Bagaimana Anda menentukan penurunan tekanan melalui fitting?
Dalam webinar fluid power baru-baru ini, saat mempresentasikan tentang Memilih &Mengukur Pemasangan yang Tepat, saya ditanyai pertanyaan oleh peserta yang saya tidak punya jawaban bagus. Menjelang bagian terakhir dari webinar, saya telah membahas penurunan tekanan melalui alat kelengkapan. Memastikan Anda menyediakan jalur yang sehat dan tanpa hambatan untuk aliran cairan hidrolik menghemat energi penting untuk pekerjaan yang berguna, bukan hanya mendorong molekul. Penggunaan tee, siku, dan adaptor yang berlebihan menyebabkan penurunan tekanan, sehingga pemasangan semacam itu harus dihindari, jika memungkinkan.
Saya telah menjelaskan faktor penurunan tekanan melalui fitting; diameter, laju aliran, jari-jari tikungan, permukaan akhir dan Reynolds Number. Tentu saja, sebagian besar dari Anda tahu ada hubungan langsung antara diameter saluran, laju aliran, dan penurunan tekanan. Semakin tinggi laju aliran atau semakin kecil fitting, semakin tinggi penurunan tekanan. Perlu dicatat bahwa penurunan tekanan meningkat secara eksponensial seiring dengan penurunan diameter … itulah ukuran yang pas yang memengaruhi kehilangan energi.
Kurang diperhatikan, jari-jari tikungan adalah seberapa rapat cairan dipaksa untuk mengubah arah dalam tabung, selang, atau fitting. Dalam gambar, dua siku 90 derajat dibandingkan. Bagian dalam salah satu fitting dengan lancar mentransisikan radiusnya dengan sedikit drama, memastikan aliran lebih dekat ke laminar, yang mencegah tekanan balik yang berlebihan. Fitting siku tempa dan mesin lainnya mengubah jalur fluida dengan lebih parah, yang menciptakan tekanan balik karena oli kehilangan arah perubahan energi.
Bayangkan, jika Anda mau, seluncuran air ekstrem di taman hiburan lokal Anda … Anda tahu, seluncuran dengan pintu jebakan dan terjun setinggi lima puluh kaki? Pintu geser terbuka dan menjatuhkan Anda lurus ke bawah sejauh sepuluh kaki sebelum posterior Anda menyentuh perosotan untuk mulai mengubah arah Anda dari vertikal ke horizontal, dan dengan kemudahan dan kecepatan yang mengejutkan, penurunan Anda ditangani dengan aman. Sekarang bayangkan pintu jebakan terbuka, dan Anda jatuh dua puluh kaki dan mendarat dengan bunyi gedebuk. Di depan Anda ada terowongan gelap. Namun, Anda telah kehilangan semua momentum ke depan, dan tidak sampai lebih banyak benda dijatuhkan untuk memaksa Anda menyusuri terowongan, energi Anda akan hilang.
Contoh saya ekstrim, tapi tetap penting. Dibutuhkan energi untuk berbelok 90°, dan konsepnya tidak hilang dalam tenaga fluida. Kombinasi jari-jari tikungan dan kehalusan dinding saluran berkontribusi pada Bilangan Reynolds, yang hanya deskripsi tanpa dimensi yang bergantung pada hal-hal lain seperti viskositas. Bilangan Reynolds ditentukan menggunakan yang berikut ini, yang menurut saya tidak perlu Anda hitung atau hafalkan, tetapi lihat faktornya:
dimana
DH adalah diameter hidrolik pipa (diameter dalam jika pipa berbentuk lingkaran) (m),
Q adalah laju aliran volumetrik (m3/d),
A adalah luas penampang pipa (m2),
u adalah kecepatan rata-rata fluida (m/s),
μ (mu) adalah viskositas dinamis fluida
ν (nu) adalah viskositas kinematik
ρ adalah massa jenis fluida (kg/m3)
Saya hanya menunjukkan persamaan untuk menunjukkan komplikasinya untuk penggunaan sehari-hari dalam memahami penurunan tekanan melalui fitting yang Anda pilih untuk sistem hidrolik Anda. Pasti ada cara yang lebih baik, dan di situlah peserta yang saya bicarakan sebelumnya muncul. Mereka bertanya kepada saya apakah produsen menerbitkan penurunan tekanan untuk alat kelengkapan yang mereka jual — dan saya tidak dapat menjawab pertanyaan itu. Saya belum pernah melihat angka penurunan tekanan seperti itu dipublikasikan di katalog mana pun, tetapi saya mengatakan akan menelitinya.
Setelah penelitian ekstensif, saya tidak menemukan apa-apa. Yah, hampir tidak ada apa-apa jika bukan karena Gates. Gates memiliki kalkulator di situs web mereka (ditemukan di sini) yang memungkinkan Anda menguraikan parameter termasuk laju aliran, diameter dan panjang selang, sifat fluida, lalu jumlah perlengkapan dan adaptor. Ini memungkinkan Anda memilih antara siku, adaptor dan tee, atau bahkan kopling lurus. Dalam dua pengujian, saya memilih selang ½ in., 12 gpm dan properti cairan hidrolik standar. Satu tes tidak memiliki perlengkapan dan yang lainnya sekitar selusin tee dan siku. Tes kedua menghasilkan penurunan tekanan sebesar 200 psi melalui sistem saya.
Jadi, meskipun bukan daftar penurunan tekanan yang pas demi pas yang akan membuatnya mudah dan jelas mana yang harus dipilih, ini adalah alat yang hebat untuk membandingkan sistem Anda saat ini dan melihat di mana Anda dapat berdiri untuk meningkatkan efisiensi. Bahkan dengan bermain-main dengan kalkulator, Anda dapat mengukur seberapa dramatis fitting, siku, dan tee mengurangi energi melalui tekanan balik. Ada paket perangkat lunak pemodelan dinamika fluida yang tersedia, terutama untuk program CAD yang ada, tetapi ini mahal untuk dibeli dan dilisensikan. Jika Anda menginginkan cara sederhana dan berulang untuk memperkirakan penurunan tekanan melalui fitting, Kalkulator Tekanan Aliran Fluida Gates sangat bagus.
