Rumus Flow Rate dan Contoh Perhitungannya

Rumus Flow Rate dan Contoh Perhitungannya

Dear sahabat BT, senang bisa jumpa lagi. Hari ini Om BT akan sharing tentang Rumus Flow Rate dan Contoh Perhitungannya. Apa pentingnya kita mengetahui rumus flow rate ini?. Bagi engineer yang bekerja dibidang yang terkait tentu sangat penting. Tujuannya agar pemilihan perangkat instalasi seperti pipa dan pompa-pompa bisa secara tepat dan tentunya akan lebih efisien penggunaannya. 

Definisi dari flow rate adalah ukuran volume cairan yang bergerak dalam jumlah waktu tertentu. Flow rate tergantung pada luas pipa atau saluran yang dilalui cairan, dan kecepatan cairan. Jika cairan mengalir melalui pipa, luasnya adalah A = πr2, di mana r adalah jari-jari pipa. Untuk persegi panjang, luasnya adalah A = wh di mana w adalah lebarnya, dan h adalah tinggi. Flow rate bisa diukur dalam meter kubik per detik (m3/s), atau dalam liter per detik (L/s). Liter lebih umum untuk pengukuran volume cairan, dan 1 m3/s = 1000 L / s.

Sehingga rumus flow rate dapat dihitung dengan cara :

Flow Rate = Luas Permukaan Pipa x Kecepatan Cairan

atau secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :

Q = A x v

Dimana :

Q :  flow (dalam cubic meter per detik, m3/s)

A : luas permukaan pipa (dalam meter kuadrat, m2/s)

v  : kecepatan cairan di dalam pipa (dalam m/s)

Pada umumnya beberapa pabrikan khususnya di negara Amerika menggunakan satuan british dimana flow rate (Q) dalam gpm (gallons per minute), sehingga rumus diatas disesuaikan menjadi: Q = 449 x A x V. Dengan A dalam feet kuadrat (ft2), dan V dalam ft/s.

Dari hukum Bernoulli bahwa ketika kecepatan fluida naik maka pressure akan turun. Penurunan pressure berbanding dengan besar kecilnya pipa. Semakin kecil pipa, semakin besar gaya gesek (friction)nya sehingga losses (rugi-rugi) semakin besar  dan berakibat semakin besar penurunan pressurenya.

Pada pipa suction (masukan) hal ini penting untuk diperhatikan, bila terlalu kecil maka suction pressurenya juga akan menjadi kecil. Ini artinya NPSHA (Net Positive Suction Pressure)nya akan semakin rendah yang dapat menyebabkan kavitasi. Hal ini tentu saja sudah menjadi bahan pertimbangan manufacture dalam merancang diameter suction pompanya, juga biasanya mereka merekomendasikan minimal diameter pipa yang harus disambungkan ke suction pompa tersebut.

Satu lagi yang dapat kita pelajari dari rumus flow rate di atas adalah v atau kecepatan cairan dalam pipa,  v = Q/A. Semakin kecil diameter pipa, semakin tinggi kecepatan cairan di dalamnya. Terlalu tinggi v ditandai noise (suara berisik) pada pipa. Untuk itulah terkadang pabrikan mensyaratkan kecepatan aliran (v) maksimal tertentu  untuk pompa dan aplikasi tertentu. Dengan diketahui Q (flowrate) pompa dan v maksimal maka A dapat dicari sehingga diameter minimal pipa yang dipakai dapat dipilih

Jadi diameter pipa harus ditentukan berdasarkan flow rate (Q) dan kecepatan cairan (v) yang direkomendasikan.

Contoh Perhitungan :

1. Air mengalir melalui pipa melingkar yang memiliki radius 0.0900 m. Kecepatan air adalah 4.40 m/s. Berapakah flow rate air dalam liter per detik (L/s)?

Jawab: 

Flow rate tergantung pada luas pipa melingkar:

A = πr2

A = π(0.0900 m)2

A = π(0.0081 m2)

A = 0.0254 m2

Luas pipa adalah 0.0254 m2. Flow rate dapat dicari pada m3/s dengan menggunakan rumus:

Q = Av

Q = (0.0254 m2)(4.40 m/s)

Q = 0.112 m³/s

Flow rate dapat dikonversi menjadi liter per detik : 1 m3/s = 1000 L/s.

Q = 0.112 m3/s x 1000 Ls /  1 m3/s

Q = 112 L/s

Sehingga flow rate air yang mengalir pada pipa meilngkar tersebut adalah 112 L/s.

2) Air mengalir ke saluran talang terbuka. Saluran talangnyanya memiliki lebar 1.20 m, dan kedalaman air yang mengalir di dalamnya adalah 0,200 m. Kecepatan airnya melalui pipa melingkar yang memiliki radius 0,0800 m. Kecepatan air adalah 5,00 m/s. Berapakah flow rate air melalui saluran dalam liter per detik (L/s)?

Jawab: 

Flow rate tergantung pada luas saluran air yang mengalir melalui:

A = wh

A = (1.20 m)(0.200 m)

A = 0.240 m2

Luas wadah air yang mengalir melalui talang adalah 0,240 m2. Kecepatan alir dapat ditemukan pada m3 / s dengan menggunakan rumus:

Q = Av

Q = (0.240 m2)(5.00 m/s)

Q = 1.20 m3/s

Flow rate dapat dikonversi menjadi liter per detik : 1 m3/s = 1000 L/s.

Q = 1.20 m3/s x 1000 Ls /  1 m3/s

Q = 1200 L/s

Sehingga flow rate air yang mengalir pada pipa meilngkar tersebut adalah 1200 L/s.

Demikianlah pembahasan Om BT tentang Rumus Flow Rate dan Contoh Perhitungannya yang Om BT rangkum dari berbagai sumber. Semoga bermanfaat! [BT]

Bagikan Artikel ini