lap aflu

Laporan SementaraPraktikum Teknik Kimia I

ALIRAN FLUIDA

Disusun Oleh:Kelompok A-1 Akhyar Irfan (0804103010061) Izzan Nur Aslam (0804103010047)Salman Akbar (0804103010046)

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALADARUSSALAM, BANDA ACEH2010

BAB IDATA PENGAMATANTabel 1.1 Perbedaan tekanan pada sistem perpipaan keseluruhanNoJenis PipaPerbedaan Tekanan Manometer (mmH20)

Q = 22,30 L/menitQ =25,21L/menitQ =25,64L/menitQ =26,20L/menitQ =31,41L/menit

Pipa Induk

1Orifice 1824,5241013

2Venturi11,5149,52111,5

3Pitot Static25,52626,520,522,5

4Tee1813,516,519,513,5

5Bend 901524,5142615,5

6Strainer Y2523,513,51919,5

Perpipaan 1

1Smooth Surface 1m16,52518,510,512

Perpipaan 2

1Sudden Contraction24,517,521,526,512

2Smooth Surface 0,5m16,525,515,51627

3Smooth Surface 1m23,51710,51426

4Sudden Enlargement38,519,516,522,518

Perpipaan 3

1Smooth Surface 1m2211221924,5

Perpipaan 4

1Rough Surface 1m23,51225,52226,5

2Rough Surface 22 cm1711,523,523,515

3Ball Valve19,511221919

4Elbow 458132924,525

5Strainer Y217,528,52715

Perpipaan 5

1Gate Valve11182518,520

2Globe Valve913161015,5

3Strainer141523,513,514

4Elbow 9081221,515,510

BAB IIHASIL DAN PEMBAHASAN

2.1 Hasil Pengolahan DataTabel 2.1 Pressure drop pada sistem perpipaan keseluruhanNoJenis PipaPressure Drop ( N/m2)


Pipa Induk

1Orifice 175,825239,317234,43397,6804126,985

2Venturi112,332136,75392,7964205,129112,332

3Pitot Static249,085253,969258,853200,245219,781

4Tee175,825131,869161,173190,477131,869

5Bend 90146,521239,317136,753253,969151,405

6Strainer Y244,201229,549131,869185,593190,477

Perpipaan 1

1Smooth Surface 1m161,173244,201180,709102,564117,217

Perpipaan 2

1Sudden Contraction239,317170,941210,013258,853117,217

2Smooth Surface 0,5m161,173249,085151,405156,289263,737

3Smooth Surface 1m229,549166,057102,564136,753253,969

4Sudden Enlargement376,07190,477161,173219,781175,825

Perpipaan 3

1Smooth Surface 1m214,897107,448214,897185,593239,317

Perpipaan 4

1Rough Surface 1m229,549117,217249,085214,897258,853

2Rough Surface 22 cm166,057112,332229,549229,549146,521

3Ball Valve190,477107,448214,897185,593185,593

4Elbow 4578,1443126,985283,273239,317244,201

5Strainer Y205,12973,2603278,389263,737146,521

NoJenis PipaPressure Drop ( N/m2)


Perpipaan 5

1Gate Valve107,448175,825244,201180,709195,361

2Globe Valve87,9124126,985156,28997,6804151,405

3Strainer136,753146,521229,549131,869136,753

4Elbow 9078,1443117,217210,013151,40597,6804

Total3765,583462,774131,883887,683663,02

Tabel 2.2 Friction loss pada sistem perpipaan keseluruhanNoJenis PipaFriction Loss ( Nm/kg)


Pipa Induk

1Orifice 0,1760,2400,2350,0980,127

2Venturi0,1130,1370,0930,2060,113

3Pitot Static0,2500,2550,2600,2010,221

4Tee2,2112,8242,9213,0504,385

5Bend 903,3164,2364,3824,5756,577

6Strainer Y1,7682,2592,3372,4403,508

Perpipaan 1

1Smooth Surface 1m0,3820,4880,5040,5270,757

Perpipaan 2

1Sudden Contraction0,6030,7700,7970,8321,196

2Smooth Surface 0,5m0,2230,7860,8130,8491,221

3Smooth Surface 1m1,2311,5731,6271,6992,442

4Sudden Enlargement0,0400,0650,0700,0760,157

Perpipaan 3

1Smooth Surface 1m0,3820,4880,5040,5270,757

NoJenis PipaFriction Loss ( Nm/kg)


Perpipaan 4

1Rough Surface 1m0,7470,9550,9881,0311,483

2Rough Surface 22 cm0,1640,2100,2170,2270,326

3Ball Valve118,071150,832156,033162,921234,196

4Elbow 451,0331,3201,3651,4262,049

5Strainer Y2,3613,0173,1213,2584,684

Perpipaan 50,5020,6410,6630,6920,995

1Gate Valve17,71122,62523,40524,43835,129

2Globe Valve2,3613,0173,1213,2584,684

3Strainer2,2142,8282,9263,0554,391

4Elbow 900,7470,9550,9881,0311,483

Total155,859199,564206,382215,386309,398

Tabel 2.3 Konstanta Venturi (Cv) dan Konstanta Orifice (Co) pada sistem perpipaan keseluruhan NoLaju Alir (L/menit)Konstanta VenturyKonstanta Orifice

122,302,8458,136

225,212,9147,882

325,643,5988,100

426,202,47312,823

531,414,00713,484

Tabel 2.4 Brake Horse Power pada sistemperpipaan keseluruhan NoLaju Alir ( L/menit )BHP ( hp )

122,303,818x10-3

225,213,818x10-3

325,643,818x10-3

426,203,818x10-3

531,413,818x10-3

2.2 PembahasanFluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk (distorsi) secara permanen. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam fluida tersebut akan terbentuk lapisan-lapisan di mana lapisan yang satu akan mengalir di atas lapisan yang lain, sehingga tercapai bentuk baru. Selama perubahan bentuk tersebut, terdapat tegangan geser (shear stress), yang besarnya bergantung pada viskositas fluida dan laju alir fluida relatif terhadap arah tertentu. Bila fluida telah mendapatkan bentuk akhirnya, semua tegangan geser tersebut akan hilang sehingga fluida berada dalam keadaan kesetimbangan. (Annonymous, 2003)Pada dasarnya fluida dibagi menjadi dua, yaitu fluida compressible dan incompressible, dua karakteristik tersebut dapat ditinjau berdasarkan densitasnya terhadap pengaruh dari temperatur dan tekanan. Fluida compressible adalah fluida yang densitasnya tidak konstan terhadap temperatur dan tekanan, dan sebaliknya untuk fluida incompressible. Pada percobaan ini digunakan fluida air, sebagaimana telah diketahui fluida air merupakan fluida Newtonian. Air dikarakteristikkan sebagai fluida Newtonian dikarenakan fluida akan terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida, hal ini disebabkan karena viskositas dari fluida Newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Artinya, viskositas fluida Newtonian tidak bergantung terhadap temperatur dan tekanan. Adapun yang faktor-faktor yang mempengaruhi aliran fluida, diantaranya:

ViskositasViskositas fluida merupakan ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau perubahan bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya. Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur hal ini disebabkan gaya-gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan turunnya viskositas dari zat cair tersebut.

Rapat jenis (densitas)Densitas atau rapat jenis () suatu zat adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan dinyatakan dalam massa persatuan volume, sifat ini ditentukan dengan cara menghitung nisbah (ratio) massa zat yang terkandung dalam suatu bagian tertentu terhadap volume bagian tersebut. Nilai densitas dapat dipengaruhi oleh temperatur semakin tinggi temperatur maka kerapatan suatu fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya kohesi dari molekul-molekul fluida semakin berkurang (Ridwan, 2008).Manometer adalah alat yang digunakan 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 air raksa.

Prinsip kerja manometer adalah sebagai berikut: Gambar 9a. Merupakan gambaran sederhana manometer tabung U yang diisi cairan setengahnya, dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan sama tinggi.

Gambar 9b. Bila tekanan positif diterapan pada salah satu sisi kaki tabung, cairan ditekan ke bawah pada kaki tabung tersebut dan naik pada sisi tabung yang lainnya. Perbedaan pada ketinggian, h, merupakan penjumlahan hasil pembacaan diatas dan dibawah angka nol yang menunjukan adanya tekanan. Gambar 9c. Bila keadaan vakum diterapkan pada satu sisi kaki tabung, cairan akan meningkat pada sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi lainnya. Perbedaan ketinggian h merupakan hasil penjumlahan pembacaan diatas dan dibawah nol yang menunjukan jumlah tekanan vakum. (Annonymous, 2010)Suatu sistem perpipaan memiliki peranan yang cukup penting dalam suatu industri, pipa memiliki fungsi untuk menangani perpindahan fluida. Dalam percobaan ini diamati fenomena aliran fluida yang mengalir di dalam suatu sistem perpipaan, dimana terdapat permukaan pipa yang kasar dan halus, dan juga jenis-jenis pipa seperti, venturi, orifice, tee, pitot, elbow dan lain-lainya, dan juga menentukan faktor gesekan dan kehilangan tekanan dalam sistem perpipaan. (Annonymous, 2009)Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara paralel, total laju aliran sama dengan jumlah laju aliran yang melalui setiap cabang dan rugi head pada sebuah cabang sama dengan pada yang lain, dirumuskan sebagai: Q0 = Q1 + Q2 + Q3Q0 = A1V1 + A2V2 + A3V3hl1 = hl2 = hl3

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa persentase aliran yang melalui setiap cabang adalah sama tanpa memperhitungkan kerugian head pada cabang tersebut. Rugi head pada setiap cabang boleh dianggap sepenuhnya terjadi akibat gesekan atau akibat katup dan perlengkapan pipa, diekspresikan menurut panjang pipa atau koefisien losses kali head kecepatan dalam pipa.

(Annonymous, 2010)Efek venturi adalah penurunan tekanan fluida yang terjadi ketika fluida tersebut bergerak melalui pipa menyempit.Ketika fluida mengalir dalam bagian pipa yang ketinggiannya hampir sama (perbedaan ketinggian kecil). Kecepatan fluida dipaksa meningkat untk mempertahankandebitfluida yang sedang bergerak tersebut, sementara tekanan pada bagian sempit ini harus turun akibat pemindahan energi potensial tekanan menjadi energi kinetik.Untuk memahami penjelasan ini, amati gambar di bawah.

Pada gambar di atas tampak bahwa ketinggian pipa, baik bagian pipa yang penampangnya besar maupun bagian pipa yang penampangnya kecil, hampir sama sehingga diangap ketinggian alias h sama. Jika diterapkan pada kasus ini, maka persamaan Bernoulli berubah menjadi:

Ketika fluida melewati bagian pipa yang penampangnya kecil (A2), maka laju fluida bertambah (persamaan kontinuitas). Menurutprinsip Bernoulli, jika kelajuan fluida bertambah, maka tekanan fluida tersebut menjadi kecil. Jadi tekanan fluida di bagian pipa yang sempit lebih kecil tetapi laju aliran fluida lebih besar. (Annonymous, 2009)Koefisien gesekan pipa tergantung pada parameter aliran. Apabila pipa adalah hidrolis halus parameter tersebut adalah kecepatan aliran diameter pipa dan kekentalan zat cair dalam bentuk angka reynolds. Berdasarkan penelitian yang dilakukan Blasius, dia mengemukakan rumus gesekan f untuk pipa halus dalam bentuk:

Berlaku untuk 4000 < Re < 105Tahanan pada pipa kasar lebih besar dari pada pipa halus, untuk pipa halus nilai f hanya tergantung pada angka Reynolds. Untuk pipa kasar nilai f tidak hanya tergantung angka Reynolds, tetapi juga pada sifat-sifat dinding pipa yaitu kekasaran relatif k/D, atau f = (Re,k / D) dengan k = kekasaran dinding pipa, D = diameter pipa. (Sutrisno, 2005)Gate valve mudah dikenali karena mempunyai body dan stem yang panjang. Kegunaan utama dari gate valve adalah hanya untuk menutup dan membuka aliran (fully closed & fully opened position), on/off control dan isolation equipment. Gate valve tidak bisa digunakan untuk mengatur besar kecilnya aliran (regulate atau trotthling). Karena akan merusak posisi disc nya dan mengakibatkan valve bisa passing pada saat valve ditutup (passing = aliran tetap akan lewat, walaupun valve sudah menutup), disc tidak menekan seat dengan baik yang diakibatkan karena posisi disc sudah berubah (tidak rata lagi). Pada saat Gate valve terbuka sebagian (misal 50% opening), maka aliran fluida akan sebagian lewat dibawah disc yang menyebabkan turbulensi (turbulensi = aliran fluida yang bergejolak) pada aliran tersebut.

Globe valve merupakan salah satu jenis valve yang dirancang untuk mengatur besar kecilnya aliran fluida (regulate atau trotthling). Pada dasarnya bagian utama dari Globe valve ini sama saja dengan Gate valve. Yaitu terdiri dari body, seat, disc, bonnet, stem, packing dan gland. Globe valve dengan gate valve bentuknya hampir sama, tetapi ada ciri-ciri tertentu yang dapat di jadikan acuan untuk membedakan antara keduanya, yaitu:Pada bagian dalam valve, disc dan seat nya berbeda. Perbedaan disc dan seat ini menyebabkan terjadi profil (pola) aliran yang berbeda. Bentuk dari disc dan seat inilah yang menyebabkan globe valve dapat diandalkan sebagai throttling valve. Aliran fluida saat melewati globe valve akan mengalami sedikit hambatan sehingga akan terjadi pressure drop yang lebih besar dari gate valve, pertama aliran akan mengenai seat lalu membelok ke atas melewati dan mengenai seluruh bagian disc, lalu aliran akan dibelokkan lagi ke arah yang sama. Seperti yang terlihat dibawah ini:

Ball valve memiliki bentuk disc seperti bola, dan bentuk body silinder. Ball valve digunakan juga sebagai on/off valve, fully opened atau fully closed valve, dan handal untuk aliran fluida yang mengandung partikel-partkel solid (slurry).

Ball valve juga membuka dan menutup dengan cara rotasi pada disc sehingga dapat membuka dan menutup lebih cepat. Ball valve juga mempunyai handle yang sama dengan plug valve, dimana pada posisi valve fully open maka handle akan searah dengan aliran atau pipa, namun jika posisi valve fully close maka posisi handle tidak searah dengan aliran atau pipa, melainkan akan membentuk sudut 90 derajat dengan aliran atau pipa. Strainer merupakan alat sejenis penyaring yang terdapat pada bagian ujung selang hisap. Strainer ini biasa digunakan pada Pompa Hydrant Portable atau pada mobil pemadam kebakaran yang membutuhkan air dari sumber-sumber yang tidak tentu. Fungsi strainer ini adalah, agar pada saat pompa menghisap air, kotoran atau material yang lain tidak ikut terhisap ke dalam pompa yang dapat mengakibatkan kerusakan impeler pompa. (Annonymous, 2010)Suatu sudden enlargment pada daerah alir fluida membesar tiba-tiba sehingga kecepatannya menurun. Saat fluida memasuki pipa besar, suatu pancaran terbentuk disaat fluida terpisah dari dinding tabung kecil. Karena tidak ada dinding pipa yang mengendalikan pancaran fluida yang dihasilkan dari pipa kecil, maka pancaran itu akan berekspansi sehingga mengisi seluruh permukaan. Sebagian kecil fluida terpisah dari pancarannya dan bersirkulasi di antara dinding dan pancaran. Pengaruh pusaran dan expansi fluida sesuai dengan tiga perubahan pada profil kecepatan. Suatu pengecilan tiba-tiba sering juga disebut reduksi atau sudden contraction. Fenomena aliran pada kasus kontraksi sangat berbeda dari pada ekspansi. Profil kecepatan adalah profil fluida yang mengalir pada bagian yang besar. Kontraksi menyebabkan fluida berakselerasi saat memasuki daerah yang lebih kecil. (Annonymous, 2010)Permasalahan-permasalahan yang sering timbul akibat kurangnya perawatan dan umur pipa antara lain: a) Kebocoranb) Lebih sering terjadi kerusakan pipa atau komponen lainnyac) Besarnya tinggi energi yang hilang (Kodoatie, 2002)Pada aliran air, salah satu gangguan atau hambatan yang sering terjadi dan tidak dapat diabaikan pada aliran air yang menggunakan pipa adalah kehilangan energi akibat gesekan (mayor lose) dan minor lose (adanya perubahan arah, perubahan penampang serta gangguan-gangguan lain yang mengganggu aliran normal. Hal ini menyebabkan energi aliran air semakin lemah dan mengecil. Panjangnya jarak tempuh pendistribusian air, mengakibatkan timbulnya pemasalahan pada perencanaan instalasi perpipaan. Untuk itu perlu pembelokan arah pipa agar tidak mengganggu instalasi-instalasi lainnya. Kehilangan energi akibat perubahan arah pada pipa dibedakan menjadi 2 (dua) yaitu pembelokan karena adanya sambungan yang terkesan tiba-tiba/tajam, pembelokan ini disebut Elbow dan pembengkokan secara berangsur-angsur disebut Bends. Elbow adalah pembelokan yang biasanya terjadi akibat adanya sambungan pipa, dimana sambungan yang dipakai adalah fitting/keni. Fitting yang biasa dijual dipasaran adalah sudut 45o dan 90o. (Susanto, 2006)Pompa merupakan mesin fluida yang memberikan energi kepada fluida, dimana fluida yang digunakan berupa fluida cair. Pompa memiliki bagian yang bernama impeller sebagai pengangkat atau pemindah zat cair dari tempat yang satu ke tempat lainnya karena pengaruh perbedaan tekanan dan sistem yang dilaluinya.Pompa, dalam pengoperasiannya memerlukan daya dari luar yang diberikan pada poros yang dikopel dengan motor untuk memutar impeller didalam zat cair. Maka zat cair yang ada di dalam impeller, oleh dorongan sudut-sudut ikut berputar sehingga timbul gaya sentrifugal yang menyebabkan zat cair yang yang mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudut-sudut. (Annonymous, 2008)

2.2.1 Pressure Drop

Kebanyakan persoalan aliran fluida yang dihadapi dalam bidang keteknikan menyangkut arus yang dipengaruhi oleh batas padat, dan karena itu mengandung lapisan batas. Hal ini benar sekali terlebih di dalam aliran fluida melalui pipa dan peralatan lain, dimana keseluruhan arus mungkin berbeda dalam aliran lapisan batas (McCabe, 1999).Dalam percobaan menentukan pressure drop dalam suatu sistem perpipaan, digunakan peralatan yaitu, manometer. Manometer adalah suatu piranti yang sangat penting dan berfungsi untuk mengukur perbedaan tekanan (McCabe, 1999). Pressure drop diukur berdasarkan pada penurunan tekanan pada suatu titik di dalam suatu sistem perpipaan. Sesuai dengan teori, pressure drop di pengaruhi oleh laju alir fluida, dimana semakin besar laju alir semakin besar pula pressure drop yang dihasilkan. Hasil yang diperoleh pada percobaan ini tidak sesuai dengan teori tersebut (terjadi penyimpangan), sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.1 yang memperlihatkan pengaruh laju alir terhadap pressure drop pada pipa pitot static.

Gambar 2.1 Hubungan laju alir terhadap pressure drop pada pipa pitot static

Penyimpangan ini disebabkan antara lain dikarenakan kurangnya perawatan pada sistem perpipaan, dimana terdapat kerak pada pipa orifice sehingga menyebabkan pembacaan perbedaan tekanan pada manometer tidak akurat, akibatnya akan meningkatkan pressure drop. Timbulnya kerak dikarenakan strainer pada sistem perpipaan tidak berfungsi dengan baik sehingga menyebabkan timbulnya kerak pada pipa pitot static tersebut. Strainer pada pipa berfungsi untuk menyaring kotoran baik berupa padat, cair atau gas, sehingga aliran yang diproses atau hasil proses lebih baik mutunya (Raswari,1987). Selain itu juga dapat dikarenakan kebocoran yang terjadi pada selang pompa. Dimana pada saat percobaan dengan laju alir terkecil, selang pada pompa mengalami kebocoran yang besar sehingga harus dilakukan pengencangan antara sambungan selang pompa dan pipa.Dalam percobaan ini total pressure drop pada keseluruhan pipa dengan laju alir 22,30 l/menit adalah 3765,58 N/m, kehilangan tekanan yang diperoleh cukup besar, hal ini disebabkan kerak pada pipa. Semakin banyak kerak di dalam pipa, maka kehilangan tekanan (pressure drop) juga semakin besar.

2.2.2 Friction loss

Bila air mengalir dalam suatu saluran (misalnya, sistem perpipaan), air tersebut akan mengalami tahanan saat mengalir ke hilir. Tahanan mengadakan perlawanan terhadap komponen gaya berat yang menyebabkan air tersebut mengalir (Annonymous, 2005). Ketika fluida dialirkan dalam suatu sistem perpipaan, maka akan terjadi gesekan antara fluida dengan permukaan pipa, dimana hal ini dapat menyebabkan friction loss. Friction loss yang terjadi pada suatu fluida menyebabkan terjadinya kehilangan sejumlah energi untuk dapat bergerak (Geankoplis, 1993).Pada umumnya friction loss dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah panjang pipa, dimana semakin panjang sistem perpipaan yang dibuat akan memperbesar terjadinya friction loss, hal ini dikarenakan semakin panjangnya pipa maka luas permukaan pipa yang dilewati oleh fluida semakin luas, sehingga terjadinya gesekan antara fluida dengan permukaan pipa lebih banyak terjadi. Penyebab lainnya adalah kekasaran dari permukaan pipa yang dilalui fluida, diameter pipa dan banyaknya sambungan-sambungan pipa, serta pengaruh dari sudden enlargement (pembesaran pipa secara tiba-tiba) dan sudden contraction (pengecilan pipa secara tiba-tiba). Selain itu dipengaruhi juga oleh sifat dari fluida itu sendiri, dalam hal ini misalnya seperti, viskositas, densitas dan laju alir fluida.Dalam menentukan friction loss, dilakukan pengukuran terhadap penurunan tekanan pada beberapa titik yang telah ditentukan didalam sistem perpipaan. Pada percobaan diperoleh hasil yang tdk sesuai dengan teori, dimana semakin besar laju alir menyebabkan nilai friction loss tidak beraturan. Semakin tinggi laju alir, terdapat peningkatan dan penurunan nilai friction loss pada beberapa titik. Fenomena ini juga terjadi pada nilai pressure drop. Semakin tinggi laju alir fluida maka nilai pressure dropnya juga mengalami peningkatan dan penurunan pada beberapa titik. Hal ini menunjukkan bahwa hubungan pressure drop dan friction loss berbanding lurus. Gambar 2.2 memperlihatkan pengaruh laju alir terhadap friction loss pada pipa pitot static dengan laju alir 22,30 L/menit, friction loss nya adalah 0,250 Nm/kg dan pada laju alir 25,64 L/menit friction loss yang dihasilkan lebih besar, yaitu sebesar 0,260 Nm/kg. Akan tetapi pada laju alir 26,20 L/menit, friction loss yang diperoleh adalah 0,201 Nm/kg.

Gambar 2.2 Hubungan laju alir terhadap friction loss pada pipa pitot static

2.2.3 Konstanta Ventury (Cv)

Ventury dapat dipakai untuk mengukur debit beda tekanan, kecepatan aliran pada penampang tertutup dan lain sebagainya. Pada percobaan ini diamati pengaruh debit aliran terhadap beda tekanan dihulu dan hilir pipa venturi. Hipotesis yang diturunkan adalah model hubungan antara debit aliran fluida dan beda tekanan pada ventury adalah kuadratis.

(1) Keterangan: V = Kecepatan aliran (m/s)A = Luas penampang celah venturySehingga dapat diperoleh konstanta ventury, dengan menggunakan persamaan berikut ini (Pers. Geankoplis 3.2-7):

(2)

Keterangan: V = Kecepatan aliran (m/s)D2 dan D1 = Diameter ventury (m)Cv= Konstanta venturyp1 = Pressure taps pada poin 1 upstreamp2 = Pressure taps pada poin 2 downstream

= Densitas air (kg/m3) Gambar 2.3 memperlihatkan hubungan antara konstanta ventury dengan laju alir (Q), dapat dilihat bahwa harga konstanta ventury meningkat seiring meningkatnya debit aliran. Terdapat penyimpangan pada laju alir 26,20 L/menit, dimana harga Cv lebih kecil dibandingkan harga Cv pada saat laju alir 25,64 dan 25, 21 L/menit. Penyimpangan ini disebabkan kurangnya maintenance pada pipa sehingga terdapat kerak pada pipa.

Gambar 2.3 Hubungan laju alir (Q) terhadap konstanta venturi (Cv)

2.2.4 Konstanta Orifice (Co)

Orifice merupakan salah satu komponen dari perangkat primer (primary device) untuk mengukur aliran dengan menggunakan prinsip mengubah kecepatan aliran, riilnya yaitu mengubah luasan yang dilalui aliran fluida tsb (orifice). Perubahan kecepatan setelah melalui orifice plate tersebut berkaitan dengan perubahan pressure (differential pressure). Perubahan pressure ini yang kemudian diukur (ditapping) dan kemudian untuk diasosiakan dengan laju aliran. Adanya orifice dalam sistem saluran akan menyebabkan terjadinya vortex pada down stream region aliran yang diduga sangat mempengaruhi karakteristik aliran dalam pergerakannya ke arah down stream. (www.ejournal.unud.ac.id)Orifice merupakan plat tipis yang diflens antara dua buah flens pipa. Bentuknya sederhana, sehingga harganya murah dan mudah untuk dipasang. Laju aliran (Q), diukur secara gravimetri. Sehingga dapat diperoleh konstanta orifice, dengan menggunakan persamaan berikut ini (Pers. Geankoplis 3.2-10) :

(3)

Keterangan: V = Kecepatan aliran (m/s)D0 dan D1 = Diameter orifice (m)Co= Konstanta orificep1 = Pressure taps pada poin 1 upstreamp2 = Pressure taps pada poin 2 downstream

= Densitas air (kg/m3)Kekurangan orifice adalah kerugian headnya tinggi dan kapasitas pengukuran rendah. Gambar 2.4 memperlihatkan hubungan antara konstanta orifice terhadap laju aliran (Q), dapat dilihat harga konstanta orifice meningkat seiring meningkatnya laju aliran. Namun, terjadi penyimpangan pada laju alir 25,21 L/menit, dimana harga Co yang diperoleh lebih kecil dibandingkan harga Co pada saat laju alir 22,30 dan 25,64 L/menit. Penyimpangan ini disebabkan kurangnya maintenance pada pipa sehingga terdapat kerak pada pipa. Gambar 2.4 Hubungan laju alir (Q) terhadap konstanta orifice (Co)

2.2.5 Brake Horse Power (BHP)

Semakin besar laju alir, maka daya yang dibutuhkan untuk memindahkan fluida semakin besar, daya yang dibutuhkan pompa sangat kecil yaitu 3,818 x 10-3 hp (dari hasil perhitungan pada percobaan), hal ini disebabkan variasi laju alir dalam range yang kecil, sehingga tidak mempengaruhi daya pompa. Brake horse power dari pompa bergantung pada energi yang dikeluarkan pompa untuk membangkitkan aliran fluida agar fluida berpindah, besar kecilnya energi mekanik ini sangat bergantung pada besar kecilnya kehilangan energi fluida yang mengalir dalam suatu sistem perpipaan dan semakin kompleksnya suatu sistem perpipaan.

Gambar 2.5 Hubungan antara daya pompa (hp) terhadap laju alir (Q)

BAB IIIKESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu:1. Sesuai teori, laju alir fluida berbanding lurus terhadap pressure drop. Namun pada pipa pitot static dengan laju alir 25,64 L/menit terjadi penyimpangan dimana pressure drop nya adalah 258,853 N/m2, tetapi pada laju alir 26,20 L/menit pressure drop yang dihasilkan adalah menjadi 200,245 N/m2. Hal ini juga berlaku pada pipa-pipa lainnya dimana nilai pressure drop nya tidak berbanding lurus dengan laju alir.2. Sesuai teori, laju alir fluida berbanding lurus dengan friction loss. Namun pada pipa pitot static dengan laju alir 25,64 L/menit terjadi penyimpangan dimana friction loss nya adalah 0,260 Nm/kg, tetapi pada laju alir 26,20 L/menit friction loss yang dihasilkan menjadi 0,201 Nm/kg.3. Harga konstanta ventury (Cv) cenderung meningkat dengan meningkatnya laju alir. Pada laju alir 22,30; 25,21; 25,64; 26,20 dan 31,41 L/menit diperoleh harga konstanta ventury (Cv) masing-masing adalah 2,8; 2,9; 3,5; 2,4 dan 4,0.4. Harga konstanta orifice (Co) juga cenderung meningkat dengan meningkatnya laju alir. Pada laju alir 22,30; 25,21; 25,64; 26,20 dan 31,41 l/menit diperoleh harga konstanta orifice (Co) masing-masing adalah 8,1; 7,8; 8,1; 12,8 dan 13,4. 5. Variasi laju alir yang kecil tidak mempengaruhi daya pompa yang dibutuhkan untuk memindahkan fluida. Harga untuk Brake horse power (BHP) diperoleh sebesar 3,818 x 10-3.

DAFTAR PUSTAKA

Annonymous, 2009, http//ejournal.unud.ac.id/abstrak/10.cakram.V2n1.nataunud.pdf, 3/11/2009. 09:02 pm

Annonymous, 2009, http//jurnal.um.ac.id/index.php/teknologikejuruan/article/view/382 3/11/ 2009. 08:45 pm

Annonymous, 2005, http:// library.usu.ac.id/download/ft/sipil-ichwan.pdf. 3/11/2009. 08:34 pm

Annonymous, 2010, Mekanika Fluida III : Sistem Perpipaan dan Mesin-mesin Fluida.doc 15/07/2010. 09:51 pm

Annonymous, 2010. Monitoring Equipment.pdf 27/09/2010. 07:54 pm

Annonymous, 2008, Petujuk Praktikum Mekanika Fluida, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Institut Teknologi Sepuluh November.pdf 27/09/2010. 10:21 pm

Annonymous, 2010, Tugas Aliran Fluida.doc 28/09/2010. 08:11 pm

Susanto, Fauzi. 2006, Pengaruh Pembelokan Elbow terhadap Kehilangan Energi Pipa Galvanis.pdf 27/09/2010. 08:34 am

Sutrisno, 2005, Pengaruh Perubahan Penampang terhadap Kehilangan Energi pada Pipa Polivinyl Chlorida.pdf 27/09/ 2010. 09:03 am

Annonymous, 2003, Modul Aliran Fluida, Laboratorium Teknik Kimia, Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia ITB, Bandung. 29/09/2010. 11:26 am

Annonymous, 2009, Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I, Laboratorium Teknik Kimia, Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Unsyiah, Banda Aceh. 29/09/2010. 11: 58 am

Geankoplis, Christie, J. 1993, Transport Processes and Unit Operation, edisi ketiga, Prentice-Hall of India Private Limited, New Delhi. 01/10/2010. 05:32 pm

McCabe, Warren, L. Dkk. 1999, Operasi Teknik Kimia edisi keempat, jilid 1, Erlangga, Jakarta. 01/10/2010. 06:21 pm

Ridwan, 2008, Karakteristik aliran fluida, pdf version; 04/10/2009, 07:35 PM.

Raswari, 1987, Perencanaan dan penggambaran system perpipaan, UI-Press, Jakarta. 02/10/2010. 08:14 pm

LAMPIRAN ACONTOH PERHITUNGAN

Dari appendiks A.2-11 C.J. Geankoplis, diperoleh sifat fisis dari air pada suhu 26 0C dan tekanan 1 atm : Densitas air ()= 996,739 kg/m3. Viskositas air () = 0,8704 x 10-3 kg/m.s- Fluida yang mengalir pada laju (Q) = 22,30 L/menit

Q = 22,30 l/menit = m3/sA. Sistem perpipaan keseluruhanPerpipaan induka. Venturi MeterMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7( h1-h2) = 11,5 mm = 11,5 x 10-3 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (11,5 x 10-3 m )

= 112,322 N/m2

Menentukan friction loss (Ff) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.10-3.

Menentukan kecepatan aliran fluida () dengan menggunakan persamaan Geankoplis 3.1-28.

Menentukan konstanta venturi (Cv) Dari data sheet diperoleh :- Diameter hulu (D1) venturi meter = 29 mm = 0,029 m- Diameter hilir (D2) venturi meter = 18 mm = 0,018 m

2 = .......................(Geankoplis, Pers 3.2-7)

= Cv = 2,844

Menentukan Bilangan Reynold (NRe) dengan menggunakan persamaan Geankoplis, Pers 2.5-1

b. Orifice MeterMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7.( h1-h2) = 18 mm = 0,018 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,018 m )

= 175,825 N/m2



Menentukan konstanta Orifice (Co) Dari data sheet diperoleh : Diameter lubang pada titik 0 (D0) = 9 mm = 0,009 m Diameter lubang pada titik 1 (D1) = 12 mm = 0,012 m

2 = .......................(Geankoplis, Pers 3.2-7)

= Cv = 8,132

Menentukan Bilangan Reynold (NRe) dengan menggunakan persamaan Geankoplis, Pers 2.5-1

c. Bend 90Menentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7.( h1-h2) = 15 mm = 0,015 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,015 m )

= 146,521 N/m2



d. Pitot StaticMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7.( h1-h2) = 25,5 mm = 0,0255 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,0255 m) = 249,085 N/m2


e. Strainer YMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7.( h1-h2) = 25 mm = 0,025 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,025 m )

= 244,201 N/m2


f. TeeMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7.( h1-h2) = 18 mm = 0.018 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,018 m )

= 175,825 N/m2


Perpipaan 1

a. Smooth Surface 1mMenentukan pressure drop (P)( h1-h2) = 16,5 mm = 0,0165 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2)..............................(Geankoplis, Pers 2.2-7)

= (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,0165 m )

= 161,173 N/m2

Menentukan friction loss (Ff) untuk jenis Smooth Pipe menggunakan persamaan Geankoplis, pers 2.5-1.

*f = 0,006 .......................................................(Geankoplis, Gambar 2.10-3)

(Geankoplis, Pers 2.10-6)

Perpipaan 2

a. Smooth Surface 1 mMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7.( h1-h2) = 23,5 mm = 0,0235 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,0235 m )

= 229,549 N/m2

m/s

Menentukan friction loss (Ff) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.5-1

*f = 0, 007......................................................(Geankoplis, Gambar 2.10-3)

b. Smooth Surface 0,5 mMenentukan pressure drop (P)( h1-h2) = 16,5 mm = 0,0165mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) ..(Geankoplis, Pers 2.2-7 ) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,0165 m )

= 161,173 N/m2


*f = 0,007........................................................(Geankoplis, Gambar 2.10-3)

c. Sudden ContructionMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7( h1-h2) = 24,5 mm = 0,0245 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,0245 m )

= 239,317 N/m2


d. Sudden EnlargementMenentukan pressure drop (P)( h1-h2) = 38,5 mm = 0,0385 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) (Geankoplis, Pers 2.2-7) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,0385 m ) = 376,07 N/m2 Menentukan friction loss (Ff) (Geankoplis, Pers 2.10-15)

Perpipaan 3a. Smooth Surface 1 mMenentukan pressure drop (P)( h1-h2) = 22 mm = 0,022 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2).............................(Geankoplis, Pers 2.2-7 ) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,022 m )

= 214,897 N/m2

Menentukan friction loss (Ff) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.5-1 untuk jenis Smooth Pipe

*f = 0,006......................................................(Geankoplis, Gambar 2.10-3)

(Geankoplis, Pers 2.10-6)Perpipaan 4

a. Rough Surface 1 mMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7( h1-h2) = 23,5 mm = 0,0235 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,0235 m ) = 229,549 N/m2



b. Rough Surface 22 cmMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7( h1-h2) = 17 mm = 0,017 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,0235 m ) = 166,057 N/m2



c. Ball ValveMenentukan pressure drop (P)( h1-h2) = 19,5 mm = 0,0195 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) ..(Geankoplis, Pers 2.2-7) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,0195 m )

= 190,477 N/m2


d. Elbow 45Menentukan pressure drop (P)( h1-h2) = 8 mm = 0,008 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2)....... (Geankoplis, Pers 2.2-7 ) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,008 m )

= 78,144 N/m2


e. Strainer YMenentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7( h1-h2) = 21 mm = 0,021 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,021 m )

= 205,129 N/m2


Perpipaan 5

a. StrainerMenentukan pressure drop (P)( h1-h2) = 14 mm = 0,014 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2)..(Geankoplis, Pers 2.2-7) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,014 m)

= 136,753 N/m2


b. Gate ValveMenentukan pressure drop (P)( h1-h2) = 11 mm = 0,011 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2).............................(Geankoplis, Pers 2.2-7 ) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,011 m )

= 107,448 N/m2


c. Globe Valve Menentukan pressure drop (P)( h1-h2) = 9 mm = 0,009 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2).............................(Geankoplis, Pers 2.2-7 ) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,009 m )

= 87,912 N/m2


d. Elbow 90Menentukan pressure drop (P) dengan menggunakan persamaan Geankoplis 2.2-7( h1-h2) = 8 mm = 0,008 mP = (P1 P2) = . g . (h1 h2) = (996,739 kg/m3) (9,8 m/s2) (0,008 m )

= 78,144 N/m2


B. Menentukan Brake Horse Power (BHP)Kehilangan energi pada keseluruhan perpipaan berupa friction lossF = Jumlah semua friction loss pada keseluruhan pipa= 155,859 Nm/kg = 156,349 J/kg

Diperoleh harga Ws yaitu :

(Geankoplis,pers 2.7-28)

= 157,261 J/kgDimana harga dari V1 = 0 m/s, V2 = kecepatan pada pipa induk = 0,75418 m/s, (Z) adalah 0,35 m karena terdapat perbedaan ketinggian fluida awal dan akhir. (P) yang diperoleh adalah 54,70 N/m2.

Head Pompa = -Ws/g

= = 16,05 m

Bkw = 0,21 Kw = 0,21 x 103 W

Laju Alir Massa (m) = Q . .................................................(Mc Cabe, pers 8.35) = (0,0003717 m3/s) (996,739 kg/m3) = 0,370 kg/s

Wp = Bkw/m .....................................................................(Geankoplis,pers 3.3-3)

=

= -Ws/Wp .....................................................................(Geankoplis,pers 2.7-30)

= = 27,748 %

BHP = ..............................................................(Geankoplis,pers 3.3-2)

=

LAMPIRAN BGRAFIK

Gambar B.1 Hubungan laju alir terhadap pressure drop pada pipa pitot static

Gambar B.2 Hubungan laju alir terhadap friction loss pada pipa pitot static

Gambar B.3 Hubungan laju alir (Q) terhadap konstanta venturi (Cv)

Gambar 2.4 Hubungan laju alir (Q) terhadap konstanta orifice (Co)

Gambar B.5 Hubungan antara daya pompa terhadap laju alir (Q)

lap aflu

Documents