ALIRAN FLUIDA
I. TUJUAN
Menentukan koefisien orifice, venturi, dan elbow pada rejim aliran turbulen dan
laminer.
Menentukan hubungan antara pressure drop dan .laju alir fluida.
Membuat kurva Co, Cv terhadap NRe.
II. DASAR TEORI
Fluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk secara permanen. Bila
bentuk suatu massa fluida diubah, maka di dalam fluida itu akan terbentuk lapisan dimana
lapisan yang satu meluncur di atas yang lain, sehingga mencapai bentuk yang baru.
Sifat dasar dari setiap fluida static ialah tekanan. Tekanan dikenal sebagai gaya
permukaan yang diberikan oleh fluida terhadap dinding bejana. Tekanan terdapat pada setiap
titik di dalam volume fluida. Pada ketinggian yang sama, tekanan pada fluida adalah sama.
Fluida terdiri dari 2 jenis yaitu fluida cair dan fluida gas.
Ciri fluida cair:
- Tidak kompresibel, yaitu volume fluida akan tetap walaupun dikenai tekanan tertentu.
- Mengisi volume tertentu.
- Mempunyai permukaan bebas.
- Daya kohesi besar, jarak antar molekul rapat.
Ciri fluida gas:
- Kompresibel
- Mengisi seluruh bagian wadah.
- Jarak antar molekul besar, daya kohesi dapat diabaikan.
Dalam aliran kondisi mantap (steady state) dikenal 2 rejim aliran atau pola aliran yang
tergantung kepada kecepatan rata-rata aliran (v), densitas (ρ), viskositas fluida (μ) dan
diameter pipa (D). kedua rejim aliran tersebut diatur oleh hokum-hukum yang berbeda
sehingga perlu dipelajari secara keseluruhan.
Rejim aliran Laminer
Rejim aliran laminar mempunyai cirri-ciri sebagai berikut:
- Terjadi pada kecepatan rendah.
- Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral.
- Berlapis-lapis seperti kartu.
1
- Tidak ada arus tegak lurus arah aliran.
- Tidak ada pusaran (arus eddy).
Rejim aliran Turbulen
Rejim aliran turbulaen mempunyai cirri-ciri sebagai berikut:
- Terbentuk arus eddy.
- Terjadi lateral mixing.
- Secara keseluruhan arah aliran tetap sama.
- Distribusi kecepatan lebih uniform atau seragam.
Rejim aliran Transisi
Rejim aliran yang terbentuk di antara rejim laminer dan turbulen adalah rejim
transisi.Penentuan rejim aliran dilakukan dengan menentukan bilangan tak berdimensi yaitu
bilangan Reynolds (Reynolds Number/NRe). Bilangan Reynolds merupakan perbandingan
antara gaya dinamis dari aliran massa terhadap tegangan geser yang disebabkan oleh
viskositas cairan.
NRe =
Keterangan:
: massa jenis fluida.
: kecepatan fluida.
: viskositas fluida.
: diameter pipa dalam.
Untuk pipa circular lurus;
NRe < 2100 : rejim laminar.
NRe > 4000 : rejim turbulen.
2100 < NRe > 4000 : rejim transisi.
Kecepatan kritis: Kecepatan pada saat NRe = 200.
Prinsip kerja alat ukur fluida adalah mengganggu aliran dengan penambahan alat tertentu
sehingga menyebabkan terjadinya pressure drop yang dapat diukur. Nilai pressure drop ini
berhubungan dengan debit dari aliran tersebut. Adanya pressure drop bias disebabkan Karena
adanya perubahan energi kinetik (karena laju alir berubah), skin friction, dan form friction.
Berdasarkan persamaan Bernoulli, persamaan neraca energi dapat ditentukan yaitu:
2
disusun ulang menjadi:
digabung dengan persamaan kontinuitas:
v1 x A1 x ρ1 = v2 x A2 x ρ2
karena fluida inkompresibel (khusus bahasan fluida cair), maka:
v2 =
sehingga dimasukan ke persamaan neraca energi menjadi:
v1 =
dimana:
gc : 32,174 = 1kg m N-1 det-2
: jumlah energi yang hilang.
Ada beberapa jenis alat untuk mengukur laju suatu fluida. Beberapa alat yang biasa
digunakan diantaranya:
Venturi
Meteran ini terbentuk dari bagian masuk yang mempunyai flens, yang terdiri dari bagian
pendek berbentuk silinder dan kerucut terpotong. Bagian leher berflens dan bagian keluar
juga berflens yang terdiri dari kerucut terpotong yang panjang. Dalam venturimeter,
kecepatan fluida bertambah dan tekanannya berkurang di dalam kerucut sebelah hulu.
Penurunan tekanan di dalam kerucut hulu itu lalu dimanfaatkan untuk mengukur laju aliran
melalui instrument itu. Kecepatan fluida kemudian berkurang lagi dan sebagian besar tekanan
awalnya kembali pulih di dalam kerucut sebelah hilir. Agar pemulihan lapisan batas dapat
dicegah dan gesekan minimum. Oleh karena itu pada bagian penampungnya mengecil tidak
ada pemisahan, maka kerucut hulu dapat dibuat lebih pendek daripada kerucut hilir.
Gesekannya pun di sini kecil juga. Dengan demikian ruang dan bahan pun dapat dihemat.
3
Walaupun meteran venturi dapat digunakan untuk mengukur gas, namun alat ini biasanya
digunakan juga untuk mengukur zat cair terutama air.
Persamaan yang digunakan dalam venturimeter:
Q = v1 x A1
v =
keterangan:
Cv : koefisien venturi
β : ; D1<D0
ρ : massa jenis fluida
gc : 32,174 = 1kg m N-1 det2
Orifice
Venturimeter memiliki beberapa kekurangan pada kenyataannya. Untuk meteran
tertentu dengan sistem tertentu pula, laju alir maksimum yang dapat terukur terbatas,
sehingga apabila laju alir berubah, diameterleher menjadi terlalu besar untuk memberikan
bacaan yang teliti , atau terlalu kecil untuk dapat menampung laju aliran maksimum yang
baru. Meteran orifice dapat mengatasi kekurangan-kekurangan venturimeter, tetapi
konsumsi dayanya cukup tinggi.
Prinsip meteran orifice identik dengan meteran venturi. Penurunan penampang arus
aliran melalui orifice menyebabkan tinggi tekan kecepatan menjadi meningkat tetapi
tinggi tekan akan menurun, dan penurunan antara kedua titik dapat diukur dengan
manometer. Persamaan Bernoulli memberikan dasar untuk mengkolerasikan peningkatan
tinggi tekan kecepatan dengan penurunan tinggi tekanan.
Persamaan yang berlaku untuk orificemeter adalah:
Q = v1 x A1
v1 =
keterangan:
Co : koefisien orifice.
Rotameter
4
Laju alir fluida akan menyebabkan perbedaan tinggi float pada rotameter digunakan pada
perbedaan tekanan konstan.
keterangan:
v : kecepatan alir di daerah pelampung (annulus area)
ρf : densitas pelampung
Vf : volume pelampung
Af : luas maksimum pelampung
Cr : koefisien rotameter yang dapat dilihat di kurva.
Fluida cair yang mengalir dalam sistem perpipaan akan mengalami banyak kehilangan
energi karena adanya friksi selama fluida mengalir. Kehilangan energi ini akan berakibat
penurunan tekanan aliran aliran yang dikenal sebagai pressure drop (ΔP).
Friksi (kehilangan energi) dapat ditimbulkan antara lain:
Faktor Gesekan Fanning (f)
Faktor gesekan fanning (f) didifinisikan sebagai perbandingan drag force per luas
permukaan terbasahi dengan perkalian densitas dan velocity head. Nilai f sangat penting
untuk menghitung energi yang hilang karena friksi di sistem perpipaan baik untuk laminar
maupun turbulen. Nilai faktor gesekan fanning f banyak di temui di buku pustaka dalam
bentuk kurva-kurva.
energi yang hilang karena gesekan (friction loss = Ff) adalah:
keterangan:
ΔP : pressure drop karena gesekan.
ΔL : panjang pipa lurus.
f : koefisien fanning.
ρ : massa jenis fluida
D : diameter pipa
v : laju alir fluida.
Ff : friction loss.
5
Faktor Fitting dan Kerangan
Fitting dan kerangan akan mengganggu aliran normal yang akan menyebabkan
penambahan friksi.
keterangan:
hf : friction loss karena fitting dan kerangan.
Kf : koefisien fitting dan kerangan.
Table friction loss karena fitting dan kerangan untuk aliran turbulen
No. Jenis kerangan dan fitting Kf Le/D
1. Elbow 450 0,35 17
2. Elbow 900 0,75 35
3. Tee 1 50
4. Coupling 0,04 2
5. Union 0,04 2
6. Gate valve:
Wide open 0,17 9
Half open 4,5 225
7. Globe valve:
Wide open 6,0 300
Half open 9,5 475
8. Check valve:
Ball 70,0 3500
Swing 2 100
9. Water meter, disk 7,0 350
Table friction loss karena fitting dan kerangan untuk aliran laminar
Jenis fitting dan
kerangan
Bilangan Reynolds
50 100 200 400 1000 Turbulen
Elbow 900 17 7 2,5 1,2 0,85 0,75
Tee 9 4,8 3,0 2,0 1,4 1,0
6
Globe valve 28 22 17 14 10 6,0
Check valve swing 55 17 9 5,8 3,2 2,0
Friksi yang dialami fluida dalam sistem perpipaan merupakan gabungan friksi dalam pipa
lurus ditambah friksi-friksi yang lain sehingga:
Total friksi = friksi pipa lurus + perbesaran + pengecilan + fitting dan kerangan
III. Alat-alat Yang Digunakan
Peralatan yang digunakan adalah:
- Seperangkat alat aliran fluida.
- Orificemeter
- Venturimeter.
- Stopwatch
IV. Langkah Percobaan
Menentukan koefisien alat ukur fluida:
1. Memasang orificemeter dan dihubungkan dengan manometer air raksa atau manometer
minyak.
2. Pipa diisi dengan air lalu dibuka katup pengontrol untuk mengalirkan air.
3. Setelah pipa terisi oleh air secara penuh, tutup kran pengontrol agar fluida diam,
kemudian catat kondisi awal tekanan.
4. Atur kecepatan fluida hingga 4 kali percobaan, untuk:
- rejim aliran turbulen
- rejim aliran laminer
untuk perubahan tekanan yang kecil (rejim aliran laminar) digunakan manometer
minyak.
5. Catat perubahan tekanan untuk masing–masing debit, kemudian hitung debit air
dengan menggunakan bak pengatur.
6. Lakukan langkah percobaan 1-5 untuk venturimeter.
Menentukan friction loss:
1. Memasang orificemeter dan dihubungkan dengan manometer air raksa dan manometer
minyak.
2. Pipa diisi dengan air lalu dibuka katup pengontrol untuk mengalirkan air.
3. Setelah pipa terisi oleh air secara penuh, tutup kran pengontrol agar fluida diam,
kemudian catat kondisi awal tekanan.
7
4. Atur kecepatan fluida hingga terbentuk:
- rejim aliran turbulen
- rejim aliran laminar (hanya menggunakan manometer minyak).
5. Catat perubahan tekanan di titik P1-P4, P2-P3 dan di elbow, untuk setiap debit, kemudian
hitung debit air dengan menggunakan bak pengatur.
V. DATA PENGAMATAN
1. Orificemeter
Turbulent
1 mmHg = 1,33224 x 102 N/m2
∆P0 = 4 mmHg = 532.896 N/m2
P1 (mmHg) P2 (mmHg) V (Lt) t1 (second) t2 (second)
229 315 10 7.52 7.48
234 309 10 8.44 8.30
240 302 10 9.30 9.17
244 298 10 9.23 9.26
250 290 10 10.58 10.77
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume
(L)
Waktu (detik) Q
(L/detik)t1 t2 Rata”
186 45829.056 45,429
10 7.52 7.487.500 1.333333
275 39967.200 39,568
10 8.44 8.308.370 1.194743
362 33039.552 32,640
10 9.30 9.179.235 1.082837
454 28776.384 28,377
10 9.23 9.269.245 1.081666
540 21315.840 20,916
10 10.58 10.7710.675 0.936768
Laminer
u v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)
662 578 659 594 245 240 15
660 580 659 593 260 255 15
658 576 658 592 430 420 15
661 580 660 593 380 390 15
8
Karena memakai manometer minyak maka;
∆Po = ρm g (∆hm) + ρa g (∆hair)
∆hm = 649 – 645 = 4
∆hair = 580 – 568 = 12
∆P0 = 971 (9,8) (0.004) + 998.8 (9.8) (0.012) = 155.522 N/m2
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume (L) Waktu
(detik)
Q
(L/detik)V1 V2 Rata”
1 1.389 185.159 29.637245 240
242.515
16.16667
2 1.027 136.763 18.759 260 255257.5
1517.16667
3 1.176 156.612 1.090 430 420425
1528.33333
4 1.027 136.763 18.759 380 390385
1525.66667
Transien
u v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)
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
(L/detik)V1 V2 Rata”
1 1.174 156.339 0.817 690 680 685.0 15 45.66667
2 1.100 146.551 8.971 510 520 515.0 15 34.33333
3 1.174 156.339 0.817 830 850 840.0 15 56.00000
4 1.171 156.067 0.545 570 575 572.5 15 38.16667
2. Pipa
Turbulent
H1 (mmHg) H2 (mmHg) V (Lt) t1 (second) t2 (second)
305 238 10 7.47 7.37
9
300 242 10 8.38 8.31
296 247 10 8.55 8.69
292 250 10 9.69 9.69
289 253 10 10.09 10.06
1 mmHg = 1,33224 x 102 N/m2
∆P0 = 0 mmHg = 0 N/m2
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume
(L)
Waktu (detik) Q
(L/detik)t1 t2 Rata”
1 67 8926.008 8926.008 10 7.47 7.377.420 1.347709
2 58 7726.992 7726.992 10 8.38 8.318.345 1.198322
3 49 6527.976 6527.976 10 8.55 8.698.620 1.160093
4 42 5595.408 5595.408 10 9.69 9.699.690 1.031992
5 36 4796.064 4796.064 10 10.09 10.0610.075 0.992556
Laminer
u v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)
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
Karena memakai manometer minyak maka;
∆Po = ρm g (∆hm) + ρa g (∆hair)
∆hm = 658 – 657 = 1
∆hair = 592 – 576 = 20
∆P0 = 971 (9,8) (0.001) + 998.8 (9.8) (0.020) = 243.344 N/m2
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume (L) Waktu
(detik)
Q
(L/detik)V1 V2 Rata”
1 1.247 166.128 77.216 230 250130
1013.0
2 1.171 156.067 87.277 190 200105
1010.5
3 1.171 156.339 87.005 230 240125
1012.5
10
4 1.316 175.371 67.973 280 290150
1015.0
Transien
u v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)
658 578 659 592 790 790 10
659 578 657 593 670 680 10
657 575 657 592 600 600 10
656 577 656 592 800 810 10
3. Elbowmeter
Turbulent
u v w x t1 (second) t2 (second) V (Lt)
595 514 690 626 7.90 8.00 10
596 513 690 626 8.40 8.20 10
594 512 691 625 8.40 8.60 10
598 516 682 620 8.30 8.20 10
602 520 674 610 10.10 10.40 10
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume (L) Waktu
(detik)
Q
(L/detik)V1 V2 Rata”
1 1.100 146.551 96.793 790 790790
1079.0
2 1.245 165.855 77.489 670 680675
1067.5
3 1.249 166.400 76.944 600 600600
1060.0
4 1.102 146.824 96.52 800 810805
1080.5
11
Karena memakai manometer minyak maka;
∆Po = ρm g (∆hm) + ρa g (∆hair)
∆hm = 700 – 591 = 109
∆hair = 620 - 527 = 93
∆P0 = 971 (9,8) (0.109) + 998.8 (9.8) (0.093) = 1947.529 N/m2
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Waktu (detik) Volume
(L)
Q
(L/detik)t1 t2 Rata”
1 15.014 2000.284 52.755 7.90 8.007.95
101.257862
2 15.016 2000.556 53.027 8.40 8.208.30
101.204819
3 15.231 2029.104 81.575 8.40 8.608.50
101.176471
4 13.641 1817.304 130.225 8.30 8.208.25
101.212121
5 11.755 1566.079 381.450 10.10 10.4010.25
100.975610
Laminer
u v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)
657 577 652 589 410 400 10
656 576 654 591 290 300 10
655 576 653 590 380 370 10
655 575 653 590 430 430 10
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume (L) Waktu
(detik)
Q
(L/detik)V1 V2 Rata”
1 1.239 165.038 1782.491 410 400405
1040.5
2 1.245 165.855 1781.674 290 300295
1029.5
3 1.171 156.067 1791.462 380 370375
1037.5
4 1.245 165.855 1781.674 430 430430
1043.0
Transien
u v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)
12
653 576 654 591 560 560 10
655 575 654 592 750 760 10
656 575 653 590 820 830 10
655 575 653 589 800 810 10
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume (L) Waktu
(detik)
Q
(L/detik)V1 V2 Rata”
1 1.174 156.339 1791.190 560 560560
1056.0
2 1.320 175.916 1771.613 750 760755
1075.5
3 1.316 175.371 1772.158 820 830825
1082.5
4 1.171 156.067 1791.462 800 810805
1080.5
4. Venturimeter
Turbulent
H1 (mmHg) H2 (mmHg) V (Lt) t1 (second) t2 (second)
310 233 10 8.72 8.97
305 236 10 9.18 9.11
300 242 10 9.50 9.75
295 248 10 10.75 10.96
288 254 10 12.64 12.76
1 mmHg = 1,33224 x 102 N/m2
∆P0 = 10 mmHg = 1332.24 N/m2
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume
(L)
Waktu (detik) Q
(L/detik)t1 t2 Rata”
1 77 10258.2488926.01
10 8.72 8.978.845 1.130582
2 69 9192.4567860.22
10 9.18 9.119.145 1.093494
3 58 7726.9926394.75
10 9.50 9.759.625 1.038961
4 47 6261.5284929.29
10 10.75 10.9610.855 0.921234
13
5 34 4529.6163197.38
10 12.64 12.7612.700 0.787402
Lamineru v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)
654 575 653 588 390 390 10
654 573 652 588 360 370 10
653 573 653 588 540 540 10
653 573 653 588 460 470 10
Karena memakai manometer minyak maka;
∆Po = ρm g (∆hm) + ρa g (∆hair)
∆hm = 644 – 620 = 24
∆hair = 564 - 556 = 8
∆P0 = 971 (9,8) (0.024) + 998.8 (9.8) (0.008) = 306.685 N/m2
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume (L) Waktu
(detik)
Q
(L/detik)V1 V2 Rata”
1 1.027 136.763 169.922 390 390390
1039.0
2 1.245 165.855 140.830 360 370365
1036.5
3 1.102 146.824 159.861 540 540540
1054.0
4 1.102 146.824 159.861 460 470465
1046.5
Transienu v w x V1 (Lt) V2 (Lt) t (second)
652 572 653 589 650 660 10
651 571 654 590 740 750 10
652 572 654 590 690 680 10
650 570 655 590 890 880 10
No∆P1
(mmHg)
∆P1
(N/m2)
∆P=∆P1-
∆P0
Volume (L) Waktu
(detik)
Q
(L/detik)V1 V2 Rata”
1 1.320 175.916 130.769 650 660655
1065.5
2 1.610 214.524 92.161 740 750745
1074.5
3 1.465 195.219 111.466 690 680685
1068.5
14
4 1.827 243.344 63.341 890 880885
1088.5
VI. PENGOLAHAN DATA
Perhitungan Konstanta Orificemeter
ρair = 998,8 kg/m3
Do = Dor = 0.022 m
D1 = Dpipa = 0,039 m
μ = 0,0009 kg/ms
A = 0,00038 m2
ρraksa = 13600 kg/m3
gc = 1 kgm/Ns2
Untuk menghitung laju alir digunakan rumus :
Q = A . v maka v =
Untuk menghitung NRe digunakan rumus berikut :
NRe =
Untuk menghitung koefisien Orifice digunakan rumus berikut:
V = maka Co= v
Dan 4 = ( Do/ D1)4
15
∆P (N/m2)Q
(Lit/det) (m3/det)
45,429 1.3333330.00133333
39,568 1.1947430.00119474
32,640 1.0828370.00108284
28,377 1.0816660.00108167
20,916 0.9367680.00093677
16
Q (m3/s) A (m²) v (m/s) ρ μ D NRe = ρvD/μ
0.00133333
0.00038
3.50876316
998,8 0,0009 0,022
85666.842360.00119474
3.14405263 76762.394340.00108284
2.84957895 69572.786620.00108167
2.84650000 69497.613780.00093677
2.46518421 60187.74641
V 4 ∆P Co
3.50876316
0.101
45,4290.34881
3.14405263 39,5680.33491
2.84957895 32,6400.33420
2.84650000 28,3770.35804
2.46518421 20,9160.36117
Average 0.347426
Grafik delta P vs v
y = 24083x - 37968
R2 = 0.9628
0
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
0 1 2 3 4
v (m/s)
delt
a P
(N
/m2)
Series1
Linear (Series1)
17
Grafik Co vs Nre
y = -3E-07x + 0.2356
R2 = 0.1703
0.2
0.205
0.21
0.215
0.22
0.225
0 50000 100000
Nre
Co Series1
Linear (Series1)
Perhitungan Koefisien Venturimeter
ρair = 998,8 kg/m3
Do = Dven = 0,033 m
D1 = Dpipa = 0,039 m
μ = 0,0009 kg/ms
A = 0,000854 m2
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 =
18
Untuk menghitung koefisien Venturi digunakan rumus berikut:
V = maka Cv= v
Dan 4 = ( Do/ D1)4
Q (m3/s) A (m²) v (m/s) ρ μ D NRe = ρvD/μ
0.00113058
0.000854
1.32386417
998.8 0.0009 0.033
48483.436160.00109349
1.28043326 46892.880300.00103896
1.21658080 44554.432970.00092123
1.07872365 39505.736780.00078740
0.92201405 33766.61327
v 4 ∆P Cv
1.32386417
0.513
8926.010.21853
1.28043326 7860.220.22523
1.21658080 6394.750.23726
1.07872365 4929.290.23961
0.92201405 3197.380.25429
Average 0.234984
∆P
(N/m2)
Q
(Lit/det) (m3/det)
8926.01 1.1305820.00113058
7860.22 1.0934940.00109349
6394.75 1.0389610.00103896
4929.29 0.9212340.00092123
3197.38 0.7874020.00078740
19
Grafik delta P vs vy = 13687x - 9674.6
R2 = 0.9683
0
2000
4000
6000
8000
10000
0 0.5 1 1.5
v (m/s)
Del
ta P
(N
/m2)
Series1
Linear (Series1)
Grafik Cv vs Nre
y = -2E-06x + 0.3292
R2 = 0.9211
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0 20000 40000 60000
Nre
Cv
Series1
Linear (Series1)
20
Perhitungan Elbow
ρair = 998,8 kg/m3
Do = Dven = 0,039 m
D1 = Dpipa = 0,039 m
μ = 0,0009 kg/ms
A = 0,00119 m2
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 Elbow digunakan rumus berikut:
2
2vKh ff
∆P
(N/m2)
Q
(Lit/det) (m3/det)
52.7551.257862 0.00125786
53.0271.204819 0.00120482
81.5751.176471 0.00117647
130.2251.212121 0.00121212
381.4500.975610 0.00097561
21
Q (m3/s) A (m²) v (m/s) ρ μ D NRe = ρvD/μ
0.00125786
0,00119
1.05702521
998,8 0,0009 0,039
45749.46046
0.00120482 1.0124537843820.34960
0.00117647 0.9886302542789.23548
0.00121212 1.0185882444085.85694
0.00097561 0.8198403435483.78287
∆P ρ hf v2 Kf
52.755
998,8
0.052755 1.11730 0.0944353.027
0.053027 1.02506 0.1034681.575
0.081575 0.97739 0.16692130.225
0.130225 1.03752 0.25103381.450
0.381450 0.67214 1.13503Average
0.350174
Grafik delta P vs v
y = -1435.6x + 1545.7
R2 = 0.9155
0
100
200
300
400
500
0 0.5 1 1.5
v (m/s)
Delt
a P
(N
/m2)
Series1
Linear (Series1)
22
Grafik Kf vs Nre
y = -0.0001x + 4.898
R2 = 0.9387
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 20000 40000 60000
Nre
Kf
Series1
Linear (Series1)
Perhitungan Pipa Lurus
ρair = 998,8 kg/m3
Dpipa = 0,039 m
μ = 0,0009 kg/ms
A = 0,00119 m2
ρraksa = 13600 kg/m3
gc = 1 kgm/Ns2
∆L = 0,875 m
Untuk menghitung laju alir digunakan rumus :
Q = A . v maka v =
Untuk menghitung NRe digunakan rumus berikut :
NRe =
23
Untuk menghitung koefisien Pipa Lurus digunakan rumus berikut :
Ff = 4f ∆Lv 2
D.2
∆P
(N/m2)
Q
(Lit/det) (m3/det)
8926.01 1.34771 0.00134771
7726.99 1.19832 0.00119832
6527.98 1.16009 0.00116009
5595.41 1.03199 0.00103199
4796.06 0.99256 0.00099256
Q (m3/s) A (m²) v (m/s) ρ μ D NRe = ρvD/μ
0.00134771
0.00119
1.13252941
998.8 0.0009 0.039
49017.382980.00119832
1.00699160 43583.938960.00116009
0.97486555 42193.480660.00103199
0.86721849 37534.372430.00099256
0.83408403 36100.26909
∆P ρ Ff ∆L v² D f
8926.01
998.8
8.92601
0.875
1.28262
0.039
0.1550904127726.99
7.72699 1.01403 0.1698185836527.98
6.52798 0.95036 0.1530791095595.41
5.59541 0.75207 0.1658064484796.06
4.79606 0.69570 0.153635491Average
0.159486
24
Grafik delta P vs v
y = 13633x - 6415.8
R2 = 0.9667
0
2000
4000
6000
8000
10000
0 0.5 1 1.5
v (m/s)
Del
ta P
(N
/m2)
Series1
Linear (Series1)
Grafik f vs Nre
y = -9E-08x + 0.1632
R2 = 0.0035
0.15
0.155
0.16
0.165
0.17
0.175
0 20000 40000 60000
Nre
f
Series1
Linear (Series1)
25
PEMBAHASAN
ELIS ROSDIANA
08401040
Praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan koefisien orifice, venturi, dan elbow
pada aliran laminer turbulen, dan transient dengan mencari pressure drop dari masing-
masing pipa dan aliran. Praktikan menggunakan dua buah manometer yaitu manometer
raksa dan manometer minyak. Manometer raksa digunakan untuk mengukur pressure
drop dari aliran turbulent karena aliran turbulent memiliki debit yang lebih besar dari
pada aliran laminer dan transien. Sedangkan manometer minyak digunakan untuk
mengukur pressure drop dari aliran laminer dan transient yang mempunyai debit yang
kecil yang menghasilkan perubahan tekanan juga kecil sehingga tidak terbaca oleh
manometer raksa. Selain itu terdapat kekecualian pada elbowmeter yaitu pengukuran
aliran turbulent dengan menggunakan manometer minyak. Hal ini disebabkan karena
pressure drop pada elbowmeter relatif kecil. Aliran turbulen memiliki nilai bilangan
Reynold > 4000, aliran laminer memiliki nilai bilangan Reynold < 2100, dan transien
memiliki nilai bilangan Reynold antara 2100-4100.
Manometer harus terisi penuh oleh air sehingga memperoleh beda tekanan sama
dengan nol. Aliran air harus mengisi penuh pipa (tidak boleh ada gelembung) karena
akan menyebabkan perbedaan tekanan yang cukup tinggi, selain itu diameter pipa yang
digunakan untuk perhitungan merupakan keadaan dimana air terisi penuh. Harus
diperhatikan pula kekuatan selang pada masing-masing tube karena aliran yang
digunakan cukup deras sehingga selang yang terpasang harus benar-benar kuat supaya
udara dari luar tidak bisa masuk dan air di dalam selang tidak bocor. Setelah keadaan
tersebut tercapai dilakukanlah perhitungan debit dan perubahan tekanan Perhitungan
debit pada aliran turbulent dilakukan dengan menentukan jumlah volume yang tetap
(konstan) dan kemudian dihitung waktu yang dicapai sehingga nilai debit dapat diketahui
dan perubahan tekanan yang terjadi dapat diketahui dengan membaca pada manometer
raksa. Variasi dilakukan dengan memperbesar aliran dengan cara memutar kran aliran by
pass maka didapat data perubahan tekanan beserta debit yang berbeda-beda. Sedangkan
26
untuk aliran laminar dan transient sebelum menentukan perubahan tekanan yang terjadi
harus menentukan debit yang sesuai dengan aliran laminar dan transien untuk masing-
masing pipa.Perhitungan debit dilakukan dengan menentukan waktu tertentu dan setelah
waktu tercapai diukur berapa volume air yang didapatkan.
Untuk harga debit yang berbeda, nilai pressure dropnya pun berbeda. Pada
percobaan pressure drop terbesar ada pada elbowmeter dibandingkan dengan yang lain.
Semakin tinggi laju alir maka pressure drop yang terjadi akan semakin tinggi pula. Hal
ini terjadi karena energi kinetik yang besar diperlukan penurunan tekanan yang besar
pula dalam kata lain energi kinetik meningkat maka perbedaan tekananan pun meningkat.
Nilai konstanta orifice yang didapat pada setiap data mendekati satu sama lain sehingga
nilai konstanta hasil percobaan dapat diambil dari nilai rata-rata yaitu 0.347426. Untuk
grafik perubahan tekanan dengan kecepatan dapat dilihat bahwa semakin tinggi harga
perubahan tekanan maka semakin cepat aliran fluida yang terjadi. Begitu pula untuk pipa
venturi nilai konstanta venturi yang didapat mendekati satu sama lain yaitu 0.234984 dan
kurva perubahan tekanan vs kecepatan kelinieritasan sangat besar mendekati satu.
Pada pipa elbow nilai konstanta yang didapat dari setiap data juga mendekati satu sama
lain yaitu 0.350174. Grafik antara perubahan tekanan dan kecepatanpun mempunyai
linieritas mendekati satu. Untuk perhitungan konstanta pipa lurus dilakukan pengambilan
data menggunakan pipa orifice. Nilai konstanta yang didapat dari satu data dengan data
yang lain hampir mendekati satu sama lain yaitu 0.159486..
Jika laju alir meningkat maka turbulensi, bilangan Reynold, koefisien pipa,
perubahan tekanan, dan energy kinetik akan meningkat pula, namun untuk energy tekan
akan menjadi kecil.
27
Kesimpulan
Dari praktikum ini dapat diperoleh kesimpulan:
1. Nilai konstanta orifice (Co) adalah 0.159486
2. Nilai konstanta venturi (Cv) adalah 0.234984
3. Nilai konstanta pipa lurus (f) adalah 0.159486
4. Nilai konstanta elbow (Kf) adalah 0.350174
5. Semakin tinggi laju alir maka turbulensi, bilangan reynold, koefisien pipa,
perubahan tekanan, dan energy kinetik akan meningkat pula, namun untuk energy
tekan akan menjadi kecil.
DAFTAR PUSTAKA
Jobsheet Praktikum Rekayasa Proses-1, Unit Operasi, Jurusan Teknik Kimia.
Mc. CABE and Werren L., Unit Operations of Chemical Engineering, 3rd, New York.
28
Recommended