B-620 JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5 No. 2 (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) Studi Eksperimen Aliran Melalui S quare Duct dan Square Elbow 90º dengan Double Guide Vane pada Variasi Sudut Bukaan Damper Andrew Jaya Nazar dan Wawan Aries Widodo Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: wawanaries@me.its.ac.id Abstrak—Instalasi saluran udara tidak hanya berupa pipa lurus, tetapi juga terdapat fitting/aksesoris perpipaan misalnya elbow 90° dan damper. Aksesoris perpipaan ini berfungsi agar saluran udara dapat terpasang sesuai dengan kebutuhan. Namun, penggunaan aksesoris perpipaan ini menyebabkan bertambahnya pressure drop akibat adanya friction loss dan separation loss. Pemasangan guide vane pada elbow 90° diharapkan dapat mengurangi pressure drop karena dapat mengurangi terjadinya secondary flow, namun hal ini dapat menambah kerugian akibat gaya gesek. Saat ini penghematan energi menjadi sorotan terutama dalam dunia industri. Penurunan pressure drop pada belokan perpipaan sangat diharapkan, agar dapat menghemat energi lebih. Untuk itu perlu dilakukan usaha agar dapat menurunkan pressure drop yang terjadi. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen dengan benda uji saluran udara yang terdiri dari: upstream duct (straight duct), square elbow 90° dengan r/Dh=1,5 dan dilengkapi double guide vane, damper, downstream duct (straight duct), dan induced fan. Pengukuran parameter yang dibutuhkan dilakukan dengan menggunakan: pitot tube, inclined manometer, pressure tranducer. Dari eksperimen ini diperoleh bahwa profil kecepatan pada masing-masing variasi sudut bukaan damper sudah mendekati keadaan recovery aliran pada akhir section baik dari bidang vertikal maupun horizontal. Pressure drop yang terjadi semakin naik seiring dengan bertambahnya nilai bilangan Reynolds dan sudut bukaan damper. Nilai konstanta damper semakin naik dari bukaan sudut 0° hingga 30°. Kata Kunci— damper, elbow 90° dengan double guide vane, karakteristik aliran setelah elbow. I. PENDAHULUAN embangunan gedung-gedung bertingkat bertambah banyak dari masa ke masa, misalnya gedung pusat perbelanjaan dan apartemen. Setiap ruangan pasti membutuhkan energi untuk kenyamanan orang yang menempatinya. Penelitian [1] tentang rata-rata penggunaan energy di 16 hotel di Hong Kong. Dari penelitian tersebut, didaptakan bahwa Konsumsi energi pada gedung-gedung ini digunakan antara lain 32% untuk sistem tata udara, 28% untuk non-electrical, 23% untuk kebutuhan khusus penyewa misalnya untuk dapur, 12% untuk sistem tata cahaya, dan 5% untuk sistem transportasi gedung (lift atau escalator). Data di atas mengatakan bahwa energi yang menyumbang cukup besar adalah sistem tata udara, karena membutuhkan daya yang cukup besar untuk mensirkulasikan udara dingin ke setiap ruangan pada gedung bertingkat. Untuk menyalurkan udara membutuhkan energi dan setiap saluran memiliki kerugian energi. Jika mampu mengatasi kerugian ini maka akan menguntungkan dari segi energi maupun finansial. Instalasi saluran udara yang dilewati fluida terdiri dari pipa lurus dan fitting perpipaan, misalnya elbow 90° dan damper. Elbow digunakan untuk membelokkan arah aliran agar instalasi terpasang sesuai kebutuhan dan damper dapat digunakan untuk proses throttling. Namun pemasangan fitting perpipaan ini dapat menyebabkan pressure drop yang lebih besar akibat adanya friction loss dan separation loss. Separasi terjadi akibat ketidakmampuan aliran melawan adverse pressure gradient. Sedangkan terbentuknya secondary flow terjadi akibat adanya perbedaan tekanan pada sisi inner dan outer wall. Karena fitting perpipaan ini, maka daya yang dibutuhkan untuk mengalirkan fluida menjadi meningkat. Dalam dunia industri hal seperti ini dapat menyebabkan kerugian dari segi energi dan finansial. Untuk itu pengurangan pressure drop menjadi hal yang penting karena saat ini dunia industri fokus pada penghematan energi dan pencarian alternatif. Aliran di dalam elbow 90° mengalami separasi pada sisi inner dan outer wall. Separasi terjadi akibat ketidakmampuan aliran melawan adverse pressure gradient, sehingga sebagian aliran akan terpisah dan berbalik arah dari aliran utamanya dan akan membentuk vortex yang dapat mengurangi energi aliran. Sedangkan terbentuknya aliran sekunder (secondary flow) di dalam rectangular elbow 90° merupakan akibat dari adanya gerakan pemisahan aliran dari outer wall menuju inner wall. Pada elbow 90°, distribusi tekanan pada sisi outer wall lebih besar daripada sisi inner wall , hal ini memungkinkan partikel fluida bergerak dari outer wall menuju inner wall. Efek yang ditimbulkan oleh adanya aliran sekunder ini adalah terjadinya penyumbatan aliran (blockage effect). Salah satu usaha untuk mengurangi kerugian aliran di dalam elbow adalah dengan menambahkan sudu pengarah (guide vane). Hal ini bertujuan untuk mengurangi separation loss yang terjadi karena guide vane dapat membuat aliran lebih mampu mengikuti kontur permukaan, dan diharapkan dapat mengurangi terbentuknya secondary flow. Namun di sisi lain penambahan guide vane dapat meningkatkan friction loss sehingga pressure drop belum tentu berkurang. Hal ini telah dikaji dalam penelitian secara eksperimen [2] tentang pengaruh penambahan guide vane terhadap pressure drop pada instalasi yang menggunakan elbow. Elbow yang digunakan adalah rectangular elbow 90° dengan 4 variasi pemasangan guide vane yaitu tanpa P brought to you by CORE View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk provided by Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS): Publikasi Ilmiah Online Mahasiswa ITS...