aliran fluida.doc 2jjk

ALIRAN FLUIDAI. 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),

1

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.

- 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;

2

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:

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

3

: 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. 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

4

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.

Diakses :Senin,02 November 2015

Pukul : 15.16

(http://dokumen.tips/download/document/Jobsheet)PraktikumRekayasa Proses-

1,Unit Operas

Jurusan Teknik Kimia Mc.CABE and Werren L,Unit Operation of Chemical

Engineering 3rd

6

http://dokumen.tips/download/document/Jobsheet

Rotameter

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

7

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.

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

8

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

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

9

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.

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

10

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”

1 86 45829.056 45,42910 7.52 7.48 7.500 1.333333

2 75 39967.200 39,56810 8.44 8.30 8.370 1.194743

3 62 33039.552 32,64010 9.30 9.17 9.235 1.082837

4 54 28776.384 28,37710 9.23 9.26 9.245 1.081666

5 40 21315.840 20,91610 10.58 10.77 10.675 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

Karena memakai manometer minyak maka;

∆Po = ρm g (∆hm) + ρa g (∆hair)

∆hm = 649 – 645 = 4

∆hair = 580 – 568 = 12

11

∆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

16.166672 1.027 136.763 18.759 260 255

257.515

17.166673 1.176 156.612 1.090 430 420

42515

28.333334 1.027 136.763 18.759 380 390

38515

25.66667

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

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

12

1 mmHg = 1,33224 x 102 N/m2

∆P0 = 0 mmHg = 0 N/m2

N

o

∆P1

(mmHg

)

∆P1

(N/m2)∆P=∆P1-

∆P0

Volum

e (L)

Waktu (detik)Q

(L/detik)t1 t2 Rata”

1 678926.00

8

8926.00

810

7.47 7.37

7.4201.34770

9

2 587726.99

2

7726.99

210

8.38 8.31

8.3451.19832

2

3 496527.97

6

6527.97

610

8.55 8.69

8.6201.16009

3

4 425595.40

8

5595.40

810

9.69 9.69

9.6901.03199

2

5 364796.06

4

4796.06

410

10.0

9

10.0

6 10.075

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

N ∆P1 ∆P1 ∆P=∆P1 Volume (L) Wakt Q

13

o(mmHg

)

(N/m2)

-∆P0

u

(detik

)

(L/detik

)V1 V2

Rata

”

1 1.247166.12

8 77.216

23

0

25

0130

10

13.0

2 1.171156.06

7 87.277

19

0

20

0105

10

10.5

3 1.171156.33

9 87.005

23

0

24

0125

10

12.5

4 1.316175.37

1 67.973

28

0

29

0150

10

15.0

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

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

14

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



∆hm = 700 – 591 = 109

∆hair = 620 - 527 = 93

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

N

o

∆P1

(mmH

g)

∆P1

(N/m2)∆P=∆P

1-∆P0

Waktu (detik) Volum

e

(L)

Q

(L/detik

)t1 t2

Rata

”

1 15.0142000.28

4 52.755

7.90 8.00

7.9510 1.25786

2

2 15.0162000.55

6 53.027

8.40 8.20

8.3010 1.20481

9

3 15.2312029.10

4 81.575

8.40 8.60

8.5010 1.17647

14 13.641 1817.30 130.22 8.30 8.20 8.25 10 1.21212

15

4 5 1

5 11.7551566.07

9

381.45

0

10.1

0

10.4

0 10.25

10 0.975610

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

N

o

∆P1

(mmHg

)

∆P1

(N/m2) ∆P=∆P1

-∆P0

Volume (L) Wakt

u

(detik

)

Q

(L/detik

)V1 V2

Rata

”

1 1.239165.03

8

1782.49

1

41

0

40

0405

10

40.5

2 1.245165.85

5

1781.67

4

29

0

30

0295

10

29.5

3 1.171156.06

7

1791.46

2

38

0

37

0375

10

37.5

4 1.245165.85

5

1781.67

4

43

0

43

0430

10

43.0

Transien


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

16

N

o

∆P1

(mmHg

)

∆P1

(N/m2) ∆P=∆P1

-∆P0

Volume (L) Wakt

u

(detik

)

Q

(L/detik

)V1 V2

Rata

”

1 1.174156.33

9

1791.19

0

56

0

56

0560

10

56.0

2 1.320175.91

6

1771.61

3

75

0

76

0755

10

75.5

3 1.316175.37

1

1772.15

8

82

0

83

0825

10

82.5

4 1.171156.06

7

1791.46

2

80

0

81

0805

10

80.5

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 ∆P1 ∆P=∆P1-

∆P0

Volume Waktu (detik) Q

t1 t2 Rata”

17

(mmHg)(N/m2)

(L) (L/detik)1 77 10258.248 8926.01 10 8.72 8.97

8.845 1.1305822 69 9192.456 7860.22 10 9.18 9.11

9.145 1.0934943 58 7726.992 6394.75 10 9.50 9.75

9.625 1.0389614 47 6261.528 4929.29 10 10.75 10.96

10.855 0.9212345 34 4529.616 3197.38 10 12.64 12.76

12.700 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

N

o

∆P1

(mmHg

)

∆P1

(N/m2) ∆P=∆P1

-∆P0

Volume (L) Wakt

u

(detik

)

Q

(L/detik

)V1 V2

Rata

”

1 1.027136.76

3 169.922

39

0

39

0390

1039.0

2 1.245165.85

5 140.830

36

0

37

0365

1036.5

3 1.102146.82

4 159.861

54

0

54

0540

1054.0

4 1.102 146.82 159.861 46 47 465 10 46.5

18

4 0 0

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

N

o

∆P1

(mmHg

)

∆P1

(N/m2) ∆P=∆P1

-∆P0

Volume (L) Wakt

u

(detik

)

Q

(L/detik

)V1 V2

Rata

”

1 1.320175.91

6 130.769

65

0

66

0655

10

65.5

2 1.610214.52

4 92.161

74

0

75

0745

10

74.5

3 1.465195.21

9 111.466

69

0

68

0685

10

68.5

4 1.827243.34

4 63.341

89

0

88

0885

10

88.5

VI. PENGOLAHAN DATA

Perhitungan Konstanta Orificemeter

19

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

∆P (N/m2)Q

(Lit/det) (m3/det)

45,429 1.333333 0.00133333

39,568 1.194743 0.00119474

32,640 1.082837 0.00108284

28,377 1.081666 0.00108167

20,916 0.936768 0.00093677

20

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

45,429 0.34881

3.14405263 39,568 0.33491

2.84957895 32,640 0.33420

2.84650000 28,377 0.35804

2.46518421 20,916 0.36117

Average 0.347426

Grafik delta P vs v

y = 24083x - 37968R2 = 0.9628

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

0 1 2 3 4

v (m/s)

delta

P (N

/m2)

Series1Linear (Series1)

21

Grafik Co vs Nre

y = -3E-07x + 0.2356R2 = 0.1703

0.2

0.205

0.21

0.215

0.22

0.225

0 50000 100000

Nre

Co


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 =

22

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

8926.01 0.21853

1.28043326 7860.22 0.22523

1.21658080 6394.75 0.23726

1.07872365 4929.29 0.23961

0.92201405 3197.38 0.25429

Average 0.234984

∆P

(N/m2)

Q

(Lit/det) (m3/det)

8926.01 1.130582 0.00113058

7860.22 1.093494 0.00109349

6394.75 1.038961 0.00103896

4929.29 0.921234 0.00092123

3197.38 0.787402 0.00078740

23

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)

Delta

P (N

/m2)


Grafik Cv vs Nre

y = -2E-06x + 0.3292R2 = 0.9211

0.21

0.22

0.23

0.24

0.25

0.26

0 20000 40000 60000

Nre

Cv Series1Linear (Series1)

24

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)

52.755 1.257862 0.0012578653.027 1.204819 0.0012048281.575 1.176471 0.00117647130.225 1.212121 0.00121212381.450 0.975610 0.00097561

25


0.00125786

0,00119

1.05702521

998,8 0,0009 0,039

45749.46046

0.00120482 1.01245378 43820.34960

0.00117647 0.98863025 42789.23548

0.00121212 1.01858824 44085.85694

0.00097561 0.81984034 35483.78287

∆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 1.13503

Average0.350174

Grafik delta P vs v

y = -1435.6x + 1545.7R2 = 0.9155

0

100

200

300

400

500

0 0.5 1 1.5

v (m/s)

Delta

P (N

/m2)


26

Grafik Kf vs Nre

y = -0.0001x + 4.898R2 = 0.9387

-0.20

0.20.40.60.8

11.2

0 20000 40000 60000

Nre

Kf


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 =

27

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 0.153635491

Average0.159486

28

Grafik delta P vs v

y = 13633x - 6415.8R2 = 0.9667

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 0.5 1 1.5

v (m/s)

Delta

P (N

/m2)


Grafik f vs Nre

y = -9E-08x + 0.1632R2 = 0.0035

0.15

0.155

0.16

0.165

0.17

0.175

0 20000 40000 60000

Nre

f


29

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

30

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.

31

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.

32

aliran fluida.doc 2jjk

Documents