Upload
atikah-wartiana
View
248
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
1/38
1
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunianya
sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Lab Mesin 3 ini yang berjudul “Aliran Fluida
dalam Pipa”
Laporan ini dibuat untuk melengkapi tugas lab mesin Laporan ini juga dapat dijadikan
sebagai re!erensi bagi para pemba"a untuk memahami dan mempelajari tentang Fluida dalam
pipa
Penulis juga mengu"apkan terima kasih kepada pihak yang telah membantu penulis
dalam menyelesaikan laporan ini# sehingga laporan ini dapat diselesaikan sebaik mungkin dantepat pada $aktu yang telah ditentukan
Penulis menyadari bah$a laporan ini masih memiliki kekurangan dan kesalahan
%ntuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pemba"a untuk
kesempurnaan laporan ini kedepannya Akhir kata penulis mengu"apkan Wassalamu&alaikum
WrWb
'akarta# ( )ktober *+,-
Penulis
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
2/38
2
DAFTAR ISI
.ATA P/01A0TA2i
AFTA2 4S4ii
5A5 4 P/0A6%L%A0
,, Latar 5elakang,
,* Maksud dan Tujuan,
,3 Sistematika Penulisan,
5A5 44 T/)24 ASA2
*, Ma"am7ma"am Aliran Fluida dalam Pipa3
** Persamaan yang igunakan dalam Aliran(
*3 .elakuan Aliran Fluida dalam Pipa,+
5A5 444 '%20AL P2A.T4.%M
3, Maksud dan Tujuan*8
3* Alat dan 5ahan*8
33 Per"obaan*8
5A5 49 P/M5A6ASA0 S)AL3*
5A5 9 ./S4MP%LA03(
AFTA2 P%STA.A iii
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
3/38
3
DAFTAR PUSTAKA
, http:;;aya7snurablogspot"oid;*+,*;+,;aliran7!luida7dalam7pipahtml
diakses pada hari sabtu tanggal ,+ oktober *+,- pukul +83+ W45
* https:;;id$ikipediaorg;$iki;Prinsip https:;;indrasakti**$ordpress"om;*+,*;+-;,?;diskusi7kelompok7boundary7layerlapisan7
batas;
diakses pada hari sabtu tanggal ,+ oktober *+,- pukul ,+,- W45
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Aliran Fluida dalam Pipa# aliran air dalam pipa atau tabung adalah suatu saluran
yang tertutup# umumnya mempunyai penampang sirkular dan digunakan untuk
mengalirkan !luida melalui tekanan pompa atau kipas angin 5ila air pada pipa
mengalir dengan terisi penuh maka itu disebabkan oleh adanya tekanan yang
menyebabkan mengalir .ehilangan tekanan dalam pipa !luida yang mengalir dalam
pipa akan mengalami hambatan berupa gesekan dengan dinding pipa# hal ini
mengakibatkan berkurangnya laju aliran dan penurunan tekanan Walaupun dapat
terjadi berbagai jenis kehilangan energi gerak# umumnya hambatan yang paling utama
adalah akibat gesekan tadi 5esarnya hambatan aliran karena gesekan sangat tergantung
dari kekasaran dinding pipa ari hasil berbagai per"obaan diketahui bah$a makin
kasar dinding pipa makin besar terjadinya penurunan atau kehilangan tekanan aliran
http://aya-snura.blogspot.co.id/2012/01/aliran-fluida-dalam-pipa.htmlhttps://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoullihttps://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/http://aya-snura.blogspot.co.id/2012/01/aliran-fluida-dalam-pipa.htmlhttps://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoullihttps://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
4/38
4
1.2. Maksu an Tu!uan
Sebagai seorang sarjana teknik melakukan praktikum adalah suatu hal yang
harus dilaksanakan# karena di dunia industri sarjana teknik harus bisa melakukan berbagai hal Salah satunya adalah menggunakan alat aliran !luida dalam pipa yang
nantinya harus bisa menghitung apa saja yang terjadi di aliran pipa tersebut
Tujuan dilaksanakan praktikum ini adalah:
, Menambah pengetahuan dan keterampilan dalam mengoprasikannya
* Mendapatkan pengalaman praktikum
3 Mengetahui "ara menentukan gesekan dalam pipa
> Melatih diri melakukan pengamatan# memilih alat yang digunakan dan
menggunakan alat tersebut
1.". S#ste$at#ka Penul#san
Sistematika penulisan laporan ini adalah:
5A5 4 Pendahuluan
5ab ini terdiri dari latar belakang dan tujuan dari praktikum aliran !luida dalam
pipa
5A5 44 Teori asar
5ab ini berisi teori dasar mengenai !luida dalam pipa
5A5 444 'urnal Praktikum
5ab ini merupakan "atatan praktikum yang ditulis selesai praktik
5A5 49 Pembahasan Soal
5ab ini membahas ja$aban dari soal yang telah ditentukan
5A5 9 Penutup
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
5/38
5
5ab ini merupakan kesimpulan dan saran yang diambil setelah melaksanakan
praktikum tersebut
BAB II
TE%RI DASAR
2.1. Ma&a$'$a&a$ Al#ran Flu#a ala$ P#(a
Aliran !luida terdiri dari tiga tipe yaitu:
, Aliran Laminar
Aliran laminar adalah !luida yang ditunjukan dengan gerak partikel7
partikel !luidanya sejajar dan garis7garis arusnya halus alam aliran laminar#
partikel7partikel !luida seolah7olah bergerak sepanjang lintasan7lintasan yang
halus dan lan"er# dengan satu lapisan melun"ur se"ara mulus pada lapisan yang
bersebelahan Si!at kekentalan @at "air berperan penting dalam pembentukan
aliran laminar Aliran laminar bersi!at Steady maksudnya alirannya tetap
“Tetap” menunjukan bah$a diseluruh aliran air debit alirannya tetap atau
ke"epatan aliran tidak berubah menurut $aktu
Aliran !luida pada pipa# dia$ali dengan aliran laminar kemudian pada
!ase berikutnya aliran berubah menjadi aliran turbelun Fase antara laminar
menjadi turbelun disebut aliran transisi Aliran laminar mengikuti hukum
0e$ton tentang =iskositas yang menghubungkan tegangan geser dengan laju
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
6/38
6
perubahan bentuk sudut Tetapi pada =iskositas yang rendah dan ke"epatan yang
tinggi aliran laminar tidak stabil dan berubah menjadi aliran turbelun
5isa diambil kesimpulan mengenai "iri7"iri aliran laminar yaitu: !luida
bergerak mengikuti garis lurus# ke"epatan !luidanya rendah# =iskositasnya
tinggi dan lintasan gerak !luida teratur antara satu dengan yang lain
Ga$)ar 2.1. Aliran laminar
Sumber: https:;;magle=$orld$ordpress"om;*+,*;+-;+8;aliran7laminar7dan7turbulen"e;B
* Aliran Turbulen
.e"epatan aliran yang relati! besar akan menghasilkan aliran yang tidak
laminar melainkan komplek# lintasan gerak partikel saling tidak teratur antara
satu dengan yang lain Sehingga didapatkan "iri dari aliran turbelun: tidak
adanya keteraturan dalam lintasan !luidanya# aliran banyak ber"ampur#
ke"epatan !luida tinggi# panjang skala aliran besar dan =iskositasnya rendah
.arakteristik aliran turbelun ditunjukkan oleh terbentuknya pusaran7pusaran
dalam aliran# yang menghasilkan per"ampuran terus menerus antara partikel7 partikel "airan di seluruh penampang aliran
Ga$)ar 2.2. Aliran turbulen
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
7/38
7
Sumber: https:;;magle=$orld$ordpress"om;*+,*;+-;+8;aliran7laminar7dan7turbulen"e;B
%ntuk membedakan aliran apakah turbelun atau laminar# terdapat suatu angka
tidak bersatuan yang disebut angka 2eynold Reynolds Number B Angka ini
dihitung dengan persamaan reaksi tersebut
2e C > = 2B; ϑ *,B
imana:
2e C angka 2eynold tanpa satuanB
9 C .e"epatan rata7rata !t;s atau m;sB
2 C 'ari7jari hydraulik !t atau mB
ϑ C =iskositas kinematis !t*;s atau m*;sB
menurut hasil per"obaan oleh 2eynold# apabila angka 2eynold kurang dari
*+++# aliran biasanya merupakan aliran laminar Apabila angka 2eynold lebih
besar dari pada >+++# aliran biasanya merupakan aliran turbelun Sedangkan
antara *+++ sampai >+++ adalah aliran dapat laminar atau turbelun tergantung
pada !aktor7!aktor lain yang mempengaruhi
3 Aliran Transisi
Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar menjadi aliran
turbelun Aliran berdasarkan bisa tidaknya dikompres:
• Compressible flow# dimana aliran ini merupakan aliran yang mampu
mampat
• Incompressible flow# aliran tidak mampu mampat
/mpat !aktor penting dalam pengukuran aliran !luida dalam pipa adalah:
• .e"epatan !luida
https://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/https://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/https://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
8/38
8
• Friksi;gesekan !luida dengan pipa
• 9iskositas;kekentalan !luida
• entsitas;kerapatan !luida
Ga$)ar 2.". Aliran transisi
Sumber: https:;;indrasakti**$ordpress"om;*+,*;+-;,?;diskusi7kelompok7boundary7layerlapisan7batas;B
Ga$)ar 2.*. Perubahan aliran laminar menjadi aliran turbelun
Sumber: https:;;!arullahhasby$ordpress"om;"ategory;kno$ledges;B
2.2. Persa$aan +ang D#gunakan ala$ Al#ran
2.2.1. Persa$aan Bern,ull#
Persamaan 5ernoulli merupakan persamaan dasar dari dinamika !luida# dimana
berhubungan dengan tekanan pB# ke"epatan aliran =B# dan ketinggian hB# dari suatu
pipa yang !luidanya bersi!at tidak kompresibel dan tidak kental# yang mengalir dengan
aliran yang tidak turbelun
Huku$ Bern,ull#
Fluida mengalir pada pipa dari ujung , ke ujung *
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
9/38
9
.e"epatan pada ujung , C =,# ujung * C =*
%jung , berada pada ketinggian h,# ujung * pada ketinggian h*
Tekanan pada ujung , C p,# ujung * C p*
Ga$)ar 2.-. Penerapan 6ukum 5ernoulli
Sumber: http:;;paari!"om;hukum7bernoulli;B
6ukum 5ernoulli untuk !luida yang mengalir pada suatu tempat maka jumlah
usaha energi kinetik# energi potensial !luida persatuan =olume !luida tersebut
mempunyai nilai yang tetap pada setiap titik 'adi jumlah dari tekanan# energi kinetik
persatuan =olume# dan energi potensial persatuan =olume mempunyai nilai yang sama
pada setiap titik sepanjang suatu garis arus
alam bentuknya yang sudah disederhanakan# se"ara umum terdapat dua
bentuk persamaan 5ernoulli# yang pertama berlaku untuk aliran tak7termampatkan
Incompressible flowB# dan yang lain adalah untuk !luida termampatkan Compressible
flowB
, Aliran Tak7termampatkan
Aliran tak7termampatkan adalah aliran !luida yang di"irikan dengan tidak
berubahnya besaran kerapatan massa densitasB dari !luida di sepanjang aliran
tersebut Dontoh !luida tak7termampatkan adalah air# berbagai jenis minyak#
emulsi# dll 5entuk persamaan 5ernoulli untuk aliran tak7termampatkan adalah
sebagai berikut:
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
10/38
10
**B
di mana:
v C .e"epatan !luida
g C Per"epatan gra=itasi bumi
h C .etinggian relati! terhadap suatu re!erensi
p C Tekanan !luida
C ensitas !luida
Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak7termampatkan dengan asumsi7asumsisebagai berikut:
• Aliran bersi!at tunak steady stateB
• Tidak terdapat gesekan inviscid B
alam bentuk lain# Persamaan 5ernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:
*3B
* Aliran Termampatkan
Aliran termampatkan adalah aliran !luida yang di"irikan dengan berubahnya
besaran kerapatan massa densitasB dari !luida disepanjang aliran tersebut Dontoh
!luida termampatkan adalah udara# gas alam# dll Persamaan 5ernoulli untuk aliran
termampatkan adalah sebagai berikut:
*>B
di mana:
C energi potensial gra=itasi per satuan massaE jika gra=itasi konstan
maka
C entalpi !luida per satuan massa
Datatan: # *-B
https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Percepatan_Gravitasi_Bumi&action=edit&redlink=1https://id.wikipedia.org/wiki/Tekananhttps://id.wikipedia.org/wiki/Densitashttps://id.wikipedia.org/wiki/Entalpihttps://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Percepatan_Gravitasi_Bumi&action=edit&redlink=1https://id.wikipedia.org/wiki/Tekananhttps://id.wikipedia.org/wiki/Densitashttps://id.wikipedia.org/wiki/Entalpi
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
11/38
11
di mana adalah energi termodinamika per satuan massa# juga disebut sebagai
energi internal spesi!ik
2.2.2. Persa$aan K,nt#nu#tas
Persamaan kontinuitas berlaku untuk:
• %ntuk semua !luida gas atau "airanB
• %ntuk semua jenis aliran laminer atau turbulenB
• %ntuk semua keadaan steady dan unsteadyB
• engan atau tanpa adanya reaksi kimia di dalam aliran tersebut .
Perhatikan tabung alir A7D di ba$ah ini A, adalah penampang lintang tabung
alir di A A* C penampang lintang di D 9, C ke"epatan alir !luida di A# 9* C
ke"epatan alir !luida di D
Ga$)ar 2.. Penerapan 6ukum .ontinuitas
Sumber: http:;;"pengertianblogspot"oid;*+,3;+,;persamaan7kontinuitas7pengertian7rumushtmlB
Partikel7partikel yang semula di A# dalam $aktu t detik berpindah di 5#demikian pula partikel yang semula di D berpindah di Apabila t sangat ke"il#
maka jarak A75 sangat ke"il# sehingga luas penampang di A dan 5 boleh dianggap
sama# yaitu A, emikian pula jarak D7 sangat ke"il# sehingga luas penampang di D
dan di dapat dianggap sama# yaitu A*
5anyaknya !luida yang masuk ke tabung alir dalam $aktu t detik adalah G
A, 9, t dan dalam $aktu yang sama sejumlah !luida meninggalkan tabung alir
sebanyak G A* 9* t 'umlah ini tentulah sama dengan jumlah !luida yang masuk
ke tabung alir sehingga:
https://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamikahttp://cpengertian.blogspot.co.id/2013/01/persamaan-kontinuitas-pengertian-rumus.htmlhttp://cpengertian.blogspot.co.id/2013/01/persamaan-kontinuitas-pengertian-rumus.htmlhttps://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamikahttp://cpengertian.blogspot.co.id/2013/01/persamaan-kontinuitas-pengertian-rumus.html
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
12/38
12
G A, 9, t C G A* 9* t *(B
jadi:
A, 9, C A* 9* *HB
Persamaan ini disebut Persamaan .ontinuitas.
A # 9 yang merupakan debit !luida sepanjang tabung alir selalu konstan tetap
sama nilainyaB# $alaupun A dan 9 masing7masing berbeda dari tempat yang satu ke
tempat yang lain Maka dapat disimpulkan:
I C A, 9, C A* 9* C .)0STA0 *?B
2.". Kelakuan Al#ran Flu#a ala$ P#(a
Aliran !luida multi!asa dalam pipa merupakan aliran serentak gas bebas dan
"airan dalam pipa# yang keduanya dapat ber"ampur se"ara homogen# atau "airan berupa
“ slug ” yang didorong oleh kolom gas ataupun dalam bentuk pola aliran yang lain
Dairan dapat merupakan "ampuran antara minyak dan air atau berupa minyak saja atau
air saja
alam sistem sumur produksi# !luida multi!asa dari reser=oir masuk ke lubang
bor kemudian mengalir ke kepala sumur melalui tubing Sesuai dengan kondisi lubang
bor# aliran !luida reser=oir dalam tubing dapat berupa aliran =ertikal Agar diperoleh
laju aliran yang optimum maka diperlukan peren"anaan tubing yang tepat
%ntuk meren"anakan ukuran tubing yang akan digunakan# harus dipelajari
mengenai kelakuan !luida didalam di dalam pipa =ertikal atau tubing dengan studi
vertical lift performance
Vertical lift performance pada dasarnya bertujuan untuk memperkirakan
kehilangan tekanan selama terjadi aliran yang melalui pipa vertical atau tubing di
dalam sumur ada beberapa metoda yang digunakan untuk memperkirakan distribusi
tekanan sepanjang aliran dalam tubing
Perhitungan gradien tekanan untuk aliran !luida dua !asa memerlukan harga J
harga kondisi aliran seperti ke"epatan aliran dan si!at J si!at !isik !luida berat jenis#
=iskositas# dan dalam beberapa hal# tegangan permukaanB Apabila harga J harga
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
13/38
13
tersebut telah dapat ditentukan untuk masing J masing !asa yang mengalir# maka perlu
dilakukan penggabungan J penggabungan
Si!at J si!at dalam aliran dua !asa yang digunakan dalam perhitungan gradien
tekanan aliran dua !asa akan sedikit dibi"arakan disini Si!at J si!at tersebut meliputi
Liquid Hold up No Slip Liquid Hold !p# 5erat jenis# .e"epatan aliran# 9iskositas#
Tegangan Permukaan
2.".1. Liquid Hold-Up an No-slip Liquid Hold Up
Liquid Hold up dide!inisikan sebagai perbandingan antara bagian =olume pipa yang
diisi oleh "airan dengan =olume keseluruhan dari pipa
pipavolume
pipadalamcairanvolume
H L
= *8B
Liquid Hold !p merupakan !raksi yang berharga dari nol untuk aliran yang
hanya terdiri dari gasB sampai berharga satu untuk aliran yang hanya terdiri dari
"airanB 5agian pipa yang tidak terisi oleh "airan# berarti berisi gas Maka
dide!inisikan 1as Hold !p# yaitu perbandingan antara =olume pipa yang berisi gas
dengan =olume pipa keseluruhan engan demikian:
6gC , J 6L *,+B
imana:
6LC Liquid Hold !p
6g C "as Hold !p
No#slip Liquid Hold !p atau disebut juga dengan input liquid content #
dide!inisikan sebagai perbandingan antara =olume "airan yang mengisi pipa dengan
=olume pipa keseluruhan# apabila gas dan "airan bergerak dengan ke"epatan yang
sama untuk liquid hold up ke"epatan gas dan "airan berbedaB 6arga no#slip liquid
hold up K LB ini# dapat dihitung langsung dari harga laju aliran gas dan "airan# yaitu:
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
14/38
14
g L
L L
q
+=λ
*,,B
imana L dan g masing J masing adalah laju aliran "airan dan gas yang
diamati Sedangkan no slip gas hold up adalah:
K g C , 7 K L *,*B
5erdasarkan kedua parameter diatas# maka dapat dilakukan penggabungan si!at
J si!at daripada !asa yang mengalir bersama J sama dalam pipa
2.".2. Berat /en#s
5erat jenis total antara "airan dan gas yang mengalir bersama J sama dalam
pipa dapat ditentukan dengan tiga "ara# yaitu:
• slip density GsB
• no#slip density GnB
• $ineti$ density Gk B
Masing J masing density tersebut dapat di"ari dengan persamaan:
g g L L s H H ⋅+⋅= ρ ρ ρ *,3B
g g L Ln λ ρ λ ρ ρ ⋅+⋅= *,>B
( ( g g g L L L$ H H ;;**
λ ρ λ ρ ρ ⋅+⋅=*,-B
alam hal "airan yang mengalir terdiri dari minyak dan air# maka density
"airan merupakan penggabungan antara density minyak dan densitas air# yaitu:
wwoo L f f ⋅+⋅= ρ ρ ρ *,(B
dimana:
wwoo
oo
wo
oo
%q %q
%q
q f
⋅′+⋅′⋅′
=+
=
*,HB
( ) %o %w&'R f o +=,
,
*,?B
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
15/38
15
ow f f −= , *,8B
2.".". Ke&e(atan Al#ran
5anyak perhitungan gradien tekanan aliran !luida dua !asa didasarkan pada
variable ke"epatan yang disebut dengan superficial velocity# yang dide!inisikan
sebagai ke"epatan satu !asa# jika mengalir mele$ati seluruh penampang pipa
Superficial gas velocity dihitung dengan persamaan berikut:
(
qv
g
sg =**+B
g
g
g H (
qv
⋅=
**,B
dimana A adalah luas penampang pipa
Sedangkan untuk superficial liquid velocity =sLB# dihitung dari:
(
qv L sL = ***B
dan ke"epatan liquid sebenarnya =LB# adalah:
L
L L
H (
qv
⋅=
**3B
untuk aliran dua !asa# ke"epatan "ampuran:
sg sLm vvv += **>B
Apabila terjadi perbedaan ke"epatan gas sebenarnya dengan ke"epatan "airan
sebenarnya# maka:
L
sL
g
sg
L g s H
v
H
vvvv −=−=
**-B
engan menggunakan persamaan diatas# maka bentuk lain dari pada
persamaan no#slip hold up adalah:
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
16/38
16
m
sL L
v
v=λ
**(B
2.".*. 0#sk,s#tas
9iskositas sangat berpengaruh terhadap perhitungan gradien tekanan aliran#
terutama untuk menentukan bilangan 2eynold ataupun untuk menentukan gradien
tekanan dari komponen gesekan 9iskositas "ampuran air dengan minyak# ditentukan
dengan:
wwoo L f f ⋅+⋅= µ µ µ **HB
Sedangkan =iskositas dua !asa "airan dan gasB# ditentukan sesuai dengan adanya
slip atau tidak# yaitu:
g g L Ln λ µ λ µ µ ⋅+⋅= **?B
dimana:
n C no ) slip viscosity
s C slip viscosity
g g L L s H H ⋅+⋅= µ µ µ **8B
2.".-. Tegangan Per$ukaan
.adang J kadang tegangan permukaan diperlukan pula untuk menentukan
gradien tekanan aliran Apabila !asa "air terdiri dari !asa air dan minyak# maka
tegangan permukaan "airan NLB# ditentukan dari:
wwo L f f ⋅+⋅= τ τ τ + *3+B
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
17/38
17
dimana:
No C tegangan permukaan minyak
N$ C tegangan permukaan air
! o C !raksi aliran minyak
! $ C !raksi aliran air
A. Per#tungan Ke#langan Tekanan Al#ran Paa P#(a H,r#s,ntal
5eberapa metode korelasi dalam memperkirakan besarnya kehilangan tekanan
pada aliran multi!asa dalam pipa horisontal# adalah: Lo"khart dan Martinelli# 5aker#
Andre$# ukler# /aton# 5egg and 5rill# Panhandle# 1ilbert serta 5ro$n Tetapi yang
paling baik dari sekian banyak korelasi tadi ada tiga# yaitu:
, .orelasi ukler
* .orelasi /aton
3 .orelasi 5eggs and 5rill
.etiga korelasi tersebut dapat memberikan korelasi yang baik untuk perkiraan
penurunan tekanan# dikarenakan korelasi tersebut mempunyai range pemakaian yang
luas# artinya tidak dibatasi dengan parameter diameter pipa# 1)2 "as 'il RatioB#
=iskositas "airan# dan sebagainya
1 K,relas# Dukler
Studi yang dilakukan oleh ukler terdiri dari dua bagian# yaitu:
, engan anggapan tidak terjadi slip antara !asa dan dianggap
homogen
* engan menganggap terjadi slip# tetapi perbandingan antara
ke"epatan masing7masing !asa terhadap ke"epatan rata7rata adalah konstan
K,relas# Dukler I
ukler mengumpulkan data pengukuran kehilangan tekanan aliran dalam pipa
hori@ontal# baik yang bersumber dari pengukuran di laboratorium model berskala
ke"ilB maupun yang diperoleh dari pengukuran di lapangan ukler menyatakan
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
18/38
18
terdapat empat gaya yang bekerja terhadap !luida selama !luida tersebut mengalir
dalam pipa# yaitu:
, 1aya tekan
* 1aya viscous share
3 1aya yang disebabkan gra=itasi
> 1aya yang disebabkan oleh inersia atau per"epatan !luida
%ntuk aliran horisontal# gaya yang disebabkan gra=itasi tidak bekerja# dengan
demikian tinggal tiga gaya yang bekerja mempengaruhi tekanan
ukler 4 dikembangkan berdasarkan anggapan bah$a alirannya merupakan
aliran homogen dan tidak terjadi “slip” antar !asa Hold#up cairan tanpa slip *+ L ,#
dide!inisikan sebagai perbandingan antara laju aliran "airan =olumetrik atau sebagai
perbandingan antara ke"epatan "airan superficial dengan ke"epatan superficial total
.orelasi ini merupakan korelasi yang sederhana# dimana tidak diperlukan peta pola
aliran# seperti perhitungan tekanan untuk !luida satu !asa
Hold#up "airan tanpa slip OLB dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
g L
L L
q+
+
=*3,B
Faktor gesekan dua !asa FTPB dihitung dengan persamaan :
( ) 3*+,*-+
++,>+re
tp N
- +=*3*B
dimana:
( ) tp.
re d & N µ π
>
,>??=
*33B
WT C laju total massa aliran gas dan "airanB# lbm;se"
C L GL g Gg *3>B
TP C =iskositas dua !asa# "p
C L OL g,7OLB *3-B
d C diameter dalam pipa# !t
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
19/38
19
.ehilangan tekanan dalam aliran pipa horisontal sebagai akibat gesekan dihitung
dengan persamaan:
d g
/ f
dL
d0
tpc
tptp
f ρ
*BA*=
*3(B
dimana :
MT C ke"epatan massa total# lbm;det7!t*
C WT;AP *3HB
GTP C densitas dua !asa
C GL OL Gg,7OLB *3?B
Pengaruh per"epatan dihitung dengan persamaan berikut :
g c
g .
0 0 d g
0 & & a
ρ π *,>*
,(=
*38B
.ehilangan tekanan total sebagai akibat pengaruh gesekan dan per"epatanB adalah
sebagai berikut:
( )
a
dLd0
dL
d0 f
. −=
,
;
*>+B
K,relas# Dukler II
.orelasi ukler 44 ini disebut juga korelasi slip konstan# merupakan korelasi yang
paling banyak digunakan pada saat ini .orelasi ini merupakan perhitungan hold#up
"airan# 6L
.orelasi 6L sebagai !ungsi dari OL dan bilangan 2eynold kinetik 02ek B dinyatakan
dalam bentuk gra!is seperti ditunjukkan pada 1ambar *H
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
20/38
20
Ga$)ar 2.3. .orelasi ukler untuk Hold#up Dairan
Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7PipaB
6arga 02ek dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
m
m$ re1
d v N
µ
ρ ,>??=
*>,B
dimana :
( ( g g g L L L$ H + H + ;BA;BA** ρ ρ ρ +=
*>*B
sg sl m vvv += *>3B
g g L Lm + + µ µ µ += *>>B
5esarnya friction dapat ditentukan dengan persamaan berikut :
( ) 3*+-+++-(+ −+= re$ n N f *>-B
Sementara besarnya kehilangan tekanan akibat gesekan dapat dihitung dengan
persamaan berikut :
( )
d g
v f
dL
d0
c
m$
f ,*
**
ρ =
*>(B
dimana :
https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
21/38
21
! C !a"tor gesekan yang dihitung berdasarkan korelasi yang dikembangkan dari
normalisasi !aktor gesekan !;! nB# dimana normalisasi !aktor gesekan sebagai !ungsi
dari OL
Ga$)ar 2.4. .orelasi ukler untuk Faktor 1esekan
Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7PipaB
Se"ara gra!is# harga !aktor gesekan dapat ditentukan sebagai berikut :
, 6itung OL
* 6itung ! n
3 engan menggunakan gra!ik# tentukan !;! n
> 6itung harga !# yaitu:
BA nn f 2 f f
f
= *>HB
.ehilangan tekanan total# dihitung dengan persamaan berikut:
( )
a
dLd0
dL
d0 f
. −=
,
;
*>?B
*
**
,
** BABABABA,
+−
+=
L
sL L
g
sg g
L
sL L
g
sg g
c H
v
H
v
H
v
H
v
d0 g a
ρ ρ ρ ρ
*>8B
https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
22/38
22
2 K,relas# Eat,n
/aton melakukan pengukuran kehilangan tekanan dalam pipa horisontal# untuk
pipa berdiameter * dan > in"h# sepanjang ,H++ !t# instalasi per"obaan mendekati
kondisi lapangan Selang data per"obaan adalah sebagai berikut:
, Laju alir gas# MMSDF; : + J ,+* Laju alir "airan# bbl;d : -+ J --++
3 9iskositas "airan# "p : , J ,3#-
> Tekanan sistem rata7rata# psi : H+ J 8-+
- iameter pipa# in : * dan >
( Hold#up "airan : + J ,
/aton membuat persamaan keseimbangan energi dalam bentuk differensial
berdasarkan pada !luida yang mengalir , lb dengan menganggap aliran horisontal dan
tidak dilakukan kerja terhadap !luida yang mengalir Persamaan tersebut adalah
sebagai berikut:
+,>> =++ dwf g
g
g
VdvVdv
cc *-+B
dimana:
9 C .e"epatan aliran# !t;se"
g C Per"epatan gra=itasi# !t;se"*
g" C .onstanta gra=itasi# !t lbm;lb!
P C Tekanan# psi
d$! C 1radien tekanan akibat gesekan# psi;!t
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
23/38
23
Apabila gas dan "airan mengalir melalui pipa horisontal# maka persamaan
serupa dapat dipergunakan untuk masing7masing !asa Metode /aton ini lebih
sederhana# dimana pengaruh energi kinetik dapat diabaikan
Persamaan kehilangan tekanan pada pipa horisontal dari /aton# adalah sebagai
berikut:
+**
,>>***
=∆
+
∆+∆+∆
+− L
d g
V f&
g
V & V & 0
& &
c
m.
c
g g L L
g
g
L
L
ρ ρ *-,B
dimana:
WL C Laju massa "airan# lb;se"
Wg C Laju massa gas# lb;se"
WT C Total laju massa aliran# lb;se"
GL C ensitas rata7rata "airan# lb;"u!t
9L C .e"epatan aliran "airan# psi;!t
P C 1radien tekanan# psi;!t
L C Panjang flow line# !t
g" C .onstanta gra=itasi
d C iameter pipa# in"h
9m C .e"epatan rata7rata aliran dua !asa# !t;se"
C L gB;A
A C Luas penampang pipa# s7!t
%ntuk menyelesaikan persamaan diperlukan data liquid hold#up# maka /aton
menggunakan analisa dimensi untuk mendapatkan parameter yang dipergunakan
sebagai variable bebas dalam korelasi liquid hold#up Parameter7parameter tersebut
adalah :
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
24/38
24
*-+B;A83?, τ ρ LSL LV V N = *-*B
*-+B;A83?, τ ρ L sg gV V N =*-3B
*-+
B;A?H*,*+ τ ρ Ld d N = *->B
H,>;; 0 0 0 a = *--B
*-+3B;A,-H*(+
−= τ ρ µ L L L N *-(B
.emudian bentuk !ungsi korelasi untuk liquid hold#up tersebut adalah :
,+++-+
++*H*+
-H-+
=
L%
L
ad gv
LV L
N
N
0
0
N N
N H
*-HB
dimana :
0L5 C harga dasar dari viscositas number untuk air yang dihitung pada (+oF dan
,>#H psi
C konstanta +#++**(B
9sL C Superficial liquid velocity# !t;se"
9sg C Superficial gas velocity# !t;se"
GL C densitas "airan# lbm;"u!t
d C diameter pipa
Q C tegangan permukaan# dynes;"m
L C =iskositas "airan# "p
6arga7harga batas dari korelasi /aton adalah:
, +#+(8HR0L=R,3#*>(
* ,#--+(R0g=R,>+#-3H
3 -#+RP;PaR(-#+
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
25/38
25
> *+#338-R0dR38#(*
.orelasi liquid hold#up dari /aton dapat dilihat pada gambar berikut:
Ga$)ar 2.5. .orelasi /aton untuk Liquid Hold#up Dairan
Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7PipaB
.ehilangan tekanan akibat gesekan# ditentukan dengan menggunakan
persamaan berikut :
mc
m
c
mm
f d( g & f
d g V f
dl dp
ρ ρ
*
**
*BA
*BA ==
*-?B
Faktor gesekan !# ditentukan berdasarkan korelasi antara dua kelompok tidak
berdimensi# yaitu :
*-*
,++ +-H+
d
&
&
vs
&
& f
g
m
g
m
L
µ
*-8B
https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
26/38
26
Satuan yang dapat digunakan dalam hubungan diatas# adalah lbm# !t dan detik hal ini
berlaku juga untuk g# dengan satuan lbm;!t7se" kon=ersi dari "p ke lbm;!t7se" adalah
(#H*,+7>B
.orelasi /aton untuk !aktor gesekan ditunjukkan oleh gra!ik berikut :
Ga$)ar 2.16. .orelasi /aton untuk Faktor 1esekan
Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7Pipa B
Perlu diperhatikan dalam pemakaian gra!ik tersebut# bah$a pada harga
kelompok variable tak berdimensi yang lebih besar dari -,+># pemba"aan harga
!aktor gesekan untuk pipa *” dan >” menggunakan kur=a yang berbeda Selain itu#
untuk pipa >” dan ,H”# masing7masing untuk harga kelompok variabl e tak berdimensi
sebesar 8,+- dan >,+-# kur=a merupakan hasil ekstrapolasi# dengan demikian perlu
diperhatikan dalam pemakaiannya
.orelasi /aton tidak dapat digunakan apabila aliran berubah menjadi ber!asa
satu %ntuk aliran dengan 1)2 rendah# terjadi beberapa penyimpangan dari korelasi
di atas 6al ini disebabkan ke"ilnya harga absis pada korelasi energi loss diatas# yang
mengakibatkan !aktor gesekan besar dan penurunan tekanan juga besar
Perhitungan penurunan tekanan dengan metode /aton peme"ahannya bukan
se"ara trial 3 error # tetapi memerlukan penganggapan tekanan pada titik sesuai
https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
27/38
27
dengan panjang pipa Prosedur yang biasa adalah dengan menganggap pengurangan
tekanan yang relati! ke"il dan dihitung panjang pipa yang sesuai dengan pengurangan
tekanan tersebut
" K,relas# Beggs an Br#ll
5eggs and 5rill mengembangkan metode perhitungan kehilangan tekanan
aliran !luida dua !asa dalam pipa# berdasarkan pengukuran di laboratorium
Pengukuran kehilangan tekanan dilakukan di dalam pipa acrylic yang dapat diubah7
ubah sudut kemiringannya
/mpat pola aliran dalam perhitungan ini yaitu : Pola aliran segregated # Pola
aliran transisi# Pola aliran intermittent dan Pola aliran distributed
Parameter7parameter yang diperlukan untuk menentukan pola aliran adalah
sebagai berikut :
0F2 C =mB*;gdB
OL C =sL;=m
L, C 3,(OLB+#3+*
L* C +#+++8*-*OLB7*#>(?>
L3 C +#,OLB7,#>-,(
L> C +#-OLB7(#H3?
5atasan pola aliran adalah sebagai berikut :
, Pola aliran segregated
OLR+#+, dan 0F2 RL, atau OL+#+, dan 0F2 RL*
* Pola aliran transisi
OL+#+, dan L*R0F2 RL3
3 Pola aliran intermitent
+#+,ROLR+#> dan L3R0F2 RL,
> Pola aliran distributed
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
28/38
28
OLR+#> dan 0F2 L,
Ga$)ar 2.11. Pola Aliran .orelasi 5eggs and 5rill
Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7Pipa B
Apabila aliran mempunyai pola aliran transisi# maka liquid hold#up untuk pola
aliran segregated dan intermittent menggunakan persamaan sebagai berikut:
6LtransisiB C A6L segregated B 56Lintermitent B
dimana:
*3
3
L L
N L ( -R
−−
=(2.60)
( % −= +,*(,B
5entuk persamaan untuk menghitung liquid hold#up pada setiap pola aliran
adalah sama# yang berbeda hanyalah koe!isien dari persamaan tersebut
%ntuk menghitung harga liquid hold#up pada sudut kemiringan pipa tertentu
digunakan rumus sebagai berikut:
6LUB C 6L+BV *(*B
dimana :
6LUB C liquid hold#up pada sudut kemiringan pipa sebesar U
https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
29/38
29
6L+B C liquid hold#up pada pipa horisontal# yang ditentukan dengan
persamaan berikut :
( ) ( )
( ) c -R
b
L
L N
+ a H
=α
*(3B
dimana konstanta a# b dan " tergantung pada pola aliran
V C !aktor koreksi terhadap pengaruh kemiringan pipa# yang
ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
V C , Dsin,#?UB J +#333 sin3,#?UBB *(>B
dimana U sudut kemiringan pipa sebenarnya terhadap bidang
horisontal
%ntuk aliran =ertikal# dimana U C 8++# maka:
V C , +#3 D *(-B
D C konstanta persamaan yang ditentukan berdasarkan persamaan
berikut:
D C ,7OLB lndOLBe0F2 B
! 0F2 BgB *((B
imana d#e#! dan g adalah koe!isien7koe!isien persamaan yang
besarnya tergantung dari pola aliran yang terjadi
5atasan untuk harga D adalah D+
6arga liquid hold#up pada sudut kemiringan pipa tertentu digunakan untuk
menghitung densitas "ampuran# yang diperlukan untuk menentukan gradien tekanan
sebagai akibat perbedaan ele=asi
5eggs and 5rill mende!inisikan !aktor gesekan dua !asa FtpB dengan
menggunakan diagram Moody untuk smooth pipe dengan menggunakan persamaan
berikut:
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
30/38
30
*3?*,-BlogA-**3>
log* −
−
=ren
renn
N
N f
*(HB
5ilangan 2eynold no#slip# dihitung dengan persamaan:
n
mm
ren
d V N
µ
ρ ,>??=
*(?B
g g L Ln + + µ µ µ += *(8B
Sedangkan harga Ftp;!n dihitung dengan persamaan berikut:
Ftp;! n C "s
dimana:
( )>* BBAlnA+,?-3+BBAlnA?H*-+BlnA,?*3+-*3+
ln
+ + +
+ S
+−+−=
(2.70)
*BWAX α L
L
H
+ + =
(2.71)
%ntuk harga ,ROR,#* parameter S dihitung dengan persamaan:
B*,**lnA −= + S *H*B
1radien tekanan sebagai akibat gesekan dihitung dengan menggunakan persamaan
berikut:
( ) d g
V f
d4 dpc
mntp
f *
BA
;
* ρ
= *H3B
g g L Ln + + ρ ρ ρ +=
*H>B
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
31/38
31
BAB III
/URNAL PRAKTIKUM
".1. Maksu an Tu!uan
, Agar mahasis$a dapat mengetahui semua hambatan ke"epatan air yang ada dalam
pipa
* Agar mahasis$abisa mengetahui ori!i"emeter dan =enturimeter
3 Mahasis$a dapat menghitung nilai aktual dan membandingkan hitungan teori
> Mahasis$a dapat mendesain pelumbing se"ara tepat
".2. Alat an Baan
, , unit pompa air ,*- k$
* , unit tangki air
3 , unit meteran
> , ls Valve kuning
".". Per&,)aan
, Per"obaan pertama
a Menentukan karakteristik ori!i"emeter
b 4si tangki air sebanyak -+ sampai -- liter air
" 5uka katup >># >- dan -+ .atup yang lain dibuka sehingga air melalui katup
>8 dan -,
d 6ubungkan pipa karet kemanometer ke katup >+ dan >, lalu buka katub
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
32/38
32
e Tutup katup -* dan buka katup >- se"ara perlahan mulai dari Y# Z# [# dan
buka se"ara penuh Sebagai pengatur debit air yang keluar dari pipa >(
ketangki air
! Tutup tangki >-
g %kurlah dan amati debit air pada tangki penampang
h Lakukan > kali pengambilan data
* Per"obaan kedua
a Menentukan karakteristik =enturimeter
b Lakukan prosedur yang sama
" 6ubungkan pipa karet dikatup 3? dan 38
d Datat prasing per"obaan kedua
Ta)el ".1. 6asil per"obaan ata dari Praktikum sebelumnyaB
Per"obaan In 'ut ebit air
Pertama ori!i"eB 8H 8* ?>+ ml;,+s
.edua =enturiB ,++ 83 ?(+ ml;,+s
.etiga
Pipa ,” ,*- 8-
Pipa [” ,H( ,H3
Pipa Z” ,H? ,H>
3 Per"obaan .etiga diameter pipa ,”B
a Melakukan sesuai dengan per"obaan pertama# katup >( ditutup dan katup -*
dibuka
b 0yalakan pompa untuk mengalirkan !luida
" Tutup semua katup ke"uali katup yang mengalir melalui pipa ,
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
33/38
33
d Pasang sambungan selang pengatur tekanan !luida pada masing7masing keran
in dan out
e %kur tekanan yang tertera pada alat ukur dan "atat hasilnya
> Per"obaan .eempat diameter pipa [”B
a Lakukan per"obaan sesuai dengan per"obaan sebelumnya# buka katup >( dan
katup -*
b Tutup semua katup ke"uali katup yang mengalir pada pipa diameter [” dan
katup -*
" 0yalakan pompa untuk mengalirkan !luida
d Pasang selang pengukur tekanan !luida pada masing7masing keran
e %kur tekanan yang tertera pada alat ukur dan "atat hasilnya
- Per"obaan .elima diameter pipa Z”B
a Lakukan per"obaan seperti sebelumya# katup >- ditutup dan katup -* dibuka
b Tutup semua katup ke"uali katup yang mengalir pada pipa diameter Z” dan
katup -*
" 0yalakan pompa untuk mengalirkan !luida
d Pasang selang pengukur tekanan pada !luida masing7masing keran in dan out
e %kur tekanannya dan "atat hasilnya
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
34/38
34
BAB I0
PEMBAHASAN S%AL
, Apa yang menyebabkan 0ressure pada aliran pipa 5rop \
0ressure 5rop
a Terjadi akibat aliran !luida mengalami gesekan dengan permukaan saluran
b apat juga terjadi ketika aliran mele$ati sambungan pipa# belokan# katup# di!usor#
dan sebagainya
" 5esar pressure drop bergantung pada:
• .e"epatan aliran
• .ekasaran permukaan
• Panjang pipa
• iameter pipa
* 'enis aliran !luida:
a Steady atau tida steady
b Lamiran atau turbulen
" Satu# dua# atau tiga dimensi
Steady jika ke"epatan aliran tidak merupakan !ungsi $aktu d=;dtC+B
Aliran laminar atau turbulen tergantung dari bilangan 2eynolds
Aliran satu dimensi terjadi jika arah dan besar ke"epatan di semua titik sama
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
35/38
35
Aliran dua dimensi terjadi jika !luida mengalir pada sebuah bidang sejajar suatu
bidangB dan pola garis aliran sama untuk semua bidang
1aris arus adalah kur=a imajinasi yang digambarkan mengikuti pergerakan !luida
untuk menunjukan arah pergerakan aliran !luida tersebut
9ektor ke"epatan pada setiap kur=a adalah tidak memiliki arah normal dan tidak akan
ada aliran yang berpindah dari suatu garis arus ke garis arus lain
3 Perbedaan dari orifice dengan venture adalah:
'rifice 0late Sebuah plat lubangB adalah pelat tipis dengan lubang di tengah 6al
ini biasanya ditempatkan dalam pipa aliran !luida di mana .etika "airan men"apai pelat
orifice# dengan lubang di tengah# "airan dipaksa untuk berkumpul untuk pergi melalui
lubang ke"il# titik kon=ergensi maksimum sebenarnya terjadi tak lama hilir orifice !isik#
pada titik ka=a disebut "ontra"ta Seperti tidak demikian# ke"epatan dan perubahan
tekanan i luar "ontra"ta =ena# "airan mengembang dan ke"epatan dan tekanan
perubahan sekali lagi engan mengukur perbedaan tekanan !luida antara bagian pipa
normal dan di =ena "ontra"ta# tingkat aliran =olumetrik dan massa dapat diperoleh dari
persamaan 5ernoulli
9enturi dapat dipakai untuk mengukur laju aliran !luida# misalnya menghitung laju
aliran air atau minyak yang mengalir melalui pipa 9enturimeter digunakan sebagai
pengukur =olume !luida misalkan minyak yang mengalir tiap detik
9enturimeter adalah sebuah alat yang bernama pipa =enturi Pipa =enturi
merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan
diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui
permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan alam pipa
=enturi ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki penampang yang lebih luas daripada
bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar daripada bagian tengahnya
]at "air dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui
pipa yang memiliki penampang yang lebi sempit# dengan demikian# maka akan terjadi
perubahan ke"epatan
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
36/38
36
> Persamaan rumus hambatan dan ke"epatan air:
Ru$us 7e8+
Seperti yang telah diketahui# bah$a perhitungan untuk aliran melalui saluran terbuka
hanya dapat dilakukan dengan menggunakan rumus7rumus empiris# karena adanya banyak
=ariabel yang berubah %ntuk itu berikut ini disampaikan rumus7rumus empiris yang
banyak digunakan untuk meren"anakan suatu saluran terbuka
Dhe@y berusaha men"ari hubungan bah$a @at "air yang melalui saluran terbuka akan
menimbulkan tegangan geser tahananB pada dinding saluran# dan akan diimbangi oleh
komponen gaya berat yang bekerja pada @at "air dalam arah aliran i dalam aliran
seragam# komponen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser#
dimana tahanan geser ini tergantung pada ke"epatan aliran Setelah melalui beberapa
penurunan rumus# akan didapatkan persamaan umum:
9 C D √ RI
>,B
engan V adalah .e"epatan aliran m;detB# R adalah 'ari7jari 6ydraulik mB# 4 adalah
.emiringan dasar saluran dan C adalah .oe!isien Dhe@y
Ru$us Mann#ng
2umus Manning yang banyak digunakan pada pengaliran di saluran terbuka# juga berlaku
untuk pengaliran di pipa 2umus tersebut mempunyai bentuk:
V =1
n R
2 /3 I 1 /2
>*B
engan n adalah koe!isien Manning dan R adalah jari7jari 6ydraulik# yaitu perbandingan
antara luas tampang aliran ( dan keliling basah 0
2 C A;P >3B
%ntuk pipa lingkaran# ( C ^*;> dan 0 C ^ 5# sehingga:
2 Cπ D
2/4
πD
C D
4
>>B
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
37/38
37
Atau
5 6 7R
%ntuk aliran di dalam pipa persamaan menjadi:
9 C0,397
n D
2 /3 I 1 /2
>-B
- 6itung kehilangan tenaga karena gesekan di dalam pipa sepanjang ,-++ m dan diameter *+
"m# apabila air mengalir dengan ke"epatan * m;s .oe!isien gesekan f C +#+*:
Panjang pipa : L C ,-++ m
iameter pipa : C *+ "m C +#* m
.e"epatan aliran : V C * m;d
.oe!isien gesekan: f C +#+*
.ehilangan tenaga dihitung dengan rumus berikut:
BAB 0
KESIMPULAN
8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2
38/38
38
ari pembahasan diatas dapat disimpulkan bah$a:
, Faktor yang berpengaruh terhadap !luida dalam pipa adalah perkiraan besarnya
kehilangan tekanan yang terjadi selama !luida mengalir
* Analisis yang dilakukan pada saluran terbuka lebih sulit dibandingkan analisis
yang dilakukan ada aliran pipa
3 Faktor yang menentukan dalam perhitungan kehilangan tekanan pada aliran !luida
dalam pipa adalah !aktor gesekan antara !luida yang mengalir dengan dinding
pipa Faktor gesekan dide!inisikan sebagai perbandingan antara shear stress fluida
dengan energi kinetik persatuan =olume
> Fluida memiliki beberapa si!at:
a Menyesuaikan dengan tempatnya
b Mengarahkan tekanan kesegala arah
- Sebuah rangkaian hidrolik terdiri dari tangki# pipa# saringan dan hambatan
( Terdiri dari dua jenis hambatan# yaitu aliran ori!i"e dan =enturi
H Tekanan !luida dipengaruhi oleh aliran "epat dan luas permukaan