BAB IPENDAHULUAN

A. Latar BelakangLatar belakang dari Praktikum Operasi Teknik ini adalah untuk memenuhi syarat kelulusan mata kuliah Praktikum Operasi Teknik serta supaya untuk memperdalam pemahaman tentang proses operasi teknik dan aplikasinya yang terdapat dibidang Teknik Kimia yang selama ini hanya kami dapatkan secara teoritis pada kuliah biasa ataupun sumber lainnya.Seperti yang telah diketahui, teknologi dari unit-unit operasi sangat pesat dalam hal penggunaan maupun pengembangannya.Dalam praktikum ini, kali ini kami melakukan serangkaian percobaan mengenai Sirkuit Fluida.Penerapan sirkuit fluida ini banyak dimanfaatkan dalam aliran-aliran fluida diberbagai tempat.Dari penjelasan diatas, dapat diketahui bahwa penerapan Sirkuit Fluida memiliki peranan penting dalam aliran fluida dalam suatu pipa.Selain itu, hal ini juga masih dapat dikembangkan.Sehingga, Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia memutuskan untuk dapat mempelajari penerapan Sirkuit Fluida secara lebih mendalam.

B. Tujuan Percobaan1. Mempelajari sifat-sifat aliran fluida dalam beberapa jenis ukuran pipa.2. Memperoleh pengertian tentang perubahan tekanan yang terjadi pada aliran fluida.3. Mempelajari karakteristik tekanan alat pengukur flowrate.

C. Teori DasarFluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk secara permanen. Adanya usaha mengubah bentuk suatu massa fluida, maka didalam fluida itu akan terbentuk lapusan-lapisan yang satu meluncur diatas lainnya sehingga mencapai bentuk baru. Selama perubahan bentuk terdapat tegangan geser yang besarnya tergantung viskositas dan laji luncur fluida. Jika kesetimbangan tercapai semua tegangan geser akan hilang.Semua bahan terdiri atas dua keadaan yaitu fluida dan zat padat.Secara teknis perbedaannya terletak pada reaksi kedua zat tersebut terhadap tegangan geser yang dialaminya.Zat padat dapat menahan tegangan geser dengan deformasi static sedangkan zat cair tidak. Setiap tegangan geser yang dikenakan pada fluida sekecil-kecilnya, akan menyebabkan fluida itu bergerak. Fluida tersebut bergerak dan berubah bentuk terus menerus selama tegangan itu bekerja.Sehingga dapat dikatakan bahwa fluida yang diam harus berada dalam tegangan geser nol. Dalam analisis struktur keadaan ini disebut kondisi tegangan hidrostatik.Pada kondisi ini lingkaran mohr untuk tegangan menjadi sedikit dan taka da tegangan geser pada sembarang bidang irisan dari bagian yang mengalami tegangan itu.Ada dua macam fluida, diantaranya adalah zat cair dan gas.Perbedaan antara keduanya bersifat teknis dengan adanya gaya kohesif. Karena terdiri atas molekul-molekul tetap dimensi rapat dengan gaya kohesif yang relative kuat, zat cair cenderung mempertahankan volumenya dan membentuk pemukaan bebas dalam medan gravitasi jika tidak tertutup dari atas.Aliran muka bebas sangat dipengaruhi gaya gravitasi. Karena jarak antara molekul-molekulnya besar dan gaya kohesifnya terabaikan, gas akan memuai dengan bebas sampai tertahan oleh dinding yang mengungkungnya, gas tersebut akan membentuk atmosfir yang pada hakikatnya bersifat hidrostatik. Gas tidak dapat membentuk permukaan bebas, karena itu aliran gas jarang dikaitkan dengan gaya gravitasi selain apungan.

Sifat FluidaFluida dapat mengalir didalam pipa atau saluran menurut dua cara berlainan. Pada laju aliran rendah, penurunan tekanan didalam fluida bertambah secara langsung berdasarkan kecepatan fluida tersebut, sedangkan pada laju aliran tinggi maka pertambhan itu jauh lebih cepat , yaitu kira-kira menurut kuadrat kecepatan. Perbedaan kedua jenis aliran ini pertama kali dipelajari oleh Osborne Reynolds.Reynolds mempelajari kondisi dimana satu jenis aliran berubah menjadi aliran jenis lain dan menemukan bahwa kecepatan kritis dimana aliran laminar berubah menjadi aliran turbulen. Hal ini dipengaruhi dari sifat-sifat fluida, diantaranya adalah :1. Kerapatan Kerapatan suatu zat adalah massa fluida dari volume satuan tersebut. Untuk cairan kerapatannya dianggap tetap untuk perubahan-perubahan tekanan praktis.Kerapatan air adalah 1000 pada 4 . Kerapatan gas da[at dihitung dengan menggunakan persamaan keadaan gas. Berikut adalah persamaannya :(Hukum Boyle dan Hukum Charles)

Dimana, p adalah tekanan mutlak dalam pascal, vs merupakan volume spesifik persatuan massa, T merupakan suhu mutlak dalam derajat Kelvin (273+) dan adalah tetapan gas dalam . Karena , persamaan diatas dapat dituliskan sebagai berikut :

pada peristiwa-peristiwa khususnya yang berkenan dengan cairan digunakan hasil kali dengan g yang menjadi berat spesifik dan symbol w. Dimana g merupakan percepatan gravitasi yang besarnya 9.81 2. KekentalanKekentalan fluida adalah sifat yang menentukan besar daya tahan terhadap gaya geser. Kekentalan terutama diakibatkan oleh saling pengaruh antara molekul-molekul fluida.$

Gambar 1 . Dua lempeng sejajar terpisah pada jarak y

Pada gambar 1.Terdapat dua lempeng sejajar yang dipisahkan pada jarak y yang kecil, tuang antara lempengan diisi dengan suatu fluida. Fluida yang bersentujjan dengan lempengan sebelah atas akan melekat kepadanya dan akan bergerak dengan kecepatan U/ fluida yang bersentuhan dengan lempengan diam akan mempunyai kecepatan nol. Jika jarak y dan kecepatan U tidak terlalu besar, gradient kecepatan akan membentuk suatu gais lurus. Sehingga kita mendapatkan korelasi yang membentuk persamaan sebagai berikut.

dimana, F/A adalah teganagan geser. Jika tetapan kekentalan dinamik dimasukkan pada persamaan, maka akan menjadi :

Koefisien kekntalan yang lain adalah koefisien kekentalan kinematic yang didefinisikan sebagai berikut :

kekentalan cairan berkurang dengan bertambahnya suhu tetapi tidak cukup banyak dipengaruhi oleh perubahan tekanan. Karena rapat gas-gas beurbah bersama perubahan tekanan (suhu tetap).Kekentalan kinematic berubah-ubah bersama tekanan secara berlawanan.3. Tegangan Permukaan4. Tekanan UapTekanan uap adalah tekanan pada waktu suatu zat cair mendidih dan dalam kesetimbangan dengan uapnya sndiri.Jika tekanan zat cair lebih besar dari tekanan uap, pertukaran antara zat cair dan uap hanya terjadi dalam penguapan pada antar mukanya.Tetapi jika tekanan zat cair itu lebih rendah dari tekanan uapnya, gelembung-gelembung uap mulai muncul didalam zat cair tersebut. Penurunan tekanan uap hingga dibawah tekanan uapnya akan menyebabkan kavitasi.Parameter tak berdimensi yang memberikan pendidihan yang disebabkan oleh aliran adalah bilangan peronggaan.

5. Berat JenisBerat jenis dari sebuah fluida merupakan sebuah fluida merupakan berat fluida per satuan volume.Berat jenis berhubungsn dengan kerapatan melalaui persamaan.

massa jenis yang digunakan untuk mengkarakteristikan massa sebuah sistem fluida, berat jenis digunakan mengkarakterikkan berat dari sistem tersebut.6. Gravitasi JenisGravitasi jenis didefinisikan sebahai perbandingan kerapatan fluida dengan kerapatan air pada sebuah temperature tertentu. Persamaan gravitasi jenis dinyatakan dengan persamaan berikut :

7. Volume Spesifik

Bilangan ReynoldsBilangan Reynolds merupakan besaran fisis yang tidak berdimensi. Bilangan ini dipergunakan sebagai acuan dalam membedakan aliran laminier dan turbulen di satu pihak, dan di lain pihak dapat dimanfaatkan sebagai acuan untuk mengetahui jenis-jenis aliran yang berlangsung dalam air. Hal ini didasarkan pada suatu keadaan bahwa dalam satu tabung/pipa atau dalam satu tempat mengalirnya air, sering terjadi perubahan bentuk aliran yang satu menjadi aliran yang lain. Perubahan bentuk aliran ini pada umumnya tidaklah terjadi secara tiba-tiba tetapi memerlukan waktu, yakni suatu waktu yang relatif pendek dengan diketahuinya kecepatan kristis dari suatu aliran. Kecepatan kritis ini pada umumnya akan dipengaruhi oleh usayaran pipa, jenis zat cair yang lewat dalam pipa tersebut.Berikut merupakan persamaan yang menyatakan Bilangan Reynolds :

Berdasarkan Bilangan Reynolds, aliran fluida terbagi atas tiga jenis, dintaranya sebagai berikut : Aliran LaminarAliran ini terjadi pada kecepatan fluida yang sangat rendah. Sehingga kisaran bilangan Reynolds nya adalah Re4000. Aliran TransisiAliran ini terjadi pada kecepatan yang sedang. Sehingga range Bilangan Reynolds berada dianatar aliran laminar dan aliran tubulen, yaitu : 2100