IV.1. Percobaan 1 : Pengaruh Proses Kompresi pada Aliran Udara

Analisa Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kompresi pada aliran udara di dalam

saluran konvergen-divergen. Pada suatu perbedaan tekanan yang rendah suatu fluida

kompresibel akan menunjukan sifat-sifat seperti fluida kompresibel. Seperti telah diketahui suatu

fluida inkompresibel adalah jenis fluida yang volumenya tidak dipengaruhi oleh perbedaan

tekanan, sedangkan fluida dikatakan bersifat kompresibel apabila volumenya berubah akibat

adanya perubahan dari tekanan. Pada umumnya volume fluida gas akan bersifat dapat ditekan

(kompresibel). perbedaan volume terjadi akibat adanya perubahan dari densitas fluida karena

adanya pengaruh tekanan yang terjadi.

Pada percobaan ini, akan dipelajari pengaruh kenaikan kecepatan alir terhadap sifat

inkompresibilitas udara. Percobaan dilakukan dengan memperbesar putaran motor dimana

kecepatan alir gas akan semakin besar, pressure drop akan semakin besar, beda tekan

disepanjang pipa semakin besar dimana tekanan makin ke titik 3 (P3) akan semakin kecil

sehingga kompresor seolah-olah berfungsi menurunkan tekanan (memvakumkan) di sepanjang

pipa. Secara keseluruhan tekanan makin ke titik 3 makin kecil, tetapi pada bagian leher P2<P3

karena adanya penyempitan maka tekanan akan turun tetapi kecepatan alirnya naik, sesuai

peramaan Bernoulli pressure head akan diubah menjadi velocity head, energi kinetik akan

meningkat, sehingga walaupun tekanan P2<P3 tetapi fluida tetap mengalir dari P2 ke P3.

Ada beberapa pernyataan dari persamaan yang dapat menjelaskan fenomena

diatas:

1. Persamaan keadaan gas .

Dengan mengasumsikan zat bersifat ideal sehingga harga Z=1, maka

persamaan gas ideal akan menjadi atau dengan BM

adalah bobot molekul gas dan P adalah tekanan. Dari rumus diatas, untuk gas

densitas suatu fluida akan meningkat dengan meningkatnya tekanan pada fluida

tersebut.

2. Penyederhanaan persamaan energi dan kontinuitas dengan asumsi steady state.

Persamaan kontinuitas untuk fluida yang kompresibel adalah

dimana m1 dan m2 adalah kecepatan massa alir dengan dimensi M/s, atau

dimana A adalah luas penampang, dan v adalah

kecepatan. Dengan mensubtitusikan persamaan tersebut kedalam persamaan

energi dan dengan melakukan penyederhanaan maka akan didapat hubungan

. Untuk fluida yang inkompresibel nilai dari

akan sama dengan 1. sedangkan untuk fluida yang kompresibel nilai antara

perbandingan densitas akan lebih dari 1. Dengan mengasumsikan bahwa

adalah densitas inlet. Maka nilai dari densitas outlet akan semakin menurun

dengan adanya penurunan tekanan outlet atau .

Hal tersebut akan menyebabkan pressure drop inkompresibel akan lebih kecil

dibandingkan dari pressure drop dari fluida yang kompresibel.

Analisa Data dan Pengolahan Data

Persamaan yang digunakan untuk membandingkan keadaan tekanan pada posisi 1 dan 2

adalah persamaan kontinuitas. Karena nilai a1 > a2, maka berdasarkan persamaan kontinuitas v1 <

v2. Karena P0-P1 sebanding dengan v1 dan P0-P2 sebanding dengan v2 maka P0-P1 < P0-P2.

Hubungan ini terbukti pula dari data yang diperoleh dari percobaan. Karena nilai P0 selalu

konstan maka dapat disimpulkan bahwa P1 > P2. Grafik hubungan P0-P1 terhadap P0-P2 berbentuk

linear dengan gradien positif. Artinya dengan kenaikan nilai P0-P1, maka nilai P0-P2 juga akan

naik. Persamaan garis untuk kedua percobaan ini sama, karena nilai variasi laju alir udara sama

untuk kedua percobaan, dan fluida yang mengalir juga sama yaitu udara. Pada percobaan ini

terdapat kesalahan yang terbukti oleh nilai simpangan pada grafik yang tidak sama dengan 1

(R<1). Penyimpangan yang terjadi pada percobaan ini disebabkan manometer minyak yang

digunakan kondisinya telah kurang baik, karena minyak yang digunakan telah terkontaminasi

sehingga penunjukan tekanannya kurang akurat karena densitasnya telah berubah (densitasnya

bukan densitas minyak murni). Nilai P0-P1 yang sebanding dengan P0-P2 dapat dibuktikan sbb :

m . Δ [ Pρ

+ v2

2+Cv . T ]=Q−W 2−W f

Dengan mengabaikan panas, kerja, dan rugi kerja, maka kita mendapatkan:

V 1=√ 2 ( P 0−P 1 )ρ0

V 2=√ 2 ( P 0−P 2 )ρ0

Dari persamaan kontinuitas, m=ρ .a .V =konstan , maka didapatkan hubungan

a1. V 1=a2.V 2 . Jadi P 0−P 2=( a1

a2)2

. (P 0−P 1 ).

Berdasarkan rumus tersebut, terbukti bahwa P0-P2 berbanding lurus dengan P0-P1.

Persamaan di atas adalah persamaan aliran inkompresibel. Pada aliran gas, tekanan di tiap titik

bervariasi, sehingga asumsi densitas konstan harus dikoreksi dalam perhitungan. Namun, asumsi

densitas konstan tersebut tetap dapat digunakan untuk perhitungan apabila kecepatan aliran kecil

dibandingkan kecepatan suara.

Jika fluida adalah kompresibel, maka ketika fluida melewati bagian konvergen, fluida

tersebut akan terkompresi sehingga densitasnya menjadi meningkat. Bisa dikatakan bahwa untuk

laju alir massa fluida (udara) konstan, maka pada saat fluida melewati bagian konvergen dan tiba

di titik 2, densitas fluida kompresibel lebih besar daripada densitas fluida inkompresibel.

Perbedaan densitas ini akan berpengaruh kepada kecepatan fluida ketika melalui bagian

konvergen. Hubungan laju alir massa m dengan densitas terlihat pada persamaan:

m = .v.A

sehingga kecepatan fluida kompresibel lebih kecil daripada kecepatan fluida inkompresibel. Hal

ini kemudian berakibat tekanan absolut di titik 2 (P2) untuk fluida kompresibel lebih besar

daripada tekanan absolut (P2) untuk fluida inkompresibel

Untuk kondisi kompresibel, maka kita harus menghubungkan densitas dengan suhu dan

tekanan. Hubungan yang paling sederhana adalah persamaan gas ideal :

P= R . ρ . TM

Dalam percobaan ini penambahan laju alir udara dalam kompresor dilakukan dengan cara

memperkecil penghambatan keluaran pada kompresor. Karena pada percobaan dilakukan

memperkecil penghambatan output pada kompresor, maka terlihat dalam data bahwa harga (P0 -

P1) dan (P0−P2 ) semakin besar. Hal ini dikarenakan pengurangan penghambatan output maka

akan memperbesar laju alir. Sesuai dengan hubungan bahwa laju alir dan tekanan berbanding

terbalik maka P1 dan P2 menurun sehingga (P0−P1 ) dan (P0−P2 ) meningkat..

Dari perhitungan data, dapat kita lihat bahwa kecepatan laju alir udara di titik 2 lebih

besar daripada di titik 1 karena tekanan di titik 2 lebih kecil daripada tekanan di titik 1. Dari

pengamatan ini dapat disimpulkan bahwa pipa konvergen-divergen tersebut dapat mengubah

tekanan sehingga terjadi pressure drop dan kita dapat menghitung laju alir udara di pipa.

Analisa Grafik

Persamaan yang digunakan untuk membandingkan keadaan tekanan pada posisi 1 dan 2

adalah persamaan kontinuitas. Karena nilai a1 > a2, maka berdasarkan persamaan kontinuitas v1 <

v2. Karena P0-P1 sebanding dengan v1 dan P0-P2 sebanding dengan v2 maka P0-P1 < P0-P2.

Hubungan ini terbukti pula dari data yang diperoleh dari percobaan. Karena nilai P0 selalu

konstan maka dapat disimpulkan bahwa P1 > P2.

Grafik hubungan P0-P1 terhadap P0-P2 berbentuk linear dengan gradien positif. Untuk

percobaan bagian 1 diperoleh gradien sebesar m = 22,908 dan untuk percobaan 1 bagian kedua

diperoleh nilai gradien sebesar m = 91,379. Praktikan mengamati bahwa dengan kenaikan nilai

P0-P1, maka nilai P0-P2 juga akan naik. Terdapat kesalahan yang terjadi dalam percobaan ini

dengan R yang terbentuk pada grafik tidak sama dengan 1 (R<1). Namun nilai R cukup

mendekati angka 1, untuk grafik percobaan 1 bagian 1, diperoleh R2 = 0,9927 sedangkan untuk

grafik percobaan 1 bagian 2 diperoleh R2 = 0,9924. Penyimpangan ini disebabkan antara lain

karena manometer minyak yang digunakan kondisinya telah kurang baik, karena minyak yang

digunakan telah terkontaminasi sehingga sehingga densitas minyaknya berubah hal ini akan

berpengaruh pada pengurangan tekanan.

Analisa Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada percobaan 1, yaitu kompresor, pipa konvergen dan divergen

serta alat ukur tekanan di titik-titik pipa. Kompresor merupakan alat untuk menaikkan tekanan

fluida. Pipa yang berhubungan dengan kompresor, menjadikan udara terhisap ke dalam pipa.

Kita dapat mengeset kecepatan aliran udara dengan mengatur input kecepatan aliran yang

diinginkan pada kompresor. Tekanan udara di pipa baik di titik 1 ataupun 2 diukur relatif

terhadap titik 0 (tekanan normal) dengan menggunakan manometer. Manometer yang digunakan

digunakan adalah 2 buah manometer tabung miring yang berisi minyak dan manometer raksa.

Manometer tabung miring memiliki 3 variasi kemiringan yaitu yang memiliki sudut

paling kecil terhadap bidang horizontal yaitu 12,7 mm. Kemiringan selanjutnya semakin vertical

yaitu 25,4 mm dan 50,8 mm. Manometer tabung miring diaplikasikan untuk pembacaan tekanan

yang relatif kecil karena head yang berpengaruh pada fluida statik (dalam hal ini minyak) adalah

head normal bidang. Ketika mengukur perbedaan tekanan kecil, head dari kenaikan fluida sangat

kecil sehingga keakuratannya kecil atau bahkan tidak terlihat. Ketika manometer tersebut

dipasang miring, walaupun ketinggian berdasarkan sumbu y nya sangat kecil namun kenaikan

terhadap sisi miringnya cukup terlihat. Oleh karena itu, ada faktor k sebagai faktor koreksi

terhadap tekanan yang terbaca dengan tekanan yang sesungguhnya.

Manometer raksa pada percobaan ini digunakan untuk percobaan yang menggunakan laju

alir udara yang relatif besar. Selain kemiringan atau tidak sebuah manometer spesifik terhadap

besarnya kecepatan aliran/besarnya perbedaan tekanan, pemilihan fluida di dalam manometer

juga disesuaikan. Ketinggian fluida yang tertekan oleh sebuah rekanan di dalam manometer

dipengaruhi densitas dari fluida tersebut. Hal ini sesuai dengan persamaan mekanika fluida statis.

Analisa Kesalahan

Beberapa kesalahan yang kemungkinan besar terjadi pada percobaan 1 yaitu seperti

kesalahan praktikan dalam pembacaan manometer raksa yang sulit, karena ketinggian air raksa

yang turun naik sehingga menyebabkan data kurang akurat. Pembacaan manometer tabung

miring yaitu pada skala tabung manometer yang terbasahi oleh kenaikan tersebut walaupun

hanya di ujung bagian bawah pipanya, tetapi beberapa kali praktikan membaca di skala minyak

yang memenuhi tabung. Hal ini menyebabkan tekanan terukur lebih kecil. Penyimpangan yang

terjadi pada percobaan ini disebabkan manometer minyak yang digunakan kondisinya telah

kurang baik, karena minyak yang digunakan telah terkontaminasi sehingga penunjukan

tekanannya kurang akurat karena densitasnya telah berubah (densitasnya bukan densitas minyak

murni). Selain itu, pada sebuah selang manometer minyak telah terdapat gelembung minyak dari

manometer, hal ini akan menyebabkan perbedaan tekanan yang diukur dengan tekanan yang

terbaca di manometer.

IV.2. Percobaan 2 : Karakteristik Aliran Tekanan untuk Saluran Konvergen Divergen

Analisa Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui suatu fenomena dari penghambatan

(chocking). Chocking adalah suatu keadaan dimana nilai maksimum dari laju alir massa dimana

laju alir massa tidak akan mengalami kenaikan lagi terhadap kenaikan dari pressure dropnya.

Pada percobaan, fenomena chocking dilakukan pada pembacaan grafik dari laju alir massa

terhadap pressure drop (P0– P3). Secara teoritis ketika terjadinya chocking, walaupun nilai dari

P3 diturunkan, (P0– P3) semakin besar nilai dari P2 tidak mengalami penurunan dan pada kondisi

ini adalah nilai optimum dari P2, yang nilainya akan sama dengan P2 (optimum) = rc.Po

P2(optimum) = 0.5238 x 101,325 kPa = 53,53 kPa

(P0-P2)=101,325 kPa -53,53 kPa= 47,8 kPa

Sehingga nilai dari tekanan P2 terkecil adalah 53,53 kPa dan pada saat tekanan ini proses

alat akan mengalami chocking atau hambatan. Peristiwa chocking terjadi ketika laju alir massa

akan tetap konstan seberapapun perubahan tekanan yang diberikan sistem. Input variabel pada

percobaan ini yaitu interval laju alir. Percobaan I bagian 1 interval laju alirnya 20 kg/s hingga 60

kg/s dengan interval 5 kg/s.

Setiap laju alir diambil data perubahan tekanan diketiga titik, yang mana memiliki luas

penampang yang berbeda-beda. Manometer pada percobaan ini dipasang miring. Manometer

yang dipasang miring (inclined) bertujuan agar memungkinkan pengukuran perbedaan tekanan

yang relative kecil. Manometer miring ada 3 jenis skala kemiringan 12,7 mm, 25,4 mm dan 50,8

mm. Manometer inclined 12,7 mm memiliki sudut kemiringan dari bidang horizontal yang

paling kecil dan 50,8 memiliki sudut kemiringan dari bidang horizontal paling besar. Pada

percobaan ini, digunakan inclined dengan sudut kemiringan terbesar, yaitu 50,8.

Analisa Data dan Pengolahan Data

Data yang didapat pada percobaan 2 dapat dilihat pada data pengamatan, secara garis

besar data yang diperoleh meningkat seiring dengan ditingkatkannya input variable yakni laju

alir. Perubahan signifikan terlihat pada manometer raksa, manometer ini memang cocok

digunakan untuk pengukuran perubahan tekanan pada laju alir yang besar. Skala yang

digunakan merupakan skala yang lebih besar dibandingkan dengan manometer tabung miring.

Peristiwa chocking terjadi ketika laju alir massa akan tetap konstan seberapapun

perubahan tekanan yang diberikan sistem. Pada grafik itu belum terlihat peristiwa chocking

karena laju alir massa ternyata masih terus meningkat seiring dengan peningkatan perubahan

tekanan. Sebenarnya tanpa melakukan percobaan pun, perisitiwa chocking dapat diramalkan

melalui rumus :

mT=aT (P0 ρ0)

12

1 . 461

Dapat dikatakan bahwa pada kondisi chokking aliran telah berubah menjadi aliran sonic

pada throat. Sehingga pada titik itu kita tidak bisa menambah laju alir lagi. Kondisi ini terjadi

saat informasi tekanan di posisi 3 tidak bisa lagi terkirim ke posisi 1 dikarenakan dikalahkan oleh

laju yang melawan yang sangat besar. Dalam percobaan ini aliran dalam pipa dianggap adiabatik

(perpindahan kalor melalui dinding pipa diabaikan).

Penghitungan dilakukan berdasarkan rumus yang terdapat pada modul, sebagai berikut :

Menghitung massa jenis dengan persamaan:

ρ=P0

R .T0

Menghitung laju alir massa percobaan dengan hubungan:

Menghitung laju alir massa literatur dengan hubungan:

m.

=ρoa1√ 2 γγ−1

P0

ρ0

(r2/ γ−r ( γ +1 )/γ )

Analisa Grafik

Berdasarkan hasil pengolahan data yang dilakukan oleh praktikan, didapat hubungan

antara (P0-P3) vs. m dan (P0 -P2) vs (P0 -P3).

Pada grafik (P0-P3) vs m dapat dilihat bahwa nilai m masih terus meningkat. Tidak

terlihat bagian yang menggambarkan nilai m yang konstan. Pada grafik (P0 -P2) vs (P0-P3),

terlihat bahwa terdapat data P0-P3 yang konstan, sehingga pada grafik terbentuk garis lurus. Hal

ini sebenarnya menunjukkan terjadinya choking. Namun pada perhitungan laju alir tidak

menunjukkan data yang konstan yang disebabkan kesalahan perhitungan dan kurang akuratnya

data akibat pembulatan. Fenomena choking yang sebenarnya tidak dapat teramati karena

keterbatasan kapasitas kompresor untuk menurunkan P2 lebih rendah lagi hingga mencapai

keadaan kritisnya. Sedangkan yang terlihat pada grafik antara (P0 -P3) vs (P0 -P2) adalah dengan

adanya penurunan dari P3 akan menyebabkan penurunan dari P2. Atau dengan kata lain P3 dan P2

adalah berbanding lurus sehingga (P0 -P3) dan (P0 -P2) pun berbanding lurus.

Analisa Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan pada percobaan 2, adalah saluran konvergen dan divergen,

kompressor serta alat ukur tekanan di titik-titik pipa. Saluran konvergen merupakan saluran yang

memiliki luas penampang aliran yang semakin kecil, sedangkan saluran divergen adalah saluran

yang memiliki luas penampang aliran yang semakin besar. Kompresor dapat digunakan untuk

meningkatkan tekanan fluida. Pada percobaan yang telah dilakukan, titik 1 merupakan titik pada

saluran divergen, titik 2 merupakan titik pada saluran konvergen, dan titik 3 merupakan titik

pada saluran divergen.

Tekanan udara di pipa baik di titik 1 ataupun 2 diukur relatif terhadap titik 0 (tekanan

normal) dengan menggunakan manometer. Apabila terjadi perbedaan tekanan, maka minyak

yang berada didalam maonemeter tabung akan terhisap dengan ketinggian yang bervariasi sesuai

dengan laju alir yang diberikan. Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara adalah

manometer. Tekanan udara di pipa diukur terhadap tekanan atmosfer.

Pada percobaan 2, digunakan manometer yang manometer tabung miring yang berisi

minyak dan manometer raksa. Manometer tabung miring memiliki 3 variasi kemiringan yaitu

12,7 mm, 25,4 mm dan 50,8 mm. Kemiringan pada manometer tabung ini dilakukan untuk

penentuan tekanan yang kecil. Manometer tabung yang diletakkan miring ini juga berguna dalam

pembacaan tekanan yang mana kenaikannya cukup kecil. Sedangkan manometer raksa

digunakan pada percobaan yang menggunakan laju alir udara yang relatif besar.

Analisa Kesalahan

Dalam percobaan ini terdapat kesalahan relatif antara laju alir massa pada percobaan

dengan laju alir massa pada teori yang ditunjukkan dengan nilai % kesalahan relatif dari

perhitungan mperc dibandingkan dengan mteori. Hal ini dimungkinkan oleh adanya arus eddy

maupun friksi antara udara dengan dinding saluran yang menyebabkan hilangnya sebagian

energi selama udara mengalir di dalam saluran.

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini sudah tidak menunjukkan hasil yang

akurat. Dapat dilihat dari tidak berfungsinya salah satu dari alat yang tersedia, sehingga

menghambat praktikan untuk melakukan percobaan dan tentunya berpengaruh terhadap hasil

percobaan yang didapat.

IV.3. Percobaan 3: Efisiensi Diffuser/Saluran Diffuser

Analisa Percobaaan

Percobaan ini bertujuan untuk menunjukan pengaruh kompresi pada aliran udara di

dalam saluran konvergen-divergen. Penggunaan bagian konvergen dalam suatu aliran adalah

untuk meningkatkan kecepatan gas dan menurunkan tekanannya. Sedangkan dalam bagian

divergen, aliran itu bisa subsonik maupun supersonik. Tujuan penggunaan bagian divergen pada

kedua jenis aliran tersebut berbeda. Dalam aliran subsonik, tujuan penggunaan bagian divergen

adalah untuk menurunkan kecepatan dan mendapatkan kembali tekanan sesuai persamaan

Bernoulli. Dalam aliran supersonik, tujuan penggunaan bagian divergen adalah untuk

mendapatkan bilangan Mach yang lebih dari satu.

Untuk menyelidiki tekanan sepanjang saluran divergen, praktikan melakukan dua bagian

percobaan untuk mengukur tekanan di sepanjang saluran divergen. Percobaan bagian pertama,

pengukuran tekanan menggunakan manometer tabung miring yang berisi minyak dengan

kemiringan (inclined) 25.4 mm, sedangkan pada percobaan bagian kedua, pengukuran tekanan

menggunakan manometer air raksa. Variasi data yang diambil dilakukan dengan mengubah-ubah

daya motor pada kompresor sehingga didapatkan laju alir udara yang berbeda-beda. Kompresor

berfungsi sebagai alat yang memberikan udara sebagai umpan pada saluran. Untuk manometer

tabung miring berisi minyak menggunakan interval laju alir yang relatif lebih kecil, yaitu 5 kg/s,

7 kg/s, 9 kg/s, 11 kg/s, dan 13 kg/s. Penggunaan interval laju alir yang relatif kecil ini disebabkan

oleh pengukuran perbedaan tekanan pada manometer yang dipasang miring (inclined)

menghasilkan perbedaan tekanan yang relatif kecil. Sebaliknya, pada manometer air raksa, laju

alir udara atau input variabelnya lebih besar, berkisar 30 kg/s, 35 kg/s, 40 kg/s, 45 kg/s, dan 50

kg/s, karena skala pada manometer raksa ini relatif lebih besar dibandingkan dengan manometer

tabung miring sehingga laju alir yang digunakan pun besar agar perbedaan tekanan tersebut

dapat dibaca atau diukur. Tekanan yang diukur pada percobaan ini ialah tekanan pada titik 1 (P1),

titik 2 (P2), dan titik 3 (P3) pada pipa relatif terhadap Po (tekanan udara luar).

Analisa Data dan Perhitungan

Dalam percobaan ini, kami menghitung besar P0 – P1, P0 – P2, dan P0 – P3 dengan

menggunakan manometer tabung miring dan manometer air raksa dimana perbedaan tekanan ini

digunakan untuk menentukan efisiensi saluran divergen/diffuser yang merupakan rasio

perbedaan tekanan antara yang masuk dan keluar diffuser, sehingga persamaan efisiensi diffuser

yang digunakan dalam percobaan ini ialah:

η=P3−P2

P1−P2

Berdasarkan rumus di atas, besar P3−P2 harus lebih kecil daripada P1−P2. Efisiensi

difuser ini dapat digunakan sebagai alat ukur performa nyata difuser. Nilai efisiensi akan

semakin besar apabila P3 semakin besar dibandingkan P1 atau P1 semakin kecil dengan acuan P2.

Efisiensi difuser akan bernilai 100% jika P3=P1. Artinya, tidak ada perubahan tekanan fluida

ketika melewati kerongkongan difuser. Namun, dalam keadaan nyata, hal ini mustahil terjadi

disebabkan adanya konversi energi ke dalam bentuk lain seperti energi panas karena friksi,

akibatnya P3<P1. Kecilnya efisiensi difuser yang didapatkan, antara lain disebabkan oleh

beberapa hal, yaitu sifat fluida yang digunakan, apakah kompresibel atau inkompresibel. Fluida

yang kompresibel seperti pada percobaan ini akan memiliki efisiensi yang lebih kecil daripada

fluida inkompresibel. Pada aliran kompresibel tekanan yang masuk (P1) akan berbeda dengan

tekanan yang keluar (P3) karena adanya perubahan densitas. Sedangkan untuk aliran

inkompressibel, perbedaan tekanan masukan dan keluaran difuser sangat kecil dan bisa dianggap

tak ada perbedaan karena diameter masukan dan keluaran adalah sama. Harga ( P3−P2) pada

aliran kompresibel akan lebih kecil dibandingkan (P3−P2) pada aliran inkompresibel dan harga

(P1−P2) pada aliran kompresibel akan lebih besar daripada harga (P1−P2) pada aliran

inkompressibel sehingga efisiensi aliran kompresibel lebih kecil daripada efisiensi aliran

inkompressibel.

Selain itu, laju alir massa fluida juga mempengaruhi nilai efisiensi ini. Semakin besar laju

alir massa, berarti kecepatan fluida semakin besar maka aliran fluida akan semakin turbulen.

Semakin turbulen aliran, kehilangan energi akibat friksi akan semakin kecil sehingga

efisiensinya naik. Dengan kata lain efisiensi difuser akan meningkat jika laju alir meningkat.

Dengan demikian pengaruh kompresibilitas terhadap efisiensi diffuser terletak pada faktor

densitasnya. Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus:

η=( P3−P2 ) ρ3

( P1−P2 ) ρ1

Pada P yang rendah perbedaan densitas tidak signifikan sehingga 3 1. Dalam kasus

ini rumus efisiensi diffuser menjadi

η=( P3−P2 )( P1−P2 )

Jadi sebenarnya rumus ini berlaku untuk aliran inkompressibel dimana 3 = 1, tetapi

karena percobaan dilakukan pada P rendah maka rumus inkompresibel dapat diberlakukan pada

aliran kompresibel.

Dari hasil pengolahan terlihat bahwa efisiensi difuser rata-rata yang didapatkan apabila

menggunakan manometer tabung miring lebih kecil, yaitu sekitar 67.69% daripada menggunakan

manometer air raksa yaitu sebesar 74.66%. Perbedaan nilai efisiensi keduanya disebabkan oleh

perbedaan ketelitian pengukuran. Sebab, pada manometer air raksa yang digunakan ialah raksa

murni, sehingga pengukuran pengukuran manometer raksa lebih sulit karena kurang jelasnya

titik perhentian gerakan raksa pada gelas, sedangkan pada manometer tabung miring berisi

minyak, skala untuk mengukur perbedaan tekanan lebih kecil sehingga tingkat ketelitian dari

manometer tersebut lebih besar.

Analisa Grafik

Dalam percobaan ini, terdapat dua macam grafik yang merupakan plot antara P1−P2

sebagai sumbu x dan P3−P2 sebagai sumbu y. Masing-masing grafik menunjukkan hubungan

P3−P2 terhadap P1−P2 baik pada manometer minyak maupun manometer air raksa. Dari kedua

grafik yang terbentuk, terlihat bahwa grafik berbentuk linear dengan gradien positif. Hal ini

berarti bahwa kenaikan P3−P2berbanding lurus dengan P1−P2.

Untuk manometer minyak atau tabung miring 25.4 mm diperoleh nilai R2 = 0.9008

dimana nilai ini menunjukkan bahwa data yang diperoleh lumayan akurat karena R2 < 1 bukan

sama dengan 1. Kemudian berdasarkan grafik untuk manometer tabung miring, didapatkan

persamaan grafik:

y=0.6 852 x+0.20 8 2

( P3−P2)=η ( P1−P2 )

Dimana berdasarkan analogi di atas, diperoleh efisiensi diffuser ketika menggunakan manometer

tabung miring 25.4 mm sebesar η=0. 39486=39 . 49 %.

Untuk manometer raksa diperoleh nilai R2 = 0.9993 dimana nilai ini menunjukkan bahwa

data yang diperoleh hampir akurat karena hampir sepenuhnya linier yang ditunjukkan dengan R2

= 1. Kemudian berdasarkan grafik untuk manometer tabung miring, didapatkan persamaan

grafik:

y=1 . 2777 x+0.5041

( P3−P2)=η ( P1−P2 )

Dimana berdasarkan analogi di atas, diperoleh efisiensi diffuser ketika menggunakan manometer

air raksa sebesar η=1=100 %.

“Efisiensi diffuser mencapai 100 % berarti data yang dilakukan hasilnya sangat akuran

pada saat pemakaian manometer raksa.”

Analisa Alat dan Bahan

Peralatan utama yang digunakan pada percobaan Efisiensi Difuser/Saluran Difuser ini

hampir sama dengan alat yang digunakan pada percobaan 1 dan 2, antara lain kompresor, pipa

konvergen-divergen, manometer tabung miring berisi minyak, dan manometer raksa. Kompresor

merupakan alat untuk menaikkan tekanan fluida. Pipa yang berhubungan dengan kompresor,

menjadikan udara terhisap ke dalam pipa, sehingga kecepatan aliran udara dapat divariasikan

dengan mengatur input kecepatan aliran yang diinginkan pada kompresor.

Saluran konvergen merupakan saluran yang memiliki luas penampang aliran yang

semakin kecil, sedangkan saluran divergen adalah saluran yang memiliki luas penampang aliran

yang semakin besar. Pada percobaan yang telah dilakukan, titik 1 merupakan titik pada saluran

divergen, titik 2 merupakan titik pada saluran konvergen, dan titik 3 merupakan titik pada

saluran divergen.

Kemudian, manometer tabung miring dan manometer air raksa digunakan untuk

mengukur perbedaan tekanan pada pipa konvergen-divergen. Jika terjadi perubahan tekanan

pada pipa konvergen-divergen, manometer tabung miring yang berisi minyak nantinya akan

bergerak menuju skala tertentu, dimana untuk manometer jenis ini khusus digunakan untuk

pengukuran tekanan yang tidak terlalu besar. Ketelitian pada manometer tabung miring lebih

besar apabila dibandingkan dengan manometer biasa atau manometer raksa. Hal tersebut

dikarenakan pembacaan skala yang lebih spesifik dengan kemiringan manometer tersebut.

Semakin miring manometer minyak, maka akan semakin kecil nilai pengali untuk tekanan yang

terukur. Lalu, untuk percobaan ini manometer tabung miring dengan fluida minyak ini

dimiringkan (inclined) sebesar 25,4 mm. Sebab, kemiringan ini adalah kemiringan ideal dimana

beda tekanan pada ketiga titik dapat terukur dengan baik. Jika inclined-nya terlalu kecil, maka

kemungkinan beda tekanan pada titik ketiga tidak akan terbaca oleh alat, karena angkanya terlalu

besar, dan lebih buruknya akan merusak alat karena ada kemungkinan minyak masuk ke dalam

selang karena tekanannya yang cukup tinggi. Jika kemiringan terlalu besar, maka kemungkinan

beda tekanan pada titik pertama tidak terbaca oleh alat, karena angkanya yang terlalu kecil.

Digunakan minyak sebagai fluida manometer, karena massa jenisnya yang sedikit lebih besar

dari air, sehingga tidak dibutuhkan panjang manometer yang lebih besar untuk range tekanan

tertentu (0-2.5 kPa) dibandingkan dengan menggunakan air.

Sebaliknya, untuk pengukuran tekanan yang cukup tinggi menggunakan manometer

raksa. Hal ini dikarenakan densitas raksa yang cukup besar, sehingga tidak terjadi lonjakan

cairan yang dapat membuat fluida pengukur masuk ke dalam sistem dan menghindari kesalahan

pengukuran akibat cairan yang masuk ke dalam sistem (tekanan yang terukur tidak akurat/aliran

udara tersumbat oleh minyak).

Analisa Kesalahan

Pada saat melakukan percobaan dengan manometer tabung miring, sudah terdapat

minyak yang masuk ke dalam selang berupa gelembung minyak, yang tentunya akan

mempengaruhi hasil pembacaan alat. Sebab, keberadaan minyak dalam selang ini menghambat

udara tekan yang masuk ke dalam alat sehingga dapat menyebabkan perbedaan tekanan yang

diukur dengan tekanan yang terbaca di manometer. Namun, berdasarkan data yang diperoleh

belum cukup akurat, hal ini dapat dilihat dari grafik yang terbentuk memiliki nilai R2 yang tidak

mendekati 1 yaitu 0.9008. Namun pada saat pemakaian manometer raksa hamper tidak terjadi

kesalahan karena nilai R2 adalah 0.9993 dan efisiensi diffuser adalah 100 %.