bab ii pressure drop.doc
TRANSCRIPT
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Dasar teori
II.1.1 Pengertian Pressure Drop
Pressure drop merupakan istilah yang digunakan untuk mendeskripsikan penurunan
tekanan dari satu titik didalamsistem (misalnya aliran didalam pipa) ke titik yang lain yang
mempunyai tekanan lebih rendah. Pressure drop juga merupakan hasil dari gaya-gaya friksi
terhadap fluida yang mengalir didalam pipa, yang disebabkan oleh tahanan fluida untuk
mengalir (Geankoplis C. J., 1997).
Pressure drop didefinisikan sebagai perbedaan tekanan antara dua titik dari jaringan
pembawa cairan. Pressure drop terjadi dengangesekan kekuatan, yang disebabkan oleh
resistensi terhadap aliran, pada fluida yang mengalir melalui tabung. Penentu utama
resistensi terhadap aliran fluida adalah cairan kecepatan melalui pipa dan
cairan viskositas. Pressure drop meningkat sebanding dengan gesekan gaya geser dalam
jaringan pipa. Sebuah jaringan pipa yang mengandung kekasaran relatif tinggi serta banyak
pipa fitting dan sendi, konvergensi tabung, divergensi, ternyata, kekasaran permukaan dan
sifat fisik lainnya akan mempengaruhi penurunan tekanan. Kecepatan tinggi aliran dan
/atau viskositas fluida tinggi menghasilkan penurunan tekanan yang lebih besar di bagian
pipa atau katup atau siku. Kecepatan rendah akan menghasilkan lebih rendah atau tidak ada
penurunan tekanan (wikipedia, 2013).
Suatu fluida dapat mengalir melalui pipa dengan cara yang berbeda–beda, ketika
suatu fluida mengalir dalam pipa silinder dan velositasnya diukur pada jarak yang berbeda
dari dinding pipa ke pusat pipa, ini telah ditunjukkan bahwa keduanya beraliran laminer
dan turbulen. Dimana fluida dalam pusat itu berpindah lebih cepat daripada fluida yang
dekat dengan dinding. Dalam sejumlah aplikasi teknik, hubungan antara velositas rata-
rata(Vav) dalam pipa dan velositas maksimum(Vmax) itu sangat bergantung, karena dalam
beberapa masalah hanya Vmax pada titik pusat pipa yang diukur. Selanjutnya hanya
pengukuran satu titik hubungan antara Vmax dan Vav ini dapat digunakan untuk menetapkan
Vav. Velositas rata-rata itu lima kali velositas maksimum pada pusat pipa dimana ini
diberikan oleh kesetimbangan momentum shell untuk aliran laminer. Sedangkan untuk
aliran turbulen, velositas rata-ratanya itu delapan kali velositas maksimum.
(Geankoplis C. J., 1997)
II-1
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pressure drop merupakan hasil dari gaya-gaya terhadap fluida yang mengalir
didalam pipa, yang disebabkan oleh tahanan fluida yang mengalir.
Gambar II.1.1 Penurunan tekanan yang terjadi pada pipa
Gambar diatas berdasrkan prinsip bernouli :
Δ E dalam + Δ E kinetik + Δ E Potensial +ΔE tekan = 0
Persamaan pressure drop atau pressure loss karena friksi menurut hagen poiseuille
untuk aliran laminar didalam pipa horizontal adalah sebagai berikut :
Tekanan pada pipa 1
Tekanan pada pipa 2
Dimana :
= perbedaan tekanan dari titik 1 ke titik 2 (N/m2)
= densitas fluida (gr/ml)
= gravitasi (m/s2)
= ketinggian fluida h1 dan h2 (m)
Ketika suatu fluida mengalir dalam pipa silinder dan velositasnya diukur pada jarak
yang berbeda dari dinding pipa ke pusat pipa, ini telah ditunjukkan bahwa keduanya
beraliran laminer dan turbulen. Dimana fluida dalam pusat itu berpindah lebih cepat
daripada fluida yang dekat dengan dinding (Geankoplis C. J., 1997).
Jika fluida mengalir dalam pipa, belokan-belokan (elbow), katup-katup (valves) dan
tee, maka akan terjadi hambatan. Hambatan tersebut akan mengurangi tekanan, terutama
disebabkan gesekan antara aliran dan dinding dalam yang dilewati fluida tersebut dan
II-2
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
akibat terjadinya turbulensi dari fluida tersebut. Sebab-sebab terjadinya pressure drop
(penurunan tekanan dalam pipa) antara lain adalah :
1. Diameter pipa yang dilewati fluida sangat kecil.
2. Suhu fluida sangat tinggi.
3. Panjang pipa yang terlalu besar.
4. Velositas massa fluida yang terlalu besar.
(Geankoplis C. J., 1997)
II.1.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pressure Drop
Adapun hal-hal yang mempengaruhi pressure drop (P) antara lain adalah :
- Diameter pipa (D)
Semakin besar diameter pipa, maka semakin kecil penurunan tekanannya (pressure
dropnya)
- Berat molekul fluida yang mengalir (M)
Semakin besar berat molekul fluida yang mengalir, maka semakin kecil presure
dropnya
- Faktor friksi (f)
Semakin besar faktor friksinya, maka semakin besar pula pressure dropnya(P).
- Panjang pipa((L)
Semakin besar panjang suatu pipa, maka semakin besar pula pressure dropnya.
- Suhu aliran (T)
Semakin besar suhu suatu aliran, maka semakin besar pula pressure dropnya
- Velositas massa aliran (G)
Semakin besar velositas massa aliran suatu aliran fluida, maka semakin besar pula
pressure dropnya..
Hal ini sesuai dengan rumus :
(p12-p2
2) = 4 f
(Geankoplis C. J., 1997)
II-3
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1.3 Pengertian Friksi
Gaya gesek (Friksi) adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah
kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda
bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus berbentuk padat, melainkan
dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya
adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta
gas adalah gaya Stokes. (wikipedia, 2013)
II.1.3.1 Friksi Pada Pipa lurus
Friksi Pada Pipa lurus dan head loss
Akibat adanya gesekan antar fluida dan dinding fluida dalam aliran fluida, maka
akan terjadi kehilangan energy (Head loss). Head loss pada pipa horizontal dapat dihitung
dengan persamaan friksi fanning berikut :
Dimana :
= faktor friksi fanning
= panjang pipa (m)
= kecepatan aliran (m/s2)
= diameter pipa (m)
(Geankoplis, 1997)
Gambar II.1.2 Gambar Friksi Pada Pipa Lurus
Frictional Losses in mechanical energy balance equationFriction loss dari gesekan pada pipa lurus (fanning friction), expansion
loss, contraction loss dan kerugian dalam pemasangan sambungan dan
katup semuanya dimasukkan pada persamaan F berikut :
II-4
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Jika semua kecepatan v1,v2 dan v2 semuanya sama, dari persamaan diatas menjadi bentuk yang lebih sederhana yaitu :
Dimana : = jumlah friksi
= perbedaan panjang pipa(Geankoplis C. J., 1997)
II.1.3.2 Friction loss pada Ekspansi, kontraksi, dan pipa sambungan
Gesekan pada dinding pipa yang mengalir melalui pipa lurus dihitung dengan menggunakan factor friksi. Namun jika kecepatan fluida mengalami perubahan arah dan besar, maka akan terjadi penambahan friction loss. Hal ini terjadi karena tambahan dari turbulensi karena vortisitas dan faktor lainnya. Metode untuk memperkirakan friction loss pada sambungan akan dibahas dibawah ini:
1. Sudden Enlargement lossesJika penampang pipa membesar secara bertahap, maka kerugian
sangat sedikit atau mungkin tidak terjadi. Jika perubahan itu terjadi secara tiba-tiba, akan menimbulkan kerugian tambahn karena pusaran dibentuk oleh jet expansi di bagian yang diperbasar.
Gambar II.1.3 Gambar Friksi Sudden Enlargement Losses
Friction loss dapat dihitung dengan cara berikut untuk aliran turbulen :
II-5
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Keterangan : = friction loss dalam (J/kg)
= koefisien expansion loss = (1-A1/A2)2
= kecepatan masuk pada area yang lebih kecil (m/s)
= kecepatan downstream (m/s)
= 1 untuk aliran turbulen, ½ untuk aliran laminer (Geankoplis, 1997)
2. Sudden Contaction Losses Ketika penampang dari pipa mengecil secara tiba-tiba, aliran
tidak dapat mengikuti sekitar sudut yang tajam, dan friction loss bertambah karena terjadi pusaran.(Geankoplis, 1997)
Gambar II.1.4 Gambar Friksi Sudden Contraction Losses Persamaan untuk aliran turbulen :
Keterangan : = friction loss
= 1 untuk aliran turbulen, ½ untul aliran laminer
= kecepatan rata-rata pada daerah yang lebih kecil atau downstream
= koefisien kontraksi-loss (P1) = 0.55(1-A2/A1)2 untuk english unit bagian kanan dibagi dengan faktor gc.
(Geankoplis C. J., 1997)
II-6
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1.3.3 Losses in Fitting and valvesSambungan pipa dan katup juga mengganggu jalur aliran dalam pipa
yang menyebabkan friction loss bertambah. Dalam sebuah pipa pendek dengan banyak sambungan, friction loss akan lebih besar daripada pipa lurus. Friction loss untuk sambungan dan katup diberikan sebagai berikut :
Dimana:
adalah friction loss coefficient dari sambungan dan valve, v1 adalah
kecepatan rata-rata pada kepala pipa untuk sambungan (Geankoplis C. J., 1997).
Type of fitting or valve Frictional Loss, KfFrictional Loss, Equivalent Length of Straight Pipe in
Pipe Diameters, L/D
Elbow , 450 0,35 17Elbow , 900 0,75 35
Tee 1 50Return Bend 1,5 75
Coupling 0,04 2Union 0,04 2
Gate Valve Wide Open 0,17 9Half Open 4,5 225
Globe Valve Wide Open 6 300Half Open 9,5 475
Angle valve, wide open 2 100Check Valve
Ball 70 3500Swing 2 100
Water Meter, disk 7 350Tabel II.1.1 Friction loss fitting
(Geankoplis C. J., 1997)
II-7
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1.4 Macam-Macam Rumus Faktor Friksi
Selama tahun-tahun terakhir sejak diagram moody, persamaan yang paling banyak
digunakan untuk perhitungan faktor friksi adalah sebagai berikut:
1. Colebrook-white (1939)Persamaan ini berlaku untuk Nre> 4000.
Dimana :D = Diameter pipa (m)
= Kekerasan pipa (m)
Nre = Bilangan Reynold )
2. Wood (1966)
Persamaan ini berlaku untuk NRe>10000 dan 10-5< <0.04
Dimana :
3. Swamee and Jain (1976)Swamee dan jain mengusulkan persamaan yang mencakup rentang Nre dari 5000
sampai 107 dan hasil dari diantara 0.00004 dan 0.05.
Dimana :D = Diameter pipa (m)
= Kekerasan pipa (m)
Nre = Bilangan Reynold )
4. Churchill (1977)
Churchill menyatakan bahwa persamaannya mencakup untuk semua nilai Nre dan
II-8
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Dimana :
Dimana:
D = diameter pipa (ft)
ε = kekasaran pipa (ft)
Nre = bilangan reynold
5. Chen (1979)Chen juga menyatakan persamaan untuk factor friksi mencakup semua range dari R dan k/D
Dimana :D = Diameter pipa (m)
= Kekerasan pipa (m)
Nre = Bilangan Reynold )
6. Von Karman (1979)
Dimana :D = Diameter pipa (m)
= Kekerasan pipa (m)
Nre = Bilangan Reynold )
(McCabe, 1993)7. Blasius (1981)
Persamaan diatas berdasarkan 3000 <Nre <10000Dimana :
D = Diameter pipa (m)
= Kekerasan pipa (m)
II-9
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Nre = Bilangan Reynold )
8. Zigrang dan Sylvester (1982)
Untuk Aliran turbulen yaitu bilangan Reynold lebih dari 4000 sampai 108 dan
lebih dari 0,00004-0,5
Dimana :D = Diameter pipa (m)
= Kekerasan pipa (m)
Nre = Bilangan Reynold )
9. Haaland (1983)Persamaan ini berlaku untuk nilai Nre ≤ 2300 dan ≥4000
f = Dimana :
D = Diameter pipa (m)
= Kekerasan pipa (m)
Nre = Bilangan Reynold )
10. Manadilli (1997)Menyatakan persamaan ini berlaku untuk Nre berkisar antara 5235
sampai 108 dan untuk nilai setiap /D.
II.1.5 Perhitungan Friksi pada Aliran Laminer, Transisi dan Turbulen
II-10
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
a. Aliran Laminer
Untuk fluida yang beraliran laminer dalam pipa tegangan pada fluida Newton dapat
ditulis dalam persamaan faktor friksi Fanning sebagai berikut :
(McCabe, 1993)
b. Aliran Transisi
Untuk bilangan reynold diatas 2100 dan dibawah 4000, maka faktor friksi dihitung
dengan menggunakan persamaan :
c. Aliran Turbulen
Pada aliran turbulen seperti aliran laminer, faktor friksi juga tergantung pada
bilangan reynold. Bagaimanapun, tidak mungkin untuk diprediksi secara teori faktor friksi
Fanning untuk aliran turbulen seperti yang dilakukan pada aliran laminer. Faktor friksi
harus ditemukan dengan melakukan percobaan dan itu tidak hanya tergantung pada
bilangan Reynold tetapi juga pada kekasaran permukaan pipa.
Untuk aliran turbulen yaitu bilangan Reynold diatas 4000 sampai 105 dapat dihitung
menurut persamaan Blasius :
d. Penurunan tekanan dan faktor friksi dalam aliran gas
Persamaan dan metode dibahas untuk aliran turbuent dalam pipa untuk aliran
incompressible. Pipa tersebut juga bisa untuk udara jika density (atau tekanan) berubah
kurang dari 10%. Kemudian density rata – rata, av in kg/m3, digunakan dan kesalahan
yang terjadi akan kurang dari batas ketidaktentuan dalam faktor friksi f. Untuk gas,
persamaan untuk aliran laminer dan turbulent :
(P1 – P2)f =
dimana AV = (P1 + P2) / 2. Juga, Nre menggunakan DG/, dimana G adalah kg/m2
dan konstan berdiri sendiri dari density dan velocity untuk gas.
II-11
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
P12 – P2
2 = (SI)
P12 – P2
2 = (English)
Dimana : R = 8314,3 J/kg mol K atau 1545,3 ft. lbf/lb molR
M = berat molekular.
Asal dari persamaan diatas digunakan hanya untuk soal gas dimana tekanan relatif
berubah cukup kecil sehingga perubahan besar dalam velocity tidak dapat diabaikan,
karena penting. Untuk perubahan tekanan diatas sekitar 10%, aliran bertekanan terjadi.
Dalam aliran adiabatic di pipa seragam, velocity di dalam pipa tidak dapat melebihi
velocity suara (Geankoplis C. J., 1997)
II.1.6 Diagram Moody
Diagram moody merupakan representasi klasik dari perilaku fluida Newtonian. Di
industry digunakan untuk memprediksi losses dari aliran aliran fluida.
Diagram moody dibagi menjadi dua aturan aliran yaitu laminar dan turbulen. Untuk aturan
aliran laminar faktor gesek darcy weisbach ditentukan oleh poiseuille analitis. Untuk
aturan aliran turbulen hubungan antara faktor gesekan dan bilangan reynold lebih
kompleks dan diatur oleh persamaan Colebrook. Pada tahun 1944 LF Moody mengeplot
data dari persamaan cloebrook dan diagram ini sekarang dikenal dengan moody chart atau
diagram faktor friksi, yang membantu pengguna untuk mengeplot bilangan reynold dan
kekasaran relative dinding pipa dan untuk menetapkan nilai akurat dari faktor friksi untuk
kondisi turbulen. Diagram moody juga mendukung penggunaan faktor friksi darcy-
weisbach dan membantu pengembangan kalkulator head loss untuk aliran fluida didalam
pipa dan saluran terbuka. Sedangkan untuk faktor friksi fanning 4 kali faktor friksi darcy
weisbach.
II-12
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Gambar II.4 Diagram moody Darcy friction(henrynasution, 2012)
II.1.7 Hubungan Kekasaran Pipa dengan Friksi
Friksi adalah besaran yang berlawanan arah dengan kelajuan. Friksi mengakibatkan
kelajuan sebuah objek berkurang. Besarnya hambatan aliran karena gesekan sangat
tergantung dari kekasaran dinding pipa. Dari hasil berbagai percobaan diketahui bahwa
makin kasar dinding pipa makin besar terjadinya penurunan /kehilangan tekanan aliran.
Jenis gesekan ini dikenal dengan dengan gesekan aliran dan besarnya tahanan itu sendiri di
ukur dengan koefisien gesekan,f.
MaterialAbsolute roughness
(in x 10-3)Absolute roughness(micron or m x 10-6)
II-13
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Riveted steel 36-360 915-9150Concrete 12-120 305-3050Ductile iron 102 2591Wood stave 3,6 7,2Galvanized iron 6 152Cast iron – asphalt dipped 4,8 122Cast iron uncoated 10 254Carbon steel or wrought iron 1,8 45Stainless steel 1,8 45Fiberglass 0,2 5Drawn tubing – glass, brass, plastic
0,06 1,5
Copper 0,06 1,5Aluminium 0,06 1,5PVC 0,06 1,5Red brass 0,06 1,5
Tabel II.1.2 Tabel kekasaran pipa (ε)
II.1.9 Deskripsi Alat didalam Laboratorium
Gambar II.5 Alat Pressure Drop di laboratorium
1. Manometer (M1-M12)Manometer adalah suatu alat pengukur tekanan yang menggunakan kolom cairan
untuk mengukur perbedaan tekanan antara suatu titik tertentu dengan tekanan
II-14
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
atmosfer (tekanan terukur), atau perbedaan tekanan antara dua titik. Manometer adalah
alat yang dugunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di
dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Versi
manometer sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U yang diisi cairan
setengahnya(biasanya berisi minyak, air atau raksa) dimana pengukuran dilakukan pada
satu sisi pipa, sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir) diterapkan pada
tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian memperlihatkan tekanan yang diterapkan.
(scribd, 2013)
2. Fitting
Tee (T1-T20)
Tee adalah pemasangan pipa yang paling umum. Ini tersedia dengan semua
soket galur halus, semua soket las pelarut, atau dengan menentang soket las pelarut
dan outlet sisi dengan galur halus. Hal ini digunakan baik untuk menggabungkan
atau membagi aliran fluida. Ini adalah jenis pemasangan pipa yang berbentuk T
memiliki dua outlet, pada 90 ° untuk sambungan ke jalur utama. Ini adalah
sepotong pendek pipa dengan outlet lateral. Tee A digunakan untuk
menghubungkan pipa diameter yang berbeda atau untuk mengubah arah berjalan
pipa. Mereka terbuat dari berbagai bahan dan tersedia dalam berbagai ukuran.
Mereka banyak digunakan dalam jaringan pipa untuk mengangkut dua-fase
campuran cairan (wikipedia, 2013)
Gambar II.1.7 Fitting Tee
Paling umum adalah tee dengan inlet yang sama dan ukuran outlet.
Beberapa tee industri adalah Tee Lurus, Tee reducer , Tee Cabang ganda, Tee
Cabang ganda reducer, Tee Conical, Tee Cabang ganda Conical, Tee Bullhead, Tee
II-15
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Conical reducer, Tee Cabang ganda Conical reducer, Tee Tangensial, dan Tee
Cabang ganda Tangensial .
Tee atas dikategorikan berdasarkan bentuk dan struktur. Mereka juga dapat
diklasifikasikan atas dasar aplikasi perlakuan.
Globe Valve (GV1-GV18)
Globe valve ini pada umumnya sama dengan gate valve namun valve ini
harga pressure drop-nya tinggi dan direkomendasikan untuk pengaturan aliran
fluida. (McCabe, 1993).
Gambar II.1.8 Globe Valve
Union(U1-U15)
Sebuah union mirip dengan kopling, kecuali itu dirancang untuk
memungkinkan pemutusan cepat dan nyaman dari pipa untuk pemeliharaan atau
penggantian perlengkapan. Sementara kopling akan memerlukan baik pengelasan
pelarut, solder atau mampu memutar dengan semua pipa yang berdekatan dengan
kopling berulir, union menyediakan transisi yang sederhana, yang memungkinkan
koneksi mudah atau pemutusan setiap saat. Sebuah pipa union standar dibuat dalam
tiga bagian yang terdiri dari mur, pipa halus, pipa kasar (wikipedia, 2013)
Gambar II.1.9 Union
Coupling
II-16
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Kopling yang menghubungkan dua pipa satu sama lain. Jika ukuran pipa
tidak sama, pas dapat disebut kopling mengurangi atau peredam, atau adaptor.
Dengan konvensi, istilah "expander" umumnya tidak digunakan untuk coupler
yang meningkatkan ukuran pipa, sebaliknya "peredam" digunakan.
(wikipedia, 2013)
Gambar II.1.10 Coupling
Elbow (E1-E12)
Aliran suatu fluida saat di elbow menjadi lebih turbulen, karena hal itu
akan cepat terjadi korosi dan erosi (wikipedia, 2013).
Gambar II.1.11 Elbow 900
3. Pipa PVC
Polivinil klorida (IUPAC: Poli(kloroetanadiol)), biasa disingkat PVC,
adalah polimer termoplastik urutan ketiga dalam hal jumlah pemakaian di dunia,
setelah polietilena dan polipropilena. Di seluruh dunia, lebih dari 50% PVC yang
diproduksi dipakai dalam konstruksi. Sebagai bahan bangunan, PVC relatif murah,
tahan lama, dan mudah dirangkai. PVC bisa dibuat lebih elastis dan fleksibel
dengan menambahkan plasticizer, umumnya ftalat. PVC yang fleksibel umumnya
dipakai sebagai bahan pakaian, perpipaan, atap, dan insulasi kabel listrik.
II-17
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Secara kasar, setengah produksi resin PVC dunia dijadikan pipa untuk
berbagai keperluan perkotaan dan industri. Sifatnya yang ringan, kekuatan tinggi,
dan reaktivitas rendah, menjadikannya cocok untuk berbagai keperluan. Pipa PVC
juga bisa dicampur dengan berbagai larutan semen atau disatukan dengan
pipa HDPE oleh panas,menciptakan sambungan permanen yang tahan kebocoran
(wikipedia, 2013).
4. Pompa
Pompa yang digunakan dalam laboratorium adalah pompa sentrifugal. Salah
satu jenis pompa pemindah non positip adalah pompa sentrifugal yang prinsip
kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial
(dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Pompa
Sentrifugal digunakan untuk memberikan atau menambah kecepatan pada cairan
dan merubahnya menjadi tinggi tekan (head).
Gambar II.1.12 Pompa Sentrifugal
Centrifugal pump
Gaya centrifugal yang dihasilkan oleh alat ini akan melempar cairan yang ada
ke dinding pompa (casing), sehingga zat cair memiliki tenaga kinetik. Tenaga
ini diubah menjadi tenaga tekan sewaktu zat cair meninggalkan impeller.
Pompa centrifugal banyak digunakan di dalam industri karena :
Perencanaan mudah.
Harganya relatif murah.
Pemakaian flexible.
Pemeliharaan mudah.
Kapasitas pompa ini bisa dengan kapasitas kecil (1 / jam) dengan head kecil
sampai mencapai 700.000 Gpm dengan head 319 ft.
Prinsip kerja centrifugal pump :
II-18
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
- Centrifugal pump terdiri dari impeller (sudu) berputar pada suatu “as”
(poros).
- Fluida masuk pompa pada pusat impeller dan dilemparkeluar dengan gaya
sentrifugal. Gaya sentrifugal yang dihasilkan akan melempar cairan yang ada
ke dinding pompa (casing), sehingga zat cair memiliki tenaga kinetik. Tenaga
ini dirubah menjadi tenaga tekan sewaktu zat cair meninggalkan impeller.
Berdasarkan design bentuk impeller maka pompa sentrifugal mempunyai
beberapa type, yaitu:
1. Radial type C.P
2. Turbine pump (mixed flow C.P)
3. Propeller pump.
Proses kavitasi
Bila pompa sentrifugal beroperasi pada kapasitas yang besar maka tekanan zat cair
pada ujung sudu akan menurun. Apabila tekanan tersebut lebih rendah dari tekanan uap zat
zat cairnya (head) akan menyebabkan zat cairnya menguap dan membentuk butir – butir
air (bubles). Sewaktu butir – butir ini memasuki sudu, tekanannya akan naik, sampai
butiran tersebut pecah dan membuat suara bising proses tersebut disebut dengan kavitasi.
Proses ini dapat merusak performance atau unjuk kerja dari pompa yang akan
menyebabkan pompa akan menjadi rusak. Prose ini dapat dihindarkan dengan cara
menurunkan kapasitas pemompaan dan memperbaiki kondisi suction pompanya.
II.2 Aplikasi Industri
II-19
Laboratorium Operasi Teknik Kimia I
Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
STUDI EKSPERIMENTAL ORIFICE FLOW METER DENGAN VARIASI TEBAL
DAN POSISI ENGUKURAN BEDA TEKANAN ALIRAN MELINTAS ORIFICE
PLATE
Wayan Nata Septiadi
Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana Kampus Bukit Bali
Orifice plate flow merupakan flowmeter merupakan salah satu flowmeter berbasis
bada tekanan (pressure differential) yang sangat banyak digunakan karena design dan cara
pengukurannya yang sederhana. Dalam hal ini ada beberapa masalah yang akan diuji<
yaitu pengaruh tebal plat orifice terhadap distribusi tekanan sepanjang aliran, variasi nilai
discharge cofficient, dan non recoverable pressure drop yang terjadi dan mengetahu
pengaruh posisi pengukuran beda tekanan terhadap distribusi tekanan sepanjang aliran,
variasi nilai discharge cofficient dan non recoverable pressure drp yang terjadi. Pengujian
Orifice Plate telah dilakukan dengan menggunakan plat orifis dibuat dengan memberikan
sedikit bevel pada bagian sisi masuknya dengan rasio diameter (β)=0,5:0,6:0,7 dengan
tebal orifis 10 mm dan 20 mm. Pengujian dilakukan dengan rentang kapasitas aliran yang
memiliki bilangan reynold ±9333,33 sampai ± 28.000. Pengujian dilakukan dengan air
melintas plat orifis. Kapasitas aktual dari orifice flow meter dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan kontinuitas dan persamaan bernauli yang dimodifikasi. Hasil
penelitian menunjukkan prosentase irrecoveable pressure drop semakin menurun jika
kapasitas aliran air semakin besar. Pada tebal 1 mm diameter 0,7 mm irrecoverable
pressure drop terhadap maximum pressure drop mencapai nilai yang cukup rendah yaitu
kurang dari 40% pada bilangan renold 13.000. Cd untuk Nilai ini merupakan tren dari nilai
nozzle. Posisi pengukuran yang mendekati teoritisadalah yang menggunakan posisi D-o.
dengan rentang kapasitas aliran yang memiliki bilangan reynold ±9333,33 sampai ±
28.000. Pengujian dilakukan dengan air melintas plat orifis. Kapasitas aktual dari orifice
flow meter dapat dihitung dengan menggunakan persamaan kontinuitas dan persamaan
bernauli yang dimodifikasi. Hasil penelitian menunjukkan prosentase irrecoveable pressure
drop semakin menurun jika kapasitas aliran air semakin besar.
II-20
Laboratorium Operasi Teknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II-21