Fluida dan Aliran

Pengguna mungkin ingin mengukur aliran uap untuk membantu efisiensi pabrik, efisiensi energi, kontrol proses, atau tujuan pembentukan biaya. Tutorial ini mempertimbangkan karakteristik fluida yang mengalir dan persyaratan dasar untuk praktik pengukuran uap yang baik.

‘Ketika Anda dapat mengukur apa yang Anda bicarakan dan mengekspresikannya dalam angka, Anda mengetahui sesuatu tentangnya; tetapi ketika Anda tidak dapat mengukurnya, ketika Anda tidak dapat mengekspresikannya dalam angka, pengetahuan Anda sangat minim dan tidak memuaskan’. William Thomson (Lord Kelvin) 1824 - 1907

Pendahuluan

Banyak bisnis industri dan komersial sekarang mengakui nilai dari:

• Akuntansi biaya energi.
• Konservasi energi.
• Teknik pemantauan dan penargetan. Alat-alat ini memungkinkan efisiensi energi yang lebih besar. Uap bukan media yang paling mudah untuk diukur. Tujuan dari Blok ini adalah untuk mencapai pemahaman yang lebih besar tentang persyaratan untuk memungkinkan pengukuran laju aliran uap yang akurat dan andal. Sebagian besar flowmeter yang saat ini tersedia untuk mengukur aliran uap telah dirancang untuk mengukur aliran berbagai cairan dan gas. Sangat sedikit yang dikembangkan secara khusus untuk mengukur aliran uap. Spirax Sarco berterima kasih kepada EEBPP (Energy Efficiency Best Practice Programme) dari ETSU atas kontribusinya pada beberapa bagian Blok ini.

Mengapa mengukur uap?

Flowmeter uap tidak dapat dievaluasi dengan cara yang sama seperti item peralatan hemat energi lainnya atau skema hemat energi. Flowmeter uap adalah alat penting untuk pengelolaan rumah uap yang baik. Flowmeter ini menyediakan pengetahuan tentang penggunaan dan biaya uap yang vital untuk pabrik atau bangunan yang dioperasikan secara efisien. Manfaat utama penggunaan pengukuran aliran uap meliputi:

• Efisiensi pabrik.
• Efisiensi energi.
• Kontrol proses.
• Pembentukan biaya dan penjagaan. Efisiensi pabrik ****Flowmeter uap yang baik akan menunjukkan laju aliran uap ke item pabrik selama seluruh rentang operasinya, yaitu dari saat mesin dimatikan hingga saat pabrik dimuat ke kapasitas penuh. Dengan menganalisis hubungan antara aliran uap dan produksi, praktik kerja yang optimal dapat ditentukan. Flowmeter juga akan menunjukkan kerusakan pabrik dari waktu ke waktu, memungkinkan pembersihan atau penggantian pabrik yang optimal dilakukan. Flowmeter juga dapat digunakan untuk:

Ini dapat mengarah pada perubahan dalam metode produksi untuk memastikan penggunaan uap yang ekonomis. Ini juga dapat mengurangi masalah yang terkait dengan beban puncak pada pabrik ketel. Efisiensi energi Flowmeter uap dapat digunakan untuk memantau hasil skema hemat energi dan membandingkan efisiensi satu peralatan dengan yang lain. Kontrol proses Sinyal keluaran dari sistem pengukuran aliran uap yang tepat dapat digunakan untuk mengontrol jumlah uap yang dipasok ke proses, dan menunjukkan bahwa uap pada suhu dan tekanan yang benar. Juga, dengan memantau laju peningkatan aliran saat start-up, flowmeter uap dapat digunakan bersama dengan katup kontrol untuk menyediakan fungsi pemanasan awal yang lambat. Pembentukan biaya dan penjagaan Flowmeter uap dapat mengukur penggunaan uap (dan dengan demikian biaya uap) baik secara sentralisasi maupun di titik pengguna individual. Uap dapat diberi biaya sebagai bahan baku pada berbagai tahap proses produksi sehingga memungkinkan biaya sebenarnya dari lini produk individual dihitung. Untuk memahami pengukuran aliran, mungkin berguna untuk menyelami beberapa teori dasar tentang mekanika fluida, karakteristik fluida yang akan diukur, dan cara fluida bergerak melalui sistem perpipaan.

Karakteristik fluida

Setiap fluida memiliki serangkaian karakteristik unik, termasuk:

• Densitas.
• Viskositas dinamik
• Viskositas kinematik. Densitas Ini telah dibahas di Blok 2, Prinsip Rekayasa Uap dan Perpindahan Panas, namun, karena pentingnya, poin-poin relevan diulang di sini. Densitas (ρ) mendefinisikan massa (m) per unit volume (V) dari suatu zat (lihat Persamaan 2.1.2). The density of both saturated water and saturated steam vary with temperature. This is illustrated in Figure 4.1.1. Viskositas dinamik ****Ini adalah sifat internal yang dimiliki fluida yang menahan aliran. Jika fluida memiliki viskositas tinggi (misalnya minyak berat), ia sangat menahan aliran. Juga, fluida yang sangat kental akan membutuhkan lebih banyak energi untuk mendorongnya melalui pipa daripada fluida dengan viskositas rendah. Ada sejumlah cara untuk mengukur viskositas, termasuk memasang kunci torsi ke dayung dan memutarnya dalam fluida, atau mengukur seberapa cepat fluida menuang melalui lubang. Eksperimen laboratorium sekolah sederhana dengan jelas mendemonstrasikan viskositas dan satuan yang digunakan: Sebuah bola dijatuhkan melalui fluida di bawah pengaruh gravitasi. Pengukuran jarak (d) yang ditempuh bola jatuh, dan waktu (t) yang diperlukan untuk jatuh, digunakan untuk menentukan kecepatan (u). Persamaan berikut kemudian digunakan untuk menentukan viskositas dinamik: Ada tiga catatan penting yang perlu dibuat:

1. Hasil Persamaan 4.1.1 disebut viskositas absolut atau dinamik dari fluida dan diukur dalam detik pascal. Viskositas dinamik juga diekspresikan sebagai ‘gaya kental.’
2. Elemen fisik persamaan memberikan hasil dalam kg/m, namun, konstanta (2 dan 9) memperhitungkan baik data eksperimental maupun konversi satuan ke detik pascal (Pa s).
3. Beberapa publikasi memberikan nilai untuk viskositas absolut atau viskositas dinamik dalam centipoise (cP), misalnya: 1 cP = 10-3 Pa s Contoh 4.1.1 Diperlukan 0,7 detik untuk bola baja (densitas 7 800 kg/m3) berdiameter 20mm untuk jatuh 1 meter melalui minyak pada 20°C (densitas = 920 kg/m3).

Viskositas kinematik

Ini mengekspresikan hubungan antara viskositas absolut (atau dinamik) dan densitas fluida (lihat Persamaan 4.1.2). Contoh 4.1.2 Dalam Contoh 4.1.1, densitas minyak diberikan 920 kg/m3 - Sekarang tentukan viskositas kinematik: Angka Reynolds (Re) Faktor-faktor yang diperkenalkan di atas semuanya berpengaruh pada aliran fluida dalam pipa. Semua faktor ini digabungkan dalam satu besaran tak berdimensi untuk mengekspresikan karakteristik aliran, yaitu angka Reynolds (Re).