ALIRAN FLUIDA

i

LAPORAN

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

ALIRAN FLUIDA

(D-1)

Disusun oleh :

Andhika Adhitya Satya Dharma (121110003)

Satrio Christiawan (121110014)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN

YOGYAKARTA

2013

ii

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN

PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA

ALIRAN FLUIDA

(D-1)

Disusun oleh :

1. Andhika Adhitya Satya Dharma (121110003)

2. Satrio Christiawan (121110014)

Yogyakarta, Desember 2013

Disetujui oleh,

Asisten pembimbing

Marini Titri Priandari

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala

Rahmat dan Karunia-Nya sehingga laporan Praktikum Dasar Teknik Kimia

dengan judul Aliran Fluida ini dapat diselesaikan dengan baik.

Laporan ini disusun untuk memenuhi tugas Praktikum Dasar Teknik

Kimia pada Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, UPN

VETERAN Yogyakarta.

Dalam kesempatan ini, penyusun mengucapkan terima kasih kepada :

1. Marini Titri Priandari selaku asisten pembimbing

2. Rekan-rekan sesama praktikan

3. Staff dan petugas Laboratorium Dasar Teknik Kimia

4. Semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan dan penyusunan

laporan ini.

Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih terdapat banyak

kekurangan, oleh karena itu praktikan mengharapkan kritik maupun saran yang

membangun untuk laporan ini agar dapat bermanfaat di waktu yang akan datang.

Akhir kata, penyusun ucapkan terima kasih.

Yogyakarta, Desember 2013

Penyusun

iv

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL .................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................... ii

KATA PENGANTAR .................................................................................. iii

DAFTAR ISI ............................................................................................... iv

DAFTAR TABEL ........................................................................................ v

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... vi

DAFTAR LAMBANG ................................................................................ vii

INTISARI .................................................................................................... viii

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ............................................................................ 1

B. Tujuan Percobaan ......................................................................... 1

C. Tinjauan Pustaka .......................................................................... 2

BAB II. PELAKSANAAN PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan ............................................................................ 11

B. Gambar Rangkaian Alat ............................................................... 11

C. Cara Kerja .................................................................................... 12

D. Diagram Alir ................................................................................ 13

BAB III. DATA PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN ................ 14

BAB IV. KESIMPULAN ............................................................................. 20

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 21

LAMPIRAN

v

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Data Percobaan Aliran Fluida .................................................... 13

Tabel 2. Hubungan antara debit (Q) vs Head Pompa (H) ............................ 15

Tabel 3. Hubungan antara panjang ekivalen (Le) vs derajad pembukaan

pompa (K)...................................................................................... 16

Tabel 4. Hubungan antara coefficient of discharge (Co) vs Bilangan

Reynold (Re) ................................................................................... 17

Tabel 5. Hubungan antara debit (Q) vs tinggi float (h) ................................. 18

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Aliran untuk persamaan kontinuitas ......................................... 3

Gambar 2. Gambar Rangkaian Alat Percobaan Aliran Fluida ..................... 11

Gambar 3. Hubungan debit (Q) vs Head Pompa (H) .................................. 16

Gambar 4. Hubungan sudut putaran (K) vs panjang ekivalen (Le) ............. 17

Gambar 5. Hubungan Re vs Co ............................................................... 18

Gambar 6. Hubungan debit (Q) vs tinggi float (h) ..................................... 19

vii

DAFTAR LAMBANG

A = Luas (m)

Co = Coeficient of discharge

D = Diameter (m)

z = Beda Tinggi Posisi 2 dan 1 (cm)

h = Perbedaan Tinggi Hg dalam Manometer (cm)

Ek = Energi Kinetik

Ep = Energi Potensial

Et = Energi Tekanan

F = Faktor gesekan

g = Gaya Gravitasi (ft/det2)

gc = Gaya Gravitasi (lbm.ft/lbf.det2)

H = Head Pompa (cm)

Le = Panjang Ekivalen (cm)

m = Massa (kg)

P = Tekanan (lbf/ft2)

air = Densitas air (kg/m)

Hg = Densitas air raksa (kg/m)

Q = Debit aliram (ml/detik)

q = Kerja yang hilang (lbf.ft/lbm)

Re = Bilangan Reynold

U = Kecepatan (cm/det)

= Viskositas (kg/m.detik)

Ws = Kerja Pompa (lbf.ft/lbm)

viii

INTISARI

Proses transportasi dengan menggunakan aliran fluida merupakan suatu hal

yang sangat penting, karena banyak digunakan dalam industri. Aliran fluida

adalah salah satu cara pemindahan fluida dari satu tempat ke tempat lain dengan

mengalirkannya melalui pipa. Aliran fluida terjadi karena adanya beda tekanan

dan elevasi. Masih kurangnya pemahaman terhadap proses aliran fluida, maka

dilakukan praktikum ini agar dapat lebih memahami lagi tentang proses aliran

fluida. Pemahaman mengenai aliran fluida harus dikuasai agar dapat menjadi

salah satu keunggulan bagi engineer sehingga dapat bersaing di dunia kerja.

Percobaan dimulai dengan memeriksa rangkaian alat agar proses percobaan

berjalan lancar, lalu mengisi air ke dalam tangki dan membuka kran dengan

derajat pembukaan penuh yaitu 1240 . Setelah itu, menghidupkan pompa hingga

aliran konstan. Setelah aliran konstan, mencatat kedudukan dari beda tinggi

manometer pompa, manometer kran, manometer orifice dan tinggi float pada

rotameter. Serta mengukur debit aliran dengan alat penampung dan stopwatch.

Percobaan ini dilakukan dengan pengurangan derajat pembukaan keran setiap

120.

Pada percobaan aliran fluida didapat bahwa makin besar debit aliran (Q),

maka makin besar head pompa (H) dengan persamaan garis y = 0,567x + 210,13

dengan persentase kesalahan rata-rata sebesar 2,7422%.Untuk suatu kran yang

digunakan untuk mengatur aliran fluida, panjang ekivalen akan berkurang

dengan bertambahnya derajat pembukaan kran (oK), sehingga didapat

persamaan garis y = 0,0825x + 113,845 dengan persentase kesalahan rata-

rata sebesar 30,3253%. Untuk suatu orifice, harga Co (Coefficient of discharge)

akan bertambah selaras dengan pertambahan bilangan Reynold (Re), didapat

persamaan garis y = 0,0001x + 8,71 dengan persentase kesalahan sebesar

1,142%. Pada rotameter, bertambahnya debit aliran menyebabkan semakin tinggi

float terdorong oleh aliran, didapat persamaan garis y = 0,0028x + 1,181 dengan

persentase kesalahan rata-rata sebesar 1,7825%.

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Proses transportasi dengan menggunakan aliran fluida merupakan suatu

hal yang sangat penting, karena banyak digunakan dalam industri. Aliran

fluida adalah salah satu cara untuk mengangkut fluida dari satu tempat ke

tempat lain dengan cara mengalirkannya melalui pipa. Transportasi aliran

fluida dapat dilakukan dengan menggunakan pipa karena lebih mudah dan

aman.

Dalam kehidupan sehari hari sebenarnya kita juga sering menjumpai

proses aliran fluida tanpa kita sadari, seperti air yang keluar dari kran, air

yang mengalir di pipa pembuangan dan lainnya. Masih kurangnya

pemahaman terhadap proses aliran fluida, maka dilakukan praktikum ini agar

dapat lebih memahami lagi tentang proses aliran fluida. Pemahaman

mengenai aliran fluida harus dikuasai agar dapat menjadi salah satu

keunggulan bagi engineer sehingga dapat bersaing di dunia kerja.

B. Tujuan Percobaan

1. Mempelajari karakteristik pompa, yaitu hubungan antara debit aliran (Q)

dengan head pompa (H).

2. Mempelajari hubungan antara panjang ekuivalen (Le) dengan derajat

pembukaan kran (oK).

3. Mempelajari hubungan antara coefficient of discharge (Co) dengan

bilangan Reynold (Re).

4. Menera rotameter yaitu hubungan antara debit aliran (Q) dengan tinggi

float (h).

2

C. Tinjauan Pustaka

Dalam proses transportasi fluida, salah satu faktor yang berpengaruh

adalah densitas atau berat jenis. Fluida dapat dipengaruhi oleh tekanan dan

suhu, tetapi ada pula fluida yang tidak dipengaruhi oleh suhu dan tekanan.

Fluida yang sangat dipengaruhi oleh suhu dan tekanan disebut fluida

termampatkan (compressible), contohnya uap dan gas. Sedangkan fluida

yang densitasnya tidak dipengaruhi oleh suhu dan tekanan atau biasanya

disebut fluida tak termampatkan (incompressible), contohnya air.

Aliran zat cair dalam pipa jika di tinjau berdasarkan waktu dibagi menjadi

dua, aliran steady state dan unsteady state. Aliran steady state yaitu aliran

yang harga dari masing-masing kuantitas yang ada dalam aliran tersebut tidak

berubah terhadap waktu. Sedangkan aliran unsteady state yaitu aliran yang

harga dari kuantitasnya berubah terhadap waktu.

Aliran jika ditinjau berdasarkan jenis aliran dibagi menjadi dua yaitu aliran

laminer dan turbulen. Untuk aliran dimana partikel-partikel fluida mengalir

secara sejajar dan tidak saling memotong disebut aliran laminer. Sedangkan

aliran dimana partikel-partikelnya tidak lagi mengalir teratur dan mempunyai

komponen kecepatan tegak lurus dengan arah aliran disebut aliran turbulen. .

(Mc Cabe,1986)

Jika fluida mengalir melalui sebuah pipa tertutup, maka akan terjadi

perbedaan bentuk aliran yang dapat ditentukan dengan bilangan Reynold

(Re), yaitu :

Re =

UD

Persamaan kontinuitas dapat dipergunakan untuk menyelesaikan

permasalahan dalam aliran fluida.

3

Gambar 1. Aliran untuk persamaan kontinuitas

Q = A1 . u1 = A2 . u2 . . . . . . . . . . (1)

Asumsi :

1 = 2

maka persamaan kontinuitas adalah :

m = . A1 . u1 = . A2 . u2 . . . . . . . . . . (2)

Hubungan energi pada fluida atau material yang mengalir

melintasi pipa dapat ditentukan dengan keseimbangan energi. Energi

dibawa oleh fluida yang mengalir dan juga ditransfer dari fluida ke

sekeliling atau sebaliknya. Energi yang dibawa fluida mencakup :

1. Internal energy (E), yaitu energi yang disebabkan oleh gerakan

molekul atom dan elektron. Termasuk seluruh energi yang

mempunyai sifat-sifat khusus dari fluida, tanpa memperhatikan

lokasi atau tempat relatifnya atau posisinya.

2. Energi yang dibawa fluida karena kondisi alirannya atau

posisinya :

a. Energi Kinetik (Ek), adalah energi fluida karena

gerakannya.

Ek = 2gc

mu

2

b. Energi potensial (Ep), yaitu energi fluida karena tempat

kedudukannya yang dipengaruhi gravitasi.

Ep = gc

mgz

4

c. Energi tekanan (Et), adalah energi untuk melakukan kerja

melawan tekanan yang dibawa oleh zat karena alirannya

dari awal masuk sampai keluar.

Et = m P V

Energi yang ditransfer antara fluida atau sistem dalam aliran dan

sekelilingnya ada dua jenis :

1. Energi panas (q), yaitu energi yang diserap oleh zat alir dari

sekelilingnya selama aliran.

2. Energi kerja (W), yaitu kerja yang diterima atau yang dihasilkan

atau dilakukan oleh zat yang mengalir ke sekeliling selama aliran

dan sering disebut shaf work. (Brown, G.G., 1978)

Selain itu ada juga yang disebut energi friksi (F), yaitu energi yang

hilang karena gesekan. Rugi energi terdapat pada sambungan, pipa lurus

atau penampang yang tidak sama. Neraca energi untuk sistem aliran fluida

dapat ditulis sebagai berikut :

Energi masuk :

mE1 + 2gc

mu 21 +

gc

mgz1 + mP1V1

Energi keluar :

mE2 + 2gc

mu 22+

gc

mgz2 + mP2V2 + mq - mWs

Maka :

Energi masuk = Energi keluar.

mE1 + 2gc

mu 21 +

gc

mgz1 + mP1V1 = mE2 +

2gc

mu 22 +

gc

mgz 22 +

mP2V2 + mq - mWs . . . . . . . . . . (3)

5

Bila :

E = E1 - E2

(PV) = P1 V 1 - P2 V 2

u2

= u12 - u 2

2

z = z1 - z 2

Maka didapatkan neraca energi untuk setiap satuan massa, yaitu :

(semua dibagi m)

E + 2gc

u 2 +

gc

zg + (PV) = q Ws . . . . . . . . . . (4)

Bila aliran isothermal (E = 0) dan fluida incompressible, sedangkan

volumenya diasumsikan konstan, maka persamaan diatas menjadi :

2gc

u 2 +

gc

zg +

P = q Ws . . . . . . . . . . (5)

Apabila ada gesekan ( 0) dan diasumsikan aliran adiabatis (q = 0) maka

persamaannya dikenal dengan persamaan Bernoully : (ada friksi)

2gc

u 2 +

gc

zg +

P = - ( Ws + F ) . . . . . . . . . . (6)

Jika persamaan (6) dibagi dengan gc

g, dimensi masing-masing suku

dinyatakan dalam ft cairan (cm cairan) dengan :

w = gc

g

3ft

lbf

w

P

+

2g

)(u 2 + Z = -F

g

gc - Ws

g

gc

w

P

+

2g

)(u 2 + Z = -F - Ws . . . . . . . . . . (7)

(Brown, G.G.,1978)

6

Pompa adalah alat untuk mengalirkan fluida dari satu tempat ke tempat

lain. Dimana fluida tersebut hanya dapat mengalir apabila terdapat beda

tekanan. Pada pompa, fluida akan mengalir dari tekanan yang tinggi ke

tekanan yang rendah.

Laju aliran fluida dapat di ukur dengan rotameter. Rotameter terdiri dari

tabung gelas yang bentuknya kerucut (tappered glass tube), yang didalamnya

terdapat pelampung (float) yang bergerak naik turun. Bila alirannya besar,

float akan terangkat dan sebaliknya, bila aliran kecil float turun.

Untuk mengalirkan fluida, diperlukan alat yang berfungsi sebagai lintasan

alir fluida itu sendiri. Alat yang digunakan adalah pipa. Ada beberapa faktor

yang perlu diperhatikan dalam pemilihan pipa yaitu :

1. Suhu operasi.

Suhu operasi ini akan menentukan bahan pipa yang akan dipakai dan perlu

tidaknya isolasi.

2. Internal/External pressure.

Ini akan menentukan schedule number, dimana :

Schedule Number = 1000 (P/S)

P = internal pressure yang bekerja (psi).

S = tegangan yang diijinkan oleh pipa (psi).

3. Fluida yang mengalir.

4. Jenis-jenis fitting.

Fitting adalah sepotong pipa yang mempengaruhi dalam menentukan

kebutuhan :

a. Menyambung 2 buah pipa dengan :

b. Mengatasi arus dalam pipa, disebut plug.

c. Membuat percabangan pipa sehingga arus bercabang.

Misalnya : tees, crosses.

Selain jenis fitting diatas, ada juga kran. Kran adalah salah satu jenis

fitting yang dipakai untuk mengatur, mengontrol dan membuka ataupun

menutup aliran. Pemilihan terhadap jenis kran tergantung jumlah dan jenis

cairan yang akan dialirkan serta tujuan pemakaiannya.

7

Dalam aliran fluida, biasa digunakan alat orificemeter. Prinsip orifice ini

adalah penurunan penampang arus aliran melalui orifice itu, yang

menyebabkan tinggi tekan kecepatan meningkat tetapi tinggi tekan tekanan

menurun dan penurunan tekanan antara dua titik diukur dengan manometer.

Manometer sendiri adalah alat yang berfungsi untuk mengukur beda tekan

antara titik satu dengan yang lain.

Ada beberapa jenis pemasangan manometer, yaitu :

Manometer untuk pompa.

Bila : Z1 = Z2, karena tidak ada beda ketinggian.

u1 = u2, karena luas penampang sama.

F = 0

Maka persamaan (6) menjadi :

-Ws =

air

P

= air

12

)P -(P

............................(8)

Tekanan di A = tekanan di B.

PA = P1 +

gc

Y.g.air + gc

h.g.Hg

PB = P2 +

gc

g h) Y( air

P2 +

gc

g h) Y( air = P1 + gc

Y.g.air + gc

h.g.Hg

P2 - P1 =

gc

Y.g.air +

gc

h.g.Hg - gc

Y.g.air - gc

h.g.air

8

P2 - P1 =

gc

h.g). - ( airHg ........................... (9)

Bila persamaan (9) dibagi dengan gc

g dan air, maka persamaannya

menjadi:

H =

air

airHg -

. h ......................... (10)

Manometer kran.


u1 = u2, karena luas penampang sama.

Ws = 0, karena tidak ada kerja.

maka persamaan (6) menjadi :

F =

P- =

air

airHg

gc.

-

. h.g

Menurut Fanning dan D`Archy :

F = gc.D2

f.Le.u2

maka :

gc.D2

f.Le.u2 =

air

airHg

gc.

-

. h.g . . . . . . . . . . (11)

Kalau persamaan (11) dibagi gc

g maka menjadi :

2gc.D

f.Le.u2 =

air

airHg -

. h.g

Le =

air

airHg

.f.u

h). - ( 2g.D2

. . . . . . . . . . (12)

9

Manometer orifice.


Ws = 0, karena tidak ada kerja.

maka persamaan (6) menjadi :

gc2

u 2 +

P = -F . . . . . . . . . . (13)

F

P-gc2uu

2

1

2

2

. . . . . . . . . . (14)

Dari persamaan (1) didapatkan :

2

112

A

A.uu ................... (15)

Substitusi persamaan (15) ke persamaan (14) :

F

P-gc2u

A

A.u 212

2

2

1

2

1

1u = 1

2

2

2

1

A

A

FP-

gc2

..................... (16)

P- - F = Co

2

P . . . . . . . . . . (17)

Persamaan (17) dikombinasikan dengan persamaan (16) :

1u = Co 1

2

2

2

1

A

A

P-gc2

10

Co = 1u

P)(- 2gc

1 - A

A2

2

1

2

air

................... (18)

Karena persamaan 2

2

2

1

A

A =

4

4

2

1

D

D, maka persamaan (18) menjadi

:

Co = 1u

P)(- 2gc

1 - D

D4

2

1

4

air

Diketahui :

-P =

gc

h.g). - ( airHg

Co = 1u

gc

h.g.gc). - 2(

1 - D

D

airHg

air4

2

1

4

Co = 1u

h.g). - 2(

1 - D

D

airHg

air4

2

1

4

.................. (19)

(Brown,G.G.,1978)

11

BAB II

PELAKSANAAN PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan

1. Alat

a. Beker glass.

b. Thermometer.

c. Gelas ukur.

d. Stopwatch.

e. Piknometer.

2. Bahan

a. Air.

B. Gambar Rangkaian Alat

Keterangan :

1. Bak Penampung Air

2. Pompa Air

3. Manometer Pompa

4. Manometer Kran

5. Busur Drajat

6. Manometer Orifice

7. Orifice

8. Rotameter

Gambar 2. Rangkaian Alat Percobaan Aliran Fluida

12

C. Cara Kerja

1. Memeriksa rangkaian alat.

2. Mengisi air ke dalam tangki dan menghidupkan pompa

3. Membuka kran dengan derajat pembukaan penuh kemudian

menghidupkan pompa hingga keadaan aliran konstan.

4. Setelah aliran konstan mencatat kedudukan dari beda tinggi manometer

pompa, manometer kran, manometer orificemeter dan tinggi float.

5. Menutup kran dengan sudut 120 dari kedudukan semula setelah mencapai

keadaan konstan , mengulangi langkah seperti no. 4

6. Mengukur debit aliran dengan alat penampung dan stopwatch.

7. Mengulangi langkah 2, 3 dan 4 dengan derajat pembukaan kran yang

berbeda-beda.

8. Menghentikan percobaan setelah didapat lima data percobaan.

9. Mengukur :

a. temperatur air

b. densitas air dengan menggunakan piknometer

c. diameter pipa dan diameter orifice

13

D. Diagram Alir

Memeriksa rangkaian alat

Mengisi air ke dalam tangki penampungan

Mengukur temperatur air, densitas air dengan menggunakan piknometer,

diameter pipa dan diameter orifice

Mengulangi langkah 2,3 dan 4 dengan derajat penutupan kran setiap 1200

Membuka kran dengan derajat pembukaan penuh

Mengukur debit aliran dengan alat penampung dan stopwatch

Setelah aliran konstan, mencatat kedudukan dari beda tinggi manometer pompa,

manometer kran, manometer orifice dan tinggi float pada rotameter

Menghidupkan pompa hingga alirannya konstan

14

BAB III

DATA PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

A. Data Percobaan

Tabel 1. Data Percobaan Aliran Fluida

Kran Volum

(ml)

Waktu

(detik)

Q

(ml/det)

Manometer

Pompa

Manometer

Kran

Manometer

Orofiece

Tinggi

Float

(cm) ki ka ki ka ki ka

1240

1000

1105

1050

5

5

5

210,33 32,9 6,1 14,2 14,2 9,5 19,3 7,1

1120

990

970

975

5

5

5

195,67 32,5 6 14,1 14,2 9,8 19,4 7

1000

970

975

960

5

5

5

193,67 32,4 6 14,1 14,2 10 19,3 6,8

880

950

955

945

5

5

5

190 32,3 6,4 14,1 14,3 10,1 19,1 6,5

760

920

930

935

5

5

5

185,67 32,2 6,6 14,2 14,3 10,5 19 6,4

15

Diameter orifice = 0,6 cm

Diameter dalam pipa = 1,85 cm

Diameter luar pipa = 2,2 cm

Berat piknometer + Aquadest = 42,079 gram

Berat piknometer kosong = 17,012 gram

Berat Aquadest = 25,067 gram

Suhu Aquadest = 28 oC

Aquadest = 0,996233 gram/ml

Berat piknometer + air = 42,75 gram

Berat piknometer kosong = 17,012 gram

Berat air = 25,738 gram

Volume piknometer = 25 ml

cairan = 1,0229 gram/ml

Hg = 13,5228 gram/ml

Suhu air = 28 oC

B. Pembahasan

1. Mempelajari karakteristik pompa, yaitu hubungan antara debit aliran (Q)

dengan head pompa (H).

Tabel 2. Hubungan antara Debit Aliran (Q) dengan Head Pompa (H)

No Q (X) H (Y) Y Hitung % kesalahan

1 210,33 327,52 329,38 0,5680

2 195,67 323,85 321,07 1,7065

3 193,67 322,63 319,93 2,0917

4 190 316,52 317,85 4,0626

5 185,67 312,85 315,40 5,2821

975,34 1603,40 1603,65 2,7422

16

Gambar 3. Hubungan antara debit aliran (Q) terhadap head pompa (H)

Dari gambar dapat dilihat bahwa, semakin besar debit aliran

menyebabkan head pompa semakin besar. Sehingga energi yang

dibutuhkan untuk mengalirkan fluida semakin besar. Hal ini di sebabkan

karena semakin besar debit aliran maka h juga akan semakin besar.

Dimana head pompa berbanding lurus dengan h, oleh karena itu head

pompa menjadi besar.

2. Mempelajari hubungan antara panjang ekivalen (Le) dengan derajat

pembukaan kran (oK).

Tabel 3. Hubungan antara derajat penutupan kran (0kran) dengan panjang

ekivalen (Le)

y = 0,567x + 209,9R = 0,808

312

314

316

318

320

322

324

326

328

330

332

180 185 190 195 200 205 210 215

He

ad p

om

pa

( H

)

Debit aliran ( Q )

Y Data

Y Hitung

No 0K (X) Le (Y) Y Hitung

%

kesalahan

1 1240 0 12,12

2 1120 30,0290 21,96 26,8707

3 1000 30,5720 31,8 4,0617

4 880 63,2185 41,64 34,1332

5 760 32,9057 51,48 56,4471

5000 156,7252 159 121,4677

17

Gambar 3. Hubungan antara derajat pembukaan kran (0K) terhadap panjang

ekivalen (Le)

Semakin besar derajat pembukaan kran, maka tekanan makin kecil

dan bilangan Reynold (Re) semakin naik, sehingga faktor gesekan (f)

semakin besar, maka harga Le makin besar. Pada data pertama didapat

harga Le 0. Hal ini disebabkan karena pada saat percobaan terjadi

kesalahan dalam pengamatan perbedaan tinggi pada manometer kran.

Sedangkan untuk data keempat, di dapat harga Le 63,2185. Hal ini

disebabkan karena perbedaan tinggi (h) yang besar dibandingkan data

yang lain.

3. Mempelajari hubungan antara coefficient of discharge (Co) dengan

bilangan Reynold (Re).

Tabel 4. Hubungan antara Bilangan Reynolds (Re) terhadap Coefficient of

Discharge (Co)

y = -0,082x + 113,8R = 0,489

0

10

20

30

40

50

60

70

700 800 900 1000 1100 1200 1300

Pan

jan

g Ek

ival

en

(Le

)

Derajat Pembukaan Kran (K)

Y data

Y Hitung

No Re (X) Co (Y) Y Hitung % kesalahan

1 55570,16 14,5198 14,2670 1,7410

2 51696,92 13,6478 13,8797 1,6991

3 51168,51 13,7244 13,8269 0,7465

4 50198,88 13,6869 13,7299 0,3141

5 49054,87 13,7628 13,6155 1,0704

257689,36 69,3417 69,3189 5,5710

18

Gambar 4. Hubungan antara bilangan Reynolds (Re) terhadap Coefficient of

Discharge (Co)

Semakin besar penampang arus pada pipa menyebabkan kecepatan

aliran (u) bertambah, sehingga bilangan Reynold (Re) akan bertambah

besar selaras dengan pertambahan harga coefficient of discharge (Co).

Namun pada data kedua dan keempat didapat nilai coeffecient of discharge

yang tidak sesuai. Hal ini di sebabkan karena kesalahan pengamatan beda

ketinggian pada manometer orifice.

4. Menera rotameter, yaitu hubungan antara debit aliran (Q) dengan tinggi

float (h).

Tabel 5. Hubungan antara debit aliran (Q) terhadap tinggi float (h)

y = 0,000x + 7,209R = 0,756

13,4

13,6

13,8

14

14,2

14,4

14,6

Co

eff

icie

nt

of

Dis

char

ge (C

o)

Bilangan Reynolds (Re)

Y data

Y Hitung

No Q (X) tinggi float (Y) Y Hitung % kesalahan

1 210,33 7,1 7 ,1964 1,3583

2 195,67 7 6,7772 3,1834

3 193,67 6,8 6,7199 1,1770

4 190 6,5 6,6150 1,7692

5 185,67 6,4 6,4912 1,4244

975,34 33,8 33,7997 8,9123

19

Gambar 5. Hubungan antara debit aliran (Q) terhadap tinggi float (h)

Semakin besar aliran (Q), semakin besar pula tinggi float (h).

Bertambahnya debit aliran (Q) menyebabkan semakin tinggi float

terdorong oleh aliran. Karena float dapat bergerak bebas sesuai dengan

besarnya aliran yang mendorong.

y = 0,028x + 1,186R = 0,766

6,36,46,56,66,76,86,97,07,17,27,3

180 185 190 195 200 205 210 215

Tin

ggi f

loat

(h

)

Debit Aliran (Q)

Y data

Y Hitung

20

BAB IV

KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan dan grafik, maka dapat diambil kesimpulan, yaitu :

1. Dalam aliran fluida, makin besar debit aliran (Q), maka makin besar head

pompa (H) dengan persamaan garis y = 0,567x + 210,13 dengan persentase

kesalahan rata-rata sebesar 2,7422%.

2. Untuk suatu kran yang digunakan untuk mengatur aliran fluida, panjang

ekivalen akan berkurang dengan bertambahnya derajat pembukaan kran (oK),

sehingga didapat persamaan garis y = 0,0825x + 113,845 dengan persentase

kesalahan rata-rata sebesar 30,3253%.

3. Untuk suatu orifice, harga Co (Coefficient of discharge) akan bertambah

selaras dengan pertambahan bilangan Reynold (Re), didapat persamaan garis

y = 0,0001x + 8,71 dengan persentase kesalahan sebesar 1,142%.

4. Pada rotameter, bertambahnya debit aliran menyebabkan semakin tinggi float

terdorong oleh aliran, didapat persamaan garis y = 0,0028x + 1,181 dengan

persentase kesalahan rata-rata sebesar 1,7825%.

21

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G., 1978, Unit Operation, 14th

printing, John Willey and Sons Inc.,

New York.

De Nevers, Noel . 2005 . Fluid Mechanics for Chemical Engineering . Third

Edition. Higher Education, Mc Graw Hill

Streeter, V.L, and Wylie E.G. 1981 . Fluid Mechanics. Mc Graw Hill Book

Co, Singapore

LAMPIRAN

A . PERHITUNGAN

1. Menentukan karakteristik pompa, hubungan antara debit aliran (Q) dengan

head pompa (H)

H =

Dimana : Hg = 13, 5238 gr/cm3

air = 1, 0229 gr/cm3

sehingga H = 327,5238 cm

Dari perhitungan di atas maka di dapat

Hubungan antara Debit Aliran (Q) dengan Head Pompa (H)

0kran h Q (X) H (Y) XY X

2

1240 26,8 210,33 327,5238 68888,0860 44238,7089

1120 26,5 195,67 323,8575 63369,1996 38286,7489

1000 26,4 193,67 322,6354 62484,7997 37508,0689

880 25,9 190 316,5249 60139,7291 36100

760 25,6 185,67 312,8586 58088,4523 34473,3489

Jumlah 975,34 1603,4002 312970,2666 190606,8756

Dengan metode Least Square :

X2

x 195,068

x 1

Kemudian dengan cara substitusi, didapat nilai :

Didapat persamaan garis :

Menghitung % kesalahan

Analog untuk data berikutnya, sehingga di dapat hasil seperti tabel di

bawah .

Hubungan antara Debit Aliran terhadap Head pompa dengan % kesalahan

Dengan besar nilai

2 . Menentukan hubungan antara panjang ekivalen (Le) dengan derajat penutupan

kran (0Kran)

D2

2

2

Kecepatan Linier (V)

Q Y data Y hitung % kesalahan

210,33 327,5238 329,3841 0,5680

195,67 323,8575 321,0719 1,7065

193,67 322,6354 319,9379 2,0917

190 316,5249 317,8570 4,0626

185,67 312,8586 315,4019 5,2821

Rata - rata 2,7422


18022,5042

Faktor friksi

Panjang Ekivalen (Le)

Dari perhitungan di atas maka di peroleh data :

Hubungan antara derajat penutupan kran (0kran) dengan panjang ekivalen (Le)

No

0K

(X) Q v h Re Le (Y) f XY X2

1 1240 210,33 78,2856 0 18022,5042 0 0,0273 0 1537600

2 1120 195,67 72,8291 0,1 16766,3358 30,0290 0,0278 33632,4490 1254400

3 1000 193,67 72,0847 0,1 16594,9622 30,5720 0,0279 30571,9588 1000000

4 880 190 70,7187 0,2 16280,4916 63,2185 0,0281 55632,2636 774400

5 760 185,67 69,1071 0,1 15909,4678 32,9057 0,0282 25008,3647 577600

5000 156,7252 0,1394 144845,0361 5144000


x 1000

x 1





bawah .

Hubungan antara derajat pembukaan kran terhadap panjang ekivalen

dengan % kesalahan

Dengan besar nilai

3. Menentukan hubungan antara Bilangan Reynolds (Re) dengan Coefficient of

Discharge (Co)

2

2

Kecepatan Linier (V)


No 0k (X) Y data Y hitung % kesalahan

1 1240 0 11,545

2 1120 30,029 21,445 28,5857

3 1000 30,572 31,345 2,5285

4 880 63,2185 41,245 34,7580

5 760 32,9057 51,145 55,4290

Rata rata 30,3253

Coefficient of Discharge (Co)

Dari perhitungan di atas, maka di dapat :

Hubungan antara Bilangan Reynolds (Re) terhadap Coefficient of Discharge (Co)


x 51537,872

x 1

No h Q rata rata V Re (X) Co (Y) X2 XY

1 9,8 210,33 744,2675 55570,1637 14,5198 3088043088,3573 806867,6622

2 9,6 195,67 692,3921 51696,9235 13,6478 2672571900,4045 705549,2727

3 9,3 193,67 685,3149 51168,5142 13,7244 2618216846,8364 702257,1565

4 9 190 672,3284 50198,8832 13,6869 2519927869,9948 687067,0939

5 8,5 185,67 657,0064 49054,8770 13,7628 2406380960,2539 675132,4616

257689,3616 69,3417 13305140665,8468 3576873,6468





bawah .

Hubungan antara Bilangan Reynolds terhadap Coefficient of Discharge

dengan % kesalahan

Dengan besar nilai

4. Menera Rotameter

Hubungan antara debit aliran terhadap tinggi float

Hubungan antara debit aliran (Q) terhadap tinggi float (h)

No Q rata rata (X) tinggi float (Y) X2 XY

1 210,33 7,1 44238,7089 1493,343

2 195,67 7 38286,7489 1369,69

3 193,67 6,8 37508,0689 1316,956

4 190 6,5 36100 1235

5 185,67 6,4 34473,3489 1188,288

975,34 33,8 190606,8756 6603,277


No Re (x) Y data Y hitung % kesalahan

1 55570,1637 14,5198 14,2670 1,7410

2 51696,9235 13,6478 13,8797 1,6991

3 51168,5142 13,7244 13,8269 0,7465

4 50198,8832 13,6869 13,7299 0,3141

5 49054,8770 13,7628 13,6155 1,0704

Rata - rata 1,1142

x 195,068

x 1





bawah .

Hubungan antara Debit Aliran terhadap Tinggi Float dengan % kesalahan

Dengan besar nilai % kesalahan rata-rata = 1,7825 %

B. TANYA JAWAB

1. Pur Anisa N (121110076)

Pertanyaan : Apa yang dimaksud dengan coefficient of discharge ?

Jawab : coefficient of discharge yaitu nilai perubahan laju alir

yang disebabkan karena perbedaan diameter.

2. Galang Sokomukti (121110085)

Pertanyaan : Apa yang menyebabkan tidak adanya gelembung-

gelembung udara di rotameter ?

Jawab : Yang menyebabkan tidak adanya gelembung-gelembung

udara pada rotameter adalah arah jatuhnya air pada bak penampung,

ketika arah jatuh air lurus maka akan muncul gelembung udara pada

rotameter sedangkan ketika arah jatuh air tidak lurus gelembung udara

pada rotameter tidak ada.

Q rata-rata Y data Y hitung % kesalahan

210,33 7,1 7,196438 1,3583

195,67 7,0 6,777162 3,1834

193,67 6,8 6,719962 1,1770

190 6,5 6,615000 1,7692

185,67 6,4 6,491162 1,4244

Rata - rata 1,7825

3. Nur Apriliani (121110128)

Pertanyaan : Apa itu panjang ekivalen dan mengapa panjang ekivalen

makin besar ?

Jawab : Panjang ekivalen adalah panjang pipa keseluruhan,

termasuk panjang pipa sambungan dan pipa belok (elbow). Panjang

ekivalen makin besar karena pengaruh derajat pembukaan kran.

Semakin kecil derajat pembukaan kran, maka tekanan makin besar dan

bilangan Reynold (Re) semakin turun, sehingga faktor gesekan (f)

semakin besar. Besarnya faktor gesekan maka mengakibatkan harga

panjang ekivalen (Le) makin besar.

ALIRAN FLUIDA

Documents

Transcript of ALIRAN FLUIDA