1.Laporan Aliran Fluida

SATUAN OPERASI

ALIRAN FLUIDA

LAPORAN

Oleh

Kelompok 5

Muhamad Nur Hidayat 121411019

Nurdita Lestari 121411021

Kelas 2A

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

Dosen Pembimbing : Ir. Unung Leoangraini, MT.

Tanggal Praktikum : 22 Mei 2014

Tanggal Penyerahan Laporan : 12 Juni 2014

ALIRAN FLUIDA

A. TUJUAN

1) Menghitung harga koefisien orificemeter, venturimeter, dan elbowmeter serta

membandingkannya dengan literatur.

2) Membuat kurva antara koefisien orificemeter, venturimeter, dan elbowmeter terhadap

bilangan Reynold.

3) Membuktikan apakah harga pressure drop tetap untuk laju alir fluida yang berbeda.

B. DASAR TEORI

Fluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk secara permanen. Bila

kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam fluida itu akan terbentuk

lapisan, dimana lapisan yang satu meluncur di atas yang lain, sehingga mencapai suatu

bentuk baru.

Sifat dasar dari setiap fluida statik adalah tekanan. Tekanan dikenal sebagai gaya

permukaan yang diberikan oleh fluida terhadap dinding bejana. Takanan terdapat pada setiap

titik di dalam volume fluida. Pada ketinggian yang sama, tekanan pada fluida adalah sama.

Ada beberapa jenis alat untuk mengukur laju aliran suatu fluida. Beberapa alat yang

biasa digunakan diantaranya :

1. Pipa Lurus

Aliran fluida yang melalui suatu pipa (internal flow) selalu terjadi kerugian akibat

dari gesekan antara dinding karena pengaruh viskositas dari fluida itu. Tingginya

koefisien gesek berpengaruh secara langsung kepada besarnya penurunan tekanan dan

pada akhirnya kepada besarnya energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida.

Aplikasi dari penelitian ini adalah pada instalasi jaringan pipa PDAM, penyaluran minyak

mentah Pertamina, Instalasi pipa pembuangan air sump di daerah pertambangan dan

masih banyak aplikasi yang lainnya.

2. Orificemeter

Prinsip pengukuran aliran dengan menggunakan orificemeter identik dengan

venturimeter. Penurunan penampang arus aliran melalui orifice menyebabkan tinggi

tekan kecepatan menjadi meningkat tetapi tinggi tekan akan menurun, dan penurunan

antara kedua titik sadap diukur dengan manometer. Persamaan bernoulli memberikan

dasar untuk mengkolerasikan peningkatan tinggi tekan kecepatan dengan penurunan

tinggi tekanan.

Persamaan yang berlaku untuk persamaan orificemeter adalah :

Vo = Co √ 2(∆ P)(1−β¿¿4 )ρ

¿

3. Venturimeter

Dalam venturimeter, kecepatan fluida bertambah tekanannya berkurang di dalam

kerucut sebuah hulu, Penurunan tekanan di dalam kerucut hulu itu kemudian

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 yang penampungnya mengecil tidak ada pemisahan, maka

kerucut hulu dapat dibuat lebih pendek dari pada kerucut hilir. Gesekannya pun disini

kecil juga. Dengan demikian ruang dan bahan pun dapat dihemat. Walaupun meteran

venturi dapat digunakan untuk mengukur gas, namun alat ini biasanya digunakan juga

untuk mengukur zat cair terutama air.

Persamaan yang digunakan dalam venturimeter adalah :

Vv = Cv √ 2(∆ P)(1−β¿¿4 )ρ

¿

4. Elbowmeter

Rumus mencari nilai konstanta Elbow

hf = Kf . v2

2(dalam satuan SI)

hf = Kf . v2

2. gc(dalam satuan British)

Ket :

hf = Friction Elbow (kj/kg atau ft . lbf/lbm)

Kf = Konstanta Elbow

v = Kecepatan Linier (m/s atau ft/s)

gc = 32,17 ft . lbf/lbm . s2

C. ALAT DAN BAHAN

Alat Bahan

Pompa

Pipa Lurus

Pipa Venturimeter

Pipa Orificemeter

Gelas Ukur

Manometer Merkuri

Manometer Minyak

Air

D. PROSEDUR KERJA

Mengulangi percobaan diatas untuk pipa orifice, pipa lurus, dan elbow

Mengukur perbedaan tekanan pada pipa manometer minyak (untuk aliran laminer

dan transisi)

Mengukur perbedaan tekanan pada pipa manometer raksa (untuk aliran turbulen )

Mengukur laju alir untuk setiap bukaan (secara duplo)

Memasang pipa venturi

Menghidupkan Pompa

Membuka semua keran aliran

E. DATA PENGAMATAN

1. Venturimetera. Turbulen

∆PVolume Waktu (s)

Waktu rata- rata

(sekon)H1 H2 liter 1 2275 344 10 9.18 9.13 9.155282 336 10 10.03 10.03 10.03294 325 10 13.05 13.09 13.07

b. Laminer

∆PVolume (mL) t (sekon)A b c d

1 2720 735 498 480 310 300 15723 731 500 477 530 490 15725 730 510 477 450 460 15

c. Transisi

A b c d Volume (mL) t (sekon)723 730 499 478 830 810 15720 730 498 480 1058 1023 15718 731 496 480 1275 1360 15

2. Orificemetera. Turbulen

∆PVolume Waktu t rata- rata

(sekon)H1 H2 liter 1 2270 340 10 9.9 9.63 9.765280 330 10 11.7 11.52 11.61290 320 10 17.82 17.95 17.885

b. Laminer

A B c d Volume (mL) t (sekon)669 774 450 522 220 200 15668 774 445 522 470 460 15667 775 444 523 290 270 15

c. Transisi

a B c d Volume (mL) t (sekon)681 740 460 488 600 600 15667 775 444 523 560 570 15666 774 443 523 910 870 15669 773 445 521 520 610 15

3. Pipa Lurusa. Turbulen

∆PVolume Waktu

tH1 H2 liter 1 2290 330 10 9.4 9.94 9.67295 325 10 11.25 10.84 11.045303 318 10 17.82 17.95 17.885

b. Laminer

a B c dVolume (mL)

t (sekon)1 2705 740 480 490 230 210 15703 740 480 488 300 290 15701 740 480 488 150 140 15

c. Transisi

a B c dVolume (mL)

t (sekon)1 2702 740 480 490 580 610 15703 740 480 488 500 540 15708 735 486 484 870 900 15

4. Elbow

a. Turbulen

a B c dv t(sekon)

1 2666 742 442 492 10 9.54 10.03 9.785666 740 443 490 10 10.39 10.62 10.505667 737 445 486 10 12 12.15 12.075

b. Laminer

A B c dv

t (sekon)1 2687 742 465 490 140 110 15490 744 466 491 600 610 15489 743 466 492 820 850 15

c. Transisi

A B c dv

t (sekon)1 2687 743 465 492 1260 1240 15688 744 465 491 1580 1570 15690 745 466 492 960 940 15

F. PENGOLAHAN DATA

1) Venturimeter

Din = 0,033 m

A = 14

πD2

= 14

3,14 (0,033 m)2

= 0,00085 m2

ρ air = 1000 kg/m3

μ air = 0,0009 kg/m.s

Nre = ρ v D

μ

a. Laminer

∆Pa b c d

720 735 498 480723 731 500 477725 730 510 477

∆P (cmH20) ∆P (Pa) Q (m3/s) V(m/s) Nre

33 3235.98 0.000020 0.0239 877.12431 3039.86 0.000034 0.0400 1466.66738 3726.28 0.000030 0.0357 1308.497

b. Transisi

a b c d723 730 499 478720 730 498 480718 731 496 480

∆P (cmH20) ∆P (Pa) Q (m3/s) V(m/s) Nre28 2745.68 0.00005 0.0643 2358.17028 2745.68 0.00007 0.0816 2992.28829 2843.74 0.00009 0.1033 3788.889

c. Turbulen

∆P (cmHg) ∆P (Pa) Q (m3/s) V(m/s) Nre69 91992.39 0.00109 1.285 47118.7954 71994.04 0.00100 1.173 43008.2331 41329.91 0.00077 0.900 33004.79

Menentukan Koefisien Venturimeter :

Vv = Cv √ 2(∆ P)(1−β¿¿4 )ρ

¿

Q (m3/s) ∆P (Pa) V(m/s) Nre B Cv

0.000020 3235.980.02392

2877.124

2 0.033 0.0094

0.000030 3726.280.03568

61308.49

7 0.033 0.0131

0.000034 3039.86 0.041466.66

7 0.033 0.0162

0.000055 2745.680.06431

4 2358.17 0.033 0.0274

0.000069 2745.680.08160

82992.28

8 0.033 0.0348

0.000088 2843.740.10333

33788.88

9 0.033 0.0433

0.000765 41329.910.90013

133004.7

9 0.033 0.0990

0.000997 71994.041.17295

243008.2

3 0.033 0.0977

0.001092 91992.391.28505

847118.7

9 0.033 0.0947

Besar Nilai Cv rata- rata : 0.484

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 500000.0000

0.0200

0.0400

0.0600

0.0800

0.1000

0.1200

Grafik Cv Terhadap Nre

CvLinear (Cv)

NRE

Cv

0.000000 0.000200 0.000400 0.000600 0.000800 0.001000 0.0012000

100002000030000400005000060000700008000090000

100000

Hubungan ∆P terhadap QVenturimeter

Q(m3/s)

∆P (P

a)

2. Orificemeter

Din = 0,022 m

A = 14

πD2

= 14

3,14 (0,022 m)2

= 0,00038 m2

ρ air = 1000 kg/m3

μ air = 0,0009 kg/m.s

Nre = ρ v D

μ

a. Laminer

a b c d669 774 450 522668 774 445 522667 775 444 523


b. Transisi

a b c d681 740 460 488667 775 444 523666 774 443 523669 773 445 521

∆P (cmH20) ∆P (Pa) Q (m3/s) V(m/s) Nre31 3039.86 0.000040 0.1053 2573.09929 2843.74 0.000038 0.0991 2423.00228 2745.68 0.000059 0.1561 3816.76428 2745.68 0.000038 0.0991 2423.002

c. Turbulen

∆P (cmHg) ∆P (Pa) Q (m3/s) V(m/s) Nre

70 93325.61 0.001024 2.6949 65875.56150 66661.15 0.000861 2.2666 55406.96430 39996.69 0.000559 1.4714 35967.283

Mencari Konstanta Orifice Meter :

Vo = Co √ 2(∆ P)(1−β¿¿4 )ρ

¿

Q (m3/s) ∆P (Pa) V(m/s) Nre B Cv0.000014 3235.98 0.0368 900.585 0.022 0.01450.000019 2843.74 0.0491 1200.780 0.022 0.02060.000031 2843.74 0.0816 1994.152 0.022 0.03420.000038 2745.68 0.0991 2423.002 0.022 0.04230.000038 2843.74 0.0991 2423.002 0.022 0.04160.000040 3039.86 0.1053 2573.099 0.022 0.04270.000059 2745.68 0.1561 3816.764 0.022 0.0666

0.000559 39996.69 1.471435967.28

3 0.022 0.1645

0.000861 66661.15 2.266655406.96

4 0.022 0.1963

0.001024 93325.61 2.694965875.56

1 0.022 0.1973

Didapatkan nilai konstanta Orificemeter rata- rata = 0.0821

0.000 10000.000 20000.000 30000.000 40000.000 50000.000 60000.000 70000.0000.0000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

0.2500

Grafik Hubungan Co dengan Nre

Nre

Co

0.000000 0.000200 0.000400 0.000600 0.000800 0.001000 0.0012000

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

Hubungan ∆P dengan Q pada Orificemeter

Q(m3/s)

∆P (P

a)

3. Pipa Lurus

Din = 0,039 m

A = 14

πD2

= 14

3,14 (0,039 m)2

= 0,00119 m2

ρ air = 1000 kg/m3

μ air = 0,0009 kg/m.s

Nre = ρ v D

μ

a. Laminer

a b c d705 740 480 490703 740 480 488701 740 480 488


b. Transisi

a b c d702 740 480 490703 740 480 488708 735 486 484


28 2745.68 0.000040 0.1044 4523.39229 2843.74 0.000035 0.0912 3953.21629 2843.74 0.000059 0.1553 6728.070

c. Turbulen

∆P (cmHg) ∆P (Pa) Q (m3/s) V(m/s) Nre

40 53328.92 0.001034 2.7214117926.66

8

30 39996.69 0.000905 2.3826103245.89

215 19998.35 0.000559 1.4714 63760.183

Mencari Konstanta Pipa Lurus :

V = C √ 2(∆ P)(1−β¿¿4 )ρ

¿

Q (m3/s) ∆P (Pa) V(m/s) Nre B C

0.000010 3039.86 0.0251102.33

9 0.039 0.0103

0.000015 2451.5 0.0391672.51

5 0.039 0.01740.000020 2843.74 0.052 2242.69 0.039 0.0217

0.000035 2843.74 0.0913953.21

6 0.039 0.0383

0.000040 2745.68 0.1044523.39

2 0.039 0.04450.000059 2843.74 0.155 6728.07 0.039 0.0651

0.000559 19998.35 1.47163760.1

8 0.039 0.2327

0.000905 39996.69 2.383103245.

9 0.039 0.2664

0.001034 53328.92 2.721117926.

7 0.039 0.2635Didapatkan nilai konstanta Orificemeter rata- rata = 0.1067

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 1400000.0000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

0.2500

0.3000

Hubungan Konstanta Pipa Lurus dengan Nre

Nre

C

0.000000 0.000200 0.000400 0.000600 0.000800 0.001000 0.0012000

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Hubungan ∆P dengan Q pada Pipa Lurus

Q (m3/s)

∆P (P

a)

4. Elbowmeter

Din = 0,039 m

A = 14

πD2

= 14

3,14 (0,039 m)2

= 0,00119 m2

ρ air = 1000 kg/m3

μ air = 0,0009 kg/m.s

Nre = ρ v D

μ

a. Laminer

a b c d687 742 465 490490 744 466 491489 743 466 492

∆P (cmH20) ∆P (Pa) Q (m3/s) V(m/s) Nre30 2941.80 0.000008 0.0070 303.455

229 22455.74 0.000040 0.0339 1468.721228 22357.68 0.000056 0.0468 2027.077

b. Transisi

a b c d687 743 465 492688 744 465 491690 745 466 492

∆P (cmH20) ∆P (Pa) Q (m3/s) V(m/s) Nre29 2843.74 0.000083 0.0700 3034.54730 2941.80 0.000105 0.0882 3823.529

29 2843.74 0.000063 0.0532 2306.256

c. Turbulen

a b c d666 742 442 492666 740 443 490667 737 445 486


26.002549.56000

0 0.0010 0.859 37214.68148

27.002647.62000

0 0.0010 0.800 34664.0322

29.002843.74000

0 0.0008 0.696 30156.99033

Menentukan konstanta elbowmeter :

Ve = Ce √ 2(∆ P)(1−β¿¿4 )ρ

¿

Q (m3/s) ∆P (Pa) V(m/s) Nre B Ce0.00000

8 2941.8 0.007303.454

7 0.039 0.00290.00004

0 22455.74 0.0341468.72

1 0.039 0.00510.00005

6 22357.68 0.0472027.07

7 0.039 0.00700.00006

3 2843.74 0.0532306.25

6 0.039 0.02230.00008

3 2843.74 0.0703034.54

7 0.039 0.02940.00010

5 2941.8 0.0883823.52

9 0.039 0.03640.00082

8 2843.74 0.69630156.9

9 0.039 0.29180.00095 2647.62 0.800 34664.0 0.039 0.3476

2 30.00102

2 2549.56 0.85937214.6

8 0.039 0.3803Nilai konstanta elbow rata- rata : 0,1248

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 400000.0000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

0.2500

0.3000

0.3500

0.4000

Hubungan Ce dengan Nre

Nre

Ce

0.000000 0.000200 0.000400 0.000600 0.000800 0.001000 0.0012000

5000

10000

15000

20000

25000Hubungan ∆P dengan Q pada Elbowmeter

Q(m3/s)

∆P (P

a)

G. PEMBAHASAN

MUHAMAD NUR HIDAYAT (121411019)

Pada praktikum aliran fluida, dilakukan pengukuran laju alir fluida melalui alat pengukur

fluida untuk menentukan koefisien dari alat ukur yang digunakan. Alat ukur fluida yang

digunakan yaitu orificemeter, pipa lurus, elbow meter, dan venturimeter. Prinsip kerjanya adalah

mengganggu aliran sehingga terjadi pressure drop ( P) yang dapat diukur melalui manometer

pipa U. Semakin tinggi pressure drop dalam sistem perpipaanmaka dibutuhkan kerja pompa yang

tinggi untuk melawan pressure drop agar fluida tetap dapat mengalir.

Venturi meter marupakan suatu pipa dengan pengecilan serta pembesaran penampang aliran

secara bertahap. Beda tekanan diukur pada bagian penampang besar serta penampang kecil pada

venturimeter. Hal ini sesuai dengan hukum kontinuitas dan Bernoulli yang mengakibatkan

perbedaan kecepatan aliran serta tekanan pada penampang besar dan penampang kecil. Harga

konstanta untuk venturimeter semakin meningkat seiring dengan bertambahnya Nre, dengan nilai

konstanta venturi rata- rata 0,484. Nilai pressure drop yang terjadi juga erbanding lurus dengan

bertambahnya debit aliran.

Berbeda dengan venturimeter, prinsip kerja orifice meter adalah penurunan penampang arus

dan pemebesaran penampang arus secara tia- tiba. Hal ini mengakibatkan terjadinya perbedaan

tekanan antara kedua sisi plat orifice. Berdasarkan perhitungan didapatkan bahwa nilai konstanta

orifice akan semakin besar seiring meningkatnya Nre aliran. Co (konstanta orifice) naik seiring

beubahnya karakteristik aliran hingga aliran turbulen (Nre > 4000). Perbedaan tekanan juga

semakin besar terjadi saat nilai Debit semakin besar. Hal ini sesuai dengan persamaan Bernoulli

dimana hal itu menunjukkan sebagian energy kinetic pada aliran berubah menjadi pressure drop (

P). Nilai konstanta orifice meter rata- rata adalah 0,0821.

Pada pipa lurus,, aliran mengalami friction loss sepanjang pipa sehingga terjadi pressure drop

antara ujung pipa. Dalam praktikum, pressure drop di pipa lurus di ukur oleh manometer U

terbalik, karena perbedaan tekanan yang terjadi sangat kecil. Pada pipa lurus juga harga P

semakin meningkat diiringi kenaikan debit aliran, dengan konstanta pipa lurus yang didapat

adalah 0,1067. Begitu pula pada pengukuran elbow, dimana peedaan tekanan yang tak terlalu

jauh dapat diukur dengan manometer pipa u terbalik. Namun pada elbow meter perbedaan

tekanan ( P) semakin menurun seiring dengan debit yang naik. Konstanta elbow yang kami

dapatkan yaitu 0,1248.

NURDITA LESTARI (121411021)

Praktikum kali ini adalah aliran fluida. Praktikum ini dikakukan dengan mengukur laju alir

fluida dari berbagai rejim, yaitu laminar, transisi dan turbulen. Alat yang digunakan adalah

Venturi meter, Pipa Lurus, Orificemeter dan Elbowmeter. Dari praktikum, terjadi penurunan

tekanan yang dapat diukur dengan manometer. Pada percobaan, diperoleh bahwa semakin tinggi

nilai penurunan tekanan, maka kerja pompa yang dibutuhkan semakin tinggi.

Berdasarkan percobaan diperoleh hasil sebagai berikut :

Pada venturimeter, terjadi pengecilan tiba-tiba (contraction). Nilai konstanta venture rata-rata

adalah 0.484. Semakin tinggi penurunan tekanan, maka debit aliran semakin besar.

Pada orificemeter, terjadi pembesaran tiba-tiba (expansion). Berdasarkan data perhitungan,

nilai konstanta orifice berbanding lurus dengan NRe. Nilai konstanta orifice adalah 0.0821.

Semakin tinggi nilai penurunan tekan, debit makin tinggi.

Pada pipa lurus, sepanjang pipa terjadi friction loss. Konstanta pipa lurus yang diperoleh

adalah 0.1067. Semakin tinggi nilai penurunan tekan, debit makin tinggi.

Pada elbowmeter, berbeda dengan yang lain, penurunan tekanan kecil pada saat debit naik.

Konstanta elbow yang diperoleh adalah 0.1248.

H. KESIMPULAN

1. Berdasarkan Praktikum :

Koefisien Pipa Lurus = 0,1067

Koefisien Orificemeter = 0,0821

Koefisien Venturimeter = 0,484

Koefisien Elbowmeter = 0,1248

2. Nilai dari Nre dan konstanta berbanding lurus dengan nilai kecepatan linier, sehingga

hubungan antara Nre dan konstanta berbanding lurus.

3. Nilai pressure drop berubah untuk laju alir fluida yang berbeda, kecenderungan

perbedaan tekanan berbanding lurus dengan nilai laju alir volumetriknya, kecuali pada

pipa elbowmeter.

DAFTAR PUSTAKA

Leoanggraini, Unung.”Modul Praktikum Aliran Fluida”.Bandung : Polban Muchsin.2011.”Analisis Kerugian Pada Pipa Lurus Dengan Variasi Debit Aliran”.

http://muchsinuntad.blogspot.com/2011/05/analisis-kerugian-pada-pipa-lurus.html dikutip [26 Maret 2013]

1.Laporan Aliran Fluida

Documents

Transcript of 1.Laporan Aliran Fluida