Aliran Fluida Labtek Unjani

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam pengukuran fluida, termasuk penentuan tekanan, kecepatan, debit,

gradien kecepatan, turbulensi dan viskositas. Terdapat banyak cara melaksanakan

pengukuran-pengukuran, misalnya: langsung, tak langsung, gravimetrik,

volumetrik, elektronik, elektromagnetik dan optik. Pengukuran debit secara

langsung terdiri dari atas penentuan volume atau berat fluida yang melalui suatu

penampang dalam suatu selang waktu tertentu. Metoda tak langsung bagi

pengukuran debit memerlukan penentuan tinggi tekanan, perbedaan tekanan atau

kecepatan dibeberapa dititik pada suatu penampang dan dengan besaran

perhitungan debit. Metode pengukuran aliran yang paling teliti adalah penentuan

gravimerik atau penentuan volumetrik dengan berat atau volume diukur atau

penentuan dengan mempergunakan tangki yang dikalibrasikan untuk selang waktu

yang diukur. Pada praktikum kali ini akan dilakukan percobaan aliran fluida yang

mencangkup :

1. Fenomena aliran seperti : Tipe-tipe aliran, neraca momentum aliran fluida,

kerugian head dalam pipa, kerugian head yang ditimbulkan oleh perubahan

penampang, perubahan arah aliran dan adanya kerangan.

2. Sistem dan karakteristik pompa.

3. Prinsip dan cara kerja alat-alat ukur aliran dan sifat-sifat fisis fluida.

1.2 Tujuan

Tujuan dari dilakukannya praktikum ini adalah :

1. Untuk menentukan head loss pada sistem perpipaan (pipa lurus, kerangan,

sambungan, belokan, dan total sistem).

2. Untuk menentukan koefisien gesek pada setiap komponen perpipaan.

3. Penentuan karakteristik alat ukur laju alir fluida dari orificemeter.

4. Penentuan tekanan statis aliran dalam pipa, dengan variabel laju alir.

5. Penentuan karakteristik pompa.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fluida

Fluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk (distorsi)

secara permanen. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka

di dalam fluida tersebut akan terbentuk lapisan-lapisan di mana lapisan yang satu

akan mengalir di atas lapisan yang lain, sehingga tercapai bentuk baru. Selama

perubahan bentuk tersebut, terdapat tegangan geser (shear stress), yang besarnya

bergantung pada viskositas fluida dan laju alir fluida relatif terhadap arah tertentu.

Bila fluida telah mendapatkan bentuk akhirnya, semua tegangan geser tersebut

akan hilang sehingga fluida berada dalam keadaan kesetimbangan. Pada

temperatur dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyai densitas tertentu. Jika

densitas hanya sedikit terpengaruh oleh perubahan yang suhu dan tekanan yang

relatif besar, fluida tersebut bersifat incompressible. Tetapi jika densitasnya peka

terhadap perubahan variabel temperatur dan tekanan, fluida tersebut digolongkan

compresible. Zat cair biasanya dianggap zat yang incompresible, sedangkan gas

umumnya dikenal sebagai zat yang compresible.

2.2 Aliran

Aliran dapat diklasifikasikan (digolongkan) dalam banyak jenis seperti:

turbulen, laminar, nyata, ideal, mampu balik, tak mampu balik, seragam, tak

seragam, rotasional, tak rotasional.

Aliran fluida melalui instalasi (pipa) terdapat dua jenis aliran yaitu :

2.2 1 Aliran laminer

Aliran laminar mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:

- Terjadi pada kecepatan rendah.

- Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral.

- Berlapis-lapis seperti kartu.

- Tidak ada arus tegak lurus arah aliran.

- Tidak ada pusaran (arus eddy).

2.2.2 Aliran turbulensi

Cairan dengan rapat massa yang akan lebih mudah mengalir dalam

keadaan laminer. Dalam aliran fluida perlu ditentukan besarannya, atau arah

vektor kecepatan aliran pada suatu titik ke titik yang lain. Agar memperoleh

penjelasan tentang medan fluida, kondisi rata-rata pada daerah atau volume yang

kecil dapat ditentukan dengan instrument yang sesuai.

Aliran turbulen mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:

- Terbentuk arus eddy.

- Terjadi lateral mixing.

- Secara keseluruhan arah aliran tetap sama.

- Distribusi kecepatan lebih uniform atau seragam.

2.2.3 Aliran Transisi

Rejim aliran yang terbentuk di antara rejim laminer dan turbulen adalah rejim

transisi. Penentuan rejim aliran dilakukan dengan menentukan bilangan tidak

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 =

ρ vDμ

Keterangan:

ρ : massa jenis fluida.

v : kecepatan fluida.

μ : viskositas fluida.

D : diameter pipa dalam.

Untuk pipa sirkuler 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:

[ P2−P1

ρ ]+ v22−v

12

2gc α+∑ F=0

disusun ulang menjadi:

v22−v

12=−2 gc .α [ P2−P1

ρ+∑ F]

digabung dengan persamaan kontinuitas:

v1 x A1 x ρ1 = v2 x A2 x ρ2

karena fluida inkompresibel (khusus bahasan fluida cair), maka:

v2 =

v1⋅A1

A2

sehingga dimasukan ke persamaan neraca energi menjadi:

v1 = √ 2⋅gc⋅[ ΔPρ+∑ F]⋅α

[1− A12

A22 ]

dimana:

gc : 32,174

lbm⋅ft

lbf⋅sec2 = 1kg m N-1 det-2

∑ F : jumlah energi yang hilang.

2.3 Pengukuran Aliran

Pengukuran aliran adalah untuk mengukur kapasitas aliran, massa laju

aliran, volume aliran. Pemilihan alat ukur aliran tergantung pada ketelitian,

kemampuan pengukuran, harga, kemudahan pembacaan, kesederhanaan dan

keawetan alat ukur tersebut. Dalam pengukuran fluida termasuk penentuan

tekanan, kecepatan, debit, gradien kecepatan, turbulensi dan viskositas. Terdapat

banyak cara melaksanakan pengukuran-pengukuran, misalnya : langsung, tak

langsung, gravimetrik, volumetrik, elektronik, elektromagnetik dan optik.

Pengukuran debit secara langsung terdiri dari atas penentuan volume atau berat

fluida yang melalui suatu penampang dalam suatu selang waktu tertentu. Metoda

tak langsung bagi pengukuran debit memerlukan penentuan tinggi tekanan,

perbedaan tekanan atau kecepatan dibeberapa dititik pada suatu penampang dan

dengan besaran perhitungan debit. Metode pengukuran aliran yang paling teliti

adalah penentuan gravimerik atau penentuan volumetrik dengan berat atau volume

diukur atau penentuan dengan mempergunakan tangki yang dikalibrasikan untuk

selang waktu yang diukur. Pada prinsipnya besar aliran fluida dapat diukur

melalui :

1. Kecepatan (velocity)

2. Berat (massanya)

3. Luas bidang yang dilaluinya

4. Volumenya

2.4 Pengenalan Alat Ukur Laju Aliran Fluida

Dalam pabrik-pabrik pengolahan diperlengkapi dengan berbagai macam

alat pengoperasian setiap peralatan saling mendukung antar satu peralatan dengan

peralatan yang lainnya. Untuk mencapai hasil yang diinginkan maka diperlukan

peralatan pendukung. Salah satu pendukung yang penting dalam suatu pabrik

adalah peralatan instrument pabrik. Peralatan instrument merupakan bagian dari

kelengkapan keterpasangan peralatan yang dapat digunakan untuk mengetahui

dan memperoleh sesuatu yang dikehendaki dari suatu kegiatan kerja peralatan

mekanik. Salah satu peralatan instrument yang penting adalah alat ukur.

Penggunaan alat ukur dalam pabrik sangat banyak digunakan, ini bertujuan untuk

menjaga hasil yang dibutuhkan, sehingga perlu adanya pemeliharan dari alat-alat

ukur tersebut.

Alat-alat ukur instrument yang dipergunakan untuk mengukur dan

menunjukkan besaran suatu fluida disebut dengan alat ukur fluida. Alat ukur

aliran fluida dari dua bagian pokok yaitu :

1. Alat Ukur Primer adalah bagian alat ukur yang berfungsi sebagai alat perasa

(sensor).

2. Alat Ukur Sekunder adalah bagian yang mengubah dan menunjukkan besaran

aliran yang dirasakan alat perasa supaya dapat dibaca.

Alat ukur yang sering dijumpai dalam pabrik dibagi menurut fungsinya yaitu:

a. Alat Pengukur Aliran : alat untuk mengukur kecepatan aliran dari fluida yang

mengalir.

b. Alat Pengukuran Tekanan : alat yang digunakan untuk mengukur dan

menunjukan besaran tekanan dari suatu fluida.

c. Alat Pengukur Tinggi Permukaan Cairan : alat yang digunakan untuk

mengukur ketinggian dari permukaan suatu cairan

d. Alat Pengukur Temperatur

Alat yang dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran

temperatur. Tujuan dari pada pengukuran aliran fluida adalah untuk mencegah

kerusakan peralatan, untuk mendapatkan mutu produksi yang diinginkan dan

mengontrol jalannya proses.

2.5 Jenis Alat Ukur Aliran Fluida

2.5.1 Venturi meter

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. 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 =

Cv

√1−β4⋅√ 2⋅gc⋅( ΔP )

ρ

keterangan:

Cv : koefisien venturi

β :

D1

D0 ; D1<D0

ρ : massa jenis fluida

gc : 32,174

lbm⋅ft

lbf⋅sec2 = 1kg m N-1 det2

2.5.2 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 =

Co

√1−β4⋅√ 2⋅gc⋅( ΔP )

ρ

keterangan:

Co : koefisien orifice.

2.5.3 Rotameter

Laju alir fluida akan menyebabkan perbedaan tinggi float pada rotameter

digunakan pada perbedaan tekanan konstan.

v=Cr√ 2⋅gc⋅V f⋅(ρ f−ρ )A f⋅ρ

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:

a. 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.

ΔP f=4⋅f⋅ρΔL⋅v2

2 D

energi yang hilang karena gesekan (friction loss = Ff) adalah:

F f=ΔPf

ρ=4⋅f

ΔL⋅v2

2D

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.

b. Faktor Fitting dan Kerangan

Fitting dan kerangan akan mengganggu aliran normal yang akan

menyebabkan penambahan friksi.

h f=K f⋅v2

2

keterangan:

hf : friction loss karena fitting dan kerangan.

Kf : koefisien fitting dan kerangan.

2.6 Sistem Perpipaan

Sistem perpipaan berfungsi untuk mengantarkan atau mengalirkan suatu

fluida dari tempat yang lebih rendah ke tujuan yang diinginkan dengan bantuan

mesin atau pompa. Sistem perpipaan harus dilaksanakan sepraktis mungkin

dengan minimum bengkokan dan sambungan las atau brazing, sedapat mungkin

dengan flens atau sambungan yang dapat dilepaskan dan dipisahkan bila perlu.

Semua pipa harus dilindungi dari kerusakan mekanis. Sistem perpipaan ini harus

ditumpu atau dijepit sedemikian rupa untuk menghindari getaran. Sambungan

pipa melalui sekat yang diisolasi harus merupakan sambungan flens yang

diijinkan dengan panjang yang cukup tanpa merusak isolasi.

Pada perancangan sistem instalasi diharapkan menghasilkan suatu jaringan

instalasi pipa yang efisien dimana aplikasinya baik dari segi peletakan maupun

segi keamanan dalam pengoperasian harus diperhatikan sesuai peraturan-

peraturan klasifikasi maupun dari spesifikasi installation guide dari sistem

pendukung permesinan.

2.7 Pompa

Salah satu alat untuk memindah fluida dari suatu tempat ketempat yang

lain disebut pompa. Pompa digunakan dalam sistem aliran untuk meningkatkan

energi mekanik fluida yang mengalir dengan tujuan mempertahankan aliran. Pada

pompa, densitas fluida konstan dan besar. Perbedaan tekanan biasanya cukup

besar. Daya pompa (P) yang diberikan kepada penggerak pompa dari sumbu luar

atau dihitung dari laju aliran massa dan tinggi tekan yang dibangkitkan pompa

(Pf) dan effisiensi pompa (η).

P = Pf

η

Keterangan ;

P = Daya pompa

Pf = Daya yang diberikan kepada penggerak pompa

η = Effisiensi pompa

Istilah-istilah yang terdapat pada pompa, antara lain:

a. Discharge head ialah jarak antara pusat pompa kepermukaan cairan paling atas

b. Suction head ialah antara pusat pompa kepermukaan cairan pada posisi bawah

dari atas pusat pompa

c. Suction leaf ialah jarak antara pusat pompa ke permukaan cairan di bawah pusat

pompa

d. Total head ialah jarak total permukaan cairan

(a)

(b)

Gambar 1 (a),(b). Posisi pompa terhadap tangki dalam aliran fluida

2.8 Menentukan Debit

Q = A . HT

Keterangan, Q = Debit (m3/det)

A = Luas basah (m2)

H = Tinggi air (m)

T = Waktu jatuh (detik)

2.9 Menentukan Kehilangan Tinggi Tekan pada Pipa Lurus

2.9.1 Rumus Darcy

hgs = λℓd

V 2

2 gKeterangan, hgs = Kehilangan tinggi tekan

λ = Koefisien gesek Darcy

ℓ = Panjang pipa

V = Kecepatan aliran

D = Diameter pipa

g = Percepatan gravitasi

2.9.2 Rumus Strickler

hgs = IE . ℓ = .V 2 . ℓK st

2 . Rh4/3

Keterangan, hgs = Kehilangan tinggi tekan

Kst = Koefisien gesek Strickler

ℓ = Panjang pipa

V = Kecepatan aliran

Rh = Radius hidrolik

Ie = Kemiringan garis energi

BAB III

HASIL PERCOBAAN

3.1 Kalibrasi Laju Alir

3.1.1 Tabel Kalibrasi Laju Alir

No∆h(mHg

)Q(m³/s)

Q hitung(m³/s)

1 0,0125 5,80E-050,000142843

2 0,025 8,80E-050,000141172

3 0,03750,000109133

0,000140204

4 0,05 0,00013324 0,00013952

5 0,06250,000144597

0,000138993

6 0,0750,000161154

0,000138563

7 0,08750,000176909

0,000138201

8 0,10,000194872

0,000137888

9 0,11250,000207877

0,000137613

10 0,1250,000220674

0,000137367

3.1.2 Grafik Kalibrasi Laju Alir

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.140

0.00005

0.0001

0.00015

0.0002

0.00025

f(x) = 0.0596126666908641 x³ − 0.016984781491574 x² + 0.00274960865726243 x + 2.73672088348594E-05

Grafik Kalibrasi

Grafik KalibrasiPolynomial (Grafik Kalibrasi)

∆h (mHg)

Q(m

3/s)

3.2 Headloss Pada Sistem Perpipaan

3.2.1 Tabel Headloss Pada Sistem A-B (pipa panjang 0.17 m + kerangan +

sambungan )

No v (m/s)HLtotal (j/kg)

10,184818

0,052319038

20,280267

0,063945491

30,347557 0,09010501

40,424331

0,110451303

5 0,46050,133704208

60,513229

0,174396794

70,563404

0,215089379

80,620611

0,238342285

90,662029

0,255781964

100,702783 0,27903487

3.2.2 Grafik headloss pada sistem A-B

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.010.020.030.040.050.060.070.080.09

0.1f(x) = 0.00688396692595855 exp( 3.91513390563867 x )

Grafik Hubungan v terhadap HL Pada Sistem A-B

Grafik Hubungan kecepatan laju alir terhadap HL pipa 0,17 mExponential (Grafik Hubungan kecepatan laju alir terhadap HL pipa 0,17 m)

v (m/s)

HL (j

/kg)

3.2.3 Tabel headloss pada sistem B-C (pipa panjang 0.2 m + belokan)


10,184818 0,09882485

20,280267

0,174396794

30,347557

0,238342285

40,424331 0,3517002

5 0,46050,41273907

8

60,513229

0,505750701

70,563404

0,581322645

80,620611

0,648174749

90,662029

0,700493788

100,702783

0,723746693

3.2.4 Grafik Headloss Pada Sistem B-C

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12f(x) = 0.00809878483335331 exp( 3.91513386077002 x )

Grafik Hubungan v Terhadap HL Pada Sistem B-C

Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL pipa 0,2 mExponential (Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL pipa 0,2 m)

v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.5 Tabel Headloss Pada Sistem C-D (sambungan)


10,184818

0,058132265

2 0,28026 0,0842917

7 84

30,347557

0,101731463

40,424331

0,122077756

5 0,46050,1337042

08

60,513229

0,168583567

70,563404

0,203462926

80,620611

0,226715832

90,662029

0,249968737

100,702783

0,284848096

3.2.6 Grafik Headloss Pada Sistem C-D

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3f(x) = 0.0346567666623923 exp( 3.02647573350587 x )

Grafik Hubungan v terhadap HL Pada Sistem C-D

Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir terhadap HL 0,02 mExponential (Grafik Hubungan Ke-cepatan Laju Alir terhadap HL 0,02 m)

v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.7 Tabel Headloss Pada Sistem D-E (panjang pipa 3.54 m)


10,184818

0,226715832

20,280267

0,470871343

30,347557

0,563882966

40,424331

0,848731062

5 0,46050,99696833

7

60,513229

1,246937074

70,563404

1,412614028

80,620611

1,517252104

90,662029

1,685835671

100,702783

1,976496994

3.2.8 Grafik Headloss Pada Sistem D-E

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = 0.143348491136009 exp( 3.91513386572036 x )

Grafik Hubungan v Terhadap HL Pada Sistem D-E


v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.9 Tabel Headloss Pada Sistem B-E (panjang pipa 3.76 m + sambungan + belokan)


10,184818

0,203462926

20,280267

0,529003607

30,347557

0,967902204

40,424331

1,377734669

5 0,46051,42424048

1

60,513229

1,656769539

70,563404

2,383422846

80,620611 3,08101002

90,662029

3,662332665

100,702783

4,563382766

3.2.10 Grafik Headloss Pada Sistem B-E

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = 0.152257154075184 exp( 3.91513386986148 x )

Grafik Hubungan v Terhadap HL pipa sistem B-E

Grafik Hubungan Keceptan Laju Alir Terhadap HL pipa 3,76 mExponential (Grafik Hubungan Keceptan Laju Alir Terhadap HL pipa 3,76 m)

v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.11 Tabel Headloss Pada Sistem A- D


10,184818

0,186023246

20,280267

0,36913988

30,347557

0,465058116

40,424331

0,633641683

5 0,46050,6975871

74

60,513229

0,883610421

70,563404

0,950462525

80,620611

1,127765932

90,662029

1,293442886

100,702783

1,371921443

3.2.12 Grafik Headloss Pada Sistem A-D

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6f(x) = 0.121839702141845 exp( 3.63675493341341 x )

Grafik Hubungan v terhadap HL pada sistem A-D

Grafik Hubungan v terhadap HL pada 0,39 mExponential (Grafik Hubungan v terhadap HL pada 0,39 m)

v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.13 Tabel Headloss Pada Sistem A- E


10,184818

0,267408417

20,280267

0,552256513

30,347557

0,982435271

40,424331

1,400987575

5 0,46051,43586693

4

60,513229 1,72071503

70,563404

2,238092184

80,620611

3,150768737

90,662029

3,755344289

100,702783

4,656394389

3.2.14 Grafik Headloss Pada Sistem A-E

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5f(x) = 0.159141121503323 exp( 3.91513386598265 x )

Grafik Hubungan v Terhadap HL sistem A-E


v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.15 Tabel Headloss Pada Pipa Lurus 0.17 m

No∆h(mHg

)v (m/s)

HL,pipa 0.17 m(j/kg)

1 0,01250,184818471

0,010887483

2 0,0250,280266561

0,022612466

3 0,03750,347557325

0,027079125

4 0,05 0,42433121 0,0407582715 0,0625 0,4605 0,047877011

6 0,0750,513229299

0,059881159

7 0,08750,563404459

0,067837397

8 0,10,620611465

0,072862389

9 0,11250,662028662

0,08095821

10 0,1250,702783439

0,094916522

3.2.16 Grafik Headloss Pada Pipa Lurus 0.17 m

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.010.020.030.040.050.060.070.080.09

0.1f(x) = 0.00688396692595855 exp( 3.91513390563867 x )

Grafik Hubungan v Terhadap HL Pada Pipa Lurus 0,17 m

Grafik Hubungan v Terhadap HL Pada Pipa Lurus 0,17 m

Exponential (Grafik Hubungan v Terhadap HL Pada Pipa Lurus 0,17 m)

v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.17 Tabel Headloss Pada Pipa Lurus 0.2 m

No v (m/s)HL,pipa 0.2

m(j/kg)

10,184818 0,012808804

20,280267 0,026602901

30,347557 0,031857795

40,424331 0,047950907

5 0,4605 0,056325895

60,513229 0,070448422

70,563404 0,079808702

80,620611 0,085720458

90,662029 0,095244953

100,702783 0,111666497

3.2.18 Grafik Headloss Pada Pipa Lurus 0.2 m

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12f(x) = 0.00809878483335331 exp( 3.91513386077002 x )

Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL pipa 0,2 m


v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.19 Tabel Headloss Pada Pipa Lurus 3,54 m

No v (m/s)HL,pipa

3.54m(j/kg)

10,184818 0,226715832

20,280267 0,470871343

30,347557 0,563882966

40,424331 0,848731062

5 0,4605 0,996968337

60,513229 1,246937074

70,563404 1,412614028

80,620611 1,517252104

90,662029 1,685835671

100,702783 1,976496994

3.2.20 Grafik Headloss Pada Pipa Lurus 3,54 m

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = 0.143348491136009 exp( 3.91513386572036 x )



v(m/s)

HL(j/

kg)


No v (m/s)HL,pipa 3,76

m(j/kg)

10,184818 0,240805516

20,280267 0,500134533

30,347557 0,59892654

40,424331 0,90147706

5 0,4605 1,058926821

60,513229 1,324430339

70,563404 1,5004036

80,620611 1,611544608

90,662029 1,79060512

100,702783 2,099330141


0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5f(x) = 0.152257154075184 exp( 3.91513386986148 x )


Grafik Hubungan Keceptan Laju Alir Terhadap HL pipa 3,76 mExponential (Grafik Hubungan Keceptan Laju Alir Terhadap HL pipa 3,76 m)

v(m/s)

HL(j/

kg)



No v (m/s)HL, pipa 3,93

m

10,184818 0,251693

20,280267 0,522746999

30,347557 0,626005666

40,424331 0,942235332

5 0,4605 1,106803831

60,513229 1,384311498

70,563404 1,568240997

80,620611 1,684406997

90,662029 1,87156333

100,702783 2,194246663

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5f(x) = 0.159141121503323 exp( 3.91513386598265 x )



v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.25 Tabel Headloss Pada Kerangan

No v (m/s) HL,kerangan

10,184818 0,01670071

20,280267 0,042958758

30,347557 0,038705578

40,424331 0,052384724

5 0,4605 0,047877011

60,513229 0,054067932

70,563404 0,056210944

80,620611 0,061235936

90,662029 0,075144984

100,702783 0,100729749

3.2.26 Grafik Headloss Pada Kerangan

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

f(x) = 0.0149133532288695 exp( 2.5427513157078 x )

Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL Kerangan

Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL KeranganExponential (Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL Kerangan)

v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.27 Tabel Headloss Pada Sambungan

No v (m/s)HL,sambungan

(j/kg)

10,184818 0,058132265

20,280267 0,084291784

30,347557 0,101731463

40,424331 0,122077756

5 0,4605 0,133704208

60,513229 0,168583567

70,563404 0,203462926

80,620611 0,226715832

90,662029 0,249968737

100,702783 0,284848096

3.2.28 Grafik Headloss Pada Sambungan

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3f(x) = 0.0346567669570443 exp( 3.02647571852019 x )

Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL sambungan

Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL sambunganExponential (Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL sambungan)

v(m/s)

HL(j/

kg)

3.2.29 Tabel Headloss Pada Belokan

No v (m/s) HL,belokan(j/

kg)

10,184818 0,086016046

20,280267 0,147793893

30,347557 0,20648449

40,424331 0,303749293

5 0,4605 0,356413183

60,513229 0,435302279

70,563404 0,501513943

80,620611 0,562454292

90,662029 0,605248834

100,702783 0,612080197

3.2.30 Grafik Headloss Pada Belokan

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7f(x) = 0.0525141272730084 exp( 3.8261194904008 x )

Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL belokan

Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL belokanExponential (Grafik Hubungan Kecepatan Laju Alir Terhadap HL belokan)

v(m/s)

HL(j/

kg)

3.3 Koefisien Heatloss(Kf) Pada sistem Perpipaan3.3.1 Tabel Koefisien Heatloss(Kf) pada panjang pipa 0.17 m

No v (m/s) ∆h(mHg) Kf,pipa 0.17m

10,184818 0,0125 0,018749419

20,280267 0,025 0,016933878

30,347557 0,0375 0,013186599

40,424331 0,05 0,013315482

5 0,4605 0,0625 0,013280635

60,513229 0,075 0,013372678

70,563404 0,0875 0,012571286

80,620611 0,1 0,011127943

90,662029 0,1125 0,010865717

100,702783 0,125 0,011304461

3.3.2 Grafik Koefisien Heatloss(Kf) Pada Panjang Pipa 0.17 m

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.0020.0040.0060.008

0.010.0120.0140.0160.018

0.02

f(x) = 0.0210838935711714 exp( − 0.971793516451955 x )

Grafik Hubungan v Terhadap kf pada pipa 0,17 m

Grafik Hubungan v Terhadap kf pada pipa 0,17 mExponential (Grafik Hubungan v Terhadap kf pada pipa 0,17 m)

v(m/s)

Kf

3.3.3 Tabel Koefisien Heatloss(Kf) pada panjang pipa 0.2 m

No v (m/s) ∆h(mHg) Kf,pipa 0.2 m

10,184818 0,0125 0,01874942

20,280267 0,025 0,016933878

30,347557 0,0375 0,0131866

40,424331 0,05 0,013315482

5 0,4605 0,0625 0,013280635

60,513229 0,075 0,013372678

70,563404 0,0875 0,012571286

80,620611 0,1 0,011127943

90,662029 0,1125 0,010865717

100,702783 0,125 0,011304461

3.3.4 Grafik Koefisien Heatloss(Kf) Pada Panjang Pipa 0.2 m

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0.02

f(x) = 0.0210838935711714 exp( − 0.971793516451955 x )



v(m/s)

Kf

3.3.5 Tabel Koefisien Heatloss(Kf) pada panjang pipa 3,54 m

No v (m/s) ∆h(mHg)Kf,pipa 3.54m

10,18482 0,0125 0,01874942

20,28027 0,025 0,016933878

30,34756 0,0375 0,0131866

40,42433 0,05 0,013315482

5 0,4605 0,0625 0,013280635

60,51323 0,075 0,013372678

7 0,5634 0,0875 0,012571286

80,62061 0,1 0,011127943

90,66203 0,1125 0,010865717

100,70278 0,125 0,011304461

3.3.6 Grafik Koefisien Heatloss(Kf) Pada Panjang Pipa 3,54 m

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.0020.0040.0060.008

0.010.0120.0140.0160.018

0.02

f(x) = 0.0210838935711714 exp( − 0.971793516451955 x )



v(m/s)

Kf


No v (m/s) ∆h(mHg) Kf,pipa 3,76

m

10,18482 0,0125 0,01874942

20,28027 0,025 0,016933878

30,34756 0,0375 0,0131866

40,42433 0,05 0,013315482

5 0,4605 0,0625 0,013280635

60,51323 0,075 0,013372678

7 0,5634 0,0875 0,012571286

80,62061 0,1 0,011127943

90,66203 0,1125 0,010865717

100,70278 0,125 0,011304461


0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.0020.0040.0060.008

0.010.0120.0140.0160.018

0.02

f(x) = 0.0210838935711714 exp( − 0.971793516451955 x )

Grafik Hubungan v terhadap Kf Pada Pipa 3,76 m


v(m/s)

Kf


No v (m/s) ∆h(mHg)Kf, pipa 3,93

m

10,18482 0,0125 0,01874942

20,28027 0,025 0,016933878

30,34756 0,0375 0,0131866

40,42433 0,05 0,013315482

5 0,4605 0,0625 0,013280635

60,51323 0,075 0,013372678

7 0,5634 0,0875 0,012571286

80,62061 0,1 0,011127943

90,66203 0,1125 0,010865717

100,70278 0,125 0,011304461


0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0.02

f(x) = 0.0210838935711714 exp( − 0.971793516451955 x )

kf pada pipa 3,93 m


v(m/s)

Kf

3.3.11 Tabel Koefisien Heatloss(Kf) pada kerangan

No v (m/s)∆h(mHg

) Kf,kerangan1 0,18481847 0,0125 0,9778543782 0,28026656 0,025 1,0938030833 0,34755733 0,0375 0,6408415484 0,42433121 0,05 0,5818683095 0,4605 0,0625 0,4515415886 0,5132293 0,075 0,4105318657 0,56340446 0,0875 0,3541688128 0,62061147 0,1 0,3179777769 0,66202866 0,1125 0,34290704510 0,70278344 0,125 0,407891551

3.3.10 Grafik Koefisien Heatloss(Kf) Pada Kerangan

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = 1.55298142656045 exp( − 2.34417610638281 x )

Kf Kerangan

Kf KeranganExponential (Kf Kerangan)

v(m/s)

kf

3.3.13 Tabel Koefisien Heatloss(Kf) pada sambungan

No v (m/s)∆h(mHg

) Kf,sambungan1 0,18481847 0,0125 3,4037409082 0,28026656 0,025 2,1462122643 0,34755733 0,0375 1,6843502054 0,42433121 0,05 1,3559902975 0,4605 0,0625 1,2610020786 0,5132293 0,075 1,2800364957 0,56340446 0,0875 1,281960738 0,62061147 0,1 1,1772596419 0,66202866 0,1125 1,14067548310 0,70278344 0,125 1,153453998

3.3.14 Grafik Koefisien Heatloss(Kf) Pada sambungan

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

f(x) = 3.60893452753039 exp( − 1.86045170357043 x )

Kf sambungan

Kf sambunganExponential (Kf sambungan)

v(m/s)

Kf

3.3.15 Tabel Koefisien Heatloss(Kf) pada belokan

No v (m/s)∆h(mHg

) Kf,belokan1 0,18481847 0,0125 5,0363827132 0,28026656 0,025 3,7630840233 0,34755733 0,0375 3,4187279224 0,42433121 0,05 3,3739241895 0,4605 0,0625 3,3614332066 0,5132293 0,075 3,305202367 0,56340446 0,0875 3,1598935168 0,62061147 0,1 2,9206373999 0,66202866 0,1125 2,76191540610 0,70278344 0,125 2,478536316

3.3.16 Grafik Koefisien Heatloss(Kf) Pada belokan

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

1

2

3

4

5

6

f(x) = 5.46848606315725 exp( − 1.06080793168982 x )

Kf belokan

Kf belokanExponential (Kf belokan)

v(m/s)

Kf

3.4 Tabel Tipe Aliran Pada Fluida Yang Mengalir Dalam Sistem Perpipaan

No v (m/s) ∆h(mHg) Nre Tipe aliran

10,18482 0,0125 4126,372134 Turbulen

20,28027 0,025 6257,405534 Turbulen

30,34756 0,0375 7759,780989 Turbulen

40,42433 0,05 9473,8825 Turbulen

5 0,4605 0,0625 10281,4094 Turbulen

60,51323 0,075 11458,67653 Turbulen

7 0,5634 0,0875 12578,91834 Turbulen

80,62061 0,1 13856,15754 Turbulen

90,66203 0,1125 14780,86365 Turbulen

100,70278 0,125 15690,78015 Turbulen

3.5 Efisiensi Pompa3.5.1 Tabel Efisiensi Pompa

Nom efisiensi

(kg/s) pompa(%)

10,057916

9 0,012389981

20,087827

7 0,038802732

30,108914

7 0,085601341

40,132973

5 0,149035399

50,144307

8 0,165765446

60,160831

7 0,221396408

70,176555

2 0,316117418

80,194482

3 0,49021489

90,207461

2 0,623270724

100,220232

7 0,820392068

3.5.2 Grafik Efisiensi Pompa

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9f(x) = 0.0045230907946162 exp( 7.59393273837462 x )

V terhadap efisiensi

V terhadap efisiensiExponential (V terhadap efisiensi)

v(m/s)

Axis Title

BAB IV

PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil percobaan, didapatkan hubungan antara beda ketinggian

(∆h) dan laju alir (Q) adalah linier power (berbanding sejajar), yaitu semakin

tinggi beda ketinggian (∆h) maka semakin besar laju alirnya (Q). Hal ini terjadi

karena beda ketinggian (∆h) pada manometer U yang mempengaruhi beda

tekanan (∆P) fluida. Semakin tinggi beda ketinggian (∆h) maka semakin besar

beda tekanan (∆P) fluida, sehingga waktu yang diperlukan fluida untuk mengalir

lebih cepat dan volume fluida juga semakin besar.

Nilai persamaan kurva kalibrasi laju alir adalah Q=0.000∆h0.575 dengan

begitu Q yang dihitung berdasarkan hasil percobaan dengan Q yang dihitung

berdasarkan rumus kalibrasi tersebut nilainya tidak jauh berbeda dan Pangkat dari

beda ketinggian (∆h) yang didapatkan adalah 0.575, nilai tersebut hampir

mendekati dari nilai idealnya yaitu 0.5 hal tersebut disebabkan karena dalam

menentukan beda ketinggian pada manometer yang berisi air raksa (Hg) tidak

terlalu presisi atau akurat pada garis yang ditentukan, selain itu kurang tepatnya

pengukuran volume pada gelas ukur.

Harga headloss terbesar terdapat pada pipa lurus 3,93 m yaitu sebesar hL =

3.775 v1,602 jika dibandingkan dengan kerangan, belokan dan pipa lurus lainnya.

Hal ini disebabkan karena pada saat melewati pipa lurus 3,93 m terjadi gesekan

arah aliran sepanjang perpipaan. Pada saat kecepatan aliran fluida tinggi

pergerakan fluida sangat cepat sehingga membutuhkan banyak energi untuk dapat

merubah atau membelokkan arah aliran. Faktor gesekan besar dikarenakan aliran

fluida tertahan dan bergesekan dengan dinding sudut belokan.

Faktor kekasaran pipa juga mempengaruhi besarnya headloss. Hal ini

dikarenakan pada saat fluida melewati pipa yang kasar akan mengalami gangguan

berupa pusaran-pusaran yang dapat menyebabkan aliran fluida tidak lancar.

Kecilnya headloss pada pipa lurus disebabkan pada pergerakan fluida pada

pipa lurus energi yang dimiliki oleh molekul-molekul fluida pada saat kecepatan

aliran tinggi hanya digunakan untuk mempertahankan arah aliran.

Menurut teori semakin panjang sistem perpipaan, maka harga head lossnya

semakin besar, terbukti dari hasil percobaan bahwa harga head loss dari pipa lurus

3,93 m lebih besar daripada pipa lurus 0,17 m; 0,2 m; 3,54 m dan 3,76 m pada

kecepatan (v) 0.1848185 m/s, yaitu 0.01088783; 0.012808804; 0.226715832 dan

0.240805516. Hal ini disebabkan karena banyaknya gesekan yang terjadi

sepanjang aliran pipa lurus, sedangkan pada belokan dan kerangan nilai

headlossnya semakin kecil.

BAB V

KESIMPULAN

Berdasarkan pada percobaan ini, maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Persamaan yang diperoleh untuk kalibrasi laju aliran Q=0.000∆h0,575 .

2. Besarnya harga Q pada fluida dipengaruhi oleh besarnya volume fluida yang

mengalir.

3. Bilangan reynold yang dihasilkan lebih dari 4000 Re, maka aliran yang dihasilkan

pada percobaan ini adalah aliran turbulen.

4. Besarnya harga ∆h(mHg) dan kecepatan aliran fluida berbanding lurus dengan Q.

5. Semakin besar harga ∆h(mHg) dan kecepatan fluida maka harga Q akan semakin

besar.

6. Semakin besar kecepatan aliran suatu fluida maka Headloss akan semakin besar atau

berbanding lurus.

7. Semakin panjang pipa maka headloss akan semakin besar atau berbanding lurus.

8. Kecepatan aliran fluida berbanding terbalik dengan koefisien gesekan fluida, semakin

besar kecepatan fluida maka semakin kecil harga koefisien fluida.

9. Semakin besar kecepatan fluida maka efisiensi pompa akan semakin besar atau

berbanding lurus.

DAFTAR PUSTAKA

1. Gean Koplis, C.J.,Transport Processes and Unit Operations, eds. 2, Allyn and Bacon, inc., 1978

2. Jobsheet Praktikum Rekayasa Proses-1, Unit Operasi, Jurusan Teknik Kimia.

3. Mc. CABE and Werren L., Unit Operations of Chemical Engineering, 3rd,

New York.

4. Munson and Young ., Fundamentals of Fluid Mechanics, eds. 4. Jakarta, Erlangga 2004

LAMPIRAN A

DATA LITERATUR

1. air (25 oC) : 998 kg/m3

2. CCl4 (25 oC) : 1590 kg/m3

3. air (25 oC) : 0.000894 kg/m.s

4. g (25 oC) : 9.8 m/s2

LAMPIRAN B

DATA PERCOBAAN

B. 1 Data pengukuran pada tiap perlengkapan sistem perpipaan

a. diameter dalam pipa = 0,02 m

b. panjang sistem A – B = 0,17 m

c. panjang sistem B – C = 0,20 m

d. panjang sistem C – D = 0,02 m

e. panjang sistem D – E = 3,54 m

f. panjang sistem A- D = 0,39 m

g. panjang sistem A- E = 3,93 m

B. 2 Kalibrasi laju alir

NoVolume

(mL)∆p (cmHg) t1 (s) t2 (s)

1 950 1,25 16,63 16,11

2 950 2,5 10,81 10,78

3 950 3,75 8,78 8,63

4 950 5 7,09 7,17

5 950 6,25 6,61 6,53

6 950 7,5 5,82 5,97

7 950 8,75 5,43 5,31

8 950 10 4,98 4,77

9 950 11,25 4,73 4,41

10 950 12,5 4,24 4,37

B. 3 Pengukuran beda tekan pada tiap perlengkapan sistem perpipaan

B.3.1 Sistem A - B

No ∆p (cmHg)∆h1 CCl4

(cm)

∆h2 CCl4

(cm)

1 1,25 0,8 1

2 2,5 1 1,2

3 3,75 1,8 1,3

4 5 2 1,8

5 6,25 2,2 2,4

6 7,5 3 3

7 8,75 3,6 3,8

8 10 4 4,2

9 11,25 4,4 4,4

10 12,5 4,6 5

B.3.2 Sistem B - C


(cm)

∆h2 CCl4

(cm)

1 1,25 1,6 1,8

2 2,5 3 3

3 3,75 4,2 4

4 5 6 6,1

5 6,25 7 7,2

6 7,5 8,8 8,6

7 8,75 10 10

8 10 11 11,3

9 11,25 12 12,1

10 12,5 12,5 12,4

B.3.3 Sistem C-D


(cm)

∆h2 CCl4

(cm)

1 1,25 1,2 0,8

2 2,5 1,3 1,6

3 3,75 1,5 2

4 5 2 2,2

5 6,25 2,2 2,4

6 7,5 2,8 3

7 8,75 3,4 3,6

8 10 3,8 4

9 11,25 4,4 4,2

10 12,5 5 4,8

B.3.4 Sistem D-E


(cm)

∆h2 CCl4

(cm)

1 1,25 4 3,8

2 2,5 8 8,2

3 3,75 10 9,4

4 5 14,6 14,6

5 6,25 17 17,3

6 7,5 21,6 21,3

7 8,75 24,4 24,2

8 10 26,4 25,8

9 11,25 30 28

10 12,5 34 34

B.3.5 Sistem B- E


(cm)

∆h2 CCl4

(cm)

1 1,25 3 4

2 2,5 9 9,2

3 3,75 17 16,3

4 5 23,8 23,6

5 6,25 24 25

6 7,5 29 28

7 8,75 40 42

8 10 54 52

9 11,25 64 62

10 12,5 79 78

B.3.6 Sistem A-D


(cm)

∆h2 CCl4

(cm)

1 1,25 3 3,4

2 2,5 6 6,7

3 3,75 8 8

4 5 11 10,8

5 6,25 12 12

6 7,5 15 15,4

7 8,75 16,4 16,3

8 10 18,8 20

9 11,25 22,6 21,9

10 12,5 24 23,2

B.3.7 Sistem A-E

No ∆p (cmHg) ∆h1 CCl4 ∆h2 CCl4

(cm) (cm)

1 1,25 4,5 4,7

2 2,5 9,4 9,6

3 3,75 16,8 17

4 5 24 24,2

5 6,25 24,6 24,8

6 7,5 29,2 30

7 8,75 38,4 38,6

8 10 54,4 54

9 11,25 64,6 64,6

10 12,5 80,2 80

Keterangan :

A - B = pipa lurus pendek 0,14 m + kerangan + pipa lurus pendek 0,03 m

B - C = pipa lurus 0,18 m + belokan + sambungan + pipa lurus 0,02 m

C - D = pipa lurus 0,02 m

D - E = pipa lurus datar

B – E =

A – D =

A – E =

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN ANTARA

C.1 Tabel Kalibrasi Laju Aliran Fluida

No ∆h(mHg)Vrata-

rata(m³)trata-rata(s) Q(m³/s) Q hitung(m³/s)

1 0,0125 1,25E-08 0,006250006 5,80E-05 0,0001428432 0,025 0,000000025 0,012500013 8,80E-05 0,0001411723 0,0375 3,75E-08 0,018750019 0,000109133 0,0001402044 0,05 0,00000005 0,025000025 0,00013324 0,000139525 0,0625 6,25E-08 0,031250031 0,000144597 0,0001389936 0,075 0,000000075 0,037500038 0,000161154 0,0001385637 0,0875 8,75E-08 0,043750044 0,000176909 0,0001382018 0,1 0,0000001 0,05000005 0,000194872 0,0001378889 0,1125 1,125E-07 0,056250056 0,000207877 0,00013761310 0,125 0,000000125 0,062500063 0,000220674 0,000137367

C.2 Tabel Luas Dalam Pipa, Kecepatan Aliran, Bil Reynold, Dan Tipe Aliran

No ∆h(mHg) A(m2) v(m/s) Nre tipe aliran1 0,0125 0,000314 0,184818471 4126,372134 Turbulen2 0,025 0,000314 0,280266561 6257,405534 Turbulen3 0,0375 0,000314 0,347557325 7759,780989 Turbulen4 0,05 0,000314 0,42433121 9473,8825 Turbulen5 0,0625 0,000314 0,4605 10281,4094 Turbulen6 0,075 0,000314 0,513229299 11458,67653 Turbulen7 0,0875 0,000314 0,563404459 12578,91834 Turbulen8 0,1 0,000314 0,620611465 13856,15754 Turbulen9 0,1125 0,000314 0,662028662 14780,86365 Turbulen10 0,125 0,000314 0,702783439 15690,78015 Turbulen

C.3 Headloss Pada Sistem Perpipaan

C.3.1 Tabel Headloss Pada Sistem A-B(pipa lurus 0.17 m + kerangan + sambungan)

No∆h(mHg

)∆hrata-

rata(mCCl4)v (m/s) ΔP (Pa) HLtotal (j/kg)

1 0,0125 0,009 0,184818471 52,2144 0,0523190382 0,025 0,011 0,280266561 63,8176 0,0639454913 0,0375 0,0155 0,347557325 89,9248 0,090105014 0,05 0,019 0,42433121 110,2304 0,1104513035 0,0625 0,023 0,4605 133,4368 0,1337042086 0,075 0,03 0,513229299 174,048 0,1743967947 0,0875 0,037 0,563404459 214,6592 0,2150893798 0,1 0,041 0,620611465 237,8656 0,2383422859 0,1125 0,044 0,662028662 255,2704 0,25578196410 0,125 0,048 0,702783439 278,4768 0,27903487

C.3.2 Tabel Headloss Pada Sistem B-C (pipa lurus 0.2 m + belokan)

No∆h(mHg

)∆hrata-


1 0,0125 0,017 0,184818471 98,6272 0,098824852 0,025 0,03 0,280266561 174,048 0,1743967943 0,0375 0,041 0,347557325 237,8656 0,2383422854 0,05 0,0605 0,42433121 350,9968 0,35170025 0,0625 0,071 0,4605 411,9136 0,4127390786 0,075 0,087 0,513229299 504,7392 0,5057507017 0,0875 0,1 0,563404459 580,16 0,5813226458 0,1 0,1115 0,620611465 646,8784 0,6481747499 0,1125 0,1205 0,662028662 699,0928 0,70049378810 0,125 0,1245 0,702783439 722,2992 0,723746693

C.3.3 Tabel Headloss Pada Sistem C-D (sambungan)

No∆h(mHg

)∆hrata-


1 0,0125 0,01 0,184818471 58,016 0,0581322652 0,025 0,0145 0,280266561 84,1232 0,0842917843 0,0375 0,0175 0,347557325 101,528 0,1017314634 0,05 0,021 0,42433121 121,8336 0,1220777565 0,0625 0,023 0,4605 133,4368 0,1337042086 0,075 0,029 0,513229299 168,2464 0,1685835677 0,0875 0,035 0,563404459 203,056 0,2034629268 0,1 0,039 0,620611465 226,2624 0,2267158329 0,1125 0,043 0,662028662 249,4688 0,24996873710 0,125 0,049 0,702783439 284,2784 0,284848096

C.3.4 Tabel Headloss Pada sistem D-E (pipa lurus 3.54 m)

No∆h(mHg

)∆hrata-


1 0,0125 0,039 0,184818471 226,2624 0,2267158322 0,025 0,081 0,280266561 469,9296 0,4708713433 0,0375 0,097 0,347557325 562,7552 0,5638829664 0,05 0,146 0,42433121 847,0336 0,8487310625 0,0625 0,1715 0,4605 994,9744 0,9969683376 0,075 0,2145 0,513229299 1244,4432 1,2469370747 0,0875 0,243 0,563404459 1409,7888 1,4126140288 0,1 0,261 0,620611465 1514,2176 1,5172521049 0,1125 0,29 0,662028662 1682,464 1,68583567110 0,125 0,34 0,702783439 1972,544 1,976496994

C.3.5 Tabel Headloss Pada Sistem B-E (pipa lurus 3.76 m + belokan + sambungan)

No∆h(mHg

)∆hrata-


1 0,0125 0,035 0,184818471 203,056 0,2034629262 0,025 0,091 0,280266561 527,9456 0,5290036073 0,0375 0,1665 0,347557325 965,9664 0,9679022044 0,05 0,237 0,42433121 1374,9792 1,3777346695 0,0625 0,245 0,4605 1421,392 1,4242404816 0,075 0,285 0,513229299 1653,456 1,6567695397 0,0875 0,41 0,563404459 2378,656 2,3834228468 0,1 0,53 0,620611465 3074,848 3,081010029 0,1125 0,63 0,662028662 3655,008 3,66233266510 0,125 0,785 0,702783439 4554,256 4,563382766

No∆h(mHg

)∆hrata-


1 0,0125 0,032 0,184818471 185,6512 0,1860232462 0,025 0,0635 0,280266561 368,4016 0,369139883 0,0375 0,08 0,347557325 464,128 0,4650581164 0,05 0,109 0,42433121 632,3744 0,6336416835 0,0625 0,12 0,4605 696,192 0,6975871746 0,075 0,152 0,513229299 881,8432 0,8836104217 0,0875 0,1635 0,563404459 948,5616 0,9504625258 0,1 0,194 0,620611465 1125,5104 1,1277659329 0,1125 0,2225 0,662028662 1290,856 1,29344288610 0,125 0,236 0,702783439 1369,1776 1,371921443

C.3.6 Tabel Headloss Pada Sistem A-D (pipa lurus + kerangan + belokan + sambungan)

C.3.7 Tabel Headloss Pada Sistem A-E (pipa lurus + kerangan + belokan + sambungan)

No∆h(mHg

)∆hrata-


1 0,0125 0,046 0,184818471 266,8736 0,2674084172 0,025 0,095 0,280266561 551,152 0,5522565133 0,0375 0,169 0,347557325 980,4704 0,9824352714 0,05 0,241 0,42433121 1398,1856 1,4009875755 0,0625 0,247 0,4605 1432,9952 1,4358669346 0,075 0,296 0,513229299 1717,2736 1,720715037 0,0875 0,385 0,563404459 2233,616 2,2380921848 0,1 0,542 0,620611465 3144,4672 3,1507687379 0,1125 0,646 0,662028662 3747,8336 3,75534428910 0,125 0,801 0,702783439 4647,0816 4,656394389

C.3.8 Tabel Headloss Pada Sistem Pipa Lurus 0.17 m dan Kerangan

No∆h(mHg

)∆hrata-

rata(mCCl4)v (m/s) ΔP (Pa)

HLtotal (j/kg)

HL,pipa 0.17 m(j/kg)

HL,kerangan

1 0,0125 0,009 0,18481847 52,21440,05231903

8 0,010887483 0,01670071

2 0,025 0,011 0,28026656 63,81760,06394549

1 0,022612466 0,0429587583 0,0375 0,0155 0,34755733 89,9248 0,09010501 0,027079125 0,038705578

4 0,05 0,019 0,42433121 110,230,11045130

3 0,040758271 0,052384724

5 0,0625 0,023 0,4605 133,4370,13370420

8 0,047877011 0,047877011

6 0,075 0,03 0,5132293 174,0480,17439679

4 0,059881159 0,054067932

7 0,0875 0,037 0,56340446 214,6590,21508937

9 0,067837397 0,056210944

8 0,1 0,041 0,62061147 237,8660,23834228

5 0,072862389 0,061235936

9 0,1125 0,044 0,66202866 255,270,25578196

4 0,08095821 0,07514498410 0,125 0,048 0,70278344 278,477 0,27903487 0,094916522 0,100729749

C.3.9 Tabel Headloss Pada Sistem Pipa Lurus 0.2 m dan Belokan

No∆h(mHg

)∆hrata-


HLtotal (j/kg)

HL,pipa 0.2 m(j/kg)

HL,belokan

1 0,0125 0,017 0,18481847 98,6272 0,09882485 0,012808804 0,086016046

2 0,025 0,03 0,28026656 174,0480,17439679

4 0,026602901 0,147793893

3 0,0375 0,041 0,34755733 237,8660,23834228

5 0,031857795 0,206484494 0,05 0,0605 0,42433121 350,997 0,3517002 0,047950907 0,303749293

5 0,0625 0,071 0,4605 411,9140,41273907

8 0,056325895 0,356413183

6 0,075 0,087 0,5132293 504,7390,50575070

1 0,070448422 0,435302279

7 0,0875 0,1 0,56340446 580,160,58132264

5 0,079808702 0,501513943

8 0,1 0,1115 0,62061147 646,8780,64817474

9 0,085720458 0,562454292

9 0,1125 0,1205 0,66202866 699,0930,70049378

8 0,095244953 0,605248834

10 0,125 0,1245 0,70278344 722,2990,72374669

3 0,111666497 0,612080197

C.3.10 Tabel Headloss Pada Sistem Pipa Lurus 3,76 m

No ∆h(mHg)∆hrata-


HL,pipa 3,76 m (j/kg)

1 0,0125 0,035 0,18481847 203,056 0,203462926 0,2408055162 0,025 0,091 0,28026656 527,946 0,529003607 0,5001345333 0,0375 0,1665 0,34755733 965,966 0,967902204 0,598926544 0,05 0,237 0,42433121 1374,98 1,377734669 0,901477065 0,0625 0,245 0,4605 1421,39 1,424240481 1,0589268216 0,075 0,285 0,5132293 1653,46 1,656769539 1,3244303397 0,0875 0,41 0,56340446 2378,66 2,383422846 1,50040368 0,1 0,53 0,62061147 3074,85 3,08101002 1,6115446089 0,1125 0,63 0,66202866 3655,01 3,662332665 1,79060512

10 0,125 0,785 0,70278344 4554,26 4,563382766 2,099330141

C.3.11 Tabel Headloss Pada Sistem Pipa Lurus 0,39 m + belokan + sambungan

No∆h(mHg

)∆hrata-


HLtotal (j/kg)

HL,pipa 0,39 m(j/kg)

HL,belokan

1 0,0125 0,032 0,18481847 185,6510,18602324

6 0,024977168 0,1610460792 0,025 0,0635 0,28026656 368,402 0,36913988 0,051875656 0,317264223

3 0,0375 0,08 0,34755733 464,1280,46505811

6 0,0621227 0,402935417

4 0,05 0,109 0,42433121 632,3740,63364168

3 0,09350427 0,540137414

5 0,0625 0,12 0,4605 696,1920,69758717

4 0,109835495 0,58775168

6 0,075 0,152 0,5132293 881,8430,88361042

1 0,137374423 0,746235997

7 0,0875 0,1635 0,56340446 948,5620,95046252

5 0,155626969 0,794835556

8 0,1 0,194 0,62061147 1125,511,12776593

2 0,167154893 0,960611039

9 0,1125 0,2225 0,66202866 1290,861,29344288

6 0,185727659 1,107715227

10 0,125 0,236 0,70278344 1369,181,37192144

3 0,217749669 1,154171774

C.3.12 Tabel Headloss Pada Sistem Pipa Lurus 3,93 m

No∆h(mHg

)∆hrata-

rata(mCCl4)v (m/s)

ΔP (Pa)

HLtotal (j/kg)

HL,pipa 3,93 m(j/kg)

1 0,0125 0,046 0,1848184 266,87 0,26740841 0,251693

7 4 7

2 0,025 0,0950,2802665

6551,15

20,55225651

3 0,522746999

3 0,0375 0,1690,3475573

3 980,470,98243527

1 0,626005666

4 0,05 0,2410,4243312

11398,1

91,40098757

5 0,942235332

5 0,0625 0,247 0,4605 14331,43586693

4 1,106803831

6 0,075 0,296 0,51322931717,2

7 1,72071503 1,384311498

7 0,0875 0,3850,5634044

62233,6

22,23809218

4 1,568240997

8 0,1 0,5420,6206114

73144,4

73,15076873

7 1,684406997

9 0,1125 0,6460,6620286

63747,8

33,75534428

9 1,87156333

10 0,125 0,8010,7027834

44647,0

84,65639438

9 2,194246663

C.4 Koefisien Headloss(Kf) Pada Sistem PerpipaanC.4.1 Koefisien Headloss (Kf) pada pipa lurus

No

∆h(mHg)

v (m/s)Kf,pipa 0.17m

Kf,pipa 0.2 m

Kf,pipa 3.54m

Kf,pipa 3,76 m

Kf, pipa 3,93 m

1 0,01250,1848184

70,01874941

9 0,01874942 0,01874942 0,01874942 0,01874942

2 0,0250,2802665

60,01693387

80,01693387

80,01693387

80,01693387

8 0,016933878

3 0,03750,3475573

30,01318659

9 0,0131866 0,0131866 0,0131866 0,0131866

4 0,050,4243312

10,01331548

20,01331548

20,01331548

20,01331548

2 0,013315482

5 0,0625 0,46050,01328063

50,01328063

50,01328063

50,01328063

5 0,013280635

6 0,075 0,51322930,01337267

80,01337267

80,01337267

80,01337267

8 0,013372678

7 0,08750,5634044

60,01257128

60,01257128

60,01257128

60,01257128

6 0,012571286

8 0,10,6206114

70,01112794

30,01112794

30,01112794

30,01112794

3 0,011127943

9 0,11250,6620286

60,01086571

70,01086571

70,01086571

70,01086571

7 0,010865717

10 0,1250,7027834

40,01130446

10,01130446

10,01130446

10,01130446

1 0,011304461

C.4.2 Koefisien Headloss(Kf) Pada Kerangan, Belokan, dan Sambungan

No∆h

(mHg)v (m/s) Kf,kerangan Kf,belokan Kf,sambungan

1 0,0125 0,18481847 0,977854378 5,036382713 3,4037409082 0,025 0,28026656 1,093803083 3,763084023 2,1462122643 0,0375 0,34755733 0,640841548 3,418727922 1,6843502054 0,05 0,42433121 0,581868309 3,373924189 1,3559902975 0,0625 0,4605 0,451541588 3,361433206 1,2610020786 0,075 0,5132293 0,410531865 3,30520236 1,2800364957 0,0875 0,56340446 0,354168812 3,159893516 1,281960738 0,1 0,62061147 0,317977776 2,920637399 1,1772596419 0,1125 0,66202866 0,342907045 2,761915406 1,14067548310 0,125 0,70278344 0,407891551 2,478536316 1,153453998

C.5 Tabel Efisiensi Pompa

No∆h(mHg

)v (m/s) Q (m3 / s) m ( kg /s) Wp ( J/kg )

Efisiensi Pompa ( %)

1 0,0125 0,18481847 5,80E-050,05791693

42158,26341

9 0,012389981

2 0,025 0,28026656 8,80E-050,08782769

31423,24130

7 0,0388027323 0,0375 0,34755733 0,00010913 0,10891473 1147,68677 0,085601341

3 4 7

4 0,05 0,42433121 0,00013324 0,13297352940,036783

3 0,149035399

5 0,0625 0,46050,00014459

70,14430780

6866,204008

4 0,165765446

6 0,075 0,51322930,00016115

40,16083169

2777,210004

1 0,221396408

7 0,0875 0,563404460,00017690

90,17655518

2707,993946

1 0,316117418

8 0,1 0,620611470,00019487

20,19448225

6642,732157

5 0,49021489

9 0,1125 0,662028660,00020787

70,20746124

6602,522169

4 0,623270724

10 0,125 0,702783440,00022067

40,22023265

2567,581595

5 0,820392068

LAMPIRAN D

CONTOH PERHITUNGAN

D.1 Menghitung Persamaan Kurva Kalibrasi OrifismeterTabel Perhitungan Kalibrasi Orifismeter

∆h(mHg) Q(m³/s) ln Δh lnQ ln Δh x ln Q (ln Δh)20,0125 5,80E-05 -4,382026635 -9,754498744 42,7444733 19,202157430,025 8,80E-05 -3,688879454 -9,338131699 34,44724216 13,607831630,0375 0,000109133 -3,283414346 -9,122943236 29,9544027 10,780809770,05 0,00013324 -2,995732274 -8,923358545 26,73199318 8,974411855

0,0625 0,000144597 -2,772588722 -8,841559995 24,51400953 7,6872482230,075 0,000161154 -2,590267165 -8,733150128 22,62119203 6,7094839880,0875 0,000176909 -2,436116486 -8,639875082 21,04774212 5,934663532

0,1 0,000194872 -2,302585093 -8,543167625 19,67137042 5,301898110,1125 0,000207877 -2,184802057 -8,478563999 18,52398407 4,773360030,125 0,000220674 -2,079441542 -8,418824059 17,50645248 4,324077125

∑ -28,71585377 -88,79407311 257,762862 824,600258

n = 10

c = ln Q ln h - n ln Q ln h

( ln h)2 - n (ln h2)

c = (-88,79407311 . -28,71585377) - 10 . (257,762862) (-28,71585377)2 - 10 . (824,600258)

c = -0,016978399

ln K = ln Q - c ln h

n

= -88,79407311 - (-0,016978399 * -28,71585377) 10Ln K = -8,928162234

K = exp(-8,928162234)

K = 0,000132631

Sehingga persamaan yang diperoleh untuk mengkalibrasi orifismeter adalah :

Q = 0,000132631 ∆h -0,016978399

D.2 Menghitung kecepatan aliran fluida(v), Q, Qhitung, bil reynold

Diameter dalam pipa = 0.02 m

Luas = ¼ . π . D2

= ¼ . 3.14 . (0.02 m)2

= 0.000314 m2

Vrata-rata = 0,184818471 m3

trata-rata = 16,37 s

Q = V/t = 0,184818471 m3 / 16,37 s

= 5,80E-05 m3/s

v = Q/A = 5,80E-05m3/s

0,000314m2

= 0,184818471 m/s

Q = 0,000132631 ∆h -0,016978399

= 0.00057214 . (0,0125) -0,016978399

= 0,08048654 m3/s

air = 0.000894 kg/m.s

Nre = ρ . v . D

air

Nre = 998 kg/ m3 . 0,184818471 m/s . 0.02 m

0.000894 kg/m.s

Nre = 4126,372134

D.3 Menghitung Headloss

HLtotal = (ρCCl4 – ρH2O) . g . ∆hrata-rata(CCl4) ρH2O = (1590 – 998) kg/m3 . 9.8m/s2 . 0.009 m = 0,052319038

998 kg/m3

D.4 Menghitung koefisien gesekan (Kf)- Koefisien gesekan pada pipa lurus 0.17 m

Kf=HL. D(dalam pipa)

2 . ∆ L .V 2

Kf=0,010887483 . 0.02

2 .0.165 . (0.1614 )2=0.018749419

D.5 Menghitung efisiensi pompaDaya pompa = 125 wattHL gabungan (sistem A-E) = (HLtotal sistem A-B) + (HLtotal sistem B-C) + (HLtotal sistem C-D) + (HLtotal sistem D-E)

= 0.267408417 j/kgM(massa) = Q . ρ(air)

= 0,000058 m3/s . 998kg/m3 = 0,057916934 kg/s

Wp(daya pompa) = 125 j/s 0,057916934 kg/s

= 2158.263419 j/kgWs = HL gabungan (sistem A-E)Efisiensi pompa = Ws/Wp . 100%

= 0,057916934 j/kg 2158.263419 j/kg

= 0.01239 %

LAMPIRAN E

PROSEDUR KERJA

E.1 Alat :

1. Manometer U

2. Gelas ukur 500 ml

3. Stop watch

4. Pipet tetes

5. Selang

6. Kertas Grafik

7. Aquadest

E.2 Bahan :

1. Air

2. Hg

3. CCl4

E.3 Cara kerja :

1. Mengisi bak 1 dengan air

2. Membuka kerangan 1, 2 dan 3

3. Menyalakan pompa

4. Mengisi manometer U dengan Hg, kemudian dipasangkan pada orifice

5. Mengatur kerangan 3 pada tekanan P1 = 1,25 cmHg, P2 = 2,5 cmHg, P3

= 3,75 cmHg, P4 = 5 cmHg, P5 = 6,25 cmHg, P6= 7,5 cmHg, P7= 8,75

cmHg, P8= 10 cmHg, P9= 11,25 cmHg, 12,5 cmHg

6. Melakukan kalibrasi orifice.

7. Mematikan kerangan 5 untuk memancing air supaya keluar pada pipa

pembuangan air.

8. Membuka kerangan 5 sedikit demi sedikit sampai keadaan tunak atau

steady state

9. Melihat perbedaan ketinggian (hl) pada manometer U

10. Menentukan waktu untuk mengisi air pada gelas ukur 1000 ml

11. Mencatat beda ketinggian (hl) dan waktu untuk mengisi gelas ukur

1000 ml

12. Melakukan pengambilan data

13. Melakukan juga pada P1,P2,P3,P4 dan P5

14. Mengisi manometer U dengan CCl4 kemudian dipasangkan pada titik

titik yang sudah ditentukan (AB,BC,CD,DE,AE)

15. Lakukan langkah percobaan 5,6,7,8

16. Melakukan tahap operasi

17. Melakukan operasi :menentukan ketinggian manometer (Hg)

18. Mengamati beda ketinggian di manometer CCl4

Aliran Fluida Labtek Unjani

Documents

Transcript of Aliran Fluida Labtek Unjani