laporan aliran fluida

LAPORAN PRAKTIKUM PENDUKUNG PROSES

Aliran Fluida

Laporan ini disusun untuk diajukan sebagai tugas mata kuliah Pendukung Proses

Oleh

Kelompok III

3 - Teknik Kimia Produksi Bersih

Dosen Pembimbing : Ir. Unung Leoanggraeni, M.T

Dhiniah Nur Ilhami (091424008)

Ghea Choerunnisa (091424011)

Gustin M Krista (091424012)

Ima Rismalawati (091424015)

Tanggal Praktikum : 27 Oktober 2011

Tanggal Penyerahan Laporan : 28 Maret 2011

TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

Aliran Fluida

2011

I. TUJUAN

Dapat menghitung harga koefisien orificemeter, venturimeter, elbowmeter dan

membandingkannya dengan literatur.

Dapat menghitung fanning friction factor pada pipa lurus.

Dapat membuat kurva antara koefisien venturimeter, koefisien orificemeter, koefisien

elbowmeter, dan fanning friction factor terhadap bilangan Reynold.

Membuktikan apakah presure drop harganya tetap untuk laju aliran fluida yang

berbeda.

II. DASAR TEORI

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

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

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

bentuk baru.

Fluida terdiri dari 2 jenis yaitu fluida cair dan fluida gas.

Ciri-ciri fluida cair,diantaranya:

- Tidak kompresibel, yaitu volume fluida akan tetap walaupun dikenai tekanan tertentu.

- Mengisi volume tertentu.

- Mempunyai permukaan bebas.

- Daya kohesi besar, jarak antar molekul rapat.

Ciri-ciri fluida gas,diantaranya:

- Kompresibel

- Mengisi seluruh bagian wadah.

- Jarak antar molekul besar, daya kohesi dapat diabaikan.

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

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

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

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

yang biasa digunakan diantaranya:

1. Venturimeter

Kelompok III-Teknik Kimia Produksi Bersih

Aliran Fluida

Meteran ini terbuat 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 didalam kerucut sebelah hilir.

Agar pemulihan lapisan batas dapat dicegah dan gesekan minimum. Oleh karena itu pada

bagian yang penampungannya mengecil tidak ada pemisahan, maka kerucut hulu dapat

dibuat lebih pendek dari pada 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 adalah

ρ β1

ΔP 2 Cv Vv

4

2. Orificemeter

Venturimeter memiliki beberapa kekurangan pada kenyataanya. Untuk meteran tertentu

dengan sistem manometer tertentu pula, laju alir maksimum yang dapat diukur terbatas,

sehingga apabila laju alir berubah, diameter leher 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 sadap diukur dengan manometer.

Persamaan bernoulli memberikan dasar untuk mengkolerasikan peningkatan tinggi tekan

kecepatan dengan penurunan tinggi tekanan

Persamaan yang berlaku untuk persamaan orificemeter adalah:

ρ β1

ΔP 2 Co Vo

4

Prinsip kerja alat ukur fluida adalah mengganggu aliran dengan penambahan alat tertentu

sehingga menyebabkan terjadinya pressure drop yang dapat diukur. Nilai pressure drop ini


Aliran Fluida

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.

Dalam aliran kondisi steady state dikenal 2 rejim aliran atau pola aliran yang tergantung

kepada kecepatan rata-rata aliran (v), densitas (ρ), viskositas fluida (μ) dan diameter pipa (D).

secara keseluruhan.

Rejim aliran Laminer

Rejim aliran laminer mempunyai ciri-ciri:

- 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).

Rejim aliran Turbulen

Rejim aliran turbulen mempunyai ciri-ciri:

- Terbentuk arus eddy.

- Terjadi lateral mixing.

- Secara keseluruhan arah aliran tetap sama.

- Distribusi kecepatan lebih uniform atau seragam.

Rejim aliran Transisi

Rejim aliran transisi adalah rejim yang terjadi antara rejim aliran laminer dan rejim aliran

turbulen.

Penentuan rejim aliran dilakukan dengan menentukan bilangan tak berdimensi yaitu

bilangan Reynolds (Reynolds Number/NRe). Bilangan Reynolds merupakan perbandingan

antara gaya dinamis dari aliran massa terhadap tegangan geser yang disebabkan oleh

viskositas cairan. NRe = vD

Keterangan:

: massa jenis fluida.

v : kecepatan fluida.

: viskositas fluida.

D : diameter pipa dalam.

Untuk pipa circular lurus;


Aliran Fluida

NRe < 2100 :rejim laminar.

NRe > 4000 :rejim turbulen.

2100 < NRe > 4000 : rejim transisi.

Kecepatan kritis:

Kecepatan pada saat NRe = 2000

Gambar Pipa

Pipa Venturi

P1 P2 P3 P4

Pipa Orifice

P1 P2 P3 P4

III. ALAT dan BAHAN

Peralatan yang digunakan

1. Seperangkat alat aliran fluida

2. Orificemeter

3. Venturimeter

4. Elbowmeter

5. Pipa lurus

6. Stopwatch


Aliran Fluida

IV. SKEMA KERJA

Tekanan aw al aliran diukur terlebih

dahulu

Sem ua valve untuk m engukur tekanan ditutup saat pom pa dinyalakan dan

air m engalir

Valve ke pom pa dan by-pass dibuka

penuh

Perhitungan dim ulai setelah sem ua perm ukaan pipa

tertutup o leh air (tanpa ada gelem bung)

U ntuk pengu kuran tekanan aliran turbulen d igunakan m aom eter a ir-

raksa , transien dan lam in er m enggunakan m anom eter terbalik

a ir-m inyak

U ntuk pengu kuran la ju aliran turbulen d ilakukan perh itungan

w aktu per 10 liter, a liran transien w aktu per 5 liter, a liran lam iner

vo lum e per 15 detik

Perubahan tekanan pada m anom eter

d icatat dan diam ati

Sem ua percobaan dilakukan duplo

Sem ua percobaan dilakukan sam a untuk

venturim eter,orificem eter, e lbow , dan p ipa lurus


Aliran Fluida

V. DATA PENGAMATAN

a. OrificemeterT

urb

ule

n

No.∆H (mmHg) Volume (Liter)

Waktu

(detik)Debit (L/s)

H1 H2 V1 V2 t 1 t 2 Q1 Q2

∆Po 270 270

1 240 301 5 5 4,43 4,46 1,129 1,121

2 240 300 5 5 4,80 4,76 1,042 1,05

3 249 291 5 5 5,54 5,48 0,903 0,912

4 255 286 5 5 6,88 6,74 0,727 0,742

5 260 282 5 5 8,34 8,71 0,6 0,574

Jenis

aliran

No.∆H (mmHg) Volume (L) Waktu (s) Debit (L/s)

a b c d V1 V2 t 1 t 2 Q1 Q2

∆Po 715 554 675 580

Laminer1 710 550 690 596 0,19 0,21 6 6 0,032 0,035

2 710 553 689 594 0,34 0,345 6 6 0,057 0,058

Transien3 715 554 687 592 0,67 0,66 6 6 0,112 0,11

4 718 558 685 590 0,94 0,92 6 6 0,157 0,153

b. Venturimeter

Tu

rbu

len


H1 H2 V1 V2 t 1 t 2 Q1 Q2

∆Po 270 270

1 261 280 5 5 5,20 5,47 0,962 0,914

2 263 277 5 5 6,09 5,60 0,821 0,893

3 269 272 5 5 6,83 7,03 0,732 0,711

4 273 268 5 5 8,95 8,42 0,559 0,594

5 275 267 5 5 9,97 9,43 0,502 0,53

Jenis

aliran


a b c d V1 V2 t 1 t 2 Q1 Q2

∆Po 709 547 695 603

Laminer1 706 546 697 604 0,24 0,25 6 6 0,04 0,042

2 707 546 697 604 0,33 0,32 6 6 0,055 0,053

Transien 3 707 545 696 605 0,43 0,48 6 6 0,072 0,08


Aliran Fluida

4 705 544 698 608 0,71 0,69 6 6 0,118 0,115

c. Pipa lurusT

urb

ule

n


H1 H2 V1 V2 t 1 t 2 Q1 Q2

∆Po 270 270

1 276 266 5 5 4,43 4,53 1,129 1,104

2 274 267 5 5 5,84 5,16 0,856 0,969

3 273 269 5 5 6,89 5,93 0,726 0,843

4 272 269 5 5 7,01 7,24 0,713 0,691

5 270 269 5 5 7,68 8,17 0,651 0,612

Jenis

aliran


a b c d V1 V2 t 1 t 2 Q1 Q2

∆Po 711 551 672 580

Laminer1 713 551 692 601 0,10 0,11 6 6 0,017 0,018

2 712 551 691 598 0,15 0,19 6 6 0,025 0,032

Transien3 706 546 698 605 0,43 0,44 6 6 0,072 0,073

4 707 547 699 606 0,56 0,56 6 6 0,093 0,093

d. Elbow 90o

Tu

rbu

len


H1 H2 V1 V2 t 1 t 2 Q1 Q2

∆Po 270 270

1 263 276 5 5 3,3 3,89 1,515 1,285

2 265 274 5 5 5,3 4,34 0,943 1,152

3 266 274 5 5 5,53 5,59 0,904 0,894

4 263 276 5 5 3,90 3,68 1,282 1,359

Jenis

aliran


a b c d V1 V2 t 1 t 2 Q1 Q2

∆Po 644 483 747 654

Laminer1 678 519 732 637 0,20 0,22 6 6 0,033 0,037

2 677 520 731 637 0,18 0,114 6 6 0,03 0,019

Transien3 678 517 732 639 0,56 0,56 6 6 0,093 0,093

4 677 517 731 638 0,46 0,51 6 6 0,077 0,085


Aliran Fluida

VI. PENGOLAHAN DATA

Perhitungan

a. Orificemeter

Menghitung ΔP

ΔP aliran turbulen pengukuran menggunakan manometer air raks a

Δ P=ρ raksa. g . Δ H

ρ raksa = 13600 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Contoh

ΔP = (13600 kg/m3) x (9,8 m/s2) x (61 mmHg)

= (133280 kg/m2s2) x (61 mHg)

= 8130080 kg/ms2 = 8130,08 Pa

Tabel hasil perhitungan

Δ P aliran laminer pengukuran menggunakan manometer minyak

Δ P=ρminyak . g . ( Δ H 2 minyak−Δ H 1 minyak )+ρ air . g . Δ H 2air

= ρ minyak . g . [(c-d) – (a-b)] + ρ air . g (b-d)

ρ minyak = 805,55 kg/m3

ρ air = 998,8 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Contoh

ΔP = (805,55 kg/m3) (9,8 m/s2) [(710-596)-(690-550)mmHg] + (998.8 kg/m3) (9,8 m/s2)

(596-550) mmHg

= (7894,39 kg/m2s2)(0,066 mHg) + (9788,24 kg/m2s2)(0,046 mHg)

= 971,288 kg/ms2


No ΔH(mHg) ρ raksa (kg/m3) g (m/s2) ΔP (Pa)

1 0,061 13600 9,8 8130,08

2 0,06 13600 9,8 7996,8

3 0,042 13600 9,8 5597,76

4 0,031 13600 9,8 4131,68

5 0,022 13600 9,8 2932,16

Aliran Fluida

= 971,288 Pa


Δ P aliran transisi pengukuran menggunakan manometer minyak


= ρ minyak . g . [(c-d) – (a-b)] + ρ air . g (b-d)


ρ air = 998,8 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Contoh

ΔP = (805,55 kg/m3) (9,8 m/s2) [(715-554)-(687-592) mmHg] + (998,8 kg/m3) (9,8 m/s2)

(592-554) mmHg

= (7894,39 kg/m2s2)(0,066 mHg)+(9788.24 kg/m2s2)(0,038 mHg)

= 892,982 kg/ms2

= 892,982 Pa


Menghitung Vo

Vo = Q/A

A = 0,00037994 m2

Aliran Turbulen

Contoh

Vo = Q/A

= (0,001125 m3/s)/(0,001194 m2)


NoH1 (mmHg)

H2

(mmHg)ΔH1

(mHg)

ΔH2

(mHg)

ΔHair

(mHg)

ΔP

(Pa)a b c d

1 690 596 710 550 0,094 0,16 0,046 971,288

2 689 594 710 553 0,095 0,157 0,041 890,77

NoH1 (mmHg)

H2

(mmHg)ΔH1

(mHg)

ΔH2

(mHg)

ΔHair

(mHg)

ΔP

(Pa)a b c d

1 687 592 715 554 0,095 0,161 0,038 892,982

2 685 590 718 558 0,095 0,16 0,032 826,359

Aliran Fluida

= 2,671474 m/s


No Q1 (m3/s) Q2 (m3/s)Q rata-rata

(m3/s)Vo (m/s)

1 0,001129 0,001121 0,001125 0,942211

2 0,001042 0,00105 0,001046 0,876047

3 0,000903 0,000912 0,000908 0,76005

4 0,000727 0,000742 0,000735 0,615159

5 0,0006 0,000574 0,000587 0,491625

Aliran Laminer

Contoh

Vo = Q/A

= (3,35E-05 m3/s)/(0,001194 m2)

= 0,028057 m/s



(m3/s)Vo (m/s)

1 0,000032 0,000035 3,35E-05 0,028057

2 0,000057 0,000058 5,75E-05 0,048157

Aliran Transisi

Contoh

Vo = Q/A

= (0,000111 m3/s)/(0,001194 m2)

= 0,092965 m/s



(m3/s)Vo (m/s)

1 0,000112 0,00011 0,000111 0,092965

2 0,000157 0,000153 0,000155 0,129816

Menghitung koefisien orificemeter (Co)


Aliran Fluida

Vo=Co√ 2( ΔP)(1−β4) ρ

β4 = (Do/D1)4 = (0,022/0,039)4 = 0,101 m

ρ = 998,8 kg/m3

Aliran Turbulen

Contoh

0,94211=Co√ 2(8130,08)(1−0.101 )(998.8)

0,94211= Co √18,10867

Co = 0,221414


Aliran Laminer

Contoh :

0,028057=Co√ 2(971,2888)(1−0.101 )(998.8)

Co = 0,019075


Aliran Transisi

Contoh


No Vo (m/s) ΔP (Pa) Co

1 0,942211 8130,08 0,221414

2 0,876047 7996,8 0,207574

3 0,76005 5597,76 0,215248

4 0,615159 4131,68 0,202781

5 0,491625 2932,16 0,192373


1 0,028057 971,2888 0,019075

2 0,048157 890,77 0,034189

Aliran Fluida

0,092965=Co√ 2(892,9829)(1−0.101 )(998.8)

Co = 0,065918


Menghitung Bilangan Reynold (Nre

Nre= ρDVμ

ρ = 998.8 kg/m3

μ = 0.0009 kg/m.s

Aliran Turbulen

Contoh :

Nre = (998 , 8 kg/m 3 )(0 , 022 m)( 0,942211 m/s)

(0,0009 kg/m.s)

Nre = 23004,19


No Vo (m/s) Nre

1 0,942211 23004,19

2 0,876047 21388,78

3 0,76005 18556,71

4 0,615159 15019,18

5 0,491625 12003,07

Aliran Laminer

Contoh :

Nre = (998 , 8 kg/m 3 )(0 , 022 m)( 0,028057 m/s)

(0,0009 kg/m.s)

Nre = 685,0136


No Vo (m/s) Nre



1 0,092965 892,9829 0,065918

2 0,129816 826,359 0,095686

Aliran Fluida

1 0,028057 685,0136

2 0,048157 1175,77

Aliran Transisi

Contoh :

Nre = (998 , 8 kg/m 3 )(0 , 022 m)( 0,092965 m/s)

(0,0009 kg/m.s)

Nre = 2269,747


No Vo (m/s) Nre

1 0,092965 2269,747

2 0,129816 3169,466

Tabel Data Hasil Perhitungan untuk Pipa Orifice

No Jenis Aliran ΔP (Pa) Vo (m/s) Co Nre

1

Turbulen

2932,16 0,491625 0,192373 12003,07

2 4131,68 0,615159 0,202781 15019,18

3 5597,76 0,76005 0,215248 18556,71

4 7996,8 0,876047 0,207574 21388,78

5 8130,08 0,942211 0,221414 23004,19

1Laminer

890,77 0,048157 0,034189 1175,77

2 971,2888 0,028057 0,019075 685,0136

1Transisi

826,359 0,129816 0,095686 3169,466

2 892,9829 0,092965 0,065918 2269,747

b. VenturimeterMenghitung ΔP

ΔP aliran turbulen , pengukuran menggunakan manometer air raksa

ΔP = Hg . g . ΔH

Hg = 13600 kg/m3

g = 9.8 m/s2

Contoh :


Aliran Fluida

ΔP = (13600 kg/m3).(9.8 m/s2).(19 mmHg)

= (133280 kg/m2s2) (0.019 mHg)

= 2532.32 kg/ms2 = 2532.32 Pa


No ΔH(mHg) ρraksa (kg/m3) g (m/s2) ΔP (Pa)

1 0,019 13600 9,8 2532,32

2 0,014 13600 9,8 1865,92

3 0,003 13600 9,8 399,84

4 0,005 13600 9,8 666,4

5 0,008 13600 9,8 1066,24



= ρ minyak . g . [(c-d) – (a-b)] + ρ air . g (d-b)


ρ air = 998,8 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Contoh :

ΔP

=(805.5

5kg/m3)

(9.8m/s2

)[(672-

580)-

(713-

55

1)]mmH

g+

(998.8k

g/m3)

(9.8m/s2)(580-551)mmHg

=836,4663 kg/ms2

=836,4663 Pa



Aliran Fluida

Δ P aliran transisi (dengan manometer minyak/parafin)




ρ air = 998,8 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Contoh :

ΔP =(805.55kg/m3)(9.8m/s2)[(706-546)-(698-605)]mmHg+ (998.8kg/m3)

(9.8m/s2)

(605-546)mmHg

= 1106,43 kg/ms2

= 1106,43 Pa


Menghitung Vo

Vo = Q/A

A = 0,001194 m2

Aliran Turbulen

Contoh :

Vo = Q/A

= (0,000938 m3/s)/( 0,001194 m2)

= 0,785595 m/s



(m3/s)Vo (m/s)


NoH1 (mmHg) H2 (mmHg) ΔH1

(mHg)

ΔH2

(mHg)

ΔH air

(mHg)

ΔP

(Pa)a B C d

1 713 551 672 580 0,162 0,092 0,029 836,4663

2 712 551 692 601 0,161 0,091 0,05 1042,019


(mHg)

ΔH2

(mHg)

ΔH air

(mHg)

ΔP

(Pa)a B C D

1 706 546 698 605 0,16 0,093 0,059 1106,43

2 707 547 699 606 0,16 0,093 0,059 1106,43

Aliran Fluida

1 0,000962 0,000914 0,000938 0,785595

2 0,000821 0,000893 0,000857 0,717755

3 0,000732 0,000711 0,000722 0,604271

4 0,000559 0,000594 0,000577 0,482831

5 0,000502 0,00053 0,000516 0,432161

Aliran Laminer

Contoh

Vo = Q/A

= (0,000041m3/s)/( 0,001194 m2)

= 0,034338 m/s



(m3/s)Vo (m/s)

1 0,00004 0,000042 0,000041 0,034338

2 0,000055 0,000053 0,000054 0,045226

Aliran Transisi

Contoh :

Vo = Q/A

= (0,000076m3/s)/(0,001194 m2)

= 0,063652m/s



(m3/s)Vo (m/s)

1 0,000072 0,00008 0,000076 0,063652

2 0,000188 0,000115 0,000152 0,126884

Menghitung koefisien venturimeter (Cv)

Vo=Cv√ 2(ΔP)(1−β4) ρ

β4 = (Do/D1)4 = (0.022/0.039)4 = 0.101 m

ρ = 998.8 kg/m3


Aliran Fluida

Aliran Turbulen

Contoh : 0.785595=Cv√ 2(2532.32)(1−0.101 )(998.8)

0,785595 = Cv √ 5.064 .64897.92

0,785595 = 2.37 Cv

Cv = 0,330


Aliran Laminer

Contoh : 0,034338=Cv√ 2(836,4663)(1−0.101 )(998.8)

Cv = 0,025156754


No V (m/s) ΔP (Pa) Co (koef. orifice)

1 0,034338836,466

30,025156754

2 0,0452261042,01

90,029686171

Aliran Transisi

Contoh : 0,063652=Cv√ 2(1106,43)(1−0.101 )(998.8)

Cv = 0,04054655


No V0 (m/s) ΔP (Pa) Cv (koef. venturi)

1 0,785595 2532,32 0,330783047

2 0,717755 1865,92 0,352073665

3 0,604271 399,84 0,640313204

4 0,482831 666,4 0,396306756

5 0,432161 1066,24 0,280428346

Aliran Fluida


No V (m/s) ΔP (Pa) Cv (koef. orifice)

1 0,063652 1106,43 0,04054655

2 0,126884 1106,43 0,080825559

Menghitung Bilangan Reynold (Nre)

Nre= ρDVμ

ρ = 998.8 kg/m3

μ = 0.0009 kg/m.s

Aliran Turbulen

Contoh :

Nre = (998,8kgm3 )x (0,039 m ) x (0,785595

ms)

0,0009 kg/ms

Nre = 34001,6


No Vo (m/s) Bilangan reynold

1 0,785595 34001,6

2 0,717755 31065,39

3 0,604271 26153,65

4 0,482831 20897,57

5 0,432161 18704,5

Aliran Laminer

Contoh :

Nre = (998,8kgm3 )x (0,039 m ) x (0,034338

ms)

0,0009 kg/ms

Nre = 1486,194




Aliran Fluida

1 0,034338 1486,194

2 0,045226 1957,442

Aliran Transisi

Contoh :

Nre = (998,8kgm3 )x (0,039 m ) x (0,063652

ms)

0,0009 kg /ms

Nre = 2754,943


No Vo (m/s)Bilangan

reynold

1 0,063652 2754,943

2 0,126884 5491,709

Tabel Hasil Perhitungan untuk Venturimeter

No Jenis Aliran ΔP (Pa) Vo (m/s) Cv Nre

1

Turbulen

2532,32 0,785595 0,330783047 34001,6

2 1865,92 0,717755 0,352073665 31065,39

3 399,84 0,604271 0,640313204 26153,65

4 666,4 0,482831 0,396306756 20897,57

5 1066,24 0,432161 0,280428346 18704,5

1Laminer

836,4663 0,034338 0,025156754 1486,194

2 1042,019 0,045226 0,029686171 1957,442

1Transisi

1106,43 0,063652 0,04054655 2754,943

2 1106,43 0,126884 0,080825559 5491,709

c. Pipa lurus

Menghitung ΔP

ΔP aliran turbulen pengukuran menggunakan manometer air raksa

ΔP = ρ Hg . g . ΔH

ρ Hg = 13600 kg/m3

g = 9.8 m/s2

Contoh :


Aliran Fluida

ΔP = (13600 kg/m3).(9.8 m/s2).(0,01 mHg)

= 1332,8 kg/ms2 = 1332,8 Pa


No ΔH(mHg) ρhg (kg/m3) g (m/s2) ΔP (Pa)1 0,01 13600 9,8 133,28

2 0,007 13600 9,8 932,96

3 0,004 13600 9,8 533,12

4 0,003 13600 9,8 399,84

5 0,001 13600 9,8 133,28


ΔP = ρ parafin . g . (ΔH2parafin- ΔH1parafin) + ρ air . g ΔH2air

= ρ parafin . g . ((c-d) – (a-b)) + ρ air . g (d-b)

ρ parafin = 805,55 kg/m3

ρ air = 998,8 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Contoh :

ΔP = (805,55 kg/m3) (9,8 m/s2) [(702-601)-(713-551)mmHg] + (998,8 kg/m3) (9,8 m/s2)

(601-551) mmHg

= 7,85 kg/ms2

= 7,85 Pa



ΔP = ρ parafin . g . (ΔH2parafin- ΔH1parafin) + ρ air . g ΔH2air

= ρ parafin . g . [(c-d) – (a-b)] + ρ air . g (d-b)

ρ parafin = 805,55 kg/m3

ρ air = 998,8 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Contoh :



(mHg)

ΔH2

(mHg)

ΔH air

(mHg)

ΔP

(Pa)a b c d

1 713 551 702 601 0,162 0,101 0,05 7,85421

2 712 551 702 598 0,161 0,104 0,047 10,06705

Aliran Fluida

ΔP = (805.55 kg/m3) (9.8 m/s2) [(698-605)-(706-546)mmHg] + (998.8 kg/m3) (9.8 m/s2)

(605-546) mmHg

= 48,58 kg/ms2

= 48,58 Pa


M

enghitung Vo

Vo = Q/A

A = 0,001194 m2

Aliran Turbulen

Contoh :

Vo = Q/A

= (0,0011165 m3/s)/(0.001194 m2)

= 935,09 m/s



(m3/s)v (m/s)

1 0,00113 0,0011 0,0011165 0,93509213

2 0,00086 0,00097 0,0009125 0,76423786

3 0,00073 0,00084 0,0007845 0,65703518

4 0,00071 0,00069 0,000702 0,5879397

5 0,00065 0,00061 0,0006315 0,52889447

Aliran Laminer

Contoh :

Vo = Q/A

= (1,7E-05 m3/s)/(0.001194 m2)

= 0,0147 m/s

Table hasil perhitungan


(m3/s)v (m/s)



(mmHg)

ΔH2

(mmHg)

ΔH air

(mmHg)

ΔP

(Pa)a b c d

1 706 546 698 605 0,16 0,093 0,059 48,58203

2 707 547 699 606 0,16 0,093 0,059 48,58203

Aliran Fluida

1 1,7E-05 1,8E-05 0,0000175 0,01465662

2 2,5E-05 3,2E-05 0,0000285 0,02386935

Aliran Transisi

Contoh :

Vo = Q/A

= (7,2E-05 m3/s)/(0.001194 m2)

= 0,0607 m/s

s



(m3/s)v (m/s)

1 7,2E-05 7,3E-05 0,0000725 0,06072027

2 9,3E-05 9,3E-05 0,000093 0,07788945

Menghitung fanning friction factor pipa lurus

F=∆ Pρ

=4 fLD

v2

2 α

D = 0,039 m

L = 0,9 m

ρ = 998,8 kg/m3

Aliran turbulen

Contoh :

F=∆ Pρ

=4 fLD

v2

2α

f = ∆ P x D x 2 α

ρ x L x 4 x V 2

f = 0,033065


No ΔP v friction

1 1332,8 0,93509213 0,033065

2 932,96 0,76423786 0,034651

3 533,12 0,65703518 0,026789


Aliran Fluida

4 399,84 0,5879397 0,025092

5 133,28 0,52889447 0,010336

Aliran Laminer

Contoh :

F=∆ Pρ

=4 fLD

v2

2 α

f = ∆ P x D x 2α

ρ x L x 4 x V 2

f = 0,793138


Aliran Transisi

Contoh :

F=∆ Pρ

=4 fLD

v2

2 α

f = ∆ P x D x 2α

ρ x L x 4 x V 2

f = 0,28583925


Menghitung Bilangan Reynold

(Nre)

Nre= ρDVμ

ρ = 998,8 kg/m3

μ = 0,0009 kg/m.s


No ΔP v friction

1 7,85421 0,01465662 0,793138

2 10,06705 0,02386935 0,383296

No ΔP v friction

148,5820

3 0,06072027 0,28583925

248,5820

3 0,07788945 0,17371286

Aliran Fluida

Aliran Turbulen

Contoh :

Nre = (998 , 8 kg/m 3 )(0 , 039m)( 0,93509 m/s)

(0,0009 kg/m.s)

Nre = 40472,03


No V (m/s) Bilangan reynold

1 0,93509 40472,03

2 0,76424 33077,23

3 0,65704 28437,36

4 0,58794 25446,81

5 0,52889 22891,26

Aliran Laminer

Contoh :

Nre = (998 , 8 kg/m 3 )(0 , 039m)( 0,01466 m/s)

(0,0009 kg/m.s)

Nre = 634,3579



1 0,01466 634,3579

2 0,02387 1033,097

Aliran Transisi

Contoh :

Nre = (998 , 8 kg/m 3 )(0 , 039m)( 0,06072 m/s)

(0,0009 kg/m.s)

Nre = 2628,054



1 0,06072 2628,054

2 0,07789 3371,159

Tabel Hasil Perhitungan untuk Pipa Lurus

No Jenis Aliran ΔP (Pa) Vo (m/s) friction Nre


Aliran Fluida

1

Turbulen

1332,8 0,93509 0,03306509 40472,03

2 932,96 0,76424 0,0346513 33077,23

3 533,12 0,65704 0,0267893 28437,36

4 399,84 0,58794 0,02509194 25446,81

5 133,28 0,52889 0,01033571 22891,26

1Laminer

7,85421 0,01466 0,79313777 634,3579

2 10,06705 0,02387 0,38329639 1033,097

1transisi

48,58203 0,06072 0,28583925 2628,054

2 48,58203 0,07789 0,17371286 3371,159

d. Elbow 90o

Menghitung ΔP

ΔP aliran turbulen pengukuran menggunakan manometer air raksa

Δ P=ρ raksa. g . Δ H

ρ raksa = 13600 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Contoh :

ΔP = (13600 kg/m3).(9,8 m/s2).(13 mmHg)

= (133280 kg/m2s2) (0,013 mHg)

= 1732,64 kg/ms2 = 1732,64 Pa


No ΔH(mHg) ρraksa (kg/m3) g (m/s2) ΔP (Pa)

1 0,013 13600 9,8 1732,64

2 0,009 13600 9,8 1199,52

3 0,008 13600 9,8 1066,24

4 0,013 13600 9,8 1732,64





ρ air = 998,8 kg/m3

g = 9,8 m/s2


Aliran Fluida

Contoh :

ΔP = (805,55 kg/m3) (9,8 m/s2) [(732-637)- (678-519) mmHg] + (998.8 kg/m3)

(9,8 m/s2) (637-519) mmHg

= (7894,39 kg/m2s2)(-0,064 mHg) + (9788,24 kg/m2s2)( 0,118 mHg)

= 649,7714 kg/ms2

= 649,7714 Pa






ρ air = 998,8 kg/m3

g = 9,8 m/s2

Contoh :

ΔP = (805,55 kg/m3) (9,8 m/s2) [(732-639)- (678-517) mmHg] + (998.8 kg/m3)

(9,8 m/s2) (639-517) mmHg

= (7894,39 kg/m2s2)(-0,068 mHg) + (9788,24 kg/m2s2)( 0,122 mHg)

= 657,3468kg/ms2

= 657,3468Pa


Men ghitung Vo

Vo = Q/A

A = 0,001194 m2

Aliran Turbulen

Contoh :



(mHg)

ΔH2

(mHg)

ΔH air

(mHg)

ΔP

(Pa)a b c d

1 678 519 732 637 0,159 0,095 0,118 649,7714

2 677 520 731 637 0,157 0,094 0,117 647,8775


(mHg)

ΔH2

(mHg)

ΔH air

(mHg)

ΔP

(pa)a b c d

1 678 517 732 639 0,161 0,093 0,122 657,3468

2 677 517 731 638 0,16 0,093 0,121 655,4529

Aliran Fluida

Vo = Q/A

= (0,0014 m3/s)/(0,001194 m2)

= 1,17252931 m/s



(m3/s)Vo (m/s)

1 0,001515 0,001285 0,0014 1,17252931

2 0,000943 0,001152 0,0010475 0,87730318

3 0,000904 0,000894 0,000899 0,75293132

4 0,001282 0,001359 0,0013205 1,1059464

Aliran Laminer

Contoh :

Vo = Q/A

= (0,000035 m3/s)/(0,001194 m2)

= 0,02931323 m/s



(m3/s)Vo (m/s)

1 0,000033 0,000037 0,000035 0,02931323

2 0,00003 0,000019 0,0000245 0,02051926

Aliran Transisi

Contoh :

Vo = Q/A

= (0,000093 m3/s)/(0,001194 m2)

= 0,07788945 m/s



(m3/s)Vo (m/s)

1 0,000093 0,000093 0,000093 0,07788945

2 0,000077 0,000085 0,000081 0,0678392

Menghitung konstanta elbow


Aliran Fluida

F= ΔPρ

=Kelbow xvo2

2∝

Untuk aliran turbulen, α = 1

ρ = 998.8 kg/m3

Contoh :

1732,64998.8

=Kelbow x ¿¿

Kelbow = 2,52355273


No ΔP Vo Ke

1 1732,64 1,17252931 2,52355273

2 1199,52 0,87730318 3,12044167

3 1066,24 0,75293132 3,76877478

4 1732,64 1,1059464 2,83851875

Untuk aliran laminer, α = 1

ρ = 998.8 kg/m3

Contoh :

649,7714998.8

=Kelbow x ¿¿

Kelbow = 1514,20509


No ΔP Vo Ke

1649,771

40,02931323

1514,20509

2647,877

50,02051926

3080,89921

Untuk aliran transisi, α = 1

ρ = 998.8 kg/m3

Contoh :

657,3468998.8

=Kelbow x ¿¿


Aliran Fluida

Kelbow = 216,96453


No ΔP Vo Ke

1657,346

80,07788945

216,96453

2655,452

90,0678392

285,159626

Menghitung Bilangan Reynold (Nre)

Nre= ρDVμ

ρ = 998.8 kg/m3

μ = 0.0009 kg/m.s

Aliran Turbulen

Contoh :

Nre = (998,8kgm3 )x (0,039 m ) x (1,17252931

ms

)

0,0009 kg /ms

Nre = 50748,63191



1 1,17252931 50748,63191

2 0,87730318 37970,85137

3 0,75293132 32587,87144

4 1,1059464 47866,83479

Aliran Laminer

Contoh :

Nre = (998,8kgm3 )x (0,039 m ) x (0,02931323

ms)

0,0009 kg/ms

Nre = 1268,715679




Aliran Fluida

1 0,02931323 1268,715679

2 0,02051926 888,1009318

Aliran Transisi

Contoh :

Nre = (998,8kgm3 )x (0,039 m ) x (0,02931323

ms)

0,0009 kg/ms

Nre = 35922,78

Table hasil perhitungan


1 0,07788945 3371,159249

2 0,0678392 2936,171028

Tabel Hasil Perhitungan untuk Elbow 900

No Jenis Aliran ΔP (Pa) Vo (m/s) Ke Nre

1

Turbulen

1732,64 1,172529312,5235527

350748,63191

2 1199,52 0,877303183,1204416

737970,85137

3 1066,24 0,752931323,7687747

832587,87144

4 1732,64 1,10594642,8385187

547866,83479

1

Laminer

649,7714 0,029313231514,2050

91268,715679

2 647,8775 0,020519263080,8992

1888,1009318

1

Transisi

657,3468 0,07788945 216,96453 3371,159249

2 655,4529 0,0678392285,15962

6 2936,171028


Aliran Fluida


Aliran Fluida

Kurva

a. Orificemeter

10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 240000.175

0.180.185

0.190.195

0.20.205

0.210.215

0.220.225

Kurva Co terhadap Nre - aliran turbulen pada orificemeter

Nre

Co

0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.050

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Kurva tekanan terhadap kecepatan - aliran turbulen

kecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)


Aliran Fluida

600 700 800 900 1000 1100 1200 13000

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

Kurva Co terhadap Nre - aliran laminer pada orificemeter

Nre

Co

0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05840

860

880

900

920

940

960

980

Kurva tekanan terhadap kecepatan - aliran laminer pada orificemeter

Kecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)


Aliran Fluida

2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 34000

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

Kurva Co terhadap Nre - aliran transisi pada orificemeter

Nre

Co

2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400780

800

820

840

860

880

900

Kurva tekanan terhadap kecepatan - aliran transisi pada orificemeter

Kecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)


Aliran Fluida

b. Venturimeter

17000 19000 21000 23000 25000 27000 29000 31000 33000 350000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Kurva Cv terhadap Nre - aliran turbulen pada orificemeter

Nre

Cv

0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.850

500

1000

1500

2000

2500

3000

Kurva tekanan terhadap kecepatan - aliran turbulen

tkecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)


Aliran Fluida

1400 1500 1600 1700 1800 1900 20000.0220.0230.0240.0250.0260.0270.0280.029

0.030.031

Kurva Cv terhadap Nre - aliran laminer pada orificemeter

Nre

Cv

0.03 0.032 0.034 0.036 0.038 0.04 0.042 0.044 0.0460

200

400

600

800

1000

1200


kecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)


Aliran Fluida

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 60000

0.010.020.030.040.050.060.070.080.09

Kurva Cv terhadap Nre - aliran transisi pada orificemeter

Nre

Cv

0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.140

200

400

600

800

1000

1200


Nre

Co


Aliran Fluida

c. Pipa Lurus

20000 25000 30000 35000 40000 450000

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

Kurva friction terhadap Nre - aliran turbulen pada orificemeter

Nre

f

0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 10

200

400

600

800

1000

1200

1400

Kurva tekanan terhadap kecepatan - aliran turbulen pada orificemeter

kecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)


Aliran Fluida

0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022 0.024 0.0260

2

4

6

8

10

12


kecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)

600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 11000

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

Kurva friction terhadap Nre - aliran laminer pada orificemeter

Nre

f


Aliran Fluida

2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 35000

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

Kurva friction terhadap Nre - aliran transisi pada orificemeter

Nre

f

0.05 0.055 0.06 0.065 0.07 0.075 0.080

10

20

30

40

50

60


Axis Title

Axis Title


Aliran Fluida

d. Elbow 90o

30000 40000 500000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Kurva Ke terhadap Nre - aliran turbulen pada elbow 90⁰

Nre

Ke

0 1 2 3 40

2

4

6

8

10

12

Kurva tekanan terhadap kecepatan - aliran turbulen pada elbow 90⁰

kecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)


Aliran Fluida

800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 13000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Kurva Ke terhadap Nre - aliran laminer pada elbow 90⁰

Nre

Ke

0.02 0.021 0.022 0.023 0.024 0.025 0.026 0.027 0.028 0.029 0.03646.5

647

647.5

648

648.5

649

649.5

650

Kurva tekanan terhadap kecepatan - aliran laminer pada elbow 90⁰

kecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)


Aliran Fluida

2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 3250 3300 3350 34000

50

100

150

200

250

300

Kurva Ke terhadap Nre - aliran transisi pada elbow 90⁰

Nre

Ke

0.066 0.068 0.07 0.072 0.074 0.076 0.078 0.08654.5

655

655.5

656

656.5

657

657.5

Kurva tekanan terhadap kecepatan - aliran transisi pada elbow 90⁰

kecepatan (m/s)

teka

nan

(Pa)


Aliran Fluida

VII. PEMBAHASAN

A. Dhiniah Nur Ilhami (091424008)


Aliran Fluida

B. Ghea Choerunnisa (091424011)


Aliran Fluida

C. Gustin M Krista (091424012)


Aliran Fluida

D. Ima Rismalawati (091424015)

Pada praktikum aliran fluida bertujuan untuk menghitung koefisien orifice (Co),

koefisien venturi (Cv), fanning friction pada pipa lurus dan konstanta elbow (Ke). Untuk

masing – masing alat orifice, venturi, pipa lurus dan elbow 90o dilakukan pengamatan beda

tekanan pada aliran turbulen, laminar dan transisi. Pembacaan beda tekanan menggunakan

manometer. Pada aliran turbulen, pembacaan beda tekanan menggunakan manometer raksa.

Sedangkan pada aliran laminar dan transisi menggunakan manometer minyak karena jika

menggunakan manometer raksa beda tekanannya tidak akan terbaca dikarenakan beda

tekanan yang dihasilkan pada aliran laminar dan transisi sangat kecil.

Perlu diperhatikan supaya tidak ada gelembung di pipa pada kondisi awal karena

gelembung tersebut akan menyebabkan kenaikan beda tekanan yang menyebabkan tidak

terjadi perubahan tekanan pada kondisi awal. Untuk menghilangkan gelembung pada saluran

perpipaan adalah dengan memperbesar laju alir.

Pada penentuan besar debit aliran turbulen variabel volume dibuat konstan sedangkan

pada aliran laminar dan transisi variabel yang dibuat konstan adalah variabel waktu dimana

airnya ditampung di gelas ukur. Variabel waktu aliran turbulen tidak dibuat konstan dan

volume airnya tidak ditampung di gelas ukur dikarenakan debitnya terlalu tinggi sehingga

tidak dapat ditampung di gelas ukur. Hubungan debit dengan beda tekanan adalah linier

dimana pada debit yang besar, beda tekanan yang terbaca pada manometer juga besar, begitu

juga sebaliknya jika debitnya kecil, maka beda tekanannya yang terbaca juga kecil. Hal ini

terjadi karena penggunaan energi kinetik yang diperlukan untuk menurukan tekanan semakin

besar.

Kurva pada orificemeter dan venturimeter meliputi kurva Nre vs Co/Cv dan Vo vs P

pada masing – masing aliran. Kurva Nre vs Co/Cv pada aliran turbulen, laminar dan transisi

menunjukkan bahwa Nre dan Co/Cv berbanding lurus. Semakin besar nilai Nre semakin

besar pula nilai Co/Cv nya. Kurva Vo vs P aliran turbulen, hubungan Vo dan P nya

berbanding lurus sedangkan pada aliran laminar dan transisi berbanding terbalik. Nilai Co

terbesar dari semua aliran adalah 23004,19 sedangkan nilai Cv terbesar pada semua aliran

adalah 0,640313204

Kurva pada pipa lurus dan elbow meliputi kurva Nre vs f/Ke dan Vo vs P pada

masing – masing aliran. Kurva Vo vs P pada aliran turbulen, laminar dan transisi

menunjukkan bahwa Nre dan f/Ke berbanding lurus. Semakin besar nilai Vo semakin besar

pula nilai P nya. Kurva Nre vs f/Ke aliran turbulen, hubungan Vo dan P nya berbanding

lurus sedangkan pada aliran laminar dan transisi berbanding terbalik. Nilai f terbesar dari

semua aliran adalah 0,79313777 sedangkan nilai koefisien elbow terbesar adalah 3080,89921.


Aliran Fluida


Aliran Fluida

VIII. SIMPULAN

1. Nilai konstanta orifice (Co) terbesar adalah

Aliran turbulent : 23004,19

Aliran laminar : 0,034189

Aliran transien : 0,095686

2. Nilai konstanta venturi (Cv) terbesar adalah




3. Nilai friction pipa lurus terbesar adalah




4. Nilai konstanta elbow (Ke) terbesar adalah




5. Pressure drop berbanding lurus dengan laju alir. Semakin besar pressure drop

semakin besar pula laju alirnya, begitu sebaliknya.


Aliran Fluida

DAFTAR PUSTAKA


laporan aliran fluida

Documents

Transcript of laporan aliran fluida