1.
Kecepatan fluida mengalir (m/s),
2.
Debit (banyaknya volume) fluida mengalir per satuan waktu (l/dtk),
Jenis alat ukur aliran (flow) sebenarnya sangat
banyak, pada dasarnya dapat dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu :
1.
Head Flowmeter,
2.
Area Flowmeter,
3.
Positive Displacement Meter.
Ketiga jenis alat ukur aliran aliran (flow) ini
memiliki prinsip kerja yang berbeda pula. Beberapa macam dari masing-masing
jenis alat ukur aliran (flowmeter) akan dibahas pada bagian berikut.
1. Head Flowmeter
Untuk mengukur aliran fluida dalam suatu pipa dengan head flowmeter, maka pada
aliran fluida itu dipasang suatu penghalang dengan diameter lubang yang lebih
kecil dari diameter pipa, sehingga tekanan maupun kecepatannya berubah. Dengan
mengukur perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah penghalang, dapat
ditentukan besarnya aliran fluida. Beberapa alat ukur aliran (flowmeter) yang
merupakan pengukur aliran jenis Head Flowmeter, yaitu :
a.
Tabung Venturi
b.
Flow Nozzle
c.
Plat Orifice
d.
Tabung Pitot
Sebelum membahas keempat Flowmeter ini, akan dibahas lebih dahulu hubungan
antara perbedaan tekanan dan kecepatan aliran yang menjadi prinsip dari Head
Flowmeter. Pada Gambar 2.1 [2] terlihat suatu aliran fluida yang melalui pipa
dengan luas penampang di bagian masukan (input) lebih besar dari bagian
keluaran (output). Misalkan kecepatan, tekanan dan luas penampang di bagian
input adalah V1, P1 dan A1
sedangkan di bagian output adalah V2, P2 dan A2
Di sini berlaku persamaan kontinuitas, dimana
banyaknya fluida yang masuk sama dengan banyaknya fluida yang keluar, dapat
dilihat pada persamaan 2.1 [2] :
V1 x A1 = V2
x A2 ...........................................(2.1)
Dengan
menganggap bahwa kecepatan fluida pada seluruh penampang sama, maka berlaku persamaan Bernouli [2] :
|
P1 + ½ ρ V12 = P2
+ ½ ρ V 2 ..................................(2.2)
Di mana :
P = Tekanan
fluida V = Kecepatan aliran
ρ = Massa jenis fluida
Dari kedua persamaan diatas
didapat [2] :
Q =
..................................(2.3)
Di mana :
Q = Laju aliran (liter/detik)
Bila luas penampang A2
<< A1, maka [2] :
Q = A2
2 (P1 - P2
r
..........................................(2.4)
Jadi di sini terlihat bahwa dengan mengukur perbedaan
tekanan (P1-P2) dapat ditentukan besarnya laju aliran.
Tetapi biasanya dalam praktek, persamaan di atas masih harus dikoreksi dengan
suatu koefisien yang disebut koefisien discharge. Koefisien
discharge ini tidak konstan dan besarnya ditentukan dari kerugian-kerugian gesekan
akibat kekasaran bagian dalam pipa, bentuk geometri dari saluran dan bilangan
Reynold. Aliran turbulen mempunyai bilangan Reynold yang tinggi, lebih besar
dari 2000. Sedangkan bila bilangan Reynoldnya rendah (lebih rendah dari 2000),
alirannya merupakan aliran
laminer. Bilangan Reynold
untuk aliran dalam
pipa dirumuskan dengan [2] :
Rd =
r v D
m
..............................................(2.5)
Di mana :
ρ = Massa jenis fluida
v = Kecepatan rata-rata aliran fluida D =
Diameter pipa
µ = Viskositas (kekentalan) fluida
Kemiringan dibagian input kira-kira sebesar 30º sedangkan dari bagian output lebih kecil, yaitu antara 3º sampai 15º.
Perbandingan diameter antara leher dan pipa terletak antara 0,25 mm sampai 0,50 mm. Hasil pengukuran aliran dengan menggunakan Tabung Venturi
ini merupakan pengukuran yang paling teliti bila dibandingkan dengan Head Flowmeter
yang lain, tetapi juga paling mahal
harganya. Karena bagian leher merupakan bagian yang lebih mudah rusak maka
kadang-kadang bagian leher ini dibuat sebagai unit
tersendiri agar mudah diganti.
Tabung
Venturi mempunyai bentuk seperti pada Gambar 2.2 [2]. Pada sekeliling pipa
sering dibuat lubang-lubang yang jalan keluarnya dijadikan satu dan dihubungkan
dengan pengukuran tekanan (disebut cincin piezometer). Dengan demikian tekanan
yang diukur merupakan tekanan rata-rata sehingga pengukuran menjadi lebih cepat
dan teliti.
Kemiringan dibagian input kira-kira sebesar 30º sedangkan dari bagian output lebih kecil, yaitu antara 3º sampai 15º.
Perbandingan diameter antara leher dan pipa terletak antara 0,25 mm sampai 0,50 mm. Hasil pengukuran aliran dengan menggunakan Tabung Venturi
ini merupakan pengukuran yang paling teliti bila dibandingkan dengan Head Flowmeter
yang lain, tetapi juga paling mahal
harganya. Karena bagian leher merupakan bagian yang lebih mudah rusak maka
kadang-kadang bagian leher ini dibuat sebagai unit
tersendiri agar mudah diganti.