Laporan Praktikum

Dosen Pembimbing

Oprasi Teknik Kimia I Elvie

Yenie,ST,M.Eng

“ALIRAN FLUIDA DALAM SISTEM PERPIPAAN”

DISUSUN OLEH :

Kelompok IXCRISVAN HARDINATA(1307035684)

SELA ANGGITA(1307036536)

TITU AWLIYA (1307035870)

Tanggal Praktikum : 11

Oktober 2014

Tanggal Penyerahan Laporan

: 27 Oktober 2014

LABORATORIUM INSTRUKSIONAL

DASAR PROSES & OPERASI PABRIK

PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS RIAU

2014Abstrak

Headloss adalah suatu nilai untuk mengetahui seberapa besarnya reduksi

tekanan total (total head) yang diakibatkan oleh fluida saat melewati sistem

pengaliran. Total head, seperti ini merupakan kombinasi dari elevation head

(tekanan karena ketinggian suatu fluida), Velocity head, (tekanan karena

kecepatan alir suatu fluida) dan pressure head (tekanan normal dari fluida itu

sendiri) . Percobaan bertujuan untuk mempelajari head loss dan friction loss

aliran fluida pada pipa no.2 dan 4, elbow 900 dan 450, enlargement dan

contraction. Percobaan ini menggunakan serangkaian alat yang secara skematik

yaitu ‘’general Arrangement of Apparatus” dan “Manometer Connection Diagram”.

Percobaan dilakukan dengan memvariasikan bukaan yaitu pada bukaan 75%

dan 100% dan volume 10, 15, dan 20 liter. Head loss terbesar cenderung pada

bukaan 100% yaitu pada pipa no.2 sebesar 11,218 inHg; pipa no.4 sebesar 1,58;

pipa elbow 900 sebesar 0,196 inHg; pipa elbow 450 sebesar 0,184; pipa

enlargemant sebesar 0,223 inHg sedangkan pipa contraction penurunan tekanan

terbesar pada bukaan 75% sebesar 0,14 inHg. Friction loss terbesar pada bukaan

100% pada pipa no.2 adalah 100,09 ft/lbm; pada pipa no.4 sebesar 2,18 ft/lbm;

elbow 900 sebesar 2,173 ft/lbm; elbow 450 sebesar 2,20 ft/lbm; pipa enlargement

adalah 99,2 ft/lbm;namun pada pipa contraction friction loss terbesar pada

bukaan 75% sebesar 34,02 ft/lbm. Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan

bahwa terjadi aliran turbulen pada setiap pipa yang diuji, karena bilangan

reynold nya >4000.

Kata kunci : aliran fluida, head loss, friction loss, enlargement, contraction.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Untuk mengalirkan fluida dari tempat yang satu ke tempat

yang lain diperlukan

suatu peralatan. Selain peralatan utama yang digunakan, ada

bagian-bagian yang tidak kalah penting dimana dalam bagian

ini, sering terjadi peristiwa-peristiwa yang dapat

mengurangi efisiensi kerja yang diinginkan. Bagian dari

peralatan ini dapat berupa pipa-pipa yang dihubungkan. Dalam

menggunakan pipa yang harus diperhatikan adalah

karakteristik dari fluida yang digunakan, misalnya : sifat

korosi, explosive, racun, suhu dan tekanan. Apabila fluida

dilewatkan ke dalam pipa maka akan terjadi gesekan antara

pipa dengan fluida tersebut. Besarnya gesekan yang terjadi

tergantung pada kecepatan, kekerasan pipa, diameter dan

viskositas fluida yang digunakan.

Praktikum ini dilakukan untuk mengetahui peristiwa yang

terjadi dalam pipa apabila fluida dilewatkan ke dalamnya.

Gesekan yang terjadi dapat mempengaruhi aliran fluida dalam

pipa, aliran ini dapat terjadi secara laminar atau turbulen

yang nilainya dapat didekati dengan bilangan Reynolds.

1.2. Tujuan Percobaan

1. Mengukur friction loss dan head loss pada pipa 2 dan 4.

2. Mengukur friction loss dan head loss pada elbow 450 dan

900.

3. Mengukur friction loss dan head loss pada enlargement

dan contruction.

1.3. Dasar Teori

1.3.1. Tipe aliran fluida

Ada 3 tipe aliran fluida didalam pipa, yaitu :

1. Aliran Laminer,aliran fluida dengan kecepatan rendah.

Partikel-partikel fluida mengalir secara teratur dan

sejajar dengan sumbu pipa. Reynold menunjukkan bahwa

untuk aliran laminer berlaku Bilangan Reynold, NRe <

2100. Pada keadaan ini juga berlaku hubungan Head Loss

berbanding lurus dengan kecepatan linear fluida, atau H

α V.

2. Aliran Turbulen,aliran fluida dengan kecepatan tinggi.

Partikel-partikel fluida mengalir secara tidak teratur

atau acak didalam pipa. Reynold menunjukkan bahwa untuk

aliran turbulen berlaku Bilangan Reynold, NRe < 4000.

Pada keadaan ini juga berlaku hubungan Head Loss

berbanding lurus dengan kecepatan linear berpangkat n,

atau H α Vn.

3. Aliran Transisi,aliran fluida dengan kecepatan diantara

kecepatan linear dan kecepatan turbulen. Aliran

berbentuk laminar atau turbulen sangat tergantung oleh

pipa dan perlengkapannya. Reynold menunjukkan bahwa

untuk aliran transisi berlaku hubungan Bilangan

Reynold, 2100 < NRe < 4000.

1.3.2. Bilangan Reynold

Angka Reynolds adalah bilangan tanpa dimensi yang

nilainya bergantung pada kekasaran dan kehalusan pipa

sehingga dapat menentukan jenis aliran dalam pipa.

Profesor Osborne Reynolds menyatakan bahwa ada dua tipe

aliran yang ada didalam suatu pipa yaitu :

1. Aliran laminar pada kecepatan rendah dimana berlaku h α v

2. Aliran Turbulen pada kecepatan tinggi dimana berlaku h α vn

Dalam penelitiannya, Reynolds mempelajari kondisi

dimana satu jenis aliran

berubah menjadi aliran jenis lain, dan bahwa kecepatan

kritis, dimana aliran laminar berubah menjadi aliran

turbulen. Keadan ini bergantung pada empat buah besaran

yaitu: diameter tabung, viskositas, densitas dan

kecepatan linear rata-rata zat cair. Lebih jauh ia

menemukan bahwa ke empat faktor itu dapat digabungkan

menjadi suatu gugus, dan bahwa perubahan macam aliran

berlangsung pada suatu nilai tertentu gugus itu.

Pengelompokan variabel menurut penemuannya itu adalah :

NRe=D.V.ρ

μDimana : D = Diameter pipa ( m )

V = Kecepatan rata-rata zat cair ( m / s )

μ = Viskositas zat cair ( kg / m.s )

ρ = Densitas zat cair ( kg / m3 )

Gugus variabel tanpa dimensi yang didefinisikan oleh

persamaan di atas dinamakan Angka Reynolds ( Reynolds

Number ). Aliran laminar selalu ditemukan pada angka

Reynold di bawah 2.100, tetapi bisa didapat pada angka

Reynold sampai beberapa ribu, yaitu dalam kondisi khusus

dimana lubang masuk pipa sangat baik kebundarannya dan

zat cair di dalamnya sangat tenang. Pada kondisi aliran

biasa, aliran itu turbulen pada angka Reynolds di atas

kira-kira 4.000. Terdapat suatu daerah transisi yatu pada

angka Reynolds antara 2100 sampai 4000, dimana jenis

aliran itu mungkin laminar dan mungkin turbulen,

bergantung pada kondisi di lubang masuk pipa dan jaraknya

dari lubang masuk itu (Raswari 1986). Berdasarkan

pengaruh tekanan terhadap volume, fluida dapat

digolongkan menjadi 2 yaitu :

1. Fluida tak termampatkan (incompressible), pada kondisi

ini fluida tidak mengalami

perubahan dengan adanya perubahan tekanan, sehingga

fluida tak termampatkan.

2. Fluida termampatkan (compressible), pada keadaan ini,

fluida mengalami

perubahan volume dengan adanya perubahan tekanan.

1.3.3. Head loss & Friction loss pada pipa horizontal

Head loss biasanya dinyatakan dengan satuan panjang.

Sehingga untuk persamaan (2), Head Loss adalah harga ∆p

yang dinyatakan dengan satuan panjang mmHg atau inchHg.

Harga F sendiri bergantung pada tipe alirannya. Untuk

aliran laminar, dimana N Re < 2100, berlaku persamaan :

F=f2. L.V

2

gc.D ……………………………...(1)

Untuk aliran turbulen dengan N Re > 4000, berlaku

persamaan:

F=32.μgc

. L.V2

D2ρ …………………………..(2)

1.3.4. Head loss & Friction loss pada Elbow

Sambungan-sambungan didalam pipa, misalnya elbow,

kran, valve, tee akan mengganggu pola aliran fluida dan

menyebabkan terjadinya rugi gesekan atau Friction Loss.

Friction Loss ini biasanya dinyatakan sebagai rugi

gesekan yang setara dengan panjang pipa lurus. Untuk 45o

Elbow, dengan diameter pipa 1 in – 3 in, misalnya, maka

setara dengan panjang pipa 15 x D, sedangkan untuk 90o

Elbow, dengan diameter 3/8 in – 2,5 in, misalnya maka

setara dengan panjang pipa 30 x D.

Persamaan-persamaan yang digunakan didalam pipa

Horizontal, termasuk untuk menentukan Head Loss juga

berlaku untuk elbow dengan catatan elbow juga dalam

posisi horizontal didalam sistem perpipaan. Hasil

pengujian head loss menunjukkan bahwa, sudut sambungan

belokkan berbanding lurus dengan head loss. Semakinn

besar sudut sambungan belokan pipa, nilai head loss yang

dihasilkan semakin besar. Hal ini disebabkan oleh

perbedaan tinggi tekan pada sebelum dan setelah belokan

pipa yang semakin meningkat. Hasil pengujian menunjukkan

bahwa kecepatan air berbanding terbalik dengan sudut

sambungan belokan pipa, semakin besar sudut sambungan

belokan pipa maka kecepatan air semakin kecil, dan

sebaliknya semakin kecil sudut sambungan belokan pipa

kecepatan air semakin besar. Hal tersebut disebabkan

karenan waktu yang diperlukan lebih lama untuk sudut

belokan yang semakin besar (Haruo Tahara,Sularso.2000).

1.3.5. Friction Loss pada Enlargement dan Contraction

Untuk pipa dimana diameternya berubah kecil kebesar,

pipa pertama dengan diameter D1 dan pipa kedua dengan

diameter D2, atau Enlargement, dan pipa masih didalam

posisi horizontal, tidak ada kerja pada sistem, maka ∆Z

=0, W = 0 dengan persamaan :

−F=ΔV2

2gc+Δpρ ……………………….(3)

Jika ∆pρ sangat kecil,dan bisa diabaikan terhadap harga

dari ∆v2

2gc , maka :

∆v2

2gc=−F..................................................

..(4)

1.3.6. Pressure Drop

Pressure menunjukkan penurunan tekanan dari titik 1

ke titik 2 dalam suatu sistem aliran fluida. Penurunan

tekanan,biasa dinyatakan juga dengan ∆P saja. Jika

manometer yang digunakan adalah manometer air raksa,dan

beda tinggi air raksa dalam manometer H ft, maka :

∆p = H ( ρ Hg) g/g ……………....(5)

Pressure drop adalah istilah yang digunakan untuk

menggambarkan penurunan tekanan dari satu titik di dalam

pipa atau aliran air. "Penurunan Tekanan" adalah hasil

dari gaya gesek pada fluida seperti yang mengalir melalui

tabung. Gaya gesek disebabkan oleh resistensi terhadap

aliran. Faktor utama yang mempengaruhi resistensi

terhadap aliran fluida adalah kecepatan fluida melalui

pipa dan viskositas fluida. Aliran cairan atau gas selalu

akan mengalir ke arah perlawanan sedikit (kurang

tekanan). Pada aliran satu fase, pressure drop

dipengaruhi oleh Reynold number yang merupakan fungsi

dari viskositas, densitas fluida dan diameter pipa(Deslia

Prima. 2011).

1.3.7. Gesekan dalam pipa

Gesekan pada pipa dapat menyebabkan hilangnya energi

mekanik fluida. Gesekan inilah yang menetukan aliran

fluida dalam pipa, apakah laminar atau turbulen. Gesekan

juga dapat menimbulkan panas pada pipa sehingga merubah

energi mekanik menjadi energi panas (kalor).

Dalam aplikasi kesehariannya, ada banyak sekali

bentuk dan model pipa, seperti pipa bentuk elbow, mitter, tee,

reducer, cross, dan lainnya. Bentuk serta model yang beraneka

ragam tersebut sangat membantu dalam desain layout

sistem perpipaan didunia industri. Pada saat operasi,

bentuk dan model pipa yang bermacam-macam tersebut akan

memiliki karakteristik tegangan yang berbeda-beda sebagai

akibat dari pembebanan yang diterimanya. Akumulasi dari

berat pipa itu sendiri dan tekanan fluida yang mengalir

didalamnya, akan menyebabkan tegangan pada pipa yang

dikenal sebagai beban static. Namun efek dari pembebanan

seperti ini dapat diminimalisasi dengan memilih jenis

penyangga (support) yang sesuai, dan menggunakan penyangga

tersebut dalam jumlah cukup. Secara umum, beban dinamik

dan beban termal pada pipa merupakan dua hal yang lebih

penting, dan lebih sulit untuk ditangani. Pembebanan

dinamik terjadi pada pipa yang berhubungan langsung

dengan peralatan bergetar seperti pompa atau kompresor.

Beban dinamik juga terjadi pada pipa yang mengalami beban

termal, sehingga beberapa bagian pipa berekspansi dan

menimbulkan tegangan pada pipa. Oleh sebab itu, perlu

digunakan beberapa alat atau mekanisme yang didesain

untuk memperkecil tegangan pada system perpipaan

tersebut, agar kelebihan beban yang bisa mengakibatkan

kegagalan pada bagian pipa, atau kerusakan pada alat yang

terhubung dengannya dapat dihindari.

Salah satu komponen penyambungan dalam sistem

perpipaan adalah pipe bend (pipa lengkung) atau elbow. Pipe

bend berfungsi untuk membelokkan arah aliran fluida

didalam pipa. Namun pipe bend lebih sulit untuk dianalisa

karena permukaannya menjadi oval dibawah pembebanan momen

bending. Hal ini menyebabkan pipe bend memiliki

fleksibilitas yang lebih besar dibandingkan dengan pipa

lurus yang sama ukuran dan jenis materialnya. Lebihnya

fleksibilitas ini menjadikan pipe bend berfungsi sebagai

penyerap ekspansi thermal. Dengan berbagai karakteristik

tersebut, pipe bend menjadi komponen yang sangat penting di

dalam sistem perpipaan dan memerlukan berbagai macam

pertimbangan dalam proses perancangannya(Mc.Cabe.1985)

1.2.8 Persamaan Kontinuitas

Persamaan kontinuitas mengatakan hubungan

antara kecepatan fluida yang masuk pada suatu pipa

terhadap kecepatan fluida yang keluar(White.1988).

Hubungan tersebut dinyatakan dengan :

Q = A V…………(6)

Dimana :

A = Luas penampang(m2)

V = kecepatan (m/det)

Debit adalah besaran yang menyatakan volume fluida

yang mengalir tiap satuan waktu.

Q = V/ t………….(7)

Dimana :

V = Volume(m3)

t = waktu(detik)

Jika disubtitusikan persamaan 6 dan 7 maka akan

dihasilkan persamaan:

v = Vt.A ………..(8)

Dimana :

V = volume(m3)

t = waktu(detik)

A = Luas penampang(m2)

v = kecepatan (m/det)

Jika fluida bergerak dalam pipa yang mengalir

dengan luas penampang

yang berbeda maka volume yang

mengalir(Tipler.1998) :

V=A.v. t……………(9)

A1.v1.t1 = A2.v2.t2.....(10)

BAB II

METODOLOGI PERCOBAAN

2.1 Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah air, dan

peralatan yang dipakai

adalah rangkaian alat general arrangement of apparatus,

manometer connection Diagram, stopwatch, internal vernier

calliper.

2.2 Prosedur Percobaan

1. Tangki diisi dengan air, lalu pompa dihidupkan.

2. Valve yang akan digunakan dibuka sehingga air akan

mengalir melalui pipa yang diinginkan sesuai penugasan.

3. Ketika akan menentukan head loss pada pipa 2, maka

aliran menuju pipa selain pipa 2 ditutup.

4. Sambungkan selang untuk menentukan pressure drop yang

menghubungkan manometer dengan 2 titik pada pipa 2.

5. Memutar bukaan valve pada peralatan diantaranya bukaan

75 dan 100 %.

6. Untuk menentukan kecepatan volumetrik air, aliran air

dibuka.Stopwatch digunakan untuk menentukan waktu yang

dibutuhkan untuk mengalirkan air setiap 10, 15, dan 20

liter.

7. Selang untuk menentukan pressure drop disambungkan

dengan alat manometer dengan dua titik pada pipa no.2,

ketika aliran air dihentikan maka pembacaan pada

manometer dilakukan.

8. Cara yang sama dilakukan untuk penentuan head loss pada

pipa no.4, pipa elbow 45o dan 90o, serta pada pipa

perkecilan dan perbesaran.

2.3 Rangkain Alat

Rangkain peralatan pada percobaan aliran fluida dalam

system perpipaan dapat dilihat pada gambar 2.1

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Head Loss & Friction Loss pada Pipa No.2 dan Pipa No.4

Pipa no.2 dan pipa no.4 yang dilakukan pengukuran head

loss dan friction lossnya pada percobaan ini dalam keadaan

horizontal/lurus, dimana keadaan diameter dari pipa sama

ukurannya mulai dari awal hingga ujung. Head loss biasanya

dinyatakan dengan satuan panjang. Sehingga nilai head loss

adalah harga H yang dinyatakan dengan satuan panjang mmHg

atau inchHg menggunakan persamaan H = ha - hb. Data

percobaan pada pipa no.2 dan pipa no.4 yang dilakukan dapat

dilihat pada grafik di bawah ini :

5 10 15 20 25 300

2

4

6

8

10

12

Pipa No.2

Kecepatan(ft/s)

He

ad L

oss

(inH

g)

Grafik 3.1 Hubungan kecepatan (V) terhadap

Head Loss (H) pipa no.2 dan

pipa pada bukaan valve 75%, 100% pipa no.2

0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

pipa no.2

LOG V

LOG

H

Grafik 3.2 Hubungan Log V terhadap Log H

pipa no.2 dan pipa no.4 pada

bukaan valve 75%, 100%

0 20 40 60 80 100 1200

10000

20000

30000

40000

50000

60000

pipa no.2pipa no.4

Friction Loss

NRe

Grafik 3.3 Hubungan Friction Loss

terhadap NRe pipa no.2 dan pipa no.4

pada bukaan

valve 75%, 100%

Pengukuran head loss pada pipa nomor 2 dapat ditentukan

dengan menggunakan persamaan (H = ha – hb), nilai head loss

yang diperoleh dari percobaan berdasarkan grafik 3.1 pipa

no.2 ,dapat diketahui head loss terkecil terjadi pada saat

kecepatan fluida 16,7113 ft/detik dengan nilai head loss

10,9956 inHg dan yang terbesar yaitu pada kecepatan 25.23

ft/detik dengan head loss 11,218 inHg. Pengukuran head loss

pada pipa nomor 4 juga dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan (H = ha – hb), dari grafik 3.1 pipa nomor 4 dapat

dilihat hubungan antara kecepatan fluida dengan head loss

nya. Puncak head loss terjadi pada V= 10,21 ft/s dan H= 1,58

inHg. Pada V= 8,80 ft/s dan H= 1,413 inHg terjadi penurunan

head loss. Dari percobaan ini dapat diketahui semakin besar

kecepatan aliran fluida semakin besar pula head loss yang

terjadi pada aliran pipa, ini disebabkan karena aliran

dengan kecepatan tinggi maka gesekan fluida dengan dinding

pipa semakin besar sehingga energy yang hilang(head loss)

juga semakin banyak. Bukaan valve 100% mempunyai kecepatan

dan head loss yang lebih besar dari pada bukaan 75%. Hal ini

dikarenakan dengan bukaan 100% maka kecepatan fluida yang

mengalir semakin cepat.

Dari percobaan yang dilakukan selain diperoleh nilai

head loss yang ada serta kecepatan dari aliran dapat juga

dilihat kenaikan dan penurunan yang terjadi dengan

membandingkan nilai dari logaritma antara kecepatan dan head

loss, hal ini dapat dilihat dari grafik 3.2, untuk pipa

nomor 2 terjadi kenaikan log H pada setiap peningkatan nilai

log V. Nilai Log V terendah adalah 1,22 dengan Log H sebesar

1,041 sedangkan Log V tertinggi adalah sebesar 1,401 dengan

nilai Log H sebesar 1,049. Pada pipa nomor 4 terjadi

kenaikan log H pada setiap peningkatan nilai log V. Nilai

Log V terendah adalah 0,945 dengan Log H sebesar 0,15

sedangkan Log V tertinggi adalah sebesar 1,01 dengan nilai

Log H sebesar 0,19. Dari grafik tersebut, dapat

disimpulkan Log V berbanding lurus terhadap Log H dimana

semakin besar Log V, maka semakin besar Log H.

Kecepatan,friction loss dan head loss pada pipa nomor 2

lebih besar dibandingkan pada pipa nomor 4, hal ini

dikarenakan pada pipa nomor 2 memiliki diameter yang lebih

kecil dibanding dengan diameter pipa nomor 4 yang lebih

besar.Perbedaan diameter ini memiliki hubungan dengan

persamaan kontinuitas,semakin kecil luas pipa maka semakin

besar kecepatan sehingga akibatnya friction loss dan head

loss juga semakin besar(White.1988).

Q = A v v = QAPercobaan ini juga terlihat bahwa jenis aliran yang

digunakan adalah jenis aliran turbulens yaitu lebih besar

dari 4000 .Berdasarkan grafik 3.3 dapat dilihat bahwa

semakin besar friction loss maka bilangan Reynold semakin

besar. Dari persamaan dibawah bahwa bilangan Reynold berbandinglurus dengan nilai friction loss.

F = 32µ3Lℜ2

gcρ2D4

3.3 Head Loss & Friction Loss didalam elbow 450 dan 900

Pada percobaan ini akan ditentukan besar laju aliran

dan head loss pada pipa elbow 450 dan 900. Besarnya laju

aliran fluida dan head loss yang terjadi dipengaruhi oleh

besar kecilnya elbow yang diberikan. Perhitungan rata-rata

pada pipa elbow 450 dan 900 dari data percobaan yang

dilakukan serta kecenderungan grafik yang terjadi, dapat

dilihat pada grafik dibawah :

0

0.05

0.1

0.15

0.20.25

elbow 45elbow 90

Kecepatan(ft/s)

Head

lo

ss(i

nHg)

Grafik 3.4 Hubungan kecepatan (V) terhadap

Head Loss (H) pada bukaan

75%, 100% pipa elbow 450 dan 900

Grafik 3.4 adalah hubungan kecepatan dengan head loss,

dimana nilai head loss terbesar pada elbow 450 bernilai 0,184

inHg dan nilai dari kecepatannya sebesar 10.27 ft/s.

Sedangkan untuk elbow 900 nilai head loss terbesar senilai

0,196 inHg dan nilai dari kecepatan sebesar 10.19 ft/s .

Dari grafik 3.4 kita juga dapat membandingkan bahwa nilai

kecepatan pada elbow 45 lebih besar dari pada nilai

kecepatan pada elbow 90. Hal ini sudah sesuai dengan

literature bahwa kecepatan air berbanding terbalik dengan

sudut belokan pipa,semakin besar sudut belokan pipa maka

kecepatan air semakin kecil,dan sebaliknya semakin kecil

sudut sambungan pipa maka kecepatan air semakin besar (Haruo

Tahara,Sularso.2000). Dari grafik tersebut juga dapat

membandingkan bahwa nilai head loss pada elbow 900 lebih

besar dari pada elbow 450.Hal ini sudah sesuai dengan

literature yang menunjukkan bahwa besar sudut belokan pipa

berbanding lurus dengan head loss. Semakin besar sudut

belokan pipa maka nilai head loss semakin besar,dan

sebaliknya semakin kecil sudut belokan pipa maka semakin

kecil pula head loss pipa(Haruo Tahara,Sularso.2000).

0.94 0.96 0.98 1 1.02

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

elbow 45

LOG V

LOG

H

Grafik 3.5 Hubungan Log V terhadap Log H

pada bukaan 75%, 100% pipa

elbow 450 dan 900

Selain menentukan perhitungan nilai head loss serta

nilai kecepatan aliran, dapat juga dilihat kenaikan dan

penurunan yang terjadi dengan membandingkan nilai dari

logaritma antara head loss dan kecepatan pada elbow 450 dan

900, hal ini dapat dilihat dari grafik 3.5 pada elbow 450

keadaan minimum dari log V terhadap log H yaitu ketika log V

0.94859 dan log H -1,006894 serta maksimum pada saat log V

1.011734 dan log H -0,735. .Pada elbow 900 keadaan minimum

dari log V 0.945136 dan log H -0.8027 serta maksimum pada

saat log V 1.0084136 dan log H -0,70864. Dari grafik diatas

dapat dilihat semakin besar Log V nya maka semakin besar

pula Log H nya.

1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.44200044000460004800050000520005400056000

elbow 45

elbow 90

Friction loss

NRe

Grafik 3.6 Hubungan Friction Loss terhadap

bilangan reynold pada

bukaan valve

75% dan 100% pada elbow 450 dan 900.

Grafik 3.6 adalah hubungan antara Friction loss dengan

bilangan Reynold.Dari grafik ini kita dapat membandingkan

friction loss dan bilangan Reynold pada elbow 450 dan 900.

Dari literature dikatakan bahwa kecepatan berbanding

terbalik dengan besar sudut belokan pipa.Pada elbow 450 maka

kecepatan air mengalir lebih besar dari pada elbow 900 maka

friction loss (kerugian akibat gesekan fluida pada pipa)

pada elbow 450 lebih besar dari pada elbow 900. Karena pada

elbow 450 kecepatan air yang mengalir pada dinding pipa lebih

besar akibatnya gesekan fluida dengan pipa semakin

besar(Haruo Tahara,Sularso.2000).

Friction loss pada elbow 450 lebih besar dari pada

900 maka bilangan Reynold pada elbow 450 juga besar. Hal ini

dapat dilihat pada persamaan dibawah ini bahwa Reynold

berbanding lurus dengan friction loss.Dari grafik diatas

juga tahu bahwa jenis aliran pada elbow 450 dan elbow 900

adalah jenis aliran turbulens ,dimana NRe > 4000.

F = 32µ3Lℜ2

gcρ2D4

3.5 Friction Loss pada Enlargement dan Contraction

Pada perpipaan, pipa perbesaran terjadi dimana diameter

dari pipa yang awalnya kecil mengalami perbesaran menjadi

diameternya lebih besar(Enlargement)dan diameter besar

kekecil(Contraction). Perhitungan rata-rata pada pipa

perbesaran dari data percobaan yang dilakukan datanya dapat

dilihat grafik di bawah ini :

20 30 40 50 60 70 800

20000400006000080000

100000120000140000160000180000

Enlarg...

Friction loss

NRe

Grafik 3.7 Hubungan Faktor gesekan

terhadap NRe pada bukaan valve 75%

dan 100% pada pipa

enlargement dan contraction.

Berdasarkan grafik 3.7 terdapat dua perbedaan yang

mencolok friction loss pada enlargement yang naik dan

contraction yang turun. Enlargement untuk pipa dimana

diameter berubah dari kecil ke besar,sehingga luas penampang

juga berubah dari kecil ke besar.Dari persamaan kontinuitas

bahwa kecepatan fluida adalah perbandingan debit air dengan

luas penampang pipa. Semakin kecil luas penampang pipa maka

semakin besar kecepatan fluida yang mengalir. Hal ini karena

luas penampang berbanding terbalik dengan kecepatan fluida.

Pada enlargement luas pipa pertama lebih kecil dibanding

dengan luas pipa dua,hal ini mengakibatkan kecepatan fluida

pada penampang kecil lebih besar dari pada kecepatan pada

penampang besar. Berbeda dengan contraction diameter berubah

dari besar kekecil sehingga kecepatan pada penampang pertama

lebih kecil dari penampang kedua. .Hal ini mengakibatkan

friction loss pada enlargement lebih besar dari pada

contraction. Pada enlargement dari bukaan 75 % sampai 100%

friction loss akan naik dengan semakin besarnya bukaan

valve. Berbeda dengan contraction friction loss akan menurun

dengan semakin besarnya bukaan valve. Hal ini terjadi karena

perubahan diameter besar kekecil dengan bukaan yang semakin

besar luas penampang kecil tidak mampu mengalirkan fluida

dengan cepat sehingga membutuhkan waktu yang lama akibatnya

kecepatan fluida juga semakin kecil(Tipler.1998). Dari

grafik juga tahu bahwa jenis aliran yang digunakan adalah

jenis aliran turbulens dimana NRe > 40000.

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

1. Semakin besar bukaan yang diberikan, maka semakin besar

head loss dan friction loss yang diperoleh. Head loss

terbesar cenderung pada bukaan 100% yaitu pada pipa

no.2 sebesar 11,21 inHg; pada pipa no.4 sebesar 1,58

inHg; pipa elbow 90o sebesar 0,196 inHg; pipa elbow 450

sebesar 0,183; pipa perbesaran sebesar 0,223 inHg

sedangkan pipa pengecilan terbesar pada bukaan 75 %

yaitu sebesar 0,14 inHg. Friction loss terbesar pada

bukaan 100% pada pipa no.2 adalah 100,09 ft/lbm; pipa

no.4 adalah 2,18 ft/lbm ; elbow 90o adalah 2,17 ft/lbm;

elbow 450 adalah 2,20 ft/lbm; enlargement sebesar 99,09

ft/lbm sedangkan contraction sebesar 34,02 ft/lbm pada

bukaan 75%.

2. Semakin besar kecepatan fluida yang mengalir, maka

kerugian gesekan atau friction loss nya juga akan

semakin besar. Friction loss pipa no.2 sebesar 100,09

ft/lbm pada kecepatan 25,23 ft/s ; friction loss pipa

no.4 sebesar 2,18 ft/lbm pada kecepatan 10,2 ft/s ;

friction loss pada elbow 90o sebesar 2,17 ft/lbm pada

kecepatan 10,19 ft/s ; friction loss pada elbow 450

sebesar 2,20 ft/lbm pada kecepatan 10,2 ft/s ; friction

loss pada enlargement sebesar 99,09 ft/lbm pada

kecepatan 79,82 ft/s dan friction loss pada contraction

sebesar 34,02 ft/lbm dengan kecepatan 10,51 ft/s.

3. Semakin kecil diameter pipa yang digunakan, maka

semakin besar kecepatan fluida dan head loss yang

diperoleh, begitu juga sebaliknya semakin besar

diameter pipa yang digunakan, maka semakin kecil

kecepatannya dan head loss.

4. Semakin kecil diameter pipa yang digunakan, maka

semakin besar kecepatan fluida dan friction loss yang

diperoleh,begitu juga sebaliknya semakin besar diameter

pipa yang digunakan, maka semakin kecil kecepatannya

dan friction loss.

4.2 Saran

Pratikan harus teliti dalam pembukaan dan penutupan

katup yang digunakan sehingga diperoleh hasil yang akurat.

Kesalahan dalam pembukaan dan penutupan katup ini akan

sangat berpengaruh terhadap hasil perhitungan selanjutnya.

LAMPIRAN A

LAPORAN SEMENTARA

Judul Pratikum : Aliran Fluida dalam Sisitem Perpipaan.

Hari/Tanggal Pratikum :11 Oktober 2014.

Dosen Pembimbing : Elvi Yenie,ST.,M.Eng.

Asisten Pratikum : Riyaldi.

Nama elompok IX : Crisvan Hardinata

Sela Anggita

Titu Awliya

Tabel A.1 Data hasil percobaan pada pipa nomor 2

Bukaa

n

Valve

Volum

e

(m3)

Waktu

t

(Detik

Debit

Q

(m3/det

Q

rerata

(m3/

ha(mm

Hg)

hb(m

mHg)

Head

loss(ha-

hb)

) ik) detik)

75%

0,01 432,33x1

0-4

1,56x1

0-4

613 318 295

0,015 65,562,29x1

0-4601 327 274

0,02 92,412,16x1

0-4600 329 271

100%

0,01 42,212,37x1

0-4

2,36x1

04

604 325 279

0,015 65,272,28x1

0-4607 323 284

0,02 82,422,43x1

0-4609 315 294

Tabel A.2 Data hasil percobaan pada pipa nomor 4

Bukaa

n

Valve

Volum

e

(Lite

r)

Waktu

t

(Deti

k)

Debit Q

(m3/deti

k)

Q

rerata

(m3/

detik)

ha(mm

Hg)

hb(mm

Hg)

Head

loss(h

a-hb)

75%

0,01 14,946,69x10I

-4

6,24x1

0-4

483 449 34

0,015 22,186,76x10-

4484 448 36

0,02 38,105,25x10-

4485 447 38

100%0,01 13,63

7,34x10-

4

7,23x1

04485 446 39

0,015 21,916,85x10-

4487 445 42

0,02 26,62 7,51x10- 485 445 40

4

Tabel A.3 Data hasil percobaan pada elbow 450

Bukaa

n

Valve

Volum

e

(Lite

r)

Waktu

t

(Detik

)

Debit

Q

(m3/det

ik)

Q

rerata

(m3/

detik)

ha(mm

Hg)

hb(m

mHg)

Head

loss(ha-

hb)

75%

0,01 15,076,64x1

0I-4

6,25x1

0-4

466 465 1

0,015 24,036,24x1

0-4466,5 464 2,5

0,02 34,065,87x1

0-4467 463 4

100%

0,01 13,507,41x1

0-4

7,27x1

04

470 462 8

0,015 20,887,18x1

0-4468 464 4

0,02 27,677,23x1

0-4467 465 2

Tabel A.4 Data hasil percobaan pada elbow 900

Bukaa

n

Valve

Volum

e

(Lite

r)

Waktu

t

(Detik

)

Debit

Q

(m3/det

ik)

Q

rerata

(m3/

detik)

ha(mm

Hg)

hb(m

mHg)

Head

loss(ha-

hb)

75%

0,01 15,796,33x1

0I-4

6,24x1

0-4

468 464 4

0,015 23,706,33x1

0-4467,5

463,

54

0,02 33,036,06x1

0-4467 463 4

100%

0,01 137,69x1

0-4

7,22x1

04

469 462 7

0,015 21,66,94x1

0-4468 463 5

0,02 28,57,02x1

0-4467 464 3

Tabel A.5 Data hasil percobaan enlargement pipa 2

Bukaa

n

Valve

Volum

e

(Lite

r)

Waktu

t

(Detik

)

Debit

Q

(m3/det

ik)

Q

rerata

(m3/

detik)

ha(mm

Hg)

hb(m

mHg)

Head

loss(ha-

hb)

75%

0,01 16,116,20x1

0I-4

6,13x1

0-4

469 463 6

0,015 24,396,15x1

0-4468 464 4

0,02 33,216,02x1

0-4467 465 2

100%

0,01 13,277,54x1

0-4

7,46x1

04

466 464 2

0,015 20,387,36x1

0-4469 463 6

0,02 26,737,48x1

0-4471 462 9

Tabel A.6 Data hasil percobaan contraction pipa 2

Bukaa

n

Valve

Volum

e

(Lite

r)

Waktu

t

(Detik

)

Debit

Q

(m3/det

ik)

Q

rerata

(m3/

detik)

ha(mm

Hg)

hb(m

mHg)

Head

loss(ha-

hb)

75%

0,01 13,457,43x1

0I-4

7,41x1

0-4

469 463 6

0,015 20,167,44x1

0-4468 464 4

0,02 27,187,36x1

0-4466 465 1

100%

0,01 15,526,44x1

0-4

6,18x1

04

467 463 4

0,015 26,685,62x1

0-4468 464 4

0,02 30,826,49x1

0-4466 465 1

LAMPIRAN B

SPESIFIKASI PERALATAN

Spesifikasi peralatan pipa-pipa yang digunakan pada

percobaan aliraan fluida dalam system perpipaan:

1.Pipa No.2

Panjang pipa : 190 cm = 6,2335 ft

ID pipa : 6,3 mm = 0,0206 ft

Luas pipa : 0,00033 ft2

2.Pipa No.4

Panjang pipa : 190 cm = 6,2335 ft

ID pipa : 17,21mm = 0,0565 ft

Luas pipa : 0,0025 ft2

3.Elbow 450 dan elbow 900

Panjang pipa : 190 cm = 6,2335 ft

ID pipa : 17,21 mm = 0,0565 ft

Luas pipa : 0,0025 ft2

4.Pipa enlargement dan contraction.

Panjang pipa : 190 cm = 6,2335 ft

ID pipa 1 : 6,3 mm = 0,0206 ft

ID pipa 2 : 17,21 mm = 0,0565 ft

Luas Pipa 1 : 0.00033 ft2

Luas pipa 2 : 0,0025 ft2

5.Data fluida

Densitas fluida(ρ) = 62,43 lbm/ft3

Viskositas(µ) = 0,00067197 lbm/ft.s

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN1.Menghitung Debit(Q)

Diameter pipa No.2 = 0,0206 ft

Penyelesaian :

Pipa No.2

Bukaan 75%

Q 1=Vt

= 0,0143 = 2,33x10-4 m3/s

Q2 = Vt

= 0,01565,56 = 2,29x10-4 m3/s

Q3 = Vt

= 0,0292,41

= 2,16x10-4 m3/s

Qrata-rata = 2,33x10−4m3/s+2,29x10−4m3 /s+2,16x10−4m3 /s

3

= 1,56x10−4m3detik x 1ft30,028317m3

= 5,514 x 10-3 ft3/detik

A = 14πd2

A = 143,14 X¿

= 0,00033 ft2

V = QA

= 5,514x10−3ft3 /detik0,00033ft2

= 16,71 ft/detik

Perhitungan debit untuk variasi system perpipaan lainnya mengunakan cara yang

sama

2.Menghitung Bilangan Reynold(NRe)

Bukaan 75 %

ρair = 1 gr/cm3 = 62,43 lbm/ft3

v = 16,71 ft/detik

Diameter pipa No.2 = 0,0206 ft

µ= 1cP = 6,7197 x 10-4 lb/ft.s

penyelesaian:

Pipa No.2

Bukaan 75%

NRe = ρvDµ

= 62,43lbm /ft3x16,71ft /detikx0,0206ft6,7197x10−4lb/ft.det

= 31983,1 Perhitungan bilangan Reynold untuk variasi system perpipaan lainnya menggunakan

cara yang sama.

3.Menghitung Friction Loss (F)

Bukaan 75%

Diameter pipa No.2 = 0,0206 ft

ρair = 1 gr/cm3 = 62,43 lbm/ft3

v = 16,71 ft/detik

µ= 1cP = 6,7197 x 10-4 lb/ft.s

gc = 32,174 lbm.ft/lbf.s2

L(panjang pipa) = 6,2335 ft

Penyelesaian:

F = 32µLV2gcD2ρF =

32X6,7197x10−4lbm /ft.sX6,2335ftx(16,71ft /detik)232,174lbm.ft/lbf.s2x0,0206ftx0,0206ftx62,43lbm /ft3

F = 43,92 ft/lbm

Perhitungan Friction loss untuk variasi system perpipaan lainnya menggunakan cara

yang sama ,kecuali pada system perpipaan enlargement dan contraction.

Untuk friction loss pada enlargement menggunakan persamaan

F = ¿¿ F = (65,56ft/s)2

2x32,174lbm.ft/lbf.s2F = 66,79 ft/lbm

Untuk bukaan 100% enlargement gunakan rumus yang sama untuk mencari friction loss.

Untuk friction loss pada contraction mengunakan persamaan

F = K ¿¿

K = ( 1Cc - 1)

2

Cc = 0,62 + 0,38 (A2/A1)2

Cc = 0,62 + 0,38(0,00033/0,0025)2

Cc = 0,62 + 0,38(0,132)2

Cc = 0,62 + 0,38(0,17424)

Cc = 0,62 + 0,0066

Cc = 0,6266

K = ( 1Cc - 1)

2

K = ( 10,6266

−1¿2

= 0,36

F = K ¿¿

F = 0,36¿¿

= 34,027 ft/lbm

4.Menghitung friction factor

Pipa nomor 2

f = 2FgcDLV2

= 2x43,92ft/lbmx32,174lbm.ft/lbf.s2x0,0206ft6,2335ftx16,71ft /sx16,71ft/s

= 0,0344

untuk variasi bukaan dan volume yang lain menggunakan cara yang sama.

LAMPIRAN D

HASIL PERHITUNGAN

Tabel D.1 Hasil Perhitungan Pipa No.2

Bukaa

n

valve

Q

rerata

Ft3/det

Kecepata

n(ft/

det)

H

(inH

g)

Log

v

Log

HNRe F f

75 % 0,0055 16,710,9

91,22

1,04

1

31983,

1

43,9

1

0,03

4

100 % 0,0083 25,2311,2

11,40

1,04

9

48286,

6

100,

1

0,03

4

Tabel D.2 Hasil Perhitungan Pipa No.4

Bukaa

n

valve

Q

rerata

Ft3/det

Kecepata

n(ft/

det)

H

(inH

g)

Log

v

Log

HNRe F f

75 % 0,022 8,8 1,41 0,94 0,1546233,

41,62

0,01

2

100 % 0,025 10,2 1,581,00

90,19

53624,

712,18

0,01

2

Tabel D.3 Hasil Perhitungan pada Elbow 450

Bukaa

n

valve

Q

rerata

Ft3/det

Kecepata

n(ft/

det)

H

(inH

g)

Log

v

Log

HNRe F f

75 %0,0220

78,828

0,09

80,94

-

1,01

46342,

8

1,62

9

0,01

2

100 %0,0256

810,2 0,18 1,01

-

0,73

53929,

4

2,20

6

0,01

2

Tabel D.4 Hasil Perhitungan pada Elbow 900

Bukaa

n

valve

Q

rerata

Ft3/det

Kecepata

n(ft/

det)

H

(inH

g)

Log

v

Log

HNRe F f

75 %0,0220

38,813 0,15

0,94

5

-

0,80

46262,

3

1,62

3

0,01

2

100 % 0,0254 10,190,19

6

1,00

8

-

0,71

53521,

42,17

0,01

2

Tabel D.5 Hasil Perhitungan pada Enlargement

Bukaa Q Kecepata Kecepata F f NRe H

n

valve

rerat

a

Ft3/

det

n

V1(ft/de

t)

n

V2(ft/de

t)

(inHg

)

75 %0,021

665,56 8,68

66,7

9

0,003

04

125.47

80,157

100 %0,026

379,82 10,5

99,0

2

0,003

04

152.77

50,223

Tabel D.6 Hasil Perhitungan pada Contraction

Bukaa

n

valve

Q

rerat

a

Ft3/

det

Kecepata

n

V1(ft/de

t)

Kecepata

n

V2(ft/de

t)

F f NRe

H

(inHg

)

75 % 0,026 10,51 79,3134,0

20,179 55.076 0,14

100 % 0,021 8,77 66,1823,6

90,179 45.963 0,11

DAFTAR PUSTAKA

Deslia Prima. 2011. Laporan Dasar-dasar Proses Kimia I. www.scribd.com.

desember 2013. Pekanbaru.

Haruo Tahara, Sularso, 2000. Pompa dan Kompresor.

Jakarta :Penerbit PT. Pradnya

Pramita.

McCabe L Warren, Smith C Julian, and Herriot Peter, 1985. “Operasi

Teknik Kimia Jilid 1 .Edisi Keempat.Jakarta: Erlangga.

M. White, Frank dan Hariandja, Manahan. 1988. Mekanika Fluida.

Jakarta :Erlangga.

Raswari. 1986. Teknologi dan Perencanaan Sistem Perpipaan.

Jakarta:Penerbit

Universitas Indonesia.

Tim Laboratorium. 2014. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I.

Pekanbaru:

Universitas Riau.

Tipler paul. 1998 . Fisika Untuk Sain Dan Teknik . Jakarta:Erlangga.