Nozzle memiliki banyak peranan penting, salah satunya untuk mengatur arah dan karakteristik aliran fluida. Umumnya, alat ini digunakan untuk meningkatkan kecepatan aliran diikuti oleh penurunan tekanan pada aliran fluida. Ada beragam aplikasi nozzle diantaranya dalam bidang otomotif, perkebunan dan industri.
Salah satu aplikasi nozzle dalam bidang industri ialah steam ejector. Tertera pada salah satu jurnal bahwa geometri nozzle dapat mempengaruhi performa steam ejector. Itu karena secara matematika, geometri dapat menentukan nilai primary mass flow rate dan memberi pengaruh signifikan pada performa steam ejector.
Selain itu, nozzle juga berperan penting dalam pembangkit listrik yang menggunakan turbin. Mulai dari turbin air, gas, uap, ke semuanya memanfaatkan nozzle agar diperoleh performa dan energi yang optimal. Berikut pembahasan tentang nozzle, mulai dari definisi dan konsep dasarnya, fungsi, jenis jenis serta aplikasinya.
Pengertian Nozzle
Nosel atau nozzle adalah perangkat mekanis yang dirancang untuk mengontrol karakteristik aliran fluida saat keluar dari ruang tertutup dan menuju ke beberapa media tertentu. Nozzle pada umumnya berupa pipa atau tabung dengan diameter yang bervariasi, dan digunakan untuk mengarahkan atau memodifikasi aliran fluida yang terdiri dari cairan atau gas.
Singkatnya, nozzle adalah sebuah saluran dengan luas penampang yang bervariasi di mana kecepatan fluida dapat dinaikkan sementara tekanannya akan menurun di sepanjang saluran. Saat fluida mengalir melalui nozzle, ia akan menjadi lebih cepat namun tekanannya turun.
Fungsi Nozzle
Berikut beberapa hal yang harus difahami terkait fungsi nozzle:
- Nozzle berfungsi untuk mengontrol laju aliran, arah, dan/atau tekanan aliran fluida
- Noseldapat mengubah energi tekanan dan panas menjadi energi kinetik
- Nosel berfungsi untuk mengarahkan pancaran jet fluida pada sudut tertentu, dikenal sebagai sudut nozzle
- Mesin turbo seperti turbin uap, turbin air, dan turbin gas mampu menghasilkan energi karena memanfaatkan energi kinetik pada fluida yang mengalir melalui nozzle.
- Tergantung jenis fluida yang digunakan, nozzle bisa saja disebut sebagai nozzle uap, nozzle air, dan nozzle gas.
Jenis Jenis Nozzle
Nozzle seringkali identik dengan alat yang menaikkan kecepatan aliran fluida. Namun pada kasus tertentu seperti pada bagian divergent, nozzle justru berfungsi menurunkan kecepatan aliran fluida.
Jenis nozzle berdasarkan bagian
Nozzle umumnya dapat diklasifikasikan menjadi nozzle konvergen, nozzle divergen, dan nozel konvergen-divergen. Jika diameter saluran nozzle mengecil sejalan dengan arah aliran fluida, maka itulah convergent nozzle (nozzle konvergen). Sebaliknya, jika diameternya semakin melebar, maka namanya nozzle divergen.
Yang terakhir, jika diameter saluran nozzle mengecil pada awalnya, kemudian melebar, maka disebut convergent-divergent nozzle (nozzle konvergen divergen/ nozzle CD). Bagian nozzle dimana diameter nya minim disebat throat (kalau bahasa Indonesianya tenggorokan). Berikut bagian bagian nozzle dan karakteristiknya:
- Nosel konvergen dapat mempercepat aliran fluida, namun tidak melebihi kecepatan suara pada fluida karena adanya bagian sempit pada saluran nozzle.
- Nosel divergen memperlambat aliran fluida, jika alirannya subsonik, tetapi mempercepat fluida sonik atau supersonik
- Nozzle convergent divergent mempercepat fluida pada bagian sempit nozzle konvergen dengan kecepatan supersonik. biasanya mesin roket dan jet supersonik menggunakan nozzle CD
Jenis nozzle berdasarkan jenis fluida
Selain berdasarkan bagian, Nozzle juga dapat dibagi berdasarkan jenis fluida yang disemprotkan, diantaranya:
- Nozzle cairan. Sesuai namanya, jenis nozzle ini digunakan untuk benda cair. Pada nozzle cair, percikan atau semprotan halus bertekanan tinggi keluar dari saluran exit. Nozzle ini banyak digunakan pada cairan yang dialirkan menggunakan selang spray. Misalnya cucian motor, spray pengecetan, selang pemadam kebakaran, dan masih banyak lagi.
- Nozzle angin. Nozzle ini berfungsi untuk menghasilkan tekanan angin yang lebih tinggi. Seperti, mesin kompresor dimana tekanan angin yang keluar melalui saluran nozzle menjadi lebih tinggi.
- Nozzle gas. Nozzle gas biasanya mempunyai lubang lubang keluar yang bertujuan untuk menyebarkan gas. Contohnya, kompor gas, mesin las asetilin, oven pemanggang, dan lain sebagainya.
Aplikasi Nozzle
Berikut beberapa contoh penggunaan nozzle pada dunia engineering:
- Nozzle berfungsi sebagai penyemprot bahan bakar ke dalam ruang bakar pada mesin diesel
- Nosel digunakan pada turbin uap, turbin gas, turbin air, mesin jet dan jet propulsion.
- Nozzle dipakai untuk tujuan pengukuran seperti pada venturimeter
- Nosel dapat menghilangkan udara dari kondensor
- Injektor untuk memompa air pada boiler
- Air mancur buatan
Nozzle biasanya dipakai pada sebuah rangkaian yang di dalamnya terdapat aliran cairan, tekanan angin, dan saluran gas. Dalam aplikasinya, nozzle terletak pada bagian paling ujung suatu rangkaian pipa atau selang. Tidak heran jika nozzle bisa dibilang mempunyai fungsi sebagai pintu keluar pada instrumen perpipaan.
Aliran yang keluar dari nozzle akan mengalami perubahan bentuk dan arah, serta tekanan. Contohnya, arah aliran fluida menjadi melebar dengan percikan yang halus, atau mengecil namun dengan tekanan tinggi.
