Penurunan Tekanan Di Dalam Pipa Aliran Fluida I

Penurunan Tekanan di dalam Pipa Aliran Fluida I

I. Tujuan Percobaan

- Mahasiswa diharapkan dapat mempelajari kehilangan tekanan dalam singularitas dan akibat pipa lurus secara praktek dan teoritis

- Mahasiswa dapat membandingkan kerugian tekanan secara praktek dan secara teoritis

- Mahasisiwa dapat mempelajari kehilangan tekanan pada pipa lurus, (P18-19), (P20-21)

II. Alat yang digunakan

alat- Seperangkat alat dynamic of fluids

Bahan- water

III. Dasar TeoriSistem perpipaan adalah suatu sistem yang banyak digunakan untuk

memindahkan fluida, baik cair, gas maupun campuran cair dan gas dari suatu tempat yang lain. Sistem pemipaan yang lengkap terdiri atas :1. Pipa2. Sambungan – sambungan3. Peralatan pipa

Pressure dropa. Terjadi akibat aliran fluida mengalami gesekan dengan permukaan saluranb. Dapat juga terjadi ketika aliran melewati sambungan pipa, belokan, katup, dan

difusorc. Besar pressure drop bergantung pada :

- Kecepatan aliran- Kekasaran permukaan - Panjang pipa- Diameter pipa

Jenis aliran fluida

a. Steady/ tidak steadyb. Laminer atau turbulenc. Satu, dua, 3 dimensi

Pengertian dari jenis alirana. Steady jika kecepatan aliran tidak merupakan fungsi waktu (du/dt=0)b. Aliran laminer atau turbulen tergantung dari bilangan reynoldsc. Aliran satu dimensi terjadi jika arah dan besar kecepatan di semua titik samad. Aliran dua dimensi terjadi jika fluida mengalir pada sebuah bidang dan pola

garisan aliran sama untuk semua bidang

Ada dua jenis aliran dari fluida, aliran-aliran tersbut aliran laminer dan aliran turbulen. Kedua jenis aliran tersebut diatur oleh hukum-hukum yang berbeda :1. Aliran laminer

Dalam aliran laminer partikel-partikel fluidanya bergerak di sepanjang lintasan-lintasan lurus, sejajar dalam lapisan-lapisan atau laminae. Besarnya kecepatan-kecepatan dari laminae yang berdekatan tidak sama. Aliran laminer diatur oleh hukum yang menghubungkan tegangan geser ke laju perubahan bentuk sudut, yaitu hasil kali kekentalan dan gradien kecepatan.

2. Kecepatan kritisKecepatan dibawah semua turbulensi direndam oleh kekentalan fluidanya.

Telah ditemukan bahwa batas atas aliran laminer yang punya arti penting dinyatakan oleh suatu bilangan reynolds sebesar kira-kira 2000

Bilangan ReynoldsMenyatakan perbandingan gaya-gaya inersia terhadap gaya-gaya kental.

Untuk pipa-pipa bundar yang mengalir penuh,

Bilangan reynolds (Re) = V . d .P

μatau

V . dv

=V (2r ˳)

v

IV. Prosedur Percobaan1. Menutup katup pembuangan yang terletak dibawah tangki2. Mengisi ¾ air dalam tangki3. Menghubungkan steker listrik ke stop kontak4. Memutar pasokan listrik saklar utama dalam posisi horizontal5. Menghubungkan konektor dari manometer ke pipa yang digunakan6. Menekan tombol hijau “power pump”7. Menghilangkan udara yang ada dalam selang dengan cara membuka 2 katup

buangan dan kemudian tutup8. Membuka valve dan menentukan laju alir yang digunakan

V. DATA PENGAMATAN

Debit (L/h) PipaAwal (cmH2O) Akhir (cmH2O)

Up Stream Down Stream Up Stream Down Stream

500 P18-19 22,5 22,5 31,3 21,5

500 P20-21 22,5 22,5 44,4 18,4

1000 P18-19 17 17 57,7 5,5

1000 P20-21 28,6 28,6 36,8 25,5

1500 P18-19 24,1 24,1 43,3 14,8

15000 P20-21 28,4 28,4 98,4 8,9

PIPA P18-19Laju Alir Volume (L/h) 500 1000 1500

Kehilangan Tekan (mbar) 9,4814 25,1547 50,5030Volume Aliran (m3/s) 1,3888 x 10-4 2,7777 x 10-4 4,1666 x 10-4

Kecepatan (m/s) 0,5906 1,182 1,7730Reynolds Number 10227,57 20448,6 30672,9Koefisien Kehilangan Tekanan 638,4142 1693,7498 3400,5417Kehilangan Tekanan (Pa) 957,2212 2541,3524 5105,3954Kehilangan Tekanan Langsung (Pa/m)

957,6214 2540,6247 5100,8126

Friksi (kg ms

2

¿ 9,6278x 10−5 1,926 x 10−4 2,8891 x 10−4

PIPA P20-21Laju Alir Volume (L/h) 500 1000 1500

Kehilangan Tekan (mbar) 10,9326 27,5735 86,5905Volume Aliran (m3/s) 1,3888 x 10-4 2,7777 x 10-4 4,1666 x 10-4

Kecepatan (m/s) 0,5906 1,182 1,7730Reynolds Number 1022,9319 20448,6 30672,9Koefisien Kehilangan Tekanan 0,07309 0,0460 0,0643Kehilangan Tekanan (Pa) 1105,26544 2784,9264 8756,7942Kehilangan Tekanan Langsung (Pa/m)

736,8436 1855,5906 8745,646

Friksi (kg ms

2

¿ 9,6278x 10−5 1,926 x 10−4 2,8891 x 10−4

VI. DATA PERHITUNGAN 1. PIPA P18-19

A. Laju Alir Volume 500 (L/h)

Kehilangan Tekanan ∆P = (31,3-21,5) cm H2O = 9,8 cm H2O

Konversi Satuan

9,8 cm H2O 10 mmH 2 O1 cm H 2 O

1 mmHg

13,6 cm H 2 O 1 ¿̄

760 mmHg¿

1000 mbar1 ¿̄ ¿

= 9,4814 mbar

9,4814 mbar 1 ¿̄1 00 mbar

¿ 1,0 x 105 pa1 ¿̄ ¿

= 957,6214 pa = 957,6214 kg

ms2

Volume Aliran / DebitQ = 500 L/h

500L/h 1dm3

1 L

1m3

103 dm3 1 h

3600 s

= 1,388 x 10-4 m3/s

Kecepatan m/sQ = 1,388 x 10-4 m3/sA = 2,35 x 10-4 m2

Sehingga v = Q / A = 0,5909 m/s

Bilangan Reynolds

Re = V dv

V = 0 ,5909ms

; d = 0,0173 m ; v = 1 x10−6 m2

s

= 0 ,5909

ms

.0,0173m

1x 10−6 m2

s

= 10222,57

Koefisien Kehilangan Tekanan ( λ )

λ = ∆ P Π 2d5

8 ρ Q2 L

λ = 957,6214

kgms 2

.( 227

)2

.1,54910−9 m5

8.99 9kgm3 .(1,3888 x 10−4 m3

s)

2

.1,50m

λ = 0,0633

Kehilangan Tekanan Teoritis∆P = ½ λ ρ v2/d L

= ½ 0,0633 . 999kg

m3 . 0,5090 m/s2 / 0,0173 m . 1,50 m

= 957,2212 kg / ms2

Kehilangan tekanan Langsung

J = ∆ PL

= 957,6214 Pa

1,50 m = 638,4142 Pa/m

% kesalahan

= ∆ P prak−∆ P teori

∆ P teori x 100

= 0,0418 %

Friksif = 6 π µ r v

f = 6 . (227

) . 9.99 x 10−4 kgms

.8.65 x 10−3 . 0.5909 ms

= 9,62878 x 10−5 kg.m/ s2

B. Laju Alir Volume 1000 (L/h)

Kehilangan Tekanan ∆P = (44,4-18,4) cm H2O = 26 cm H2O

Konversi Satuan

26 cm H2O 10 mmH 2O1cm H 2O

1mmHg

13,6 cm H 2 O 1 ¿̄

760 mmHg¿

1000 mbar1 ¿̄ ¿

= 25,1347 mbar

25,1347 mbar 1 ¿̄100 mbar

¿ 1,0 x 105 pa1 ¿̄ ¿

= 2540.6247 pa = 2540.6247 kg

ms2


1000L/h 1dm3

1 L

1 m3

103 dm3 1 h

3600 s

= 2,777 x 10-4 m3/s



Bilangan Reynolds

Re = V dv

V = 1,182ms

; d = 0,0173 m ; v = 1 x10−6 m2

s

= 0 ,5906

ms

.0,0173 m

1 x 10−6 m2

s

= 20448,6


λ = ∆ P Π 2d5

8 ρ Q2 L

λ = 2540.6247kg

ms 2.( 22

7)

2

.¿¿

λ = 0,0420


= ½ 0,0420 . 999kg

m3 . 1,182 m/s2 / 0,0173 m . 1,50 m

= 254,3524 kg / ms2


J = ∆ PL

= 254,3524 Pa

1,50 m = 1693,7498 Pa/m

% kesalahan


∆ P teori x 100

= 0,0286 %


f = 6 . (227

) . 9.99 x 10−4 kgms

.8.65 x 10−3 . 1,182 ms

= 1,9226 x 10−4 kg.m/ s2

C. Laju Alir Volume 1500 (L/h)


Konversi Satuan

52,2 cm H2O 10 mm H 2O1cm H 2O

1mmHg

13,6 cm H 2 O 1 ¿̄

760 mmHg¿

1000 mbar1 ¿̄ ¿

= 50,5030 mbar

50,5030 mbar 1 ¿̄100 mbar

¿ 1,0 x 105 pa1 ¿̄ ¿

= 5100,8126 pa = 2540.6247 kg

ms2


1500L/h 1dm3

1 L

1 m3

103 dm3 1 h

3600 s

= 4,1666 x 10-4 m3/s



Bilangan Reynolds

Re = V dv

V = 1,7730ms

; d = 0,0173 m ; v = 1 x10−6 m2

s

= 1,7730

ms

.0,0173 m

1 x 10−6 m2

s

= 30672,9


λ = ∆ P Π 2d5

8 ρ Q2 L

λ = 5100,8126kg

ms 2.( 22

7)

2

.¿¿

λ = 0,0375


= ½ 0,0375 . 999kg

m3 . 1,773 m/s2 / 0,0173 m . 1,50 m

= 5105,3945 kg / ms2


J = ∆ PL

= 5105,3945 Pa

1,50 m = 3400,5417 Pa/m

% kesalahan


∆ P teori x 100

= 0,1056 %


f = 6 . (227

) . 9.99 x 10−4 kgms

.8.65 x 10−3 . 1,182 ms

= 2,8891 x 10−4 kg.m/ s2

2. PIPA P20-21

D. Laju Alir Volume 500 (L/h)


Konversi Satuan

11,3 cm H2O 10 mmH 2O1cm H 2O

1mmHg

13,6 cm H 2 O 1 ¿̄

760 mmHg¿

1000 mbar1 ¿̄ ¿

= 10,9326 mbar

10,9326 mbar 1 ¿̄100 mbar

¿ 1,0 x 105 pa1 ¿̄ ¿

= 1104.1989 pa = 1104.1989 kg

ms2


500L/h 1dm3

1 L

1 m3

103 dm3 1 h

3600 s

= 1,388 x 10-4 m3/s



Bilangan Reynolds

Re = V dv

V = 0 ,5909ms

; d = 0,0173 m ; v = 1 x10−6 m2

s

= 0 ,5909

ms

.0,0173m

1x 10−6 m2

s

= 10223,9319


λ = ∆ P Π 2d5

8 ρ Q2 L

λ = 1104,1989

kgms 2

.( 227

)2

.(0,0173)m5

8.999kgm3 .(1,3888 x 10−4 m3

s)

2

.1,50 m

λ = 0,07309


= ½ 0,07309 . 999kg

m3 . 0,5090 m/s2 / 0,0173 m . 1,50 m

= 1105,26544 kg / ms2


J = ∆ PL

= 1105,26544 Pa

1,50 m

= 736,7836 Pa/m

% kesalahan


∆ P teori x 100

= 0,0964%


f = 6 . (227

) . 9.99 x 10−4 kgms

.8.65 x 10−3 . 0.5909 ms

= 9,62878 x 10−5 kg.m/ s2

E. Laju Alir Volume 1000 (L/h)


Konversi Satuan

28,5 cm H2O 10 mm H 2 O1 cm H 2 O

1 mmHg

13,6 cm H 2 O 1 ¿̄

760 mmHg¿

1000 mbar1 ¿̄ ¿

= 27,5735 mbar

27,5735 mbar 1 ¿̄100 mbar

¿ 1,0 x 105 pa1 ¿̄ ¿

= 2784,9264 pa = 2784,9264 kg

ms2


1000L/h 1dm3

1 L

1m3

103 dm3 1 h

3600 s

= 2,777 x 10-4 m3/s



Bilangan Reynolds

Re = V dv

V = 1,182ms

; d = 0,0173 m ; v = 1 x10−6 m2

s

= 0 ,5906

ms

.0,0173 m

1 x 10−6 m2

s

= 20448,6


λ = ∆ P Π 2d5

8 ρ Q2 L

λ = 2784,9264kg

ms 2.( 22

7)

2

.¿¿

λ = 0,0460


= ½ 0,0460 . 999kg

m3 . 1,182 m/s2 / 0,0173 m . 1,50 m

= 2783,3859 kg / ms2


J = ∆ PL

= 2783,3859 Pa

1,50 m = 1855,5906 Pa/m

% kesalahan


∆ P teori x 100

= 0,0553 %


f = 6 . (227

) . 9.99 x 10−4 kgms

.8.65 x 10−3 . 1,182 ms

= 1,9226 x 10−4 kg.m/ s2

F. Laju Alir Volume 1500 (L/h)


Konversi Satuan

89,5 cm H2O 10 mm H 2 O1 cm H 2 O

1 mmHg

13,6 cm H 2 O 1 ¿̄

760 mmHg¿

1000 mbar1 ¿̄ ¿

= 86,5905 mbar

86,5905 mbar 1 ¿̄100 mbar

¿ 1,0 x 105 pa1 ¿̄ ¿

= 8745,6462 pa = 8745,6462 kg

ms2


1500L/h 1dm3

1 L

1m3

103 dm3 1 h

3600 s

= 4,1666 x 10-4 m3/s



Bilangan Reynolds

Re = V dv

V = 1,7730ms

; d = 0,0173 m ; v = 1 x10−6 m2

s

= 1,7730

ms

.0,0173 m

1 x 10−6 m2

s

= 30672,9


λ = ∆ P Π 2d5

8 ρ Q2 L

λ = 8745,6462kg

ms2.( 22

7)

2

.¿¿

λ = 0,06432


= ½ 0,06432 . 999kg

m3 . 1,773 m/s2 / 0,0173 m . 1,50 m

= 8745,6462 kg / ms2


J = ∆ PL

= 8745,6462 Pa

1,50 m = 5837,8494 Pa/m

% kesalahan


∆ P teori x 100

= 0,1270 %


f = 6 . (227

) . 9.99 x 10−4 kgms

.8.65 x 10−3 . 1,182 ms

= 2,8891 x 10−4 kg.m/ s2

VII. Analisa Percobaan

Setelah kami melakukan percobaan terhadap penurunan tekanan pada p18-19 dan p20-21 didapatkan bahwa tekanan yang didapat secara manual pada masing-masing pipa memiliki perbedaan. Pada pips tersebut terdapat dua sisi yang terdapat suatu manometer yang terdiri dari sisi yang terdapat suatu manometer yang terdiri dari hulu dan hilir. Ternyata sisi hulu memiliki tekanan yang besar di bandingkan sisi hilir dan selisih ketinggi tersebut merupakan penurunan tekanan yang hilang pada pipa. Penurunan tekanan adalah hasil dari gaya gesek pada fluida ketika mengalir di bagian dalam tabung yang menyebabkan adanya friksi atau gaya gesek antar molekul fluida dan dinding-dinding pipa. Semakin besar volume aliran yang di berikan maka semakin besr pula kecepatan aliran fluida yang mengalir, secara teoritis dapat di buktikan melalui persamaan kntinuitas fluida, “semakin besar volume alir maka maka semakin besar pula kecepatan alirannya”. Begitu pula dengan perbandinganantara tekanan dan kecepatan alir. Semakin besr tekanan fluida maka semakin besr pula kecepatan fluida.

VIII. KesimpulanSetelah melakukan percobaan ini dapat disimpulkan bahwa : Perbedaan jenis pipa berpengaruh terhadap besarnya bilangan reynolds

sehingga didapat hasil yang bervariasi Pipa lurus pada pipa menyebabkan kerugian tekanan yang besar karena

terdapat gaya friksi didalamnya fluida dengan dinding pipa. Semakin besar alir/ debit, maka semakin besar penurunan atau

kehilangan tekanan Semakin besar bilangan reynolds maka semakin besar juga kecepatan

aliran fluidanya

IX. Pertanyaan 1. Untuk (P18-19) bandingkan hasil percobaan dan hasil perhitungan

untuk koefisien kehilangan tekanan2. Dengan menggunakan diagram moody dan diameter rata-rata 17,3

mm hitung kekerasan equivalent (k)

Jawab

1. Perbandingan koefisien kehilangan tekanan pada (P18-19) secara teoritis terlihat pada tebl data pengamatan di mana semakin besar laju alir volume / debit maka semakin besar nilai koefisien kebilangan tekanan (λ)

2. Kekerasan equivalen (k) di dapat dari:

Relative pipe roughness = εd ; εplastik = 0,0025 mm

= 0,0025

17,3

= 0,0001445

X. Daftar pustakaLestari, S.P. (2014) . penentun praktikum instrumentasi dan teknik pengukuran.. palembang; politeknik negeri sriwijaya

XI. Gambar alat

LAPORAN PRAKTIKUM INSTUMENTASI DAN PENGUKURAN

PENURUNAN TEKANAN DALAM PIPA ALIRAN FLUIDA

DISUSUN OLEH :

Kelompok 1

1. ACHMAD SATRIA RIVALDI MN 061340411501`

2. AGUS RIVA’I ANWAR 061340411503

3. AULIA PURQAN 061340411506

4. FIRMAN HARRIS 061340411509

5. KARINA TOHIRAH 061340411513

6. LIDYA LORENZA 061340411515

7. NOVITASARI 061340411517

8. TRI SUTRISNO 061340411521

INSTRUKTUR : Ahmad Zikri, S.T, M.T

JURUSAN TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI DIV TEKNIK ENERGI

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

TAHUN 2014

Penurunan Tekanan Di Dalam Pipa Aliran Fluida I

Documents

Transcript of Penurunan Tekanan Di Dalam Pipa Aliran Fluida I