Hal-hal yang perlu Anda ketahui tentang tabung pitot

Memikirkan bagaimana kecepatan diukur dalam aplikasi seperti pesawat terbang diukur, tabung pitot adalah instrumen yang dirancang untuk tugas ini. instrumen yang dikenal sebagai probe pitot ini terdiri dari tabung dengan tikungan siku-siku pendek. Perangkat ini digunakan untuk menghitung kecepatan tergantung pada aliran fluida. Tabung pitot digunakan dalam anemometer untuk mengukur kecepatan udara di terowongan angin dan di atas pesawat terbang. Mereka digunakan untuk mengukur aliran cairan, udara, dan gas.

Hari ini Anda akan memahami definisi, fungsi, aplikasi, komponen, diagram, persamaan, jenis, dan cara kerja tabung pitot. Anda juga akan mengetahui hal berikut:

• Tekanan statis
• Tekanan dinamis
• Tekanan stagnasi
• Kecepatan aliran
• Tabung pitot port tunggal
• Rata-rata tabung pitot
• Cara mengukur aliran udara dengan tabung pitot, akhirnya
• Anda bisa mengetahui kelebihan dan kekurangan tabung pitot.

Apa itu tabung pitot?

Tabung pitot adalah alat ukur aliran untuk mengukur kecepatan (kecepatan) suatu fluida yang mengalir. Itu ditemukan oleh Henri Pitot yang adalah seorang insinyur Prancis di abad ke-18 abad. Perangkat ini dimodifikasi ke bentuk modernnya pada pertengahan tahun ke-19 ^{abad oleh seorang ilmuwan Perancis Henry Darcy. Tabung pitot adalah tabung ramping, memiliki dua lubang di atasnya. Lubang depan ditempatkan di aliran udara, membantu mengukur apa yang dikenal sebagai tekanan stagnasi. lubang samping mengukur apa yang disebut tekanan statis. Pengukuran antara dua tekanan inilah yang memberi kita tekanan dinamis, yang dapat digunakan untuk menghitung kecepatan udara. Nah, ini akan dijelaskan lebih lanjut.}

Tabung pitot yang merupakan instrumen sensor aliran dapat menjadi alternatif murah untuk pelat orifice. Akurasinya berkisar dari 0,5% hingga 5% FS, yang mirip dengan orifice. Juga, jangkauan alirannya 3:1 (walaupun beberapa bekerja pada 4:1) lebih seperti kapasitas pelat orifice. Perbedaan antara kedua perangkat ini adalah lubang mengukur aliran aliran penuh, sedangkan tabung pitot dapat mendeteksi kecepatan aliran hanya pada satu titik aliran aliran.

Aplikasi tabung pitot

Tabung pitot sekarang dapat ditemukan di banyak aplikasi tidak hanya dalam penerbangan. Sangat populer bahwa instrumen ini digunakan dalam penerbangan, mereka juga umum di mesin industri, kapal, dan bahkan mobil sport. Bahkan, Anda bahkan dapat menggunakan tabung pitot untuk proyek Anda yang memerlukan pengukuran kecepatan aliran. Namun, pesawat sering kali menggunakan tabung pitot-statis yang berisi dua bukaan, bukan tabung terpisah dan port statis.

Sebuah tabung pitot tunggal memiliki kemampuan untuk mengukur tekanan statis dan tekanan stagnasi. Port statis di sisi tabung pitot membantu mencapai kemampuan all-in-one ini. Ini menghilangkan kebutuhan untuk port statis terpisah. Saya akan menguraikan lebih lanjut tentang ini di bawah artikel ini.

Seperti yang disebutkan sebelumnya, pitot tune banyak digunakan untuk menentukan kecepatan udara pesawat terbang, dan kecepatan air kapal. Ini digunakan untuk mengukur kecepatan aliran cairan, udara, dan gas dalam aplikasi industri tertentu. pada dasarnya, instrumen ini digunakan dalam eksperimen terowongan angin dan di pesawat terbang untuk mengukur kecepatan aliran. Ini digunakan dalam berbagai aplikasi pengukuran aliran seperti kecepatan udara di mobil balap dan jet tempur angkatan udara. Dalam aplikasi industri, tabung pitot digunakan untuk menghitung aliran udara di pipa, saluran, dan tumpukan. Juga, aliran cairan dalam pipa, bendung, dan saluran terbuka.

Akhirnya, dalam aplikasi tabung pitot digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida dengan mengukur perbedaan tekanan statis dan dinamis. Hal ini dapat dicapai dengan mengubah energi kinetik dalam aliran fluida menjadi energi potensial.

Komponen tabung pitot

Diagram tabung pitot:

Persamaan tabung pitot

Prinsipnya didasarkan pada Persamaan Bernoulli di mana setiap suku persamaan dapat diinterpretasikan sebagai tekanan

p + 1/2 ρ v ² + ρ g h

      =p + 1/2 ρ v ² + dia

      = konstanta sepanjang garis arus … (1)

Di mana:

p =  tekanan statis  (relatif terhadap fluida yang bergerak) (Pa)

ρ =  kepadatan  cairan (kg/m ³ )

v =kecepatan aliran (m/s)

γ = ρ g =  berat spesifik  (T/m ³ )

g =  percepatan gravitasi  (m/s ² )

h =ketinggian elevasi (m)

Setiap suku persamaan memiliki gaya dimensi per satuan luas N/m ²  (Pa) –  atau dalam satuan imperial lb/ft ² (psi) .

Tekanan Statis – Istilah P menunjukkan tekanan statis. itu statis relatif terhadap fluida yang bergerak dan dapat diukur melalui bukaan datar yang sejajar dengan aliran

Tekanan Dinamis – Suku kedua – 1/2 ρ v ² – disebut tekanan dinamis.

Tekanan Hidrostatik – Suku ketiga – γ h - disebut tekanan hidrostatik. Ini mewakili tekanan karena perubahan ketinggian.

Tekanan Stagnasi – Persamaan Bernoulli menyatakan bahwa energi sepanjang garis arus adalah konstan – dan dapat dimodifikasi menjadi

p₁ + 1/2 ρ v₁ ² + h₁

    = p₂ + 1/2 ρ v₂ ² + j₂

    =konstan di sepanjang garis arus … (2)

Di mana:

akhiran₁ adalah titik di hulu aliran bebas

akhiran₂ adalah titik stagnasi dimana kecepatan aliran adalah nol

Kecepatan Aliran – Pada titik pengukuran, kami menganggap tekanan hidrostatik sebagai konstanta di mana h₁ =h₂ – dan bagian ini dapat dihilangkan. Sejak v₂ adalah nol, (2) dapat diubah menjadi:

p₁ + 1/2 ρ v₁ ² = p₂ … (3)

atau

v₁ =[2 (p₂ – p₁ ) / ρ]  ^1/2

    = [2 Δp / ρ]  ^½ … (4)

Di mana:

Δp =p₂ – p₁ (tekanan diferensial)

Dengan (4) kecepatan aliran dapat dihitung di titik 1 – aliran bebas ke hulu – jika kita mengetahui perbedaan tekanan diferensial Δp = p₂ – p₁ dan densitas fluida.

Adalah umum untuk menggunakan di depan alih-alih tekanan. (4) dapat dimodifikasi dengan membagi dengan bobot tertentu γ untuk

v₁ =c [2 g Δh] ^1/2 … (5)

di mana:

c =koefisien – bergantung pada cairan referensi dan unit yang digunakan atau dihitung 

g =percepatan gravitasi

Δh =j₂ – h₁ =perbedaan ketinggian (kolom fluida)

Perhatikan! – dalam persamaan dasar, head unit berkaitan dengan densitas fluida yang mengalir. Untuk unit lain dan cairan referensi – seperti mm Kolom Air – periksa Kepala Tekanan Kecepatan.

Pekerjaan tabung pitot

Cara kerja tabung pitot tidak terlalu rumit dan dapat dengan mudah dipahami. Sebuah tabung pitot mengukur dua tekanan; statis dan tekanan impak total. tekanan statis adalah tekanan operasi dalam pipa, saluran, atau lingkungan, hulu ke tabung pitot. Ini diukur pada sudut kanan ke arah aliran, seringkali di lokasi turbulensi rendah.

Jumlah tekanan statis dan kinetik adalah tekanan tumbukan total (PT). Hal ini terdeteksi sebagai aliran yang mengalir berdampak pada lubang pitot. Untuk mengukur tekanan tumbukan ini, tabung pitot yang digunakan seringkali kecil, dan terkadang tabung berbentuk L. Pembukaan harus langsung menghadap aliran aliran yang datang. Kecepatan titik pendekatan (VP) dihitung dengan mengambil akar kuadrat dari perbedaan antara tekanan total (PT) dan tekanan statis (P). Ini kemudian akan dikalikan dengan rasio C/D, di mana C adalah konstanta dimensi dan D adalah kerapatan. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai;

Vp =C(PT – P)½/D

Karena laju aliran diperoleh dengan mengalikan kecepatan titik (VP) dengan luas penampang pipa atau saluran, pengukuran kecepatan harus dilakukan pada kedalaman penyisipan yang sesuai dengan kecepatan rata-rata. Profil kecepatan dalam pipa berubah dari memanjang (laminar) menjadi lebih datar (turbulen). Hal ini terjadi karena kecepatan aliran meningkat. Ini mengubah titik kecepatan rata-rata dan membutuhkan penyesuaian kedalaman penyisipan.

Instrumen tabung pitot hanya digunakan untuk aliran yang sangat turbulen (Bilangan Reynolds> 20.000). Oleh karena itu, profil kecepatan harus cukup datar sehingga kedalaman penyisipan tidak kritis.

Tonton video di bawah ini untuk mempelajari lebih lanjut cara kerja tabung pitot:

Tabung pitot satu port

Sebuah tabung pitot port tunggal mengukur kecepatan aliran hanya pada satu titik di penampang aliran yang mengalir. Probe harus dimasukkan ke suatu titik dalam aliran yang mengalir di mana kecepatan aliran adalah rata-rata kecepatan melintasi penampang. Port tumbukan harus menghadap langsung ke aliran fluida.

Tabung pitot port tunggal dapat dibuat kurang sensitif terhadap arah aliran jika port impak memiliki n bevel internal sekitar 15 derajat, memanjang hingga sekitar 1,5 diameter ke dalam tabung. Jika perbedaan tekanan yang dibuat oleh venturi terlalu rendah untuk deteksi yang akurat, tabung pitot konvensional dapat diganti dengan pitot venturi. Sensor venturi ganda juga dapat digunakan untuk menghasilkan perbedaan tekanan yang lebih tinggi.

Tabung pitot port tunggal yang dikalibrasi, bersih, dan dimasukkan dengan benar akan menawarkan ±1% akurasi aliran skala penuh pada rentang aliran 3:1. Dengan beberapa kehilangan akurasi, instrumen bahkan dapat mengukur pada rentang 4:1. Keuntungan dari tabung pitot port tunggal termasuk biaya rendah, kesederhanaan dalam desain, tidak ada bagian yang bergerak, dan menyebabkan kehilangan tekanan yang sangat kecil pada aliran yang mengalir. Meskipun memiliki beberapa keterbatasan yang mencakup kesalahan akibat perubahan profil kecepatan atau dari plugging port tekanan.

Rata-rata tabung pitot

Tabung pitot rata-rata diciptakan untuk menghilangkan masalah menemukan titik kecepatan rata-rata. Tabung ini dilengkapi dengan beberapa dampak dan port tekanan statis. Ini dirancang untuk memanjang di seluruh diameter pipa. Tekanan yang terdeteksi oleh semua port tekanan impak akan digabungkan dan akar kuadrat dari perbedaannya diukur sebagai indikasi aliran rata-rata dalam pipa.

Ada port yang lebih dekat ke outlet sinyal gabungan, memiliki pengaruh yang sedikit lebih besar daripada port yang terjauh. Meskipun untuk aplikasi sekunder di mana tabung pitot biasa digunakan mungkin melihat kesalahan sebagai tidak ada. Tabung pitot dapat dimodifikasi untuk memenuhi kebutuhan aplikasi tertentu seperti jumlah port benturan, jarak antar port, dan diameter rata-rata tabung pitot.

Port penginderaan dari tabung pitot rata-rata seringkali terlalu besar sehingga tabung dapat bekerja sebagai ruang rata-rata yang sebenarnya. Bukaan port dioptimalkan untuk mencegah plugging daripada rata-rata. Meskipun, pembersihan dengan gas inert digunakan untuk menjaga port tetap bersih, memungkinkan sensor menggunakan port yang lebih kecil.

Rata-rata jenis tabung pitot menawarkan manfaat dan keterbatasan yang sama dengan tabung port tunggal. Hanya saja, mereka sedikit lebih mahal dan sedikit lebih akurat, terutama jika alirannya tidak terbentuk sepenuhnya. Selanjutnya, beberapa sensor pitot rata-rata dapat dimasukkan melalui lubang yang sama (atau keran panas) yang mengakomodasi tabung port tunggal.

Cara mengukur aliran udara dengan tabung pitot

Karena tabung pitot sangat cocok untuk pengukuran aliran udara kecepatan sedang hingga tinggi, penting untuk mengetahui cara mengukur aliran udara dengan instrumen. Melakukan pengukuran yang akurat membutuhkan koreksi kepadatan dan lintasan yang hati-hati. Ini karena akurasi ditentukan oleh alat pengukur tekanan yang dipasang pada tabung pitot. Meskipun metode yang lebih ekonomis (kawat panas dan baling-baling) dapat digunakan untuk mengukur aliran udara dalam aplikasi aliran rendah. Namun, untuk aplikasi aliran tinggi atau suhu tinggi, tabung pitot sangat ideal.

Seperti yang dinyatakan di atas, tabung pitot mengukur tekanan total dan tekanan statis untuk menentukan tekanan kecepatan. Proses ini juga menurunkan kecepatan udara. Tabung dimasukkan ke dalam saluran dengan ujung mengarah ke aliran udara. Port positif manometer terhubung ke port tekanan total (Pt) dan negatif ke port tekanan statis (Ps). Manometer ini kemudian akan menampilkan tekanan kecepatan yang dapat diubah menjadi kecepatan.

Tabung pitot modern dirancang dengan hidung atau ujung yang tepat dan jarak antara hidung, keran tekanan statis, dan batang cukup. Ini akan meminimalkan turbulensi dan interferensi, sehingga dapat digunakan tanpa faktor koreksi atau kalibrasi.

Untuk memastikan pembacaan tekanan kecepatan yang akurat, ujung tabung pitot harus diarahkan langsung ke (sejajar dengan) aliran udara. Dengan penjajaran tabung pitot yang benar, indikasi tekanan kecepatan akan maksimal.

Perhatikan bahwa pembacaan yang akurat tidak dapat dilakukan dalam aliran udara yang bergejolak. Tabung pitot berteriak setidaknya dimasukkan ke 8-1/2 diameter saluran hilir dari siku, tikungan, atau penghalang lain yang dapat menyebabkan turbulensi. Untuk pengukuran yang tepat, baling-baling pelurus harus ditempatkan 5 diameter saluran di hulu dari tabung pitot jika tersedia.

Kecepatan udara tidak sama di seluruh area penampang saluran atau laminar. Oleh karena itu, lintasan saluran perlu dilakukan untuk menentukan kecepatan rata-rata. Gesekan yang lebih dekat ke dinding saluran akan memperlambat aliran udara saat mereka menggosok dinding saluran. Pola yang ditentukan akan diikuti untuk memastikan pengukuran yang akurat.

Kelebihan dan kekurangan tabung pitot

Keuntungan:

• Instrumen ini portabel
• Tidak mengandung bagian yang bergerak.
• Meskipun pekerjaannya besar, harganya murah
• Memiliki desain yang sederhana dan dapat diandalkan.
• Kehilangan tekanan permanen rendah.
• Kemudahan instalasi ke dalam sistem yang ada.
• Cocok untuk kondisi lingkungan yang berbeda, termasuk suhu tinggi dan berbagai tekanan.

Kekurangan:

Meskipun keuntungan yang baik dari tabung pitot, beberapa keterbatasan masih terjadi. Di bawah ini adalah kelemahan tabung pitot dalam berbagai aplikasinya.

• Jarak jangkauan rendah
• Akurasi rendah.
• Membaca dapat dengan mudah terhambat, tergantung pada cairannya.
• Getaran dapat memberikan pembacaan yang salah dan bahkan dapat merusak instrumen.

Kesimpulan

Tabung pitot adalah komponen yang bagus untuk melakukan pengukuran fluida yang mengalir. Dalam posting ini, kami telah memeriksa definisi, fungsi, aplikasi, persamaan, jenis, dan cara kerja tabung pitot. Kami juga melihat kelebihan dan kekurangan dari instrumen tabung pitot.

Saya harap Anda mendapatkan banyak dari artikel ini, jika demikian, silakan bagikan dengan siswa lain. Terima kasih sudah membaca. Sampai jumpa lagi!