LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASI

ACARA VPENGUKURAN BILANGAN REYNOLD UNTUK ALIRAN PRODUK

PANGAN CAIR

OLEHSRI HARTATI

J1B 013 105

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIANFAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI

UNIVERSITAS MATARAM2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengairan tidak hanya terbatas untuk kepentingan pertanian saja atau

dengan perkataan lain ”bukan hanya terbatas pada suatu usaha atau kegiatan

penyediaan air bagi kepentingan pertanian saja, melainkan pula untuk

mencukupi berbagai kepentingan hidup manusia dan makhluk-makhluk hidup

lainnya. Kita perhatikan saja, perlindungan pengairan dan berbagai bentuk

pencemaran, bukan hanya bagi kepentingan manusia saja melainkan lebih luas

dari itu, menjangkau kepentingan hidup berbagai makhluk lainnya. Suatu

pengetahuan tentang kelakuan dari tanda yang bergerak adalah penting bagi

seorang insinyur ilmuan. Prinsif dasarnya adalah sama apakah itu mempelajari

darah dalam pembuluh darah atau minyak dalam pipa. Dalam percobaan ini

kita akan menguji kondisi dimana aliran yang melalui kapiler adalah aliran

tekanan yang harus dipertahankan di atas panjang yang diberikan untuk

mempertahankan aliran yang sama. Viscous adalah fluida yang masih

dipengaruhi oleh viskositas( hambatan ) atau kekentalan. Dan merupakan sifat

yang ada dalam fluida yang menentukan karakteritas fluida tersebut.

1.2 Tujuan Praktikum

Praktikum ini dilakukan dengan tujuan untuk mempelajari aliran

yang melalui pipa kapiler dan untuk mengetahui arti aliran laminar dan

turbulen dan menentukan kecepatan transisi antara kedua aliran.

BAB IIIPELAKSANAAN PRAKTIKUM

3.1. Waktu dan Tempat Praktikum

Praktikum ini dilaksanakan pada hari Minggu, 30 November 2014 di

Laboratorium Teknik dan Konservasi Lingkungan Pertanian Fakultas Teknologi

Pangan dan Agroindustri Universitas Mataram.

3.2. Alat dan Bahan Praktikum

3.2.1. Alat-alat praktikum

Alat-alat yang digunakan pada praktikum ini antara lain, satu set pipa

aliran kapiler, bak penampung atau ember, gayung, gelas ukur, suntikan.

3.2.2. Bahan-bahan praktikum

Bahan-bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah air dan zat pewarna.

3.3. Prosedur Kerja

Langkah-langkah kerja yang dilakukan pada praktikum adalah sebagai

berikut:

1. Disiapkan peralatan praktikum.

2. Dialirkan air di dalam pipa, kemudian dicampur dengan zat pewarna.

3. Dilakukan percobaan untuk aliran laminar, transisi dan turbulen.

4. Diulang masing-masing perlakuan sebanyak tiga kali ulangan dan lakukan

setiap lima detik.

5. Dihitung bilangan Reynold untuk setiap aliran.

BAB IVHASIL PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

4.1 HASIL PENGAMATAN

Tabel 7. Pengamatan Aliran Laminer,Transisi Dan TurbulenAliran Volume Rata-Rata Re

1 2 3Laminar 300 ml 400 ml 350 ml 3,5 5,096 x10-2

Transisi 500 ml 600 ml 700 ml 5,17 3980,09Turbulen 700 ml 700 ml 800 ml 733,3

4.2 Perhitungan

Diketahui : ρ = 1 kg/m3

D = 0,02 m r = 0,01 m

A = π r2 = 3,14 ( 0,01)2 = 3,14 X 10-4 m2

μ= 0.084 x 10 -6 ns/ m2

Ditanya : a. debit (Q)

b. kecepatan (v)

c. bilangan raynold (RE)

1. Aliran laminar

a. Q = volume rata−rata

waktu

= 3,5 x 104

27 = 0,13x104

b. V =QA

=0,130 X 104

3,14 X 104

= 0,041 ms

c. Re =VxρxD

μ

=0,041 X 0,01 M

0,804 X 10−6

=4,1 X 10−4

O, 804 X 10−6

= 5,096x10−2

2. Aliran transisi

Q = volume rata−rata

waktu

=60011,6

=6 X 10−4

11,6

= 5,17 x10−5 m3s

V = QA

=5,17 x17 10−5

3,14 x 10−4

= 0,16 ms

Re =0,16 x1 x0,02

0,804 x10−6

= 3980,093. Aliran turbulen

a. Q = volume rata−rata

waktu

=7,33 x10−6

2 ,, 44 x10−4

= 3,005 m3s

b. V =QA

=2,44 x10−4

3,14 x10−4

= 0,77x10−4

c. Re =VxρxD

μ

= 0,77 x1 x0,02

0,804 x10−6

= 19154,22

BAB VPEMBAHASAN

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata Fluida mencakup zat cair dan

gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras

atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa

mengalir. Bilangan reynold adalah bilangan yang tidak berdimensi yang

menunjukkan sifat suatu aliran sehingga besarnya tidak bergantung pada sistem

yang dipakai. Reynold menunjukkan bahwa untuk kecepatan aliran yang kecil, zat

warna akan mengalir dalam satu garis lurus dalam pipa kapiler. Bila kecepatan

bertambah besar, aliran akan mulai bergelombang dan akhirnya pecah dan

menyebar pada pipa kapiler yang mengalir. Dari pernyataan diatas bilangan

reynold dibagi menjadi tiga jenis aliran, yaitu aliran laminer, aliran transisi, dan

aliran turbulen.

Aliran laminer merupakan partikel-partikel fluida yang bergerak secara

paralel ( tidak saling memotong), atau aliran berlapis (tetap). Hal ini menunjukkan

bahwa di seluruh aliran air, debit alirannya tetap atau kecepatan aliran tidak

berubah menurut waktu. Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk

meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran

laminar memenuhi hukum kekentalan (viskositas) Newton. Sehingga dalam aliran

laminer tingkat kekentalanya lebih besar dibandingkan kecepatannya. Pada pipa

aliran laminar terjadi jika bilangan Reynold kurang dari 2300 (Re < 2300). Hal ini

dibuktikan dari hasil percobaan aliran laminer yang bernilai 5,096 x10-2.

Aliran turbulen mempunyai ciri tidak adanya keteraturan dalam lintasan

fluidanya, aliran banyak bercampur, kecepatan fluida tinggi, panjang skala aliran

besar dan viskositasnya rendah. Karakteristik aliran turbulen ditunjukkan oleh

terbentuknya pusaran-pusaran dalam aliran, yang menghasilkan percampuran

terus menerus antara partikel-partikel cairan di seluruh penampang aliran. Dalam

keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan

geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian– kerugian

aliran. Pada percobaan aliran turbulen menghasilkan nilai 19154,22. Hal ini

membuktikan bahwa pada pipa aliran turbulen terjadi jika bilangan reynoldnya

lebih besar dari 4000 (Re>4000).

Aliran transisi merupakan perpindahan antara aliran laminer dan turbulen

atau sebaliknya. Karena aliran transisi tergantung pada gangguan-gangguan yang

dapat berasal dari luar atau karena kekasaran permukaan pipa, transisi tersebut

dapat terjadi dalam selang bilangan Reynolds antara aliran laminer dan aliran

turbulen. Dari sekian kali dalam percobaan aliran transisi ini hingga mendapatkan

nilai akhir yaitu sebesar 3980,09, maka aliran transisi ini terjadi jika bilangan

reynoldnya antara 2300 sampai 4000 (Re 2300-4000). Suatu aliran dikatakan

stabil bila gangguan–gangguan diredam.

Bahan dan produk pangan cair (fluida) dapat diklasifikasikan berdasarkan

kekentaiannya dan kemudahannya untuk mengalir. Secara umum, produk pangan

cair akan mengalir dan tidak mengalami disintegrasi apabila ada gaya yang

mengenainya. Contoh produk pangan cair untuk aliran laminer adalah saos, kecap,

jus, susu kental manis, sedangkan contoh produk pangan cair untuk aliran

turbulen adalah air mineral, air teh, air soda, dan lain-lain.

BAB VIKESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan yang telah dilakukan pada

praktikum ini, dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Bilangan Reynold (Re) merupakan perbandingan gaya-gaya yang disebabkan

oleh gaya inersia, gravitasi, dan kekentalan (viskositas).

2. Bilangan Reynold digunakan untuk menentukan jenis aliran yang terjadi pada

suatu fluida seperti aliran laminer, aliran transisi, dan aliran turbulen.

3. Pada pipa aliran laminer terjadi jika bilangan reynold kurang dari 2300, aliran

transisi terjadi jika bilangan reynold antara 2300-4000, dan aliran turbulen yaitu

terjadi jika bilangan reynoldnya lebih besar dari 4000.

4. Keteraturan lintasan mempengaruhi kecepatan aliran.

5. Setiap aliran memiliki kecepatan aliran yang berbeda-beda.

6.2. Saran

Setiap praktikan harus lebih teliti dan serius dalam melakukan pengamatan

agar hasil yang di dapat lebih akurat dan tidak memakan waktu lama dalam

mendapatkan hasil yang benar.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 PENGERTIAN BILANGAN REYNOLD

Bilangan Reynold merupakan salah satu bilangan tak berdimensi yang

paling penting dalam mekanika fluida dan digunakan, seperti halnya dengan

bilangan tak berdimensi lain, untuk memberikan kriteria untuk menentukan

dynamic similitude. Jika dua pola aliran yang mirip secara geometris, mungkin

pada fluida yang berbeda dan laju alir yang berbeda pula, memiliki nilai bilangan

tak berdimensi yang relevan, keduanya disebut memiliki kemiripan dinamis.

Misalnya pada aliran dalam pipa, panjang karakteristik adalah diameter pipa, jika

penampang pipa bulat, atau diameter pipa hidrolik untuk penampang pipa tak

bulat. Perbandingan gaya-gaya yang disebabkan oleh gaya inersia, gravitasi dan

kekentalan (viskositas) dikenal sebagai bilangan Reynold. (Fathorraman,2013)

2.2 PENGERTIAN FLUIDA

Mekanika fluida adalah ilmu mekanika dari zat cair dan gas yang

didasarkan pada prinsip yang sama dengan prinsip yang dipakai pada zat padat.

Aliran zat cair di dalam pipa dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu aliran

laminar dan aliran turbulen. Aliran laminar adalah aliran yang bergerak dalam

lapisan-lapisan atau lamina-lamina, tukar menukar momentum secara molekuler

saja. Aliran turbulen mempunyai gerakan partikel-partikel fluida yang sangat

tidak menentu, dengan saling tukar menukar momentum dalam arah melintang.

Untuk menyatakan gerak fluida adalah dengan mengikuti gerak partikel didalam

fluida. Kecepatan dari tiap partikel fluida pada satu titik tertentu adalah tetap,

disebutkan bahwa aliran bersifat tunak, pada suatu titik tertentu tiap partikel fluida

akan mempunyai kecepatan sama baik, besar, maupun arahnya. Pada titik yang

lain suatu partikel mungkin mempunyai kecepatan yang berbeda aliran tunak

seperti ini terjadi pada aliran yang pelan, kecepatan yang berubah dari titik ke titik

disebut aliran turbulen. Aliran laminar tidak dapat di anggap tanpa pusaran sama

sekali, tetapi aliran laminar mempunyai gerak translasi dan rotasi pada bagian

pusatnya dan kecepatan sudutnya merupakan harga yang rill. Gerak fluida

didalam suatu pipa aliran haruslah sejajar dengan dinding tabung, meskipun besar

kecepatan fluida dapat berbeda dari satu titik ke titik lain didalam pipa. Jika jarak

antar garis- garis arus adalah kecil, maka kecepatan fluida haruslah besar. Tempat

dengan garis-garis yang renggang tekanannya akan lebih besar dari pada tempat

dengan garis arus yang rapat. Sifat pokok aliran serta posisi relarifnya ditunjukkan

oleh bilangan reynold. Persamaan yang lebih umum, yang memperhitungkan

viskositas telah dikembangkan dengan menyertakan tegangan geser. Berdasarkan

data eksperimen kita mendapatkan bahwa ada 4 faktor yang menentukan apakah

suatu aliran bersifat laminar atau turbulen. Kombinasi dari empat factor ini

disebut bilangan Reynold, NR dan didefinisikan dari: NR = dengan ρ adalah rapat

massa fluida, v kecepatan rata – ratanya, η viskositas, dan D adalah garis tengah

pipa. Bilangan reynold adalah bilangan tanpa dimensi, sehingga harganya tidak

tergantung pada system satuan yang dipakai. Hasil-hasil eksperimen menunjukkan

bahwa jika suatu aliran harga bilangan reynold adalah antara 0 dan 2000, maka

aliran tersebut bersifat laminar, sedangkan diatas 3000 aliran bersifat turbulen.

Untuk bilangan reynold antara 2000 dan 3000 terdapat daerah transisi, aliran

dapat berubah keadaan dari laminer menjadi turbulen, atau sebaliknya.(Kodoatie

1990)

Bilangan Reynold dipergunakan sebagai acuan dalam membedakan aliran

laminier dan turbulen di satu pihak, dan di lain pihak dapat dimanfaatkan sebagai

acuan untuk mengetahui jenis-jenis aliran yang berlangsung dalam air. Hal ini

didasarkan pada suatu keadaan bahwa dalam satu tabung/pipa atau dalam satu

tempat mengalirnya air, sering terjadi perubahan bentuk aliran yang satu menjadi

aliran yang lain. Perubahan bentuk aliran ini pada umumnya tidaklah terjadi

secara tiba-tiba tetapi memerlukan waktu antara, yakni suatu waktu yang relatif

pendek dengan diketahuinya kecepatan kritis dari suatu aliran. Kecepatan kritis ini

pada umumnya akan dipengaruhi oleh ukuran pipa, jenis zat cair yang lewat

dalam pipa tersebut.Bilangan Reynolds diambil dari nama seseorang yang

bernama Osborne Reynolds (1842–1912) yang mengusulkannya pada tahun 1883.

(Puspita,2011)