LABORATORIUM PILOT PLANTSEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL: Aliran FluidaPEMBIMBING: Ir. Gatot Subiyanto

Praktikum : 01 Juni 2015Penyerahan (Laporan) : 10 Juni 2015

Oleh :Kelompok: 2Nama: 1. Annisa Novita NNIM. 131424005 2. Hesti Diana WahyuniNIM.131424012 3. Ken Putri KinantiNIM.131424013Kelas : 2A - TKPB

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2015

Kata Pengantar

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Swt. Karena dengan izin dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar. Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Praktikum Laboratorium Teknik Kimia pada semester empat jurusan Teknik Kimia program studi D-IV Teknik Kimia Produksi Bersih Politeknik Negeri Bandung. Adapun judul dari laporan ini adalah Laporan Praktikum Aliran Fluida.Dalam menyusun laporan ini, penulis memperoleh banyak bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:1. Ir. Gatot Subiyanto selaku dosen Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung yang telah membimbing penulis dalam menyusun laporan ini.2. Seluruh rekan di kelas 2A-TKPB yang telah membantu dan memberikan arahan untuk penyusunan laporan ini.3. Orang tua yang telah memberikan dorongan moril dalam kelancaran penyusunan laporan ini.4. Semua pihak yang telah membantu, membimbing dan memberikan arahan dalam penyusunan laporan ini.Semoga bantuan dan bimbingan serta dorongan dibalas oleh Allah Swt.Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini terdapat banyak kekurangan karena keterbatasan kemampuan penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun dari semua pihak agar penulis dapat memperbaiki dan meningkatkan kemampuan diri di masa yang akan datang.Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat khususnya bagi penulis dan menambah pengetahuan umumnya bagi keluarga besar Politeknik Negeri Bandung.

Bandung, 04 Juni 2014

Penulis

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangFluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk secara permanen. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam fluida itu akan terbentuk lapisan, dimana lapisan yang satu meluncur di atas yang lain, sehingga mencapai suatu bentuk baru.Sifat dasar dari setiap fluida statik ialah tekanan. Tekanan dikenal sebagai gaya permukaan yang diberikan oleh fluida terhadap dinding bejana. Tekanan terdapat pada setiap titik di dalam volume fluida. Pada ketinggian yang sama, tekanan pada fluida adalah sama.

1.2 Tujuan1. Menghitung harga koefisien orificemeter dan venturimeter lalu membandingkannya dengan literatur.2. Membuat kurva antara koefisien orificemeter dan venturimeter terhadap bilangan Reynold.3. Membuktikan apakah pressure drop harganya tetap untuk laju aliran fluida yang berbeda.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Landasan TeoriFluida adalah zat yang mampu mengalir dan yang menyesuaikan diri dengan bentuk wadahnya. Perbedaan antara fluida dengan zat padat anatara lain adalah fluida tidak dapat menahan tegangan singgung (geser) yang dialaiminya. Adanya tegangan singgung dari luar walaupun kecil akan menyebabkan kondisi fluida diam akan bergerak atau mengalir. Sifat dasar dari setiap fluida static ialah tekanan. Tekanan dikenal sebagai gaya permukaan yang diberikan oleh fluida terhadap dinding bejana. Tekanan terdapat pada setiap titik di dalam volume fluida. Pada ketinggian yang sama, tekanan pada fluida adalah sama.Fluida terdiri dari 2 jenis yaitu fluida cair dan fluida gas.Ciri fluida cair: Tidak kompresibel, yaitu volume fluida akan tetap walaupun dikenai tekanan tertentu. Mengisi volume tertentu. Mempunyai permukaan bebas. Daya kohesi besar, jarak antar molekul rapat.Ciri fluida gas: Kompresibel Mengisi seluruh bagian wadah. Jarak antar molekul besar, daya kohesi dapat diabaikan.Dalam aliran kondisi mantap (steady state) dikenal 2 rejim aliran atau pola aliran yang tergantung kepada kecepatan rata-rata aliran (v), densitas (), viskositas fluida () dan diameter pipa (D). kedua rejim aliran tersebut diatur oleh hokum-hukum yang berbeda sehingga perlu dipelajari secara keseluruhan.Rejim aliran LaminerRejim aliran laminar mempunyai cirri-ciri sebagai berikut: Terjadi pada kecepatan rendah. Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral. Berlapis-lapis seperti kartu. Tidak ada arus tegak lurus arah aliran. Tidak ada pusaran (arus eddy).Rejim aliran TurbulenRejim aliran turbulaen mempunyai cirri-ciri sebagai berikut: Terbentuk arus eddy. Terjadi lateral mixing. Secara keseluruhan arah aliran tetap sama. Distribusi kecepatan lebih uniform atau seragam.Rejim aliran TransisiRejim aliran yang terbentuk di antara rejim laminer dan turbulen adalah rejim transisi. Penentuan rejim aliran dilakukan dengan menentukan bilangan tak berdimensi yaitu bilangan Reynolds (Reynolds Number/NRe). Bilangan Reynolds merupakan perbandingan antara gaya dinamis dari aliran massa terhadap tegangan geser yang disebabkan oleh viskositas cairan.

NRe = Keterangan:

: massa jenis fluida.

: kecepatan fluida.

: viskositas fluida.

: diameter pipa dalam.Untuk pipa circular lurus;NRe4000: rejim turbulen.2100 < NRe > 4000: rejim transisi.Kecepatan kritis: Kecepatan pada saat NRe = 200.Prinsip kerja alat ukur fluida adalah mengganggu aliran dengan penambahan alat tertentu sehingga menyebabkan terjadinya pressure drop yang dapat diukur. Nilai pressure drop ini berhubungan dengan debit dari aliran tersebut. Adanya pressure drop bias disebabkan Karena adanya perubahan energi kinetik (karena laju alir berubah), skin friction, dan form friction.

Berdasarkan persamaan Bernoulli, persamaan neraca energi dapat ditentukan yaitu:disusun ulang menjadi:

digabung dengan persamaan kontinuitas:v1 x A1 x 1 = v2 x A2 x 2karena fluida inkompresibel (khusus bahasan fluida cair), maka:

v2 = sehingga dimasukan ke persamaan neraca energi menjadi:

v1 = dimana:

gc: 32,174 = 1kg m N-1 det-2

: jumlah energi yang hilang.Ada beberapa jenis alat untuk mengukur laju suatu fluida. Beberapa alat yang biasa digunakan diantaranya:

Ada beberapa jenis alat yang untuk mengukur laju aliran suatu fluida Beberapa alat yang biasa digunakan diantaranya:1. VenturimeterMeteran ini terbuat dari bagian masuk yang mempunyai flens, yang terdiri dari bagian pendek berbentuk silinder dan kerucut terpotong. Bagian leher berflens dan bagian keluar juga berflens yang terdiri dari kerucut terpotong yang panjang.Dalam venturimeter, kecepatan fluida bertambah dan tekanannya berkurang di dalam kerucut sebelah hulu. Penurunan tekanan di dalam kerucut hulu itu lalu dimanfaatkan, untuk mengukur laju aliran melalui instrument itu. Kecepatan fluida kemudian berkurang lagi dan sebagian besar tekanan awalnya kembali pulih didalam kerucut sebelah hilir. Agar pemulihan lapisan batas dapat dicegah dan gesekan minimum. Oleh karena itu pada bagian yang penampungannya mengecil tidak ada pemisahan, maka kerucut hulu dapat dibuat lebih pendek dari pada kerucut hilir. Gesekannya pun di sini kecil juga. Dengan demikian ruang dan bahan pun dapat dihemat. Walaupun meteran venturi dapat digunakan untuk mengukur gas, namun alat ini biasanya digunakan juga untuk mengukur zat cair terutama air. Persamaan yang digunakan dalam venturimeter adalah1. OrificemeterVenturimeter memiliki beberapa kekurangan pada kenyataanya. Untuk meteran tertentu dengan sistem manometer tertentu pula, laju alir maksimum yang dapat diukur terbatas, sehingga apabila laju alir berubah, diameter leher menjadi terlalu besar untuk memberikan bacaan yang teliti, atau terlalu kecil untuk dapat menampung laju aliran maksimum yang baru. Meteran orifice dapat mengatasi kekurangan-kekurangan venturimeter, tetapi konsumsi dayanya cukup tinggi.Prinsip meteran orifice identik dengan meteran venturi. Penurunan penampang arus aliran melalui orifice menyebabkan tinggi tekan kecepatan menjadi meningkat tetapi tinggi tekan akan menurun, dan penurunan antara kedua titik sadap diukur dengan manometer. Persamaan bernoulli memberikan dasar untuk mengkolerasikan peningkatan tinggi tekan kecepatan dengan penurunan tinggi tekananPersamaan yang berlaku untuk persamaan orificemeter adalah:

BAB IIIPERCOBAAN

3.1 Alat dan bahan Satu set alat aliran fluida lengkap dengan pipa venturi dan orifice stop watch

3.2 Prosedur Kerja1. Membuka semua keran aliran, menyamakan tinggi air raksa dalam pipa manometer. 2. Menghidupkan pompa.3. Melakukan kalibrasi laju alir pompa.4. Alat yang digunakan dalam percobaan :a. Pipa Venturib. Pipa Orifice- Mengukur waktu yang dibutuhkan untuk setiap bukaan.- Mengukur perbedaan tekanan pada pipa manometer air raksa.

3.3 Flowsheet Percobaan

BAB IVHASIL PRAKTIKUM DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Orifice MeterNo cm HgVolume (L)Waktu (s)Q (L/s)

1110250,4

21,510190,526

321017,170,582

4310140,714

541011,70,855

651010,40,961

761091,111

871081,25

4.2. Data Venturi MeterNo cm HgVolume (L)Waktu (s)Q (L/s)

1110250,4

21,51019,50,513

321017,50,571

431013,730,728

541011,230,890

651010,570,946

76109,41,064

871081,25

Keterangan D1= 0,039 m= Do= 0,033 m = 0,84615= 998,9 kg/m34 = 0,5126Ao= 0,000855 m2A1= 0,001194 m21cmHg= 133,3 Pa= 0,0009 kg/m.det4.3. Tabel Perhitungan Konstanta orifice

Vo (m/det)PQNreCo

CmHgPaL/sm3/sPraktekLiteratur

0,4681133,30,44.10-417.141,120,846150,6320,61

0,6151,5199,950,5265,26.10-422.525,200,846150,6780,61

0,6812266,60,5825,82.10-424.942,530,846150,6510,61

0,8353399,90,7147,14.10-430.582,990,846150,6510,61

1,0004533,20,8558,55.10-436.626,330,846150,6760,61

1,1245666,50,9619,61.10-441.1680,846150,6790,61

1,2996799,81,1111,11.10-347.577,610,846150,7170,61

1,4627933,11,251,25.10-353.547,700,846150,7470,61

Co rata-rata = 0,678

4.4. Tabel Perhitungan Konstanta Venturimeter

Vv (m/det)PQNreCo

CmHgPaL/sm3/sPraktekLiteratur

0,4681133,30,44.10-417.141,120,846150,6320,61

0,6001,5199,950,5135,13.10-421.975,80,846150,6620,61

0,6682266,60,5715,71.10-424.466,390,846150,6380,61

0,8513399,90,7287,28.10-431.169,010,846150,6640,61

1,0414533,20,8908,9.10-438.128,010,846150,7030,61

1,1065666,50,9469,46.10-440.508,720,846150,6680,61

1,2446799,81,0641,064.10-345.563,160,846150,6860,61

1,4627933,11,251,25.10-353.547,700,846150,7470,61

Cv rata-rata = 0,675

4.5. Grafik antara Co vs Nre

4.6. Grafik antara Cv vs Nre

4.7. Grafik Hubungan Tekanan Vs Laju Alir Pada Pipa Orifice

4.8. Grafik Hubungan Tekanan Vs Laju Alir Pada Pipa Venturi

Pembahasan Pada praktikum aliran fluida ini dilakukan pengukuran laju alir (flow) suatu fluida (dalam hal ini cairan). Pengukuran laju alir ini bertujuan untuk menentukan konstanta atau koefisien dari alat ukur yang digunakan. Alat ukur laju alir yang digunakan pada praktikum ini yaitu venturimeter dan orificemeter. Prinsip kerja alat ukur fluida adalah mengganggu aliran dengan penambahan alat tertentu sehingga menyebabkan terjadinya pressure drop yang dapat diukur. Nilai pressure drop ini berhubungan dengan debit aliran tersebut. Adanya pressure drop dapat disebabkan karena adanya perubahan energy kinetik (karena laju alir tambah), skin friction, dan form friction. Perubahan energy kinetic disebabkan karena adanya penurunan luas penampang aliran sehingga menyebabkan perubahan kecepatan aliran.Pada praktikum, dilakukan pengamatan beda tekan pada kondisi yang berbeda, yaitu pada orrificemeter dan venturimeter. Prinsip dari kedua alat yang digunakan sama, ujung-ujung dari bagian yang menyempit dihubungkan kedalam manometer pipa U. Jika ada fluida yang mengalir maka akan ada penekanan pada air raksa yang ada dalam pipa U. Karena kecepatan di penampang pipa berbeda, maka penekanan pada pipa U juga berbeda, sehingga didapat perbedaan tinggi air raksa dari kedua pipa/perbedaan tekanan (P).Venturi meter merupakan suatu pipa dengan pegecilan dan pembesaran penampang aliran secara bertahap. Beda tekanan diukur pada bagian penampang besar dan penampang kecil pada veturimeter. Hal ini sesuai denga hukum kontinuitas dan bernoulli yang mengakibatkan perbedaan kecepatan aliran serta tekanan pada penampang besar dan penampang kecil. Secara teoritis nilai konstanta venturimeter akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya Nre, sedangkan hasil percobaan nilai Cv tidak beraturan tetapi secara garis besar bertambah seiring dengan bertambahnya Nre. Aliran yang dihasilkan adalah jenis aliran turbulen dengan Nre > 4100. Nilai konstanta venturimeter (Cv) hasil praktikum adalah 0,675, sedangkan menurut literatur nilai Cv adalah sebesar 0,61. Sehingga dari data tersebut dapat diketahui bahwa nilai Cv hasil praktikum sudah mendekati nilai Cv yang seharusnya.Berbeda dengan venturi meter, prinsip kerja orifice meter adalah penurunan penampang arus dan pembesaran penampang arus secara tiba-tiba. Hal ini meyebabkan terjadinya perbedaan tekanan kedua sisi plat orifice. Secara teoritis nilai konstanta orificemeter akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya Nre, sedangkan hasil percobaan nilai Co tidak beraturan tetapi secara garis besar bertambah seiring dengan bertabahnya Nre. Aliran yang dihasilkan adalah jenis aliran turbulen dengan Nre > 4100. Nilai konstanta orificemeter (Co) hasil praktikum adalah 0,678, sedangkan menurut literatur nilai Cv adalah sebesar 0,61. Sehingga dari data tersebut dapat diketahui bahwa nilai Cv hasil praktikum sudah mendekati nilai Cv yang seharusnya.Semakin besar laju alir maka gesekan yang terjadi dan energi kinetik yang dihasilkan akan semakin besar. Karena energi mekanik di setiap titik adalah sama, maka semakin kecil energi kinetik yang dihasilkan, semakin kecil tekanan yang dihasilkan maka akan semakin besar pressure drop yang dihasilkan. Dari hasil praktikum nilai P semakin bertambah seiring dengan bertambahnya laju alir. Hal tersebut membuktikan bahwa hasil praktikum sudah sesuai dengan teori yang sebenarnya.

BAB VSIMPULAN Aliran yang dihasilkan pada pipa orifice maupun venturi adalah aliran turbulen karena Nre > 4100. Berdasarkan kurva, apabila terjadi kenaikan bilangan reynold maka nilai koefisien flowmeter (laju alir) juga semakin besar. Pressure drop terjadi karena perubahan penampang arus, friction loss dan juga karena peningkatan debit. Harga pressure drop berbeda untuk setiap perubahan laju alir. Semakin besar laju alir maka nilai P semakin besar pula. Konstanta alat ukur Alat Ukur Konstanta

Praktikum Literatur

Orificemeter (Co) 0,678 0,61

Venturimeter (Cv) 0,675 0,61

Daftar PustakaGeankoplis, Christij. 1993. Transport Processes and Unit Operations: Third Edition. P T R Prentice-Hall, Inc. New Jersey.Soeswanto, Bambang. 2004. Diktat Transportasi Fluida. Jurusan Teknik Kimia POLBAN.Jobsheet Praktikum Satuan Operasi. 2004. Modul Aliran Fluida.Jurusan Teknik Kimia, POLBAN.