaya operasional

Kesalahan dalam desain saluran udara dapat menghasilkan sistem tidak baik, dan mahal

biaya operasinya. Kekurangan distribusi udara dapat menyebabkan ketidaknyamanan ; sementara

kurangnya peredam suara attenuators akan meningkatkan tingkat kebisingan.

Saluran udara yang buruk menghasilkan system yang tidak seimbang (tidak balance).

Pemasangan konstruksi ducting atau kurangnya duct sealing untuk mejaga kekedapan

menghasilkan system saluran udara yang mahal biaya operasinya. Insulasi saluran udara yang

benar dapat mengurangi kerugian panas.

7.1. Karakteristik Aliran Dalam Ducting

7.1.1. Hukum Bernoulli

Bab VII.Desain Saluran Udara

Sistem Saluran Udara Bab VII. Desain Saluran Udara

114

(7.2)

(7.3)

(7.4)

Dimana

v = kecepatan aliran udara lokal, m/sP = tekanan absolute, Pa (N/m2) = kerapatan udara, kg/m3

g = percepatan gravitasi, m/s2

z = selisih ketinggian, m

dengan assumsi densitas fluida dalam system adalah konstan, maka persamaan 7.1 menjadi :

Untuk analisa system saluran udara, maka persamaan 7.2 harus memperhatikan kedua section

dari system saluran udara, sehingga persamaannya menjadi :

Dimana,

V : kecepatan rata – rata aliran udara dalam ducting, m/s

pt,1-2 : kerugian tekanan total karea gesekan dan kerugian dinamis pada section 1 dan 2,

Pa.

Pada persamaan 7.3, kecepata rata – rata aliran V, menggantikan nilai v (kecepatan aliran

streamline) karena sesuai dengan percobaan untuk menghindari error yang terjadi pada aliran

streamline pada saat menghitung rv2/2. Selanjutnya pada sisi kiri persamaan 7.3 ditambahkan

pz1; dan pada sisi kanan ditambahkan pz2, dimana pz1 dan pz2 adalah tekanan atmosphere pada

ketinggian z1 dan z2. Sehingga persamaan menjadi ;,

Tekanan atmosphere pada ketinggian tertentu ( pz1 dan pz2) didapatkan dari nilai tekanan

atmosphere sebagai berikut :


115

(7.5)

(7.6)

(7.7a)

(7.7c)

(7.7b)

Dengan memasukan persamaan 7.5 dan 7.6 kedalam persamaan 7.4 maka didapatkan perubahan

tekanan total antara titik 1 dan titik 2. Dengan asumsi tidak ada perubahan suhu antara titik 1 dan

2 maka 1 = 2 atau = 1 = 2, sehingga persamaan menjadi

Dimana ;

ps,1 = tekanan statis pada ketinggian z1, Pa

ps,2 = tekanan statis pada ketinggian z2, Pa

V1 = kecepatan rata – rata pada titik 1, m/s

V2 = kecepatan rata – rata pada titik 2, m/s

a = massa jenis udara luar, kg/m3

= massa jenis udara atau gas dalam ducting, kg/m3

pse = tekanan karena effect grafitasi thermal, Pa

pt = perubahan tekanan total antara section 1 dan 2, Pa

pt,12 = kerugian tekanan total karena gesekan dan loses dinamik antara setion 1 dan 2, Pa

7.1.2. Head dan Tekanan

Istilah head dan tekanan seringkali digunakan secara bergantian, namun pengertian head

sebenarnya adalah ketinggian suatu fluida yang didukung oleh suatu gaya ataupun aliran fluida

tersebut, sementara tekanan adalah gaya per satuan luas. Untuk cair adalah sangat sesuai


116

(7.8)

(7.10)

(7.11)

(7.12)

(7.9)

penggunaan istilah head untuk fluida yang mengalir, sementara untuk udara dan gas, istilah

tekanan lebih tepat digunakan untuk mengukur tekanannya.

a. Tekanan static

Dari persamaan Bernoulli istilah p/g adalah static head; sementara p adalah static pressure.

b. Tekanan karena aliran atau kecepatan fluida

Dari persamaan Bernoulli, istilah V2/2g mengacu pada velocity head, dan istilah V2/2

adalah velocity pressure. Dari persamaan diatas nampak bahwa velocity head tidak tergantung

pada densitas, sementara velocity pressure tergantung pada densitas.

Dimanapv : velocity pressure, Pa

V : kecepatan rata – rata fluida, m/s

Untuk kondisi udara standar, = 1,20 kg/m3, maka persamaan menjadi

Sementara V dihitung dari persamaan :

dimana

Q : jumlah aliran udara, L/s

A : luas penampang ducting, mm2.

c. Tekanan Total

Tekanan total system merupakan penjumlahan dari tekanan static dan velocity pressure :

Atau

(7.13)


117

(7.13)

(7.14)

Dimana,

Pt : tekanan total, Pa

Ps : tekanan static, pa

Pv : velocity pressure, Pa

7.2. Analisa sistem saluran udara

Tekanan total dari system saluran udara akan berubah – ubah dikarenakan adanya gesekan,

fitting, peralatan dan efek gravitasi thermal,yang dihitung dengan persamaan sebagai berikut ;

Dimana,

pi j= tekanan total untuk i-section, Pa

pij = kerugian tekanan karena gesekan untuk i-section, Pa

pij = kerugian tekanan j-fittings, termasuk efek fan (FSE), untuk i-section, Pa

pij = kerugian tekanan karena k-peralatan untuk i-section, Pa

pij = efek gravitasi thermal untuk i-section, Pa

m = jumlah fitting dalam i-section

n = jumlah peralatan dalam i-section

= jumlah cerobog dalam i-section

nup = jumlah section ducting pada sisi keluar fan (exhaust/return air subsystems)

ndn = jumlah sections ducting pada sisi masuk fan (supply air subsystems)

Dari persamaan 7.13, efek gravitasi thermal pada setiap ducting vertical dengan massa jenis udara

lebih berat dari pada masss jenis udara lingkungan di hitung dengan persamaan sebagai berikut ;

Dimana ;

pse = efek gravitasi thermal, Pa

z1 dan z2 = ketinggian dari dasar arah aliran (gambar 7.1.), m


118

(7.15)

a = massa jenis udara lingkungan, kg/m3

= massa jenis udara atau gas dalam ducting, kg/m3

Untuk menentukan kebutuhan tekanan total fan system saluran udara, digunakan persamaan

berikut ;

Dimana ;

Fup dan Fdn = bagian ducting pada sisi keluar dan sisi hisap dari fan

Pt = tekanan total fan, Pa

Gambar 7.2 menunjukan penggunaan persamaan 7,15. Sistem memiliki 2 supplai dan 3

return terminal yang dihubungkan dengan 9 section membentuk 6 jalur, yaitu ; 1-3-4-9-7-5, 1-3-4-

9-7-6, 1-3-4-9-8, 2-4-9-7-5,

2-4-9-7-6, and 2-4-9-8.

Gambar 7.1. Efek Gravitasi Thermal


119

(7.16)

Untuk menentukan kebutuhan tekanan fan, maka enam persamaan 7.16 dapat digunakan

dengan memperhatikan bahwa untuk tiap perhitungan tekanan total harus dibuat sama untuk

kesetimbangan system. Sehingga pada umumnya untuk desain system saluran udara akan diambil

jalur ducting yang paling panjang.

7.3. Perubahan Tekanan Pada Sistem Saluran Udara

Gambar 7.3. menunjukan perubahan tekanan total dan tekanan statis didalam suatu

system fan dan system ducting , dan menunjukan gradient perubahan tekanan total dan tekanan

statis dengan tekanan atmosphere sebagai tekanan referensi. Untuk ducting dengan luas

penampang yang sama, maka kerugian tekanan total dan tekanan statis akan sama, namun karena

adanya belokan, dan fitting makan tekanan akibat kecepatan akan menurun dan tekanan total

turun sementara tekanan statis akan naik, hal ini dinamakan static regain.

Gambar 7.2. Ilustrasi sistem saluran udara dengan 6 jalur dan 9 section.


120

(7.15)

Pada converging transitions, velocity pressure naik searah dengan aliran udara dan

tekanan total absolute dan tekanan statis absolute akan turun. Sementara pada sisi keluar (titik

6), kerugian tekanan total tergantung pada bentuk dari fitting dan sifat – sifat aliran. Sementara

tekanan static dapat lebih atau kurang dari satu, jika tekanan static kurang dari satu berarti

tekanannya dibawah tekanan atmosphere, atau udara dalam ducting lebih ringan dari pada udara

luar. Tekanan static fan dapat di ketahui dari perhitungan sebagai berikut ;

Dimana

Ps = fan static pressure, Pa

Pt = fan total pressure, Pa

pv,o = fan outlet velocity pressure, Pa

Gambar 7.3. Perubahan tekanan pada aliran udara dalam ducting.


121

(7.16)

(7.17)

7.4. Losses Pada Ducting

Kerugian pada system saluran udara (ducting) merupakan suatu proses perubahan

irreversible dari energy mekanik menjadi panas. Ada dua macam kerugian dalam ducting yaitu

kerugian gesek (friction) dan kerugian dinamis (dynamic losses).

7.4.1. Friction Losses

Kerugian gesek timbul karena adanya kekentalan dan adanya perubahan momentum antara

molekul – molekul dalam aliran laminar dengan partikel individual yang menghalangi gerakan

lapisan fluida pada kecepatan yang berbeda dalam aliran turbulen. Sehingag kerugian gesek terjadi

sepanjang saluran ducting. Untuk aliran fluida dalam ducting, kerugian gesek dapat dihitung

menggunakan rumus Darcy sebagai berikut ;

Dimana :

pf = kerugian gesekan, Pa

f = factor gesekan

L = panjang ducting, m

Dh = diameter ducting, mm

V = kecepatan aliran, m/s

= massa jenis fluida, kg/m3

Dalam aliran laminar (Reynolds numbers kurang dari 2000), maka factor gesekan hanya

merupakan fungsi dari angka Reynolds. Sementara untuk aliran turbulen, factor gesekan dapat

sebagagi fungsi dari angka Reynolds, kekasaran permukaan dan gangguan / halangan pada saluran

udara semisal ada nya filter.


122

(7.18)

(7.19)

(7.20)

Dimana :

= factor kekasaran material, mm

Re = angka Reynolds

Kekasaran Permukaan

Suatu persamaan untuk menghitung factor kekasaran yang telah disederhanakan

olehAltshul (Altshul et al. 1975) dan Tsal, adalah sebagai berikut :

Faktor gesekan yang didapat dari persamaan Altshul-Tsal equation adalah 1.6% dari yang

didapatkan melalui persamaan Colebrook’s. Nilai angka Reynolds dapat dihitung menggunakan

persamaan ;

Dimana = viskositas kinematis, m2/s.

Untuk udara standar, Re dapat dihitung menggunakan rumus ;

Nilai kekasaran permukaan absolute dari ducting sangat ditentukan oleh material yang digunakan,

dan nilai kekasaran tersebut dapat dilihat pada table 7.1.


123

Tabel 7.1. Factor kekasaran permukaan ducting

Friction Chart

Tahanan fluida yang ditimbulkan oleh gesekan dalam suatu ducting yang bulat dapat ditentukan

menggunakan grafik pada gambar 7.4. Pada grafik tersebut dapat kita tentukan kerugian gesekan

per panjang ducting jika diketahui diameter ducting dan kecepatan aliran dalam ducting.


124

(7.21)

Luas Penampang Ducting

Non Circular DuctingDengan menggunakan suatu analisa momentum kita dapat menentukan hubungan antara

tegangan geser pada dinding ducting rata – rata per unit panjang ducting dengan aliran turbulen

dalam suatu bidang ducting. Dari analisa tersebut dihasilkan istilah diameter hidrolis dari ducting,

sebagai berikut ;

Dimana ;

Gambar 7.4. Perubahan tekanan pada aliran udara dalam ducting.


125

(7.22)

(7.23)

(7.24)

(7.25)

(7.26)

Dh = diameter hidrolis, mm

A = luas penampang ducting, mm2

P = keliling lingkaran penampang ducting, mm

Ducting Persegi (Rectangular Ducting)Untuk ducting persegi (kotak) maka dapat dicari diameter equivalennnya dengan menggunakan

rumus 7.22, atau menggunakan appendix 7.2 dan selanjutnya digunakan untuk menentukan

koefisien gesekan ducting.

Dimana ;

De = diameter ekuivalen dari ducting persegi, mm

a = lebar ducting persegi, mm

b = panjang ducting persegi, mm

Flat Oval DuctingUntuk ducting dengan penampang oval, maka diameter equivalent bisa didapatkan menggunakan

rumus 7.24 sebagai berikut ;

Dimana A adalah luas penampang melintang dari ducting oval dan dirumuskan sebagai ;

Dan keliling ducting oval P dihitung sebagai berikut ;

Dimana ;


126

(7.27)

(7.28)

P = keliling ducting oval, mm

a = dimensi major dari ducting oval, mm

b = dimensi minor dari ducting oval, mm

7.3.2. Dynamic Losses

Kerugian dinamis timbul dari aliran yang diakibatkan adanya fitting, outlet yang mengubah bentuk,

arah dan laju aliran. Fitting termasuk elbow, transition, dan sambungan. Parameter nilai koefisien

gesekan local karena fitting tersebut dapat dihitung menggunakan table (appendix 7.3), kurva

maupun persamaan (7.27)

Local Loss Coefficient

Koefisien kerugian local C digunakan menentukan tahanan pada aliran fluida dan di tampilkan

sebagai hubungan antara ratio kerugian tekanan total terhadap tekanan kecepatan suatu titik.

where

C = koefisien kerugian local

pj = total kerugian tekanan, Pa

= massa jenis, kg/m3

V = kecepatan, m/s

pv = tekanan karena kecepatan, Pa

Sehingga untuk semua fitting kecuali sambungan, maka kerugian tekanan total nya dapat dihitung

menggunakan rumus ;

Nilai Co dapat dilihat pada appendix 7.3.


127

(7.29)

Duct Sectional Losses

Kerugian tekanan total dalam satu section ducting dihitung dengan menggunakan rumus Darcy –

Weisbach sebagai berikut ;

Dimana ;

C adalah total losses koefisien ducting sepanjang section ducting.

7.5. Desain Sistem Saluran Udara

7.5.1. Pertimbangan Desain

Tujuan dari sistem saluran udara adalah untuk mengalirkan sejumlah udara melalui tiap

outlet kedalam suatu ruangan yang dikondisikan pada tekanan total yang telah ditentukan. Hal ini

bertujuan untuk menjamin bahwa beban udara ruangan yang diserap dan aliran udara yang baik

dapat dicapai. Metode yang digunakan untuk menentukan lay out ducting dan ukuran ducting

harus menghasilkan suatu sistem saluran udara yang tidak bising dan mampu mengalirkan udara

dengan baik ke setiap ruangan. Tingkat kebisingan yang rendah biasanya dicapai dengan

kecepatan aliran yang rendah, sementara kecepatan aliran udara yang tinggi cenderung untuk

menimbulkan kebisingan. Kebisingan juga dapat dikurangi dengan menggunakan material yang

lebih halus, menggunakan peredam kebisingan, dan menghindari perubahan (penyempitan) yang

mendadak pada ducting.

Ducting harus bebas dari kebocoran dimana kebocoran bisa berasal dari kekurang

kedapan ataupun kondensasi udara dingin, untuk itu seal dan insulasi adalah sangat penting untuk

dipasang pada ducting guna mencegah kebocoran ini. Selain itu ducting juga harus

mempertimbangkan aspek keselamatan dan bahaya kebakaran. Secara otomatis biasanya sistem

saluran udara memiliki hubungan dengan sistem pemadam kebakaran, dimana jika terjadi

kebakaran maka sistem saluran udara secara otomati harus menutup dan menghentikan suplly

udara ke dalam ruangan.


128

7.5.2. Konstruksi Ducting

Maximum Pressure Difference

Sistem saluran udara dibedakan berdasarkan perbedaan tekanan maksimum antara udara

didalam ducting dengan udara luar (atmosphere). Biasanya untuk system saluran udara di gedung,

tekanannya adalah kurang dari 750 Pa. Namun pada umumnya aplikasi tekanan system saluran

udara dapat dibedakan menjadi 3, yaitu tekanan rendah, tekanan menengah dan tekanan tinggi.

Untuk tekanan rendah biasanya digunakan pada gedung – gedung komersial maupun kantor,

tekanannya kurang dari 500 Pa, dengan kecepatan aliran udara sekitar 12 m/s. Untuk tekanan

sedang berkisar antara 500 Pa sampai dengan 1500 Pa, dengan kecepatan aliran udara sekitar 17,5

m/s. Untuk system saluran udara di Industri, dimana seringkali digunakan ventilasi mekanik dan

untuk mengontrol polusi digunakan system saluran udara dengan tekanan yang lebih tinggi dari

1500 Pa.

Material Ducting

Underwriters Laboratory (UL) mengklasifikasikan system saluran udara berdasarkan

kemampuan materialnya untuk mudah terbakar dan menjalar serta menghasilkan asap, untuk itu

UL membaginya menjadi 3 kelas ;

Class 0. Ducting tahan api, tidak bisa terbakar dan tidak menghasilkan asap.

Class 1. Ducting bisa terbakar namun tidak lebih dari 25% dan tidak berlanjut.

Class 2. Suatu ducting bisa terbakar dengan kecepatan 50% dan rate asap yang dihasilkan diberi

nilai 100.

Sementara untuk bentuk ducting bisa dibedakan menjadi ducting persegi (kotak), ducting bulat,

ducting oval dan ducting fleksible sebagaimana di tunjukan pada gambar 7.5.


129

7.5.3. Prosedur Desain

Prosedur untuk merencanaan suatu sistem saluran udara secara umum bisa dijelaskan sebagai

berikut :

1. Pelajari layout gedung atau ruangan yang akan dipasangi saluran udara, rencanakan

system suplai dan ekhaust untuk mendapatkan distribusi udara untuk tiap ruangan dengan

memperhitungkan jumla udara yang dibutuhkan untuk ruangan termasuk untuk

mengatasi beban panas dan kebocoran. Tentukan jumlah suplai (inlet) dan ekhaust

(outlet) yang dibutuhkan sesuia dengan tekanan yang dibutuhkan.

2. Pilih ukuran outlet sesuai dengan yang ada di pasaran.

3. Pilih system saluran udara, hubungan inlet dan outlet yang telah ditentukan posisi nya

dengan system saluran udara tersebut, gunakan saluran udara tipe bulat jika

memungkinkan.

Gambar 7.5 Berbagai tipe bentuk ducting, (a). Kotak, (b). bulat, (c). oval,dan (d). Ducting fleksible


130

4. Bagi system saluran udara dalam section, tentukan suplai dan ekhaust terminal, fitting,

dan komponen – komponen ducting yang lain (contoh : gambar 7.7 dan 7.8)

5. Tentukan ukuran ducting dengan menggunakan metode desain yang tepat. Hitung

tekanan total dari system, dan pilih fan.

6. Gambar layout system saluran udara dengan detail, jika ducting dan fitting berubah hitung

kembali kerugian tekanan total dan pilih kembali fan.

7. Sesuaikan ukuran ducting untuk memenuhi criteria balancing.

8. Analisa ducting yang sudah direncanakan terhadap noise.

7.5.4. Metode Desain Saluran Udara

Desain saluran udara (ducting) adalah untuk menentukan dimensi masing – masing section

pada saluran udara. Setelah setiap section ditentukan ukurannya maka tekanan total dari system

saluran udara dapat dihitung dan tekanan suplai dari fan dapat ditentukan dari kerugian tekanan

total dalam system pengkondisian udara. Ada 4 metode desain system saluran udara yang sering

kali digunakan, yaitu :

1. Metode gesekan sama dengan kecepatan maksimum (Equal-friction method with

maximum velocity)

2. Metode kecepatan konstan (Constant-velocity method)

3. Static regain method

4. T method

1. Metode gesekan sama dengan kecepatan maksimum (equal friction method with

maximum velocity)

Pada metode gesekan sama ini, ducting ditentukan ukurannya sedemikian rupa sehingga

kerugian gesekan per satuan panjang ducting untuk tiap section adalah sama / konstan. Setelah

dihitung/dipilih dimensi akhir dari ducting biasanya akan diambil ke pendekatan yang ada sesuai

dengan ukuran ducting standard. Kerugian total tekanan dari system ducting pt sama dengan

jumlah dari kerugian gesek dan kerugian dinamis pada berbagai section sepanjang system ducting

yang kritis (biasanya diambil system ducting yang paling panjang).


131

(7.30)

(7.31)

(7.32)

Dimana ;

L1, L2, . . . , Ln panjang ducting pada section 1, 2, . . . , n, (m)

Le1, Le2, . . . , Len panjang equivalent fitting pada section 1, 2, . . . , n, (m)

Jika kerugian dinamis dari suatu fitting saluran udara sama dengan kerugian gesek dari suatu

ducting dengan panjang equivalent Le, dalam m, maka ;

Dan panjang equivalent dapat dicari sebagai berikut ;

Pemilihan pf,u biasanya berdasarkan pengalaman, misalnya untuk system tekanan rendah

digunakan nilai sebesar0.82 Pa / m. Dan kecepatan maksimum aliran udara dalam ducting

digunakan sebagai pembatas. Metode gesekan sama ini biasanya tidak optimal dalam biaya, dan

damper seringkali diperlukan untuk membuat system balance. Dan karena perhitungan yang

digunakan cukup sederhana, system ini banyak digunakan untuk mendesain system saluran udara

yang kecil.

2. Metode kecepatan konstan (constant velocity method)

Metode kecepatan konstan seringkali digunakan pada system saluran udara buang

(exhaust system) yang membuang partikel emsisi keluar ruangan, jadi aplikasi pada system

pengkondisian udara pada industry. Pertama – tama dari metode ini adalah menentukan minimum

kecepatan aliran udara pada masing – masing section ducting dengan mengacu pada partikel yang

harus dibuang (semakin berat partikel, semakin besar kecepatan / tekanan yang dibutuhkan)

sesuai dengan pengalaman ataupun data yang ada. Berdasarkan kecepatan ini, maka luas

penampang ducting dan dimensi ducting dapat ditentukan. Kerugian tekanan total dari system

ducting pt (Pa) dapat dihitung sebagai berikut :


132

(7.33)

Dimana

v1, v2, . . . , vn adalah kecepatan rata –rata aliran udara pada ducting section 1, 2, . . . , n, (m/ s)

C1, C2, . . . , Cn adalah koefisien gesekan local pada section 1, 2, . . . , n,

Nilai K = 5.35 x 105 for I-P unit (1 for SI unit)

3. Static regain method

Pada metode ini ukuran ducting didesain sedemikian rupa sehingga kenaikan tekanan

static (static region) akibat penurunan kecepatan didalam cabang utama setelah masing – masing

cabang keluar mendekati / hamper sama dengan kerugian tekanan section ducting sepanjang

cabang utama secara berututan. Akibatnya, tekanan statis dari ujung ducting akan sama dengan

tekanan pada section sebelumnya.


133

(7.34)

(7.36)

(7.37)

(7.38)

Sebagai contoh, suatu ection dari ducting persegi pada titik 1 – 2 ditunjukan pada gambar.

Ukuran dari ducting ini ditentukan sehingga v1 dan v2 kecepatan rata – rata pada bidang 1 dan 2,

dan V1 dan V2 adalah laju aliran vlume, dan A1 and A2 luas penampang melintang. Kerugian

tekanan total pada section 1 – 2 terdiri atas kerugian gesekan pf1-2 dan kerugian dinamik pada

aliran yang melewati diverging tee p1c,s. Hubungan antara tekanan total pada bidang 1 dan 2

dapat dituliskan sebagai berikut :

Karena pt = ps+ pv , dan densitas udara 1 dan 2 diabaikan maka pf1-2 = pf,u.L1-2. Disini L1-2

menunjukan panjang ducting pada section 1 – 2. Jika tekanan static pada bidang 1 dan 2 sama,

maka ps1 = ps2, sehingga:

Jika v adalah kecepatan aliran udara dalam m/sm dan pf,u dalam Pa per meter, dan adalah 1,20

kg/m3, dan gc adalah 9,81 kg.m/s2. Maka kecepatan rata – rata aliran udara pada ducting dengan

ukuran tertentu adalah :

Untuk setiap section ducting pada bidang n – 1 dan n, jika kerugian koefisien total pada fitting

adalah cn, dan koefisien kerugian adalah C(n-1)c,s maka kecepatan aliran pada ducting tersebut ;

0,5

2( 1) , 1 ,1

1

n c s n f u n

nn

C v p Lv

C

Karena nilai vn-1, Ln, dan Cn diketahui, maka dengan menggunakan metode iterasi, vn dapat

ditentukan, sehingga dimensi dari ducting dapat ditentukan. Dengan metode static regain ini ada

suatu kecenderungan untuk menghasilkan tekanan static pada tiap section, cabang maupun fitting

dari system saluran udara sama, sehingga system juga akan cenderung lebih balance.


134

4. T – method

T – method diaplikasikan berdasarkan ide tree staging sehingga dinamakan sebagai T

method. Tujuan dari methode ini adalah untuk mengoptimasikan ratio antara kecepata pada

setiap section saluran udara. T method ini terdiri dari prosedure sebagai berikut ;

a. System condensing, menyederhanakan berbagai section ducting menjadi satu sistem yang

lebih sederhana dengan karakteristik hidrolik yang sama.

b. Fan selection, pemilihan fan untuk mendapatkan tekanan yang optimum.

c. Ekpansi system - mengembangkan section ducting menjadi sistem seperti sebelumnya

dengan distribusi kerugian tekanan total yang optimum pada berbagai section ducting.

T – method dapat digunakan untuk menentukan dengan pasti kerugian tekanan total pada cabang

ducting. Namun begitu, koefisien kerugian total yang bervariasi pada saat iterasi juga harus

dipertimbangkan pada saat optimasi.

7.5.5. Contoh Perencanaan Saluran Udara

1. Dari gambar 7.7 dan 7.8 tentukan ukuran ducting menggunakan metode equal friction, dengan

tekanan balance karena perubahan ukuran ducting adalah 10 mm. Tentukan tekanan total

system. Volume aliran udara digunakan untuk mengatasi beban panas, ducting kedap (asumsi

tidak ada kebocoran), galvanized dengan sambungan 1200 mm (factor kekasaran = 0,09 mm).

Massa jenis udara 1,204 kg/m3. Suplai system berbentuk ducting kotak, sementara return

system berbentuk bulat.

Penyelesaian.

Perhatikan gambar 7.7. dimana ducting telah diberi nomor sesuai section – section. Masing –

masing ukuran dari section ditentukan dari grafik gesekan. Tabel 2 dan table 3 menunjukan

ringkasan hasil perhitungan kerugian tekanan total dan koefisien losses sesuai section. Untuk

ducting lurus, kerugian tekanan total dari system dihitung menggunakan rumus 7.16 dan 7.17.


135

Gambar 7.7. Skematik system saluran udara untuk contoh 1.


136

Gambar 7.8.Penyederhanaa Skematik system saluran udara untukcontoh 1 (gambar 7.7) dilengkapi dengan nomor section

Gambar 7.9.Gradient tekanan total pada system saluran udara contoh 1.


137

Tabel 2. Kerugian Tekanan total pada system saluran udara contoh 1.

Tabel 3. Losses coefficient system saluran udara contoh 1.


138

Tabel 3.(lanjutan) Losses coefficient system saluran udara contoh 1.


139

Dari grafik tekanan pada gambar 7.9 didapatkan bahwa tekanan total dari sistem adalah 679 Pa.Sehingga tekanan static fan dihitung menggunakan persamaan 7.15 dan didapatkan ;

Ps = 679 – 119 = 560 Pa

Desain Saluran Udara

Documents

Transcript of Desain Saluran Udara