34669125 Laporan Pengukuran Laju Alir

LAPORAN PRAKTIKUM PENGENALAN LABORATORIUM TEKNIK KIMIA II

Modul Kelompok

: Pengukuran Laju Alir : VII : Arya Wulandari /

Nama / Nim 2311081030 Partner/Nim Asisten/Nim

: Aditiya Muchsin S / 2311081034 : Ridwanallah / 23110610??

Tanggal Praktikum : 13 April 2010

LABORATORIUM TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Transportasi fluida merupakan aktivitas yang sangat penting pada sebagian

besar proses plant. Dalam menangani bahan-bahan proses di satu pabrik, dapat digunakan berbagai macam cara perpindahan, untuk bahan yang berupa fluida atau yang dapat diperlakukan seperti fluida salah satu caranya adalah mengalirkan bahan yang bersangkutan melalui saluran tertutup, umumnya saluran tersebut mempunyai penampang lingkaran dan sering disebut pipa. Alat yang digunakan untuk mengukur kuantitas fluida salah satunya adalah orifismeter. Orifismeter didasarkan pada beda tekan.

1.2 Prinsip Berdasarkan perbedaan tekanan pada orifismeter.

1.3 Tujuan 1. Menentukan laju alir rata-rata fluida 2. Menentukan laju alir fluida (Q) 3. Membuat grafik hubungan antara Q dengan h. 4. Mengetahui hubungan dan persamaan antara kurva Q dengan h 5. Membandingkan nila Q yang diperoleh dari hitungan dengan grafik.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Transportasi Fluida Penanganan fluida adalah aktivitas yang sangat penting pada sebagian

besar proses plant. Dalam menangani bahan-bahan proses di satu pabrik, dapat digunakan berbagai macam cara perpindahan, untuk bahan yang berupa fluida atau yang dapat diperlakukan seperti fluida salah satu caranya adalah mengalirkan bahan yang bersangkutan melalui saluran tertutup, umumnya saluran tersebut mempunyai penampang lingkaran dan sering disebut pipa. Sifat fisis dari suatu fluida dapat didefinisikan dengan berdasarkan pada: a.Tekanan b.Temperatur c.Viskositas Transportasi fluida dalam suatu sistem perpipaan akan mengikuti hukum: a. Hukum Kekekalan Massa Untuk incompressible fluid: massa masuk = massa keluar volume masuk = volume keluar atau V1.A1 = V2.A2 Persamaan di atas sering dikenal sebagai persamaan kontinuitas. b. Hukum Kekekalan Energi Untuk perpindahan fluida dalam sistem perpipaan berlaku sebagai berikut: (en.dalam + en.potensial + en.kinetik + en.tekanan)1 = (en.dalam + en.potensial + en.kinetik + en.tekanan)2 + en.kerja + en.panas + en.yang hilang akibat gesekan Fluida ialah zat yang tidak dapat menahan perubahaan bentuk (distorsi) secara permanen. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka

didalam fluida itu akan terbentuk lapisan-lapisan dimana lapisan yang satu meluncur di atas yang lain, hingga mencapai suatu bentuk baru. Selama perubahan bentuk itu, terdapat tegangan geser (Shear stress), yang besarnya tergantung pada viskositas fluida dan laju luncur. Pada suatu suhu dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyai densitas tertentu. Jika densitas itu hanya sedikit terpengaruh oleh perubahaan yang agak besar pada suhu dan tekanan, maka disebut fluida tidak mampu mampat (Incompressible), contohnya zat cair. Tapi jika densitasnya peka terhadap perubahan tersebut, disebut fluida mampu mampat (compressible) contohnya gas. Densitas fluida tidak mampu mampat selalu tetap dan untuk fluida yang mampu mampat pun dapat dianggap mendekati tetap. Sifat dasar dari semua fluida static adalah tekanan. Tekanan adalah gaya permukaan yang diberikan oleh fluida terhadap dinding bejana. Tekanan terdapat pada setiap titik didalam volume fluida. Viskositas fluida Newton bergantung kepada suhu dan sedikit tekanan. Viskositas gas bertambah dengan suhu dan tidak bergantung pada tekanan. Sedangkan viskositas zat cair turun bila suhu dinaikan dan bertambah dengan tekanan. Fluida dapat mengalir di dalam pipa atau saluran menurut dua cara yang berlainan pada laju aliran rendah, Penurunan tekanan di dalam fluida itu bertambah menurut kecepatan fluida. Pada laju tinggi, pertambahan itu jauh lebih cepat lagi yaitu pangkat dan kecepatan. Menurut Reynolds terdapat dua jenis aliran yaitu laminar dan turbulen jika air itu mengalir menurut garis-garis lurus yang sejajar berarti alirannya laminar. Bila laju aliran ditingkatkan, akan dicapai kecepatan kritis. Dan bila air bergerak kemana-mana dalam bentuk aliran silang dan pusaran maka disebut aliran turbulen. Kecepatan kritis, dimana aliran laminar berubah menjadi aliran turbulen bergantung pada diameter tabung, viskositas, densitas dan kecepatan linear zat cair. Bila angka Reynolds (NRe) dibawah 2100 alirannya alirannya laminar dan diatas 4000 alirannya turbulen. Aliran Stedi (tunak) terjadi bila kecepatan fluida pada suatu titik adalah tetap, sehingga medannya tidak berubah menurut waktu. Dalam aliran stedi laju massa yang memasuki suatu sistem aliransama dengan system yang meninggalkan system itu. Dalam aliran yang mengalami gesekan, besaran-besaran diatas tidaklah konstan disepanjang garis arus, tetapi berkurang menurut arah aliran. Gesekan

menyebabkan berkurangnya energi mekanik menjadi kalor didalam fluida yang mengalir. Pompa digunakan dalam system aliran untuk meningkatkan energi mekanik fluida yang mengalir. Peningkatan itu digunakan untuk mempertahankan aliran. Gesekan timbul di dalam lapisan batas karena kerja yang dilakukan oleh gaya gesek dalam menjaga gradien-kecepatan dalam-aliran laminar maupun dalam aliran-turbulen dikonversikan menjadi kalor oleh kegiatan viskos. Gesekan yang timbul di dalam lapisan batas yang tidak memisah disebut gesekan-kulit (skin-friction). Bila lapisan batas itu memisah dan membentuk riak-ikutan, timbul lagi tambahan pelepasan energi di dalam riak-ikutan, dan gesekan jenis ini disebut gesekan bentuk (form friction), karena merupakan fungsi dari posisi dan bentuk benda padat yang yang bersangkutan. Kerja pompa dalam persamaan Bernoulli. Pompa digunakan dalam sistem aliran untuk meningkatkan energi mekanik fluida yang mengalir. Peningkatan itu digunakan untuk memepertahankan aliran. Umpamakan antara stasion a dan b kita pasang sebuah pompa. Umpamakan kerja yang dilakukan pompa persatuan massa fluida adalah Wp. Oleh karena persamaan Bernoulli hanya merupahkan hanya merupakan neraca energi-mekanik saja, Kita harus memperhitungkan gesekan yang terjadi didalam pompa. Dalam keadaan sebenarnya, di dalam pompa semua sumber gesekan fluida itu aktif, dan disamping itu terdapat gesekan pula pada bantalan (bearing), perapat (seal) dan peti gasket (stuffing box). Energi mekanik yang diberikan kepada pompa sebagai kerja poros negatif harus dikurangi dengan rugi kehilangan tekanan karena gesekan, barulah didapatkan energi mekanik neto yang terdapat di dalam flida yang mengalir, umpamakan gesekan didalam pompa, per satuan massa fluida, ialah hfp. Jadi kerja neto terhadap fluida adalah Wp-hfp. Dalam prakteknya, sebagai pengganti hfp digunakan efisiensi pompa, yang ditandai dengan, yang didefinisikan dengan

2.2 Orifismeter

Jika suatu fluida dialirkan melalui orifice (celah), maka akan terbentuk pola aliran. Kecepatan fluida di bagian hilir lebih cepat apabila dibandingkan dengan kecepatan aliran fluida di bagian hulu orifice. Akibatnya tekanan di bagian hilir menjadi lebih kecil daripada di bagian hulu. Makin besar laju alir fluida di bagian hulu, makin besar pula kecepatan fluida di bagian hilir, sehingga perbedaan tekanan ini akan makin besar pula. Kalibrasi orifismeter dilakukan dengan cara mengalirkan fluida melalui orifis. Makin besar laju alir, maka tinggi cairan dalam manometer makin besar pula.

BAB III HASIL PERCOBAAAN

3.1 Perolehan laju alir rata-rata (Q rata-rata) No 1 2 3 4 5 6 h (cm) 0,8 1,0 1,6 2,1 2,5 2,8 Laju alir rata-rata (Q rata-rata) 8,79 10,11 16,34 18,03 21,43 22,00

3.2 Grafik Hubungan antara Q dengan h

BAB IV PEMBAHASAN

Pada percobaan 1 dilakukan kalibrasi orifismeter, hal ini dilakukan karena kecepatan fluida di bagian hilir orifis lebih cepat apabila dibandingkan dengan kecepatan alir fluida di bagian hulu orifis, sehingga untuk menstabilkan kecepatan alir fluida di hulu, diperlukan penstabilan laju alir. Pada percobaan 2 dilakukan pengukuran laju alir rata-rata orifismeter (Q rata-rata) semakin besar h maka Q rata-rata yang akan diperolehnya pun akan semakin besar pula. Hal ini dikarenakan, besarnya h menyebabkan bukaan kerangan akan semakin besar sehingga volume fluida yang keluar pun tekanannya akan semakin besar, yang menjadikan fluida yang keluar dengan jarak waktu yang

cepat. Tujuan dari dilakukannya pemasangan manometer U adalah untuk mengukur selisih tekanan antara bagian hulu orifis dengan hilir orifis. Dari grafik diperoleh hubungan antara h dengan Q rata-rata. Grafik yang diperoleh semakin besar h maka semakin besar pula Q rata-ratanya, sehingga grafik yang diperolehnya pun naik. Dari Q rata-rata yang diperoleh pada grafik dengan Q yang diperoleh pada perhitungan, terdapat perbedaan angka yang sangat mencolok, pada grafik diperoleh Q rata-ratanya adalah 6,871 sedangkan pada perhitungan yakni 10,412. Perbedaan ini dapat disebabkan karena pada perhitungan secara grafik, digunakan data perhitungan secara manual, sehingga adanya pemotongan galat yang kurang pas. Lain halnya ketika menghitung perhitungan menggunakan persamaan, hitungan tersebut digunakan excel supaya mendapat harga Q rata-rata yang sebenarnya didapat.

BAB V KESIMPULAN

1. Untuk menstabilkan kecepatan alir fluida diperlukan kalibrasi orifismeter. 2. Semakin besar h maka Q rata-rata yang diperoleh akan semakin besar. 3. Semakin besar h maka bukaan kerangan akan semakin besar 4. Manometer U digunakan untu mengukur selisih beda tekan. 5. Grafik yang diperoleh yaitu hubungan h dengan Q rata-rata sehingga grafiknya naik.

6. Q rata-rata yang diperoleh dari grafik 6,871 mL/s sedangkan Q rata-rata yang diperoleh pada rumus persamaan adalah 10,412 mL/s .

DAFTAR PUSTAKA

1. Haliday, D dan Resnick, R. 1985. Fisika. Penerjemah: Pantur Silaban dan Erwin Sucipto. Jilid I. Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga

2. Geankoplis, C.J., Transport Process and Unit Operations, 2nd Ed., Allyn dan Bacon Inc., Boston, 1983

3. McCabe, W.L.,J.C. Smith, Unit Operations of Chemical Engineering, 3rd., Mc Graw Hill, Kogakusha, 1976

LAMPIRAN A DATA PERCOBAAN

A. Kalibrasi Orifismeter Volume (mL) 1000 900 800 700 600 500 2 13,09 s 11,44 s 10,35 s 08,87 s 07,82 s 06,30 s Kerangan (sekon) 4 12,47 s 11,36 s 09,79 s 08,49 s 07,71 s 05,67 s 6 12,03 s 11,00 s 09,73 s 08,40 s 06,71 s 05,29 s 8 11,43 s 10,97 s 09,59 s 08,38 s 06,11 s 05,16 s

B. Data Pengamatan h(cm ) 0,8 1 1,6 2,1 2,5 2,8 T1(s) 114 102,2 62 53,7 46,5 44,9 1000 T2(s) 113,7 99,5 62 56,2 46,9 45,1 T1(s) 102,9 89 54,9 47,9 42 41,6 900 T2(s) 102.5 92 56 50,8 42 41,1 T1(s) 90,2 78,8 48,4 44,6 37,6 36,1 800 T2(s) 91,3 81,1 50,1 44,6 37,2 36,3 T1(s) 79,03 60,09 42,3 39,7 33 32,7 700 T2(s) 79,2 71,4 43,7 39.2 32,2 31,2

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN

B.1 Menghitung Laju Alir Pada Orificmeter Volume (mL) 1000 900 800 700 2 13,09 s 11,44 s 10,35 s 08,87 s Kerangan (sekon) 4 12,47 s 11,36 s 09,79 s 08,49 s 6 12,03 s 11,00 s 09,73 s 08,40 s 8 11,43 s 10,97 s 09,59 s 08,38 s

600 500

07,82 s 06,30 s

07,71 s 05,67 s

06,71 s 05,29 s

06,11 s 05,16 s

Rumus :Q=Vt

- Kerangan 2Q1=1000 mL13,09 s Q2=900 mL11,44 s Q3=800 mL10,35 s

Q4=700 mL08,87s Q5=600 mL07,82s

= 76,39 ml/s

=78,67ml/s

= 77,29 ml/s

=78,91 ml/s

=76,72 ml/s

Q6=500 mL06,30s

=79,36 s

Q rata- rata kerangan 2Q rata-rata=76,39+78,67+77,29+78,91+76,72+79,366

= 77, 89 mL/s -Kerangan 4Q1=1000 mL12,47 s Q2=900 mL11,36 s Q3=800 mL09,79s

Q4=700 mL08,49s Q5=600 mL07,71s

= 80,19 ml/s

=79,22ml/s

= 102,69 ml/s =82,44 ml/s

=77,92 ml/s

Q6=500 mL05,67s

=88,18 mL/s

Q rata- rata kerangan 4Q rata-rata=80,19+79,22+102,69+82,44+77,92+88,186

= 85,11 mL/s

-Kerangan 6Q1=1000 mL12,03 s Q2=900 mL11,00 s Q3=800 mL09,73s

Q4=700 mL08,40s Q5=600 mL06,71s

= 83,12 ml/s

=81,81ml/s

= 82,21 ml/s =83,33 ml/s

=89,41 ml/s

Q6=500 mL05,29s

=94,51 mL/s Q rata- rata kerangan 6Q rata-rata=83,12+81,81+82,21+83,33+89,41+94,516= 85,73 mL/s

-Kerangan 8Q1=1000 mL11,43 s Q2=900 mL10,97 s Q3=800 mL09,59s

Q4=700 mL08,38s Q5=600 mL06,41s

= 87,48 ml/s

=82,04ml/s

= 83,42 ml/s =83,53 ml/s

=93,60 ml/s

Q6=500 mL05,16s

=96,89 mL/s Q rata- rata kerangan 8Q rata-rata=87,48+82,04+83,42+83,53+93,60+96,896

= 87,83 mL/s

B.2 Menghitung Q rata-rata pada ketinggian yang ditentukan h(cm ) 0,8 1 1,6 2,1 2,5 2,8 T1(s) 114 102,2 62 53,7 46,5 44,9 1000 T2(s) 113,7 99,5 62 56,2 46,9 45,1 T1(s) 102,9 89 54,9 47,9 42 41,6 900 T2(s) 102.5 92 56 50,8 42 41,1 T1(s) 90,2 78,8 48,4 44,6 37,6 36,1 800 T2(s) 91,3 81,1 50,1 44,6 37,2 36,3 T1(s) 79,03 60,09 42,3 39,7 33 32,7 700 T2(s) 79,2 71,4 43,7 39.2 32,2 31,2

B.2.1 Menghitung waktu rata rata pada ketinggian 0,8 cm 1. Pada volume 1000 mL 2. Pada volume 900 mL

t rata-rata=114+113,72

t rata-rata=102,9+102,52

= 113,85 s 3. Pada volume 800 mLt rata-rata=90,2+91,32


= 90,75 s

= 79,11 s

B.2.2 Menghitung waktu rata rata pada ketinggian 1,0 cm 1. Pada volume 1000 mLt rata-rata=102,2+99,52

2. Pada volume 900 mLt rata-rata=89+922



=79,95 s

= 66,17 s


2. Pada volume 900 mLt rata-rata=54,9+562



=49,25 s

= 43 s


2. Pada volume 900 mLt rata-rata=47,9+50,82



= 44,6 s

= 39,45 s


2. Pada volume 900 mLt rata-rata=42+422


= 42 s 4. Pada volume 700 mLt rata-rata=33+32,22

=37,4 s

= 32,6 s


2. Pada volume 900 mLt rata-rata=41,6+41,12

= 45 s 3. Pada volume 800 mL

= 41,35 s 4. Pada volume 700 mL

t rata-rata=36,1+36,32

t rata-rata=32,7+31,22

=36,2 s

= 31,95 s

B.3 Menghitung Q pada ketinggian 0,8 cm Rumus :Q=Vt

1. Pada volume 1000 mLQ1=1000 mL113,85 s


= 8,78 mL/s 3. Pada volume 800 mLQ3=800 mL90,75 s


= 8,78 mL/s

= 8,84 mL/s

Q rata-rata=8,78+8,76+8,78+8,844

= 8,79 mL/s

B.3.2 Menghitung Q pada ketinggian 1,0 cm 1. Pada volume 1000 mL 2. Pada volume 900 mL

Q1=1000 mL100,85 s

Q2=900 mL90,5 s

=9,91 mL/s

= 9,94 mL/s



= 10,01 mL/s

= 10,58 mL/s

Q rata-rata=9,91+9,94+10,01+10,584

= 10,11 mL/s

B.3.3 Menghitung Q pada ketinggian 1,6 cm 1. Pada volume 1000 mLQ1=1000 mL60,2 s


=16,61 mL/s 3. Pada volume 800 mLQ3=800 mL49,25 s

= 16,23 mL/s 4. Pada volume 700 mLQ4=700 mL43 s

= 16,24 mL/s

= 16,28 mL/s

Q rata-rata=16,61+16,23+16,24+16,284

= 16,34 mL/s





= 17,93 mL/s

= 17,74 mL/s

Q rata-rata=18,19+18,23+17,93+17,744

= 18,03 mL/s


2. Pada volume 900 mLQ2=900 mL42 s



= 21,39 mL/s

= 21,47 mL/s

Q rata-rata=21,41+21,43+21,39+21,474

= 21,43 mL/s

B.3.2 Menghitung Q pada ketinggian 2,8 cm 1. Pada volume 1000 mLQ1=1000 mL45 s




= 22,10 mL/s

= 21,91 mL/s

Q rata-rata=22,22+21,77+22,10+21,914

= 22 mL/s

B.4 Menghitung laju alir menggunakan persamaanNo 1 X (h) 0,8 Y (Q) 8,79512 X'' = ln X -0,22314 Y'' = ln Y 2,1742 X''Y'' -0,48516 (X'')2 0,04979

2 3 4 5 6

1 1,6 2,1 2,5 2,8 10,8

9,9544 16,2317 18,0241 21,4262 21,9991 96,7

0 0,470004 0,741937 0,916291 1,029619 2,9347

2,29802 2,78696 2,89171 3,06461 3,091 16,3065

0 1,30988 3 2,14546 9 2,80807 6 3,18255 4 8,96082

3 0 0,22090 3 0,55047 1 0,83958 9 1,06011 6 2,72087 2

a=

X " Y " n * X "Y " ( X ") n * ( X " )2 2

=

( 2,9347*116,3065) ( 6 * 8.96082) ( 2.9347) 2 ( 6 * 2,72087)

= 0,766284

b=

Y " a * X "n

=16,3065-(62,9347)6 =2,342947

ln k = b = 2,342947 k = exp (2,342947) = 10,4118753 Q = k(h)c Q = 10,412 (h)0.766

LAMPIRAN C PROSEDUR KERJA

C.1

Alat 1. Manometer U 2. Gelas ukur 1000 mL 3. Pipet tetes 4. Botol semprot

C.2

Bahan 1. Hg 2. Aquades 3. Milimeter block

C.3

Cara Kerja

1. Mempelajari terlebih dahulu sistem perpipaan seperti gambar diatas 2. Membuat tabel 3. Mengisi tangki penampung air (1) dari sumber air, kurang lebih setengah tangki 4. Membuka kerangan (2) dan (3) sedangkan kerangan lain semuanya ditutup. 5. Menjalankan pompa sehingga air dari penampung (1) mengalir ke penampung (2) dan yang dari tangki (2) dapat mengalir ke tangki (1). 6. Menutup kerangan (3) sehingga air dari tangki (2) tidak mengalir lagi. 7. Mematikan pompa. 8. Mengisi manometer U dengan air raksa sampai ketinggian kurang lebih 15 cm 9.Menyambungkan manometer kesambungan dibagian hilir dan hulu orifis sehingga air dari pipa,mengisi penuh selang penghubung dan bagian kiri serta kanan manometer .Pastika bahawa pemasangan pipa U diorifis tidak

terbalik dan didalam selang penampung maupun dalam manometer tidak terdapat gelembung udara. 10. Menjalankan kembali pompa. 11. Membuka kerangan (3) perlahan-lahan sehingga air dari tangki penampung (2) mengalir kembali ketangki penampung (1). 12. Mengatur bukaan kerangan sehingga beda tinggi air raksa dalam manometer 0.5 cm. 13. Menampung air yang keluar dari sistem perpipaan ketangki (1) mulai dari 500ml 1000ml dan catat waktu yang diperlukan untuk menampung air tersebut dalam volume yang ditentukan. 14. Melakukan prosedur 10-12 dengan pertambahan tinggi air raksa dalam manometer 0,5 cm sampai batas tinggi 2.5 cm. 15.Menghitung laju alir untuk setiap h dengan volume tampungan masing-masing,lalu cari harga Q rata-rata. 16. Membuat plot antara Q terhadap h.

Documents

34669125 Laporan Pengukuran Laju Alir