aliran fluida

ALIRAN FLUIDA

I. TUJUAN

Menentukan koefisien orifice, venturi, dan elbow pada rejim aliran turbulen dan

laminer.

Menentukan hubungan antara pressure drop dan .laju alir fluida.

Membuat kurva Co, Cv terhadap NRe.

II. DASAR TEORI

Fluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk secara permanen. Bila

bentuk suatu massa fluida diubah, maka di dalam fluida itu akan terbentuk lapisan dimana

lapisan yang satu meluncur di atas yang lain, sehingga mencapai bentuk yang baru.

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 (ρ), viskositas fluida (μ) dan

diameter pipa (D). kedua rejim aliran tersebut diatur oleh hokum-hukum yang berbeda

sehingga perlu dipelajari secara keseluruhan.

Rejim aliran Laminer

Rejim aliran laminar mempunyai cirri-ciri sebagai berikut:

- Terjadi pada kecepatan rendah.

- Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral.

- Berlapis-lapis seperti kartu.

1

- Tidak ada arus tegak lurus arah aliran.

- Tidak ada pusaran (arus eddy).

Rejim aliran Turbulen

Rejim 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 Transisi

Rejim 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;

NRe < 2100 : rejim laminar.

NRe > 4000 : 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:

2

disusun ulang menjadi:

digabung dengan persamaan kontinuitas:

v1 x A1 x ρ1 = v2 x A2 x ρ2

karena 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:

Venturi

Meteran ini terbentuk 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 di dalam kerucut sebelah hilir. Agar pemulihan lapisan batas dapat

dicegah dan gesekan minimum. Oleh karena itu pada bagian penampungnya mengecil tidak

ada pemisahan, maka kerucut hulu dapat dibuat lebih pendek daripada kerucut hilir.

Gesekannya pun di sini kecil juga. Dengan demikian ruang dan bahan pun dapat dihemat.

3

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:

Q = v1 x A1

v =

keterangan:

Cv : koefisien venturi

β : ; D1<D0

ρ : massa jenis fluida

gc : 32,174 = 1kg m N-1 det2

Orifice

Venturimeter memiliki beberapa kekurangan pada kenyataannya. Untuk meteran

tertentu dengan sistem tertentu pula, laju alir maksimum yang dapat terukur terbatas,

sehingga apabila laju alir berubah, diameterleher 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 dapat diukur dengan

manometer. Persamaan Bernoulli memberikan dasar untuk mengkolerasikan peningkatan

tinggi tekan kecepatan dengan penurunan tinggi tekanan.

Persamaan yang berlaku untuk orificemeter adalah:

Q = v1 x A1

v1 =

keterangan:

Co : koefisien orifice.

Rotameter

4

Laju alir fluida akan menyebabkan perbedaan tinggi float pada rotameter digunakan pada

perbedaan tekanan konstan.

keterangan:

v : kecepatan alir di daerah pelampung (annulus area)

ρf : densitas pelampung

Vf : volume pelampung

Af : luas maksimum pelampung

Cr : koefisien rotameter yang dapat dilihat di kurva.

Fluida cair yang mengalir dalam sistem perpipaan akan mengalami banyak kehilangan

energi karena adanya friksi selama fluida mengalir. Kehilangan energi ini akan berakibat

penurunan tekanan aliran aliran yang dikenal sebagai pressure drop (ΔP).

Friksi (kehilangan energi) dapat ditimbulkan antara lain:

Faktor Gesekan Fanning (f)

Faktor gesekan fanning (f) didifinisikan sebagai perbandingan drag force per luas

permukaan terbasahi dengan perkalian densitas dan velocity head. Nilai f sangat penting

untuk menghitung energi yang hilang karena friksi di sistem perpipaan baik untuk laminar

maupun turbulen. Nilai faktor gesekan fanning f banyak di temui di buku pustaka dalam

bentuk kurva-kurva.

energi yang hilang karena gesekan (friction loss = Ff) adalah:

keterangan:

ΔP : pressure drop karena gesekan.

ΔL : panjang pipa lurus.

f : koefisien fanning.

ρ : massa jenis fluida

D : diameter pipa

v : laju alir fluida.

Ff : friction loss.

5

Faktor Fitting dan Kerangan

Fitting dan kerangan akan mengganggu aliran normal yang akan menyebabkan

penambahan friksi.

keterangan:

hf : friction loss karena fitting dan kerangan.

Kf : koefisien fitting dan kerangan.

Table friction loss karena fitting dan kerangan untuk aliran turbulen

No. Jenis kerangan dan fitting Kf Le/D

1. Elbow 450 0,35 17

2. Elbow 900 0,75 35

3. Tee 1 50

4. Coupling 0,04 2

5. Union 0,04 2

6. Gate valve:

Wide open 0,17 9

Half open 4,5 225

7. Globe valve:

Wide open 6,0 300

Half open 9,5 475

8. Check valve:

Ball 70,0 3500

Swing 2 100

9. Water meter, disk 7,0 350

Table friction loss karena fitting dan kerangan untuk aliran laminar

Jenis fitting dan

kerangan

Bilangan Reynolds

50 100 200 400 1000 Turbulen

Elbow 900 17 7 2,5 1,2 0,85 0,75

Tee 9 4,8 3,0 2,0 1,4 1,0

6

Globe valve 28 22 17 14 10 6,0

Check valve swing 55 17 9 5,8 3,2 2,0

Friksi yang dialami fluida dalam sistem perpipaan merupakan gabungan friksi dalam pipa

lurus ditambah friksi-friksi yang lain sehingga:

Total friksi = friksi pipa lurus + perbesaran + pengecilan + fitting dan kerangan

III. Alat-alat Yang Digunakan

Peralatan yang digunakan adalah:

- Seperangkat alat aliran fluida.

- Orificemeter

- Venturimeter.

- Stopwatch

IV. Langkah Percobaan

Menentukan koefisien alat ukur fluida:

1. Memasang orificemeter dan dihubungkan dengan manometer air raksa atau manometer

minyak.

2. Pipa diisi dengan air lalu dibuka katup pengontrol untuk mengalirkan air.

3. Setelah pipa terisi oleh air secara penuh, tutup kran pengontrol agar fluida diam,

kemudian catat kondisi awal tekanan.

4. Atur kecepatan fluida hingga 4 kali percobaan, untuk:

- rejim aliran turbulen

- rejim aliran laminer

untuk perubahan tekanan yang kecil (rejim aliran laminar) digunakan manometer

minyak.

5. Catat perubahan tekanan untuk masing–masing debit, kemudian hitung debit air

dengan menggunakan bak pengatur.

6. Lakukan langkah percobaan 1-5 untuk venturimeter.

Menentukan friction loss:

1. Memasang orificemeter dan dihubungkan dengan manometer air raksa dan manometer

minyak.

2. Pipa diisi dengan air lalu dibuka katup pengontrol untuk mengalirkan air.

3. Setelah pipa terisi oleh air secara penuh, tutup kran pengontrol agar fluida diam,

kemudian catat kondisi awal tekanan.

7

4. Atur kecepatan fluida hingga terbentuk:

- rejim aliran turbulen

- rejim aliran laminar (hanya menggunakan manometer minyak).

5. Catat perubahan tekanan di titik P1-P4, P2-P3 dan di elbow, untuk setiap debit, kemudian

hitung debit air dengan menggunakan bak pengatur.

V. DATA PENGAMATAN

1. Orificemeter

Turbulent

1 mmHg = 1,33224 x 102 N/m2

∆P0 = 4 mmHg = 532.896 N/m2

P1 (mmHg) P2 (mmHg) V (Lt) t1 (second) t2 (second)

229 315 10 7.52 7.48

234 309 10 8.44 8.30

240 302 10 9.30 9.17

244 298 10 9.23 9.26

250 290 10 10.58 10.77

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume

(L)

Waktu (detik) Q

(L/detik)t1 t2 Rata”

186 45829.056 45,429

10 7.52 7.487.500 1.333333

275 39967.200 39,568

10 8.44 8.308.370 1.194743

362 33039.552 32,640

10 9.30 9.179.235 1.082837

454 28776.384 28,377

10 9.23 9.269.245 1.081666

540 21315.840 20,916

10 10.58 10.7710.675 0.936768

Laminer

u v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)

662 578 659 594 245 240 15

660 580 659 593 260 255 15

658 576 658 592 430 420 15

661 580 660 593 380 390 15

8

Karena memakai manometer minyak maka;

∆Po = ρm g (∆hm) + ρa g (∆hair)

∆hm = 649 – 645 = 4

∆hair = 580 – 568 = 12

∆P0 = 971 (9,8) (0.004) + 998.8 (9.8) (0.012) = 155.522 N/m2

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume (L) Waktu

(detik)

Q

(L/detik)V1 V2 Rata”

1 1.389 185.159 29.637245 240

242.515

16.16667

2 1.027 136.763 18.759 260 255257.5

1517.16667

3 1.176 156.612 1.090 430 420425

1528.33333

4 1.027 136.763 18.759 380 390385

1525.66667

Transien


659 579 658 594 690 680 15

655 575 654 589 510 520 15

658 578 659 593 830 850 15

659 578 657 592 570 575 15

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume (L) Waktu

(detik)

Q


1 1.174 156.339 0.817 690 680 685.0 15 45.66667

2 1.100 146.551 8.971 510 520 515.0 15 34.33333

3 1.174 156.339 0.817 830 850 840.0 15 56.00000

4 1.171 156.067 0.545 570 575 572.5 15 38.16667

2. Pipa

Turbulent

H1 (mmHg) H2 (mmHg) V (Lt) t1 (second) t2 (second)

305 238 10 7.47 7.37

9

300 242 10 8.38 8.31

296 247 10 8.55 8.69

292 250 10 9.69 9.69

289 253 10 10.09 10.06

1 mmHg = 1,33224 x 102 N/m2

∆P0 = 0 mmHg = 0 N/m2

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume

(L)

Waktu (detik) Q


1 67 8926.008 8926.008 10 7.47 7.377.420 1.347709

2 58 7726.992 7726.992 10 8.38 8.318.345 1.198322

3 49 6527.976 6527.976 10 8.55 8.698.620 1.160093

4 42 5595.408 5595.408 10 9.69 9.699.690 1.031992

5 36 4796.064 4796.064 10 10.09 10.0610.075 0.992556

Laminer


658 576 657 592 230 250 10

658 577 656 591 190 200 10

658 578 657 593 230 240 10

659 577 656 592 280 290 10



∆hm = 658 – 657 = 1

∆hair = 592 – 576 = 20

∆P0 = 971 (9,8) (0.001) + 998.8 (9.8) (0.020) = 243.344 N/m2

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume (L) Waktu

(detik)

Q


1 1.247 166.128 77.216 230 250130

1013.0

2 1.171 156.067 87.277 190 200105

1010.5

3 1.171 156.339 87.005 230 240125

1012.5

10

4 1.316 175.371 67.973 280 290150

1015.0

Transien


658 578 659 592 790 790 10

659 578 657 593 670 680 10

657 575 657 592 600 600 10

656 577 656 592 800 810 10

3. Elbowmeter

Turbulent

u v w x t1 (second) t2 (second) V (Lt)

595 514 690 626 7.90 8.00 10

596 513 690 626 8.40 8.20 10

594 512 691 625 8.40 8.60 10

598 516 682 620 8.30 8.20 10

602 520 674 610 10.10 10.40 10

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume (L) Waktu

(detik)

Q


1 1.100 146.551 96.793 790 790790

1079.0

2 1.245 165.855 77.489 670 680675

1067.5

3 1.249 166.400 76.944 600 600600

1060.0

4 1.102 146.824 96.52 800 810805

1080.5

11



∆hm = 700 – 591 = 109

∆hair = 620 - 527 = 93

∆P0 = 971 (9,8) (0.109) + 998.8 (9.8) (0.093) = 1947.529 N/m2

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Waktu (detik) Volume

(L)

Q


1 15.014 2000.284 52.755 7.90 8.007.95

101.257862

2 15.016 2000.556 53.027 8.40 8.208.30

101.204819

3 15.231 2029.104 81.575 8.40 8.608.50

101.176471

4 13.641 1817.304 130.225 8.30 8.208.25

101.212121

5 11.755 1566.079 381.450 10.10 10.4010.25

100.975610

Laminer


657 577 652 589 410 400 10

656 576 654 591 290 300 10

655 576 653 590 380 370 10

655 575 653 590 430 430 10

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume (L) Waktu

(detik)

Q


1 1.239 165.038 1782.491 410 400405

1040.5

2 1.245 165.855 1781.674 290 300295

1029.5

3 1.171 156.067 1791.462 380 370375

1037.5

4 1.245 165.855 1781.674 430 430430

1043.0

Transien


12

653 576 654 591 560 560 10

655 575 654 592 750 760 10

656 575 653 590 820 830 10

655 575 653 589 800 810 10

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume (L) Waktu

(detik)

Q


1 1.174 156.339 1791.190 560 560560

1056.0

2 1.320 175.916 1771.613 750 760755

1075.5

3 1.316 175.371 1772.158 820 830825

1082.5

4 1.171 156.067 1791.462 800 810805

1080.5

4. Venturimeter

Turbulent

H1 (mmHg) H2 (mmHg) V (Lt) t1 (second) t2 (second)

310 233 10 8.72 8.97

305 236 10 9.18 9.11

300 242 10 9.50 9.75

295 248 10 10.75 10.96

288 254 10 12.64 12.76

1 mmHg = 1,33224 x 102 N/m2

∆P0 = 10 mmHg = 1332.24 N/m2

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume

(L)

Waktu (detik) Q


1 77 10258.2488926.01

10 8.72 8.978.845 1.130582

2 69 9192.4567860.22

10 9.18 9.119.145 1.093494

3 58 7726.9926394.75

10 9.50 9.759.625 1.038961

4 47 6261.5284929.29

10 10.75 10.9610.855 0.921234

13

5 34 4529.6163197.38

10 12.64 12.7612.700 0.787402

Lamineru v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)

654 575 653 588 390 390 10

654 573 652 588 360 370 10

653 573 653 588 540 540 10

653 573 653 588 460 470 10



∆hm = 644 – 620 = 24

∆hair = 564 - 556 = 8

∆P0 = 971 (9,8) (0.024) + 998.8 (9.8) (0.008) = 306.685 N/m2

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume (L) Waktu

(detik)

Q


1 1.027 136.763 169.922 390 390390

1039.0

2 1.245 165.855 140.830 360 370365

1036.5

3 1.102 146.824 159.861 540 540540

1054.0

4 1.102 146.824 159.861 460 470465

1046.5

Transienu v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)

652 572 653 589 650 660 10

651 571 654 590 740 750 10

652 572 654 590 690 680 10

650 570 655 590 890 880 10

No∆P1

(mmHg)

∆P1

(N/m2)

∆P=∆P1-

∆P0

Volume (L) Waktu

(detik)

Q


1 1.320 175.916 130.769 650 660655

1065.5

2 1.610 214.524 92.161 740 750745

1074.5

3 1.465 195.219 111.466 690 680685

1068.5

14

4 1.827 243.344 63.341 890 880885

1088.5

VI. PENGOLAHAN DATA

Perhitungan Konstanta Orificemeter

ρair = 998,8 kg/m3

Do = Dor = 0.022 m

D1 = Dpipa = 0,039 m

μ = 0,0009 kg/ms

A = 0,00038 m2

ρraksa = 13600 kg/m3

gc = 1 kgm/Ns2

Untuk menghitung laju alir digunakan rumus :

Q = A . v maka v =

Untuk menghitung NRe digunakan rumus berikut :

NRe =

Untuk menghitung koefisien Orifice digunakan rumus berikut:

V = maka Co= v

Dan 4 = ( Do/ D1)4

15

∆P (N/m2)Q

(Lit/det) (m3/det)

45,429 1.3333330.00133333

39,568 1.1947430.00119474

32,640 1.0828370.00108284

28,377 1.0816660.00108167

20,916 0.9367680.00093677

16

Q (m3/s) A (m²) v (m/s) ρ μ D NRe = ρvD/μ

0.00133333

0.00038

3.50876316

998,8 0,0009 0,022

85666.842360.00119474

3.14405263 76762.394340.00108284

2.84957895 69572.786620.00108167

2.84650000 69497.613780.00093677

2.46518421 60187.74641

V 4 ∆P Co

3.50876316

0.101

45,4290.34881

3.14405263 39,5680.33491

2.84957895 32,6400.33420

2.84650000 28,3770.35804

2.46518421 20,9160.36117

Average 0.347426

Grafik delta P vs v

y = 24083x - 37968

R2 = 0.9628

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

0 1 2 3 4

v (m/s)

delt

a P

(N

/m2)

Series1

Linear (Series1)

17

Grafik Co vs Nre

y = -3E-07x + 0.2356

R2 = 0.1703

0.2

0.205

0.21

0.215

0.22

0.225

0 50000 100000

Nre

Co Series1

Linear (Series1)

Perhitungan Koefisien Venturimeter

ρair = 998,8 kg/m3

Do = Dven = 0,033 m

D1 = Dpipa = 0,039 m

μ = 0,0009 kg/ms

A = 0,000854 m2


gc = 1 kgm/Ns2


Q = A . v maka v =


NRe =

18

Untuk menghitung koefisien Venturi digunakan rumus berikut:

V = maka Cv= v

Dan 4 = ( Do/ D1)4


0.00113058

0.000854

1.32386417

998.8 0.0009 0.033

48483.436160.00109349

1.28043326 46892.880300.00103896

1.21658080 44554.432970.00092123

1.07872365 39505.736780.00078740

0.92201405 33766.61327

v 4 ∆P Cv

1.32386417

0.513

8926.010.21853

1.28043326 7860.220.22523

1.21658080 6394.750.23726

1.07872365 4929.290.23961

0.92201405 3197.380.25429

Average 0.234984

∆P

(N/m2)

Q

(Lit/det) (m3/det)

8926.01 1.1305820.00113058

7860.22 1.0934940.00109349

6394.75 1.0389610.00103896

4929.29 0.9212340.00092123

3197.38 0.7874020.00078740

19

Grafik delta P vs vy = 13687x - 9674.6

R2 = 0.9683

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 0.5 1 1.5

v (m/s)

Del

ta P

(N

/m2)

Series1

Linear (Series1)

Grafik Cv vs Nre

y = -2E-06x + 0.3292

R2 = 0.9211

0.21

0.22

0.23

0.24

0.25

0.26

0 20000 40000 60000

Nre

Cv

Series1

Linear (Series1)

20

Perhitungan Elbow

ρair = 998,8 kg/m3

Do = Dven = 0,039 m

D1 = Dpipa = 0,039 m

μ = 0,0009 kg/ms

A = 0,00119 m2


gc = 1 kgm/Ns2


Q = A . v maka v =


NRe =

Untuk menghitung koefisien Elbow digunakan rumus berikut:

2

2vKh ff

∆P

(N/m2)

Q

(Lit/det) (m3/det)

52.7551.257862 0.00125786

53.0271.204819 0.00120482

81.5751.176471 0.00117647

130.2251.212121 0.00121212

381.4500.975610 0.00097561

21


0.00125786

0,00119

1.05702521

998,8 0,0009 0,039

45749.46046

0.00120482 1.0124537843820.34960

0.00117647 0.9886302542789.23548

0.00121212 1.0185882444085.85694

0.00097561 0.8198403435483.78287

∆P ρ hf v2 Kf

52.755

998,8

0.052755 1.11730 0.0944353.027

0.053027 1.02506 0.1034681.575

0.081575 0.97739 0.16692130.225

0.130225 1.03752 0.25103381.450

0.381450 0.67214 1.13503Average

0.350174

Grafik delta P vs v

y = -1435.6x + 1545.7

R2 = 0.9155

0

100

200

300

400

500

0 0.5 1 1.5

v (m/s)

Delt

a P

(N

/m2)

Series1

Linear (Series1)

22

Grafik Kf vs Nre

y = -0.0001x + 4.898

R2 = 0.9387

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 20000 40000 60000

Nre

Kf

Series1

Linear (Series1)

Perhitungan Pipa Lurus

ρair = 998,8 kg/m3

Dpipa = 0,039 m

μ = 0,0009 kg/ms

A = 0,00119 m2


gc = 1 kgm/Ns2

∆L = 0,875 m


Q = A . v maka v =


NRe =

23

Untuk menghitung koefisien Pipa Lurus digunakan rumus berikut :

Ff = 4f ∆Lv 2

D.2

∆P

(N/m2)

Q

(Lit/det) (m3/det)

8926.01 1.34771 0.00134771

7726.99 1.19832 0.00119832

6527.98 1.16009 0.00116009

5595.41 1.03199 0.00103199

4796.06 0.99256 0.00099256


0.00134771

0.00119

1.13252941

998.8 0.0009 0.039

49017.382980.00119832

1.00699160 43583.938960.00116009

0.97486555 42193.480660.00103199

0.86721849 37534.372430.00099256

0.83408403 36100.26909

∆P ρ Ff ∆L v² D f

8926.01

998.8

8.92601

0.875

1.28262

0.039

0.1550904127726.99

7.72699 1.01403 0.1698185836527.98

6.52798 0.95036 0.1530791095595.41

5.59541 0.75207 0.1658064484796.06

4.79606 0.69570 0.153635491Average

0.159486

24

Grafik delta P vs v

y = 13633x - 6415.8

R2 = 0.9667

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 0.5 1 1.5

v (m/s)

Del

ta P

(N

/m2)

Series1

Linear (Series1)

Grafik f vs Nre

y = -9E-08x + 0.1632

R2 = 0.0035

0.15

0.155

0.16

0.165

0.17

0.175

0 20000 40000 60000

Nre

f

Series1

Linear (Series1)

25

PEMBAHASAN

ELIS ROSDIANA

08401040

Praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan koefisien orifice, venturi, dan elbow

pada aliran laminer turbulen, dan transient dengan mencari pressure drop dari masing-

masing pipa dan aliran. Praktikan menggunakan dua buah manometer yaitu manometer

raksa dan manometer minyak. Manometer raksa digunakan untuk mengukur pressure

drop dari aliran turbulent karena aliran turbulent memiliki debit yang lebih besar dari

pada aliran laminer dan transien. Sedangkan manometer minyak digunakan untuk

mengukur pressure drop dari aliran laminer dan transient yang mempunyai debit yang

kecil yang menghasilkan perubahan tekanan juga kecil sehingga tidak terbaca oleh

manometer raksa. Selain itu terdapat kekecualian pada elbowmeter yaitu pengukuran

aliran turbulent dengan menggunakan manometer minyak. Hal ini disebabkan karena

pressure drop pada elbowmeter relatif kecil. Aliran turbulen memiliki nilai bilangan

Reynold > 4000, aliran laminer memiliki nilai bilangan Reynold < 2100, dan transien

memiliki nilai bilangan Reynold antara 2100-4100.

Manometer harus terisi penuh oleh air sehingga memperoleh beda tekanan sama

dengan nol. Aliran air harus mengisi penuh pipa (tidak boleh ada gelembung) karena

akan menyebabkan perbedaan tekanan yang cukup tinggi, selain itu diameter pipa yang

digunakan untuk perhitungan merupakan keadaan dimana air terisi penuh. Harus

diperhatikan pula kekuatan selang pada masing-masing tube karena aliran yang

digunakan cukup deras sehingga selang yang terpasang harus benar-benar kuat supaya

udara dari luar tidak bisa masuk dan air di dalam selang tidak bocor. Setelah keadaan

tersebut tercapai dilakukanlah perhitungan debit dan perubahan tekanan Perhitungan

debit pada aliran turbulent dilakukan dengan menentukan jumlah volume yang tetap

(konstan) dan kemudian dihitung waktu yang dicapai sehingga nilai debit dapat diketahui

dan perubahan tekanan yang terjadi dapat diketahui dengan membaca pada manometer

raksa. Variasi dilakukan dengan memperbesar aliran dengan cara memutar kran aliran by

pass maka didapat data perubahan tekanan beserta debit yang berbeda-beda. Sedangkan

26

untuk aliran laminar dan transient sebelum menentukan perubahan tekanan yang terjadi

harus menentukan debit yang sesuai dengan aliran laminar dan transien untuk masing-

masing pipa.Perhitungan debit dilakukan dengan menentukan waktu tertentu dan setelah

waktu tercapai diukur berapa volume air yang didapatkan.

Untuk harga debit yang berbeda, nilai pressure dropnya pun berbeda. Pada

percobaan pressure drop terbesar ada pada elbowmeter dibandingkan dengan yang lain.

Semakin tinggi laju alir maka pressure drop yang terjadi akan semakin tinggi pula. Hal

ini terjadi karena energi kinetik yang besar diperlukan penurunan tekanan yang besar

pula dalam kata lain energi kinetik meningkat maka perbedaan tekananan pun meningkat.

Nilai konstanta orifice yang didapat pada setiap data mendekati satu sama lain sehingga

nilai konstanta hasil percobaan dapat diambil dari nilai rata-rata yaitu 0.347426. Untuk

grafik perubahan tekanan dengan kecepatan dapat dilihat bahwa semakin tinggi harga

perubahan tekanan maka semakin cepat aliran fluida yang terjadi. Begitu pula untuk pipa

venturi nilai konstanta venturi yang didapat mendekati satu sama lain yaitu 0.234984 dan

kurva perubahan tekanan vs kecepatan kelinieritasan sangat besar mendekati satu.

Pada pipa elbow nilai konstanta yang didapat dari setiap data juga mendekati satu sama

lain yaitu 0.350174. Grafik antara perubahan tekanan dan kecepatanpun mempunyai

linieritas mendekati satu. Untuk perhitungan konstanta pipa lurus dilakukan pengambilan

data menggunakan pipa orifice. Nilai konstanta yang didapat dari satu data dengan data

yang lain hampir mendekati satu sama lain yaitu 0.159486..

Jika laju alir meningkat maka turbulensi, bilangan Reynold, koefisien pipa,

perubahan tekanan, dan energy kinetik akan meningkat pula, namun untuk energy tekan

akan menjadi kecil.

27

Kesimpulan

Dari praktikum ini dapat diperoleh kesimpulan:

1. Nilai konstanta orifice (Co) adalah 0.159486

2. Nilai konstanta venturi (Cv) adalah 0.234984

3. Nilai konstanta pipa lurus (f) adalah 0.159486

4. Nilai konstanta elbow (Kf) adalah 0.350174

5. Semakin tinggi laju alir maka turbulensi, bilangan reynold, koefisien pipa,

perubahan tekanan, dan energy kinetik akan meningkat pula, namun untuk energy

tekan akan menjadi kecil.

DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet Praktikum Rekayasa Proses-1, Unit Operasi, Jurusan Teknik Kimia.

Mc. CABE and Werren L., Unit Operations of Chemical Engineering, 3rd, New York.

28

Documents

aliran fluida