laporan akhir sirkuit fluida

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM UNIT DAN OPERASI PROSES I

Sirkuit Fluida

Disusun Oleh:

Kelompok 5 Rabu

Atan Tuahta 1206226341

Muhammad Fatah Karyadi 1206263370

Paramita Dona Fitria 1206263383

Syafarudin 1306482035

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK 2014

Kelompok 5R Sirkuit Fluida

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA

2

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ...................................................................................................................... 2

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 3

1.1 Tujuan Percobaan ..................................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................................... 4

2.1 Sifat-sifat fluida ........................................................................................................ 4

2.2 Jenis-jenis aliran pada pipa ....................................................................................... 4

2.3 Energi pada fluida ..................................................................................................... 4

2.4 Venturi flow meter ................................................................................................... 8

2.5 Kehilangan energi pada fitting .................................................................................. 16

BAB III PERCOBAAN ..................................................................................................... 16

3.1 Prosedur Percobaan .................................................................................................. 16

3.2 Hasil Pengamatan ..................................................................................................... 20

BAB IV PENGOLAHAN DATA ..................................................................................... 21

BAB V ANALISIS ............................................................................................................. 42

5.1 Analisis Percobaan ................................................................................................... 42

5.2 Analisis Hasil ............................................................................................................ 46

5.2 Analisis Grafik .......................................................................................................... 51

5.3 Analisis Kesalahan ................................................................................................... 64

BAB VI KESIMPULAN ................................................................................................... 65

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 67



3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

I.1.A. Tujuan Umum

1. Mempelajari sifat-sifat aliran fluida dalam beberapa jenis ukuran pipa.

2. Memperoleh pengertian tentang perubahan tekanan yang terjadi pada aliran fluida.

3. Mempelajari karakteristik tekanan alat pengukur flowrate

I.1.B. Tujuan Setiap Percobaan

Percobaan 1: Kalibrasi tangki

Tujuan: Untuk mengetahui deviasi kebenaran dari pengukuran volume tangki dan mencari

nilai faktor koreksi dari deviasi pengukuran volume tangki.

Percobaan 2: Kalibrasi Manometer

Tujuan: Untuk memastikan manometer dapat berfungsi dengan baik serta memastikan agar

pengukuran memiliki kualitas yang baik.

Percobaan 3: Karakterisktik Orificemeter dan Venturimeter

Tujuan: Untuk menentukan nilai karakteristik Orificemeter dan Venturimeter

Percobaan 4: Aliran Laminar dan Turbulen

Tujuan : Mengetahui pola aliran dengan laju alir yang berbeda.

Percobaan 5: Frictional Factor

Tujuan : Membandingkan besarnya kehilangan energi karena friksi antara data eksperimental

dan data teoritis pada aliran dalam pipa serta menganalisis faktor-faktor yang

berpengaruh terhadap besarnya friksi.

Percobaan 6: Pipe Fitting ( Elbow )

Tujuan :

- Menentukan friction factor dan panjang ekuivalen (Le) pada fitting yang berupa elbow.

- Menentukan hubungan antara bilangan Reynold (Re) dengan panjang ekuivalen (Le).



4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sifat-sifat Fluida

Fluida adalah suatu zat yang bentuknya dapat berubah secara terus menerus akibat adanya

suatu gaya geser seberapapun kecilnya. Ada beberapa sifat fluida yang berpengaruh pada

mekanika aliran fluida. Di bawah ini adalah sifat-sifat fluida yang perlu diperhatikan:

1. Density

2. Spesific weight

3. Spesific volume

4. Spesific gravity

5. Kompressibilitas

6. Viskositas

7. Tekanan uap

8. Tegangan permukaan

2.2. Jenis aliran pada pipa

Apabila suatu fluida mengalir dalam suatu saluran dengan kecepatan yang cukup

kecil, maka aliran tersebut seperti berlapis-lapis yang bergerak secara sliding relatif terhadap

lapisan di dekatnya. Aliran ini dinamakan aliran laminer. Bila kecepatan aliran diperbesar,

gerakan partikel fluida semakin tidak teratur, sehingga terjadi pusaran-pusaran arus (eddy

current). Aliran semacam ini disebut aliran turbulen. Aliran transisi merupakan aliran dengan

kecepatan diantara aliran laminer dan turbulen.

2.3. Energi Fluida

Pada fluida mengalir terdapat tiga bentuk energi :

1. Energi Potensial: energi yang dimiliki oleh fluida tersebut karena ketinggiannya relatif

terhadap datum

2. Energi Kinetik: energi yang dimiliki oleh fluida tersebut karena kecepatannya.

3. Energi tekanan: energi yang dimiliki oleh fluida tersebut karena dalam keadaan bertekanan.

Pada fluida yang mengalir akan terdapat kehilangan energi yang disebabkan oleh

gesekan / friksi. Hubungan antara energi-energi di atas dapat membentuk permasaan energi

mekanik.



5

2.4. Kehilangan Energi karena Friksi

Telah disinggung di atas bahwa fluida yang mengalir akan selalu mendapatkan

tahanan yang disebabkan oleh friksi antara partikel-partikel fluida maupun friksi antara

partikel fluida dengan permukaan saluran.Friksi merupakan kerugian energi mekanik

sehingga tekanan di down stream menjadi berkurang. Besarnya kehilangan energi karena

friksi menurut persamaan Darcy-Weisbach sbb :

c

LgD

LVfh

.2..

2

ket.: f : friction factor (Blasius-Darcy friction factor)

L : panjang pipa

D : diameter dalam pipa

V : flow rate

gc : faktor konversi

hL : energi loss

2.5. Hubungan Faktor Friksi dan Bilangan Reynold

Hagen–Poiseuille melalui eksperimennya mengenai aliran laminar pada pipa

menemukan hubungan sebagai berikut :

2..

..32

Dg

LVhL

Bila persamaan dapat disusun kembali

ccc

Lg

V

D

L

Ng

V

D

L

VDg

V

D

L

VDh

.2..

64

.2..

64

.2.

2.

.

32 2

Re

22

Persamaan di atas menunjukkan hubungan linier antara f dan NRe pada aliran laminar yang

berlaku untuk NRe di bawah 2100. Pada dasarnya, kehilangan energi pada aliran laminar

hanya disebabkan oleh viscos drag saja, sedangkan pada aliran turbulen disebabkan oleh

gerakan turbulen dari arus eddy. Oleh karena itu, friction factor untuk aliran turbulen di

samping bergantung pada NRe, juga bergantung pada kekasaran permukaan pipa / roghness.

DNf /.Re



6

/D adalah kekasaran relatif, yaitu perbandingan antara tingginya tonjolan dalam pipa dibagi

diameter dalam pipa. Hubungan antara f dengan NRe dan /D dapat diperoleh dari chart

standard yang disebut Fiction Flow Chart.

Gambar II.1. Friction Flow Chart

2.6. Profil Kecepatan pada Aliran dalam Pipa

Pada aliran dalam pipa, partikel-partikel fluida bergerak dengan kecepatan yang

berbeda. Partikel yang berada pada dinding pipa mempunyai kecepatan nol, sedangkan

partikel yang berada pada sumbu pipa mempunyai kecepatan maksimim. Hal ini disebabkan

karena perubahan momentum dan gesekan-gesekan yang terjadi antar lapisan. Untuk aliran

laminar, lapisan-lapisan fluida terdapat dari dinding pipa sampai sumbu pipa (center line)

sehingga profil kecepatan partikel-partikel fluida berbentuk parabola seperti terlihat pada

gambar di bawah :

Gambar II.2. Profil Kecepatan Fluida pada Aliran Laminar

Semakin besar bilanganReynold, momentum yang berpindah antar lapisan fluida semakin

besar. Kenaikan bilangan Reynold sampai melewati batas kritisnya akan menyebabkan aliran



7

menjadi turbulen dan terjadi dua regional aliran, yaitu daerah laminar dekat dinding pipa dan

daerah turbulen mulai dari batas daerah aliran laminar sampai sumbu pipa. Akibatnya profil

aliran tidak parabola lagi seperti terlihat pada gambar di bawah

Gambar II.3.Profil Kecepatan Fluida pada Aliran Turbulen

Daerah laminar akan semakin tipis dengan kenaikan bilangan Reynold dan semakin

kurang mempunyai arti dibandingkan dengan kekasaran dinding pipa, sehingga efek

kekasaran dinding pipa semakin dirasakan oleh pokok aliran. Itulah sebabnya faktor friksi

pada aliran laminar hanya bergantung pada bilangan Reynold dan bergeser semakin

bergantung pada kekasaran dinding pipa untuk aliran turbulen.

2.7. Pengukuran aliran fluida

Agar dapat melakukan pengendalian atas proses-proses industri, kualitas bahan yang

masuk dan keluar dari proses itu perlu diketahui. Oleh karena kebanyakan bahan

ditransportasi dalam keadaan fluida bila mungkin, maka penting sekali mengukur laju aliran

fluida di dalam pipa atau saluran. Berbagai jenis meteran digunakan di dalam industri,

termasuk di antaranya :

1. meteran yang didasarkan atas pertimbangan langsung atau pengukuran volume

2. meteran dengan tinggi-tekan variabel

3. meteran penampang aliran

4. meteran arus

5. meteran anjakan-positif

6. meteran magnetik

7. meteran ultrasonik

Yang paling banyak digunakan untuk mengukur aliran adalah beberapa jenis meteran

tinggi – tekan - variabel dan meteran penampang aliran (area meter). Yang termasuk meteran

tinggi – tekan - variabel adalah meteran venturi, meteran orifice, dan tabung pitot. Sedangkan

dalam meteran penampang aliran adalah rotameter dengan berbagai rancangan. Yang akan

dibahas di sini adalah meteran venturi dan meteran orifice untuk incompressible fluid.



8

2.8. Venturi Flow Meter

Contoh meteran venturi dapat dilihat pada gambar berikut.

(a)

(b)

Gambar II.4. (a) & (b). Venturi flowmeter

A : bagian masuk E : lubang ke ruang piezometer

B : bagian leher F : lubang sadap tekanan hulu

C : bagian keluar H : pelapis

D, G : ruang piezometer I : lubang sadap tekanan hilir

Meteran ini terbuat dari bagian masuk A yang mempunyai flens, yang terdiri dari bagian

pendek berbentuk silinder dan kerucut terpotong; bagian leher B berflens; dan bagian keluar

C, juga berflens, dan terdiri dari kerucut terpotong yang panjang. (Flens = penyambung

potongan-potongan pipa).

Pada bagian hulu, pada persambungan antara bagian silinder dan bagian yang

berbentuk kerucut, terdapat ruang annulus D dan beberapa lubang kecil E yang dibor dari

bagian dalam tabung sampai ke ruang annulus itu. Cincin annulus dan lubang-lubang kecil itu

merupakan cincin piezometer (piezometer ring), yang fungsinya ialah untuk merata-ratakan

tekanan-tekanan yang disalurkan oleh setiap lubang kecil. Tekanan rata-rata itu lalu

ditrensmisikan melalui sambungan untuk tekanan hulu F.

Pada bagian leher ada lagi sebuat cincin piezometer yang dibentuk dengan ruang

annulus integral G dan pelapis H. Pelapis tersebut dibor pula dengan teliti dan diselesaikan

hingga membentuk diameter tertentu, karena ketelitian meteran itu akan berkurang bila leher

itu tidak dibuat dengan toleransi yang sangat ketat. Tekanan leher itu lalu ditransmisikan



9

melalui penyadap tekanan I. Sebuah manometer atau alat lain untuk mengukur tekanan lalu

dipasang di antara lubang sadap F dan I.

Dalam meteran venturi, kecepatan fluida bertambah dan tekanannya berkurang di

dalam kerucut sebelah hulu. Penurunan tekanan di dalam kerucut hulu itu lalu dimanfaatkan,

sebagaimana diuraikan di bawah nanti, untuk mengukur laju aliran melalui instrumen itu.

Kecepatan fluida kemudian berkurang lagi dan sebagian besar tekanan awalnya kembali pulih

di dalam kerucut sebelah hilir. Agar pemulihan tekanan itu besar, sudut kerucut hilir C dibuat

kecil, sehingga pemisahan lapisan-batas dapat dicegah dan gesekan pun minimum. Oleh

karena pada bagian yang penampangnya mengecil tidak ada pemisahan, maka kerucut hulu

dapat dibuat lebih pendek daripada kerucut hilir. Gesekannyapun di sini kecil. Dengan

demikian ruang dan bahanpun dapat dihemat. Walaupun meteran venture dapat digunakan

juga untuk mengukur gas, namun alat ini biasanya digunakan untuk mengukur zat cair,

terutama air, pengolahan di bawah ini terbatas pada fluida incompressible.

Persamaan dasar untuk meteran venturi diperoleh dengan menuliskan kembali

persamaan Bernoulli untuk fluida incompressible antara kedua station tekanan pada F dan I.

Kerja Injeksi + Energi Potensial + Energi Kinetik + Kerja + Energi friksi = 0

Gesekan dapat diabaikan, dan meteran itu diandaikan terpasang horisontal dan tidak ada

pompa sehingga :

bacaabb

ppgVV

2..

22

dimana: Va , Vb = kecepatan rata-rata fluida pada station a dan station b (ft/sec ; m/sec)

c = faktor koreksi energi kinetik pada stasion a, dan station b

= densitas (lb/ft3 ; kg/m

3 )

gc = faktor proporsional hukum Newton = 32,174 ft-lb/lbf-sec2

pa , pb = tekanan pada station a dan station b (lbf/ft2

; atm)

Persamaan kontinuitas untuk aliran yang melalui saluran berpenampang bundar

2

a

b

bb

aa

D

D

V

V

ket.: Da , Db = diameter saluran pada stasion a (hulu) dan station b (hilir)

karena a = b maka

bb

a

b

a VVD

DV .2

2

ket. Da = diameter pipa



10

Db = diameter leher meteran

Dengan mensubstitusi persamaan (6) dan (7) diperoleh :

bac

ab

b

ppgV

21

4

Koefisien Venturi

Persamaan 8 hanya berlaku untuk aliran fluida incompressible tanpa gesekan. Untuk

memperhitungkan rugi gesekan yang terdapat sedikit antara lokasi a dan b, persamaan

tersebut dapat dikoreksi dengan menggunakan faktor empirik Cv sehingga

bac

ab

v

b

ppgCV

2

4

dengan Cv = koefisien venturi.

Pengaruh faktor energi kinetik a, b telah diperhitungkan pula dalam perumusan

koefisien Cv. Koefisien Cvditentukan melalui percobaan. Koefisien itu disebut koefisien

venturi, tanpa termasuk kecepatan datang. Pengaruh kecepatan datang (Va) diperhitungkan

dalam suku 41

1

. Bila Db lebih kecil dari 4

aD

, kecepatan datang dan suku

diabaikan, karena kesalahan yang dihasilkan tidak sampai 0,2 %. Untuk venturi yang

dirancang dengan baik, nilai Cv kira-kira 0,98 untuk diameter pipa antara 2 dan 8 in, dan kira-

kira 0,99 untuk pipa-pipa yang lebih besar.

Laju aliran massa dan laju aliran volumetrik pada venturimeter

Besaran yang dicari biasanya bukanlah kecepatan melalui leher venturi Vb. Laju aliran

yang lebih penting adalah laju aliran massa atau laju aliran volumetrik melalui meteran itu.

Laju aliran massa dihitung dengan mennsubstitusi persamaan 4 ke dalam persamaan

kontinuitas untuk aliran melalui suatu tabung arus berhingga dimana kecepatan dalam satu

penampang tidak sama, yaitu :

m = a.Va. Sa = b.Vb. Sb = VS

sehingga diperoleh:

)(21

.

4bac

bvbb ppg

SCSVm

Laju aliran volumetrik diperoleh dengan membagi laju aliran massa dengan densitas:



11

bacbv ppgSCmq

2

1 4

Dengan: m = laju aliran massa

Sb = luas leher

q = laju aliran volumetrik

Pemulihan tekanan pada venturimeter

Jika aliran melalui meteran venturi itu benar-benar tanpa gesekan, tekanan fluida

meninggalkan meteran tentu persis sama dengan tekanan fluida masuk meteran, dan

penempatan meteran di dalam jalur pipa tidaklah akan menyebabkan terjadinya kehilangan

tekanan secara permanen. Penurunan tekanan pada kerucut hulu, pa-pb akan dipulihkan

kembali di dalam kerucut hilir. Tetapi gesekan (friction) tentulah tidak dapat dihilangkan

secara total, dan di dalam jalur tersebut terdapat kerugian tekanan secara permanen (friction

loss) serta kerugian daya yang diakibatkannya. Oleh karena sudut kerucut divergen cukup

kecil, rugi-tekanan permanen dari meteran venturi ersebut relative kecil. Dalam meteran yang

dirancang baik, rugi-tekanan itu hanyalah kira-kira 10% dari differensial venturi pa-pb, dan

hampir 90% dari diferensial itu dapat dipulihkan.

2.9. Orifice Flow Meter

Meteran Venturi mempunyai kelemahan tertentu dalam praktek pabrik pada

umumnya. Alat ini cukup mahal, mengambil tempat cukup besar, dan rasio diameter leher

terhadap diameter pipa tidak dapat diubah-ubah. Untuk meteran tertentu dengan sistem

manometer tertentu pula, laju aliran maksimum yang dapat diukur terbatas, sehingga apabila

laju aliran berubah, diameter leher mungkin menjadi terlalu besar untuk memberikan bacaan

yang teliti, atau terlalu kecil untuk dapat menampung laju aliran maksimum yang baru.

Meteran orifice dapat mengatasi kelemahan meteran venture, tetapi konsumsi dayanya lebih

tinggi.

Contoh orifice berpinggir tajam terlihat pada gambar berikut

Gambar II.5. Orificemeter



12

Gambar II.6. Profil Kecepatan pada Orifice Flowmeter

Peralatan ini terdiri dari plat yang dilubangi dan dikerjakan dengan mesin secara teliti,

dan dipasang di antara dua flens sehingga lubang tersebut konsentrik dengan pipa tempat

memasangnya. Lubang plat itu dapat dibuat miring ke sisi hilir. Penyadap tekanan, satu di

hulu dan satu di hilir orifice tersebut dipasang dan dihubungkan dengan manometer atau

peralatan pengukuran tekanan lainnya. Posisi lubang sadap dapat dipasang sembarang, dan

koefisien meteran tersebut bergantung pada letak lubang sadap itu. Tiga cara yang biasa

digunakan untuk menempatkan lubang sadap disajikan pada table berikut:

Tabel II.1. Data Penyadap Tekanan Orifice

Jenis sadap Jarak penyadap hulu dari

muka-hulu orifice

Jarak penyadap hilir dari

muka-hilir orifice

1. Flens

2. Vena kontrakta

3. Pipa

1 in.

1 diameter pipa (inside

diameter sebenarnya)

2,5 kali diameter nominal

pipa

1 in.

0,3 sampai 0,8 diameter

pipa, bergantung pada

8 kali diameter nominal

pipa

Pipa sadap yang terlihat pada gambar II.2 adalah pipa sadap vena kontrakta.

Prinsip meteran orifice identik dengan prinsip venturi. Penurunan penampang arus

aliran melalui orifice menyebabkan tinggi-tekan kecepatan meningkat tetapi tinggi tekan

tekanan menurun, dan penurunan tekanan antara kedua titik sadap diukur dengan manometer.



13

Ada suatu kesulitan pokok yang terdapat pada meteran orifice yang tidak terdapat

pada venturi. Oleh karena orifice itu tajam, arus fluida tersebut memisah di sebelah hilir plat

orifice dan membentuk jet aliran-bebas di dalam fluida di sebelah hilir. Seperti terlihat pada

gambar II.2, terbentuk vena kontrakta. Jet tersebut tidak dipengaruhi oleh dinding padat,

seperti halnya pada venture, dan luas penampang jet tersebut bervariasi antara besarnya

lubang orifice dan vena kontrakta. Luas penampang pada setiap titik tertentu, umpamanya

pada posisi sadap hilir tidak mudah ditentukan, sedangkan kecepatan jet pada lokasi sadap

hilir tidak dapat dihubungkan dengan mudah dengan diameter orifice. Koefisien orifice

bersifat lebih empirik daripada venturi, dan sehubungan dengan itu pengolahan kuantitatif

untuk meteran orifice harus dimodifikasi kembali

Standar-standar rancang yang terperinci sudah tersedia secara luas di dalam literatur,

yang harus diikuti dengan ketat agar kerja meteran tersebut dapat diramalkan dengan teliti

tanpa kalibrasi. Akan tetapi sebagai pendekatan, persamaan di bawah ini cukup memadai

untuk digunakan.

baco

o

ppgCu

2

1 4

ket.: uo : kecepatan melalui orifice

: rasio diameter orifice terhadap diameter pipa

pa , pb : tekanan pada bagian a dan b

Co : koefisien orifice

Pada persamaan diatas, Co adalah koefisien orifice tanpa termasuk kecepatan datang.

Koefisien ini memberikan koreksi atas kontraksi jet fluida antara orifice dan vena-kontrakta,

juga terhadap gesekan dan terhadap a dan b. Co selalu ditentukan dari percobaan. Nilainya

cukup bervariasi sesuai dengan perubahan dan angka Reynold pada orifice, NRe,o . Angka

Reynolds tersebut didefinisikan sebagai

..

4..Re,

o

oo

oD

muDN

Ket.: Do : diameter orifice

NRe,o : angka Reynold pada orifice



14

Pada perancangan, Co hampir konstan dan tidak bergantung pada selama NRe,o

>20000. Pada kondisi ini, Co dapat dianggap 0,61 untuk lokasi sadap dif lens maupun di vena

kontrakta. Terlebih lagi, jika <0,25 maka 41

dapat dianggap bernilai 1, sehingga

persamaan 13 menjadi:

bac

o

ppgu

261,0

Laju aliran massa dapat ditulis:

)(2.61,0 bacooo ppgSSum

ket. So : luas penampang orifice

dimana

2

2

2

2

2

4

4/2

a

a

oa

a

oa

o DD

DD

D

SDS

Dengan mensubstitusikan persamaan diatas diperoleh:

baca ppgD

m

261,0

42

2

Kecuali jika memang diperlukan ketelitian yang lebih tinggi, persamaan sebelumnya cukup

memadai untuk digunakan dalam perancangan. Tetapi, pemeriksaan atas nilai angka Reynolds

menunjukkan bahwa nilai koefisien 0,61 tidak teliti bila NRe,o <20000.

Dalam sistem orifice ini penting sekali adanya bagian pipa lurus di bagian hulu dan

bagian hilir orifice untuk menjamin agar pole aliran yang normal dan tidak terganggu oleh

perlengkapan sambung pipa, katup, dan peralatan lain. Sebab, jika tidak, distribusi kecepatan

akan menjadi tidak normal, dan koefisien orifice akan terganggu dengan cara yang tidak dapat

diramalkan. Mengenai penjang minimum bagian pipa lurus ini, yang harus terdapat pada

bagian hulu dan bagian hilir orifice untuk mendapatkan distribusi kecepatan yang normal,

sudah tersedia datanya. Terkadang , jika panjang pipa lurus tidak mencukupi, maka di bagian

hulu dipasang sudut-sudut pelurus.

Pemulihan Tekanan pada orifice meter

Barhubung dengan besarnya rugi gesekan yang disebabkan oleh pusaran-pusaran yang

dibangkitkan oleh jet yang berekspansi di hilir vena-kontrekta, pemulihan tekanan di dalam

meteran orifice biasanya kurang baik. Rugi daya yang diakibatkannya merupakan salah satu



15

kelemahan dari meteran orifice. Fraksi differensial orifice yang hilang secara permanen

bergantung pada nilai , dan hubungan antara rugi bagian itu (friction loss) dapat dilihat pada

gambar berikut ini:

Gambar II.7. Rugi-Tekanan Menyeluruh pada Meteran Orifice

Untuk nilai sebesar 0.5, rugi tinggi-tekan itu adalah kira-kira 73% dari differensial orifice.

Perbedaan tekanan yang diukur dengan sadap pipa, dimana sadap hilir terletak delapan

kali diameter pipa di sebelah hilir, sebenarnya merupakan pengukuran rugi permanen dan

bukan harga differensial orifice.

2.10. Kehilangan Energi pada Fitting

Kehilangan energi pada fitting dan kerangan-kerangan, secara umum dapat digambarkan

dengan persamaan :

c

Lg

Vkh

2

2

Dimana D

Lefk

dengan Le = panjang ekivalen dari fitting.

Berikut adalah tabel tipe-tipe fitting dan panjang ekivalennya:



16

Tabel II.2. Tipe-Tipe Fitting dan Panjang Ekivalennya

Type of fitting Equivalent length

L/D (dimensionless)

Globe valve, wide open 340

Angle valve, wide open 145

Gate valve, wide open 113

Check valve (swing type) 135

90o standar elbow 30

45o standar elbow 16

90o long-radius elbow 20

Panjang ekivalen dari fitting merupakan panjang pipa lurus yang dilewati oleh aliran

fluida yang kehilangan energinya sebanding dengan kehilangan energi dari aliran fluida yang

melalui fitting. Pada fitting terjadi kehilangan energi karena friksi. Friksi yang terjadi berasal

dari gesekan dengan dinding dan friksi karena gesekan antar partikel. Gesekan dengan

dinding akan membuat kehilangan sebagian energi gerak dari aliran. Disamping itu,

kemungkinan tumbukan antar partikel sebagai akibat adanya fitting juga semakin besar

sehingga friksi karena tumbukan antarsesama partikel bertambah.Karena itulah kehilangan

energi akibat friksi pada fitting lebih besar dibandingkan dengan kehilangan energi pada pipa

biasa dengan diameter dan panjang yang sama.

Fluida yang mengalir melalui fitting akan mengalami perubahan karakteristik dari

aliran fluida awalnya. Hal ini ditandai dengan pressure drop yang disebabkan friksi

antarpartikel maupun antara partikel dengan permukaan fitting bertambah. Hal ini

mengakibatkan kerugian aliran fluida di dalam fitting.

24

2

fv

p

D

xLe

Keterangan:

x = perbedaan ketinggian aliran

p = pressure drop

= densitas

f = faktor friksi

v = kecepatan aliran

D = diameter pipa



17

BAB III

PERCOBAAN

3.1 Prosedur Percobaan

Gambar 1. Skema alat Sirkuit Fluida

A. Percobaan 1: Kalibrasi Sight Gage pada tangki

1. Memastikan tersedia cukup air pada tangki

2. Menutup valve 52 dan membuka valve 45

3. Menyalakan pompa, lalu menampung air yang keluar dari pipa 46 dengan menggunakan

gelas ukur 2000ml selama 5 detik, setelah itu mematikan pompa

4. Mencatat nilai untuk penurunan volume pada tangki dan volume air pada gelas ukur.

5. Mengulangi langkah 3 dan 4 sebanyak 5 kali tanpa pengisian ulang pada tanki.

6. Membuat kurva kalibrasi (volume ukur vs volume tangki) dan mengamati kemungkinan

terjadi penyimpangan pada sight gage.

B. Percobaan 2: Kalibrasi Manometer

1. Mengisi tangki reservoir dengan air

2. Membuka valve 52 dan menutup valve 45

3. Mennghubungkan selang dari manometer ke orificemeter pada valve 40 dan 41 dan

venturimeter pada valve 38 dan 39.



18

4. Membuka valve 38, 39, 40, dan 41.

5. Menyalakan pompa dan membiarkan air resirkulasi melewati orificemeter dan

venturimeter sampai tidak ada udara.

6. Setelah tidak ada udara di dalam orificemeter dan venturimeter, tutup valve 52 dengan

cepat.

7. Tanpa mematikan pompa, menutup valve 40. Lalu lepas selang dari valve 40 dan

membiarkan air mengalir keluar sampai udara keluar dari selang dan manometer.

8. Setelah tidak ada lagi udara dalam selang dan manometer, menghubungkan selang pada

valve 40 dan membuka valve 40.

C. Percobaan 3: Karakteristik Orificemeter dan Venturimeter

1. Mengisi air pada tangki reservoir.

2. Membuka valve 52 sementara menutup valve lainnya (menggunakan by pass).

Menggunakan valve 45 untuk mengatur pengeluaran air yang melalui pipa aliran keluar

(46).

3. Membuka valve 45 sampai bukaan seluruhnya.

4. Memasang dua selang manometer pada orificemeter (tap-pressure 40-41) dan

venturimeter(tap pressure 38-39) untuk mengukur perbedaan tekanan.

5. Menyalakan pompa dan mengukur aliran keluar dari tangki dengan mencatat penurunan

volume yang nampak pada sight gage untuk setiap 5 detik sampai tidak ada udara dalam

orificemeter.

6. Mencatat perbedaan ketinggian yang nampak pada manometer untukorificemeter dan

venturimeter.

7. Mengulangi pengukuran untuk beberapa flowrate (5 data) dengan mengubah Debit 45

hingga diperoleh data perubahan h dengan inkremen yang sama.

8. Mengeplot P (dalam H2O) dengan laju alir (gph).

9. Menghitung dan membuat grafik Cd (Coefficient of discharge) sebagai fungsi dari laju

alir.

D. Percobaan 4: Bilangan Reynolds, Aliran Turbulen dan Laminar

1. Memastikan visual box bersih sehingga praktikan mudah melakukan pengamatan pola

aliran.

2. Menggunakkan venturimeter sebagai flowmeter



19

3. Membuka valve 52 dan 45 dan menutup valve lainnya.

4. Menyalakan pompa dan hitung penurunan volume pada sight gage setiap 5 detik sampai

tidak ada udara pada orificemeter dan venture meter.

5. Mencatat ∆h venturimeter dan orificemeter.

6. Melakukan 5 kali percobaan dimana disetiap percobaan memvariasikan Debit 45.

7. Menentukan laju alir dengan menggunakkan grafik hubungan ∆h venturi vs Q kemudian

dihitung bilangan Reynoldsnya.

8. Menentukan range flowrate terjadinya bentuk aliran tersebut.

9. Membuat grafik hubungan Re terhadap Cv orifice dan Re terhadap Cv venturi dalam satu

grafik

10. Membandingkan nilai Cv orifice dengan Cv venturi pada nilai Re tertentu

E. Percobaan 5: Friction Losses pada Pipa

1. Menghubungkan dua selang manometer pada pipa 1” dan dua lainnya pada orifice.

2. Membuka valve 52 sampai bukaan penuh.

3. Menyalakan pompa dan mencatat penurunan ketinggian pada sight gage setiap 5 detik

sampai tidak ada udara dalam orificemeter.

4. Mencatat perbedaan ketinggian pada manometer untuk orificemeter dan untuk pipa

5. Memvariasikan laju alir dengan mengatur bukaan upstream valve45 sebanyak 5 kali

sehingga diperoleh data perbedaan ketinggian di manometer baik dari pipa maupun dari

orifice.

F. Percobaan 6: Friction Losses pada Fitting Elbow Pipa

1. Memindahkan selang dari tap-pressure pada fitting di pipa yang akan dihitung panjang

ekivalennya, sementara sepasang selang yang lain tetap berada di tap-pressure venturi

karena venturi akan digunakan sebagai flowmeter.

2. Membuka valve 10, 11, 12, 15, 16, 19, 52, dan 44. Sementara yang lain ditutup.

3. Mencatat beda ketinggian antara kolom manometer-U untuk fitting dan venturi.

- Untuk Elbow : (Tap 36-37) dengan menutup valve 15 dan 19

4. Mengulangi pengukuran untuk beberapa flowrate (5 kali) dengan memvariasikan Debit 45

sehingga diperoleh nilai perubahan Δh yang sama.

5. Menghitung panjang ekivalen.



20

3.2. Hasil Pengamatan


Volume tangki awal (L)

Volume tangki akhir(L)

Delta V(L) Volume gelas ukur (L)

Waktu (s)

40.5 38 2.5 0.62 5

37.5 36 1.5 0.46 5

39 37.5 1.5 0.4 5

38.5 37.4 1.1 0.34 5

38 37.5 0.5 0.32 5

B. Percobaan 2: Kalibrasi Manometer

horificemeter = h1o = h2o = 9 inci

hventurimeter = h1v = h2v = 20.5 inci


Aliran Turbulen

t (s) Volume Tangki (L)

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

0 41 41 41 40 40,2

5 38,4 38,6 38,4 38,2 38,2

10 38,1 38,1 38 38 37,9

15 38 37,9 37,9 37,8 37,7

20 37,9 37,8 37,7 37,6 37,5

25 37,6 37,6 37,6 37,5 37,5

skala



21

Percobaan

1 19,9 10

2 14,3 10

3 14,3 9,9

4 14,3 10

5 14,2 10

Aliran Laminar


Q1 Q2 Q3

0 39 39 39

5 38,7 38,5 38,4

10 38,6 38,5 38,2

15 38,5 38,4 38,2

20 38,5 38,4 38,1

25 38,1 38,2 38

skala

Percobaan

1 0,1 0,1

2 0,2 0,1

3 0,3 0,2



22



Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

0 41 41 40 39 39

5 38,4 38,6 38,2 38,7 38,5

10 38,1 38,1 38 38,6 38,5

15 38 37,9 37,8 38,5 38,4

20 37,9 37,8 37,6 38,5 38,4

25 37,6 37,6 37,5 38,1 38,2

skala

Percobaan

1 19,9 2,25

2 14,3 2

3 14,3 1,875

4 0,1 1,675

5 0,2 1,5


Tabel Percobaan Friction Loss

T(S) Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

0 39.8 39.5 39 39 39

5 36.7 36.6 36.8 38.2 38.5

10 36.5 36.4 36.4 37.8 38.3

15 36.3 36.2 36.1 37.5 38.1

20 36.2 36.1 36 37 37.9

25 36.1 36 35.9 36.5 37.8

30 36.1 36 35.9 36.5 37.4



23

skala

Tabel ho dan hp

Percobaan

1 14.9 1.9

2 14.7 1.7

3 14.5 1.6

4 14.1 1.4

5 14 1.2


Tabel Percobaan Fitting Pipe

t (s) Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

0 39 40.8 38 37 37

5 36 39.4 37 36 36

10 35.6 38.7 36 35.6 35.9

15 35.5 38.6 35.8 35.4 35.8

20 35.4 38.5 35.7 35.3 35.7

25 35.4 38.3 35.6 35.2 35.6

30 35.4 38.2 35.6 35.1 35.5

skala

Tabel ho dan hp

Percobaan

1 14 1.5

2 13.9 1.4

3 13.7 1.3

4 13.6 1.2

5 13.5 1.1



24

BAB IV

PENGOLAHAN DATA


- Menghitung perbandingan antara volume yang terdapat pada tangki dengan volume yang

terukur oleh gelas ukur

Debit Air Akumulasi Penurunan V Tangki (L) Akumulasi V Terukur (L)

1 2.5 0.62

2 1.5 0.46

3 1.5 0.4

4 1.1 0.34

5 1 0.32

- Dari data yang diperoleh dapat di plot menjadi sebuah kurva

y = 0.1997x + 0.1244 R² = 0.9669

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7

Vo

lum

e G

ela

s U

kur

Volume Air Pada Tangki (L)

Grafik Hubungan Volume Tangki dengan Volume Gelas Ukur



25


Pengolahan Data Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter (Aliran Turbulen)

Diketahui:

Diameter dalam pipa (Da) = 1.025 in = 0.026 m

Diameter kerongkongan orifice (Db) = 0.625 in = 0.0158 m

air = 1000 kg/m3

g = 9.8 m/s2

L = 2.52 m

Sirkuit (pipa) terbuat dari cast iron dimana ε = 0,01 (data diperoleh dari table 6.2,

buku Fluid Mechanics for Chemical Engineers, McGrawHill), sehingga:

n

CC

in

in

D

D

mxmDS

o

averageo

a

b

bo

928.01

61,0025,1

625,0

1096.1)0158,0(..4

1

4

1

4

24222

Mencari Hubungan antara Laju Alir / Flowrate dengan Pressure Drop pada Orifice

Flowmeter

Menggunakan rumus:

maka diperoleh:

Tabel IV.2 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir dengan Pressure Drop pada Orifice

Flowmeter

Bukaan Valve Δh Orifice (m) Q (m3/s) ΔPo (kg/m.s

2)

Penuh 0,505459727 0,000136 4953,505325

1/4 0,363219804 0,000136 3559,554078

½ 0,363219804 0,000136 3559,554078

3/4 0,363219804 0,0001 3559,554078

4/4 0,360679805 0,000108 3534,662091



26

Gambar IV.2 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Pressure Drop di Orifice Flowmeter

Mencari Hubungan Antara Laju Alir dengan Koefisien Orifice

Menggunakan rumus:

, sehingga diperoleh:

Tabel IV.3 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir dengan Koefisien Orifice

Bukaan valve Δh Orifice (m) Q (m3/s) ΔPo (kg/m.s

2) Co

Penuh 0,505459727 0,000136 4953,505325 0,064736153

1/4 0,363219804 0,000136 3559,554078 0,076366943

½ 0,363219804 0,000136 3559,554078 0,076366943

3/4 0,363219804 0,0001 3559,554078 0,056152164

4/4 0,360679805 0,000108 3534,662091 0,060857499

Gambar IV.3 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Koefisien Orifice

y = 1E+07x + 2052.9 R² = 0.1678

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0.0001 0.00012 0.00014

De

lta

Po

(K

g/m

.s2

)

Q (m3/s)

Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Pressure Drop Orificemeter

Q vs Delta Po

Linear (Q vs Delta Po)

y = 440.87x + 0.0126 R² = 0.7294

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.0001 0.00012 0.00014

Co

Q (m3/s)

Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Koefisien Orificemeter

Q vs Co

Linear (Q vs Co)



27

III.2.B Pengolahan Data Karakteristik Sharp Edge Venturi Flowmeter (Aliran

Turbulen)

Diketahui:


Diameter kerongkongan venturi (Db) = 0.625 in = 0.0158 m

air = 1000 kg/m3

g = 9.8 m/s2

L = 2.52 m

Sirkuit (pipa) terbuat dari cast iron dimana ε = 0,01 (data diperoleh dari table 6.2, buku Fluid

Mechanics for Chemical Engineers, McGrawHill), sehingga:

2 2 2 4 2

4

1 1. .(0,0158) 1.96 10

4 4

0,6250,61

1,025

1 0.928

v b

b

a

o

o average

S D m x m

D in

D in

CC

n

Mencari Hubungan Antara Laju Alir / Flowrate dengan Pressure Drop pada Venturi

Flowmeter

Menggunakan rumus: , maka diperoleh:

Tabel IV.4 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir / Flowrate dengan Pressure Drop

pada Venturi Flowmeter

Bukaan Valve Δh Venturi (m) Q (m3/s) ΔPv (kg/m.s

2)

Penuh 10 0,000136 2489,198656

1/4 10 0,000136 2489,198656

½ 9,9 0,000136 2464,306669

3/4 10 0,0001 2489,198656

4/4 10 0,000108 2489,198656



28

Gambar IV.4 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Pressure Drop di Venturi Flowmeter

Mencari Hubungan Antara Laju Alir / Flowrate dengan Koefisien Venturi

Menggunakan rumus:

/2

1 4

PvSv

QCv


Tabel IV.5 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir / Flowrate dengan Koefisien

Venturi

Bukaan Valve Δh Venturi (m) Q (m3/s) ΔPv (kg/m.s2) Cv

Penuh 10 0,000136 2489,198656 0,091321581

1/4 10 0,000136 2489,198656 0,091321581

½ 9,9 0,000136 2464,306669 0,091781643

3/4 10 0,0001 2489,198656 0,067148222

4/4 10 0,000108 2489,198656 0,072520079

y = -252711x + 2515.4 R² = 0.1624

2460

2465

2470

2475

2480

2485

2490

2495

0.0001 0.00012 0.00014

De

lta

Pv

(Kg/

m.s

2)

Q (m3/s)

Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Pressure Drop Venturimeter

Q vs Delta Pv

Linear (Q vs Delta Pv)



29

Gambar IV.5 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Koefisien Venturi

Mencari Perbandingan Antara Koefisien Orifice (Co) dengan Koefisien Venturi (Cv)

Tabel IV.6 Perbandingan Antara Koefisien Orifice (Co) dengan Koefisien Venturi (Cv)

Cv Co

0,064736153 0,091321581

0,076366943 0,091321581

0,076366943 0,091781643

0,056152164 0,067148222

0,060857499 0,072520079

Gambar IV.6 Grafik Perbandingan Koefisien Orifice Terhadap Koefisien Venturi

y = 676.15x - 0.0005 R² = 0.9998

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.0001 0.00012 0.00014

Cv

Q (m3/s)

Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Koefisien Venturimeter

Q vs Cv

Linear (Q vs Cv)

y = x R² = 1 0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.05 0.06 0.07 0.08

Cv

Co

Grafik Perbandingan Koefisien Orificemeter dengan Venturimeter

Co vs Cv

Linear (Co vs Cv)



30

III.3.A Pengolahan Data Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter (Aliran Laminar)

Diketahui:


Diameter kerongkongan orifice (Db) = 0.625 in = 0.0158 m

air = 1000 kg/m3

g = 9.8 m/s2

L = 2.52 m

Sirkuit (pipa) terbuat dari cast iron dimana ε = 0,01 (data diperoleh dari table 6.2,

buku Fluid Mechanics for Chemical Engineers, McGrawHill), sehingga:

n

CC

in

in

D

D

mxmDS

o

averageo

a

b

bo

928.01

61,0025,1

625,0

1096.1)0158,0(..4

1

4

1

4

24222

Mencari Hubungan antara Laju Alir / Flowrate dengan Pressure Drop pada Orifice

Flowmeter

Menggunakan rumus:

maka diperoleh:

Tabel IV.7 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir dengan Pressure Drop pada Orifice

Flowmeter


2)

0 0,002539999 3,6E-05 24,89198656

¼ 0,005079997 3,2E-05 49,78397312

½ 0,007619996 0,00004 74,67595967



31

Gambar IV.7 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Pressure Drop di Orifice Flowmeter

Mencari Hubungan Antara Laju Alir dengan Koefisien Orifice

Menggunakan rumus:

/2

1 4

PvSv

QCv


Tabel IV.8 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir dengan Koefisien Orifice


2) Co

0 0,002539999 3,6E-05 24,89198656 0,241733598

¼ 0,005079997 3,2E-05 49,78397312 0,151939081

½ 0,007619996 0,00004 74,67595967 0,155072175

Gambar IV.8 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Koefisien Orifice

y = 3E+06x - 62.23 R² = 0.25

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005

De

lta

Po

(K

g/m

.s2

)

Q (m3/s)


Q vs Delta Po



y = 391.64x + 0.1688 R² = 0.0009

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

2E-05 2.5E-05 3E-05 3.5E-05 4E-05 4.5E-05

Co

Q (m3/s)


Q vs Co

Linear (Q vs Co)

Linear (Q vs Co)



32

III.3.B Pengolahan Data Karakteristik Sharp Edge Venturi Flowmeter (Aliran Laminar)

Diketahui:


Diameter kerongkongan venturi (Db) = 0.625 in = 0.0158 m

air = 1000 kg/m3

g = 9.8 m/s2

L = 2.52 m

Sirkuit (pipa) terbuat dari cast iron dimana ε = 0,01 (data diperoleh dari table 6.2, buku Fluid

Mechanics for Chemical Engineers, McGrawHill), sehingga:

2 2 2 4 2

4

1 1. .(0,0158) 1.96 10

4 4

0,6250,61

1,025

1 0.928

v b

b

a

o

o average

S D m x m

D in

D in

CC

n

Mencari Hubungan Antara Laju Alir / Flowrate dengan Pressure Drop pada Venturi

Flowmeter

Menggunakan rumus: , maka diperoleh:

Tabel IV.9 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir / Flowrate dengan Pressure Drop

pada Venturi Flowmeter


2)

0 0,002539999 3,6E-05 24,89198656

¼ 0,002539999 3,2E-05 24,89198656

½ 0,005079997 0,00004 49,78397312



33

Gambar IV.9 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Pressure Drop di Venturi Flowmeter

Mencari Hubungan Antara Laju Alir / Flowrate dengan Koefisien Venturi

Menggunakan rumus:

/2

1 4

PvSv

QCv


/

Tabel IV.10 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir / Flowrate dengan Koefisien

Venturi


2) Cv

0 0,002539999 3,6E-05 24,89198656 0,241733598

¼ 0,002539999 3,2E-05 24,89198656 0,214874309

½ 0,005079997 0,00004 49,78397312 0,189923851

Gambar IV.10 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Koefisien Venturi

y = 3E+06x - 78.825 R² = 0.75

0

10

20

30

40

50

60

0 0.00002 0.00004 0.00006

De

lta

Pv

(Kg/

m.s

2)

Q (m3/s)


Q vs Delta Pv


y = -3118.8x + 0.3278 R² = 0.2318 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005

Cv

Q (m3/s)


Q vs Cv

Linear (Q vs Cv)



34

Mencari Perbandingan Antara Koefisien Orifice (Co) dengan Koefisien Venturi (Cv)

Tabel IV.11 Perbandingan Antara Koefisien Orifice (Co) dengan Koefisien Venturi (Cv)

Cv Co

0,241733598 0,241733598

0,151939081 0,214874309

0,155072175 0,189923851

Gambar IV.11 Grafik Perbandingan Koefisien Orifice Terhadap Koefisien Venturi


Berdasarkan data yang diperoleh dihasilkan pengolahan data sebagai berikut, dimana nilai Q

(flowrate) diperoleh sebagai berikut:

Tabel IV.12 Pengolahan Data Percobaan Aliran Laminar dan Turbulen

Jenis aliran Variasi Laju

Alir

Q (m3/s) v (m/s) N Re Hasil

Turbulen 1 0,000136 0,26877 6826.89112 Turbulen



Laminar 4 0,000036 0,07115 1807.11824 Laminar

Laminar 5 0,000032 0,06324 1606.32732 Laminar

y = 0.4379x + 0.1354 R² = 0.7417

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 0.1 0.2 0.3

Cv

Co


Co vs Cv

Linear (Co vs Cv)



35


Pengolahan data yang dilakukan ialah sebagai berikut :

1. Mencari pressure loss dengan menggunakan ∆hpipa sebagai head loss

∆P = ρ.g. ∆h pipa

2. Mencari nilai kecepatan aliran

3. Menghitung nilai bilangan reynold (Re) aliran dengan persamaan :

4. Mencari nilai friction factor eksperimen dengan menggunakan Darcy-Weisbach

equation

5. Mencari nilai friction factor teoritis dengan menggunakan Moody Diagram (de

Nevers, page191)

Dimana , factor kekasaran pipa teoritis = 0,00046.

6. Menghitung Friction loss pada pipa dengan persamaan;

Data lain yang diperlukan :

D pipa 1 = 0.03 m

ρ air = 1000 kg/m3

viskositas air (µ) = 0,001 Pa.s

gravitasi (g) = 9,8 m/s2

L = 2 m



36

Tabel IV.13 Pengolahan Data Percobaan Friction Losses

Data

ke

∆h

Venturi

(m)

∆Q

(m3/s) ΔP v (m/s) Re Friction Loss

F eksperimen

F teoritis

1 0.378461 0.000148 472.949 0.209483369 7429.264 0.472948946 0.001027712 0.048

2 0.373381 0.00014 423.165 0.198159943 7027.682 0.423164846 0.000822809 0.046

3 0.368301 0.000124 398.273 0.175513093 6224.518 0.398272797 0.000607516 0.045

4 0.358141 0.0001 348.489 0.141542817 5019.773 0.348488697 0.000345718 0.052

5 0.355601 0.000048 298.705 0.067940552 2409.491 0.298704597 6.82744E-05 4.00E-02

Dari tabel pengolahan data, diperoleh grafik data percobaan sebagai berikut

Gambar IV.12 Grafik f eksperimen vs Bilangan Reynold

y = 2E-07x - 0.0004 R² = 0.9277

-2.00E-04

0.00E+00

2.00E-04

4.00E-04

6.00E-04

8.00E-04

1.00E-03

1.20E-03

0.00E+00 1.00E+03 2.00E+03 3.00E+03 4.00E+03 5.00E+03 6.00E+03 7.00E+03 8.00E+03

F Ek

spe

rim

en

t

Re

Grafik Hubungan F Eksperimen vs Bilangan Reynold



37

Gambar IV.13 Grafik f eksperimen vs Bilangan Reynold

Gambar IV.14 Grafik Friction Loss vs Bilangan Reynold


Persamaan yang digunakan dalam perhitungan pada bagian ini antara lain adalah:

- v = Q/A, dimana A (m2) merupakan luas penampang pipa yang berdiameter 1.025 in

dan Q (m3/s) adalah laju aliran.

y = 1E-06x + 0.0398 R² = 0.2788

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.00E+00 1.00E+03 2.00E+03 3.00E+03 4.00E+03 5.00E+03 6.00E+03 7.00E+03 8.00E+03

F Te

ori

tist

Re

Grafik Hubungan F Teoritis vs Bilangan Reynold

y = 3E-05x + 0.2089 R² = 0.9169

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.00E+00 1.00E+03 2.00E+03 3.00E+03 4.00E+03 5.00E+03 6.00E+03 7.00E+03 8.00E+03

Fric

tio

n L

oss

es

Re

Grafik Hubungan Friction Losses vs Bilangan Reynold



38

- /D merupakan faktor kekasaran pipa. Asumsi pipa terbuat dari bahan cast iron

sehingga = 0,01 in. D merupakan diameter pipa bagian dalam.

- Bilangan Reynold, NRe diperoleh dari persamaan:

..Re

vDN

pipa

o dimana D merupakan diameter pipa bagian dalam (m), v merupakan kecepatan

aliran fluida (m/s), ρ merupakan masa jenis fluida (ρ =1000 kg/m3 ) dan

adalah viskositas fluida ( = 9,5x 10-4

kg/ms pada 30 oC)

- Dengan menggunakan fig 6.10 dari Noel de Nevers untuk nilai /D dan NRe dapat

diperoleh nilai faktor friksi f.

Gambar IV.15 Friction Flow Chart

- Panjang ekuivalen Le dihitung dengan persamaan:

2.

...2

vf

DhgLe

pipafitting

- Hasil pengolahan datanya adalah sebagai berikut:

Tabel IV.14. Pengolahan Data Fitting (Elbow)

Data ∆h (m) ΔP Q (m3/s) v NRe

F

eksperimen Le

1 0.3556 373.3807468 0.000144 0.28458498 7228 0.000768087 18.66666667

2 0.35306 348.488697 8.66667E-05 0.171277997 4350 0.000259673 19.85714286

3 0.34798 323.5966472 0.00008 0.158102767 4016 0.000205455 21.07692308

4 0.34544 298.7045974 6.33333E-05 0.12516469 3179 0.000118861 22.66666667

5 0.3429 273.8125476 0.00005 0.098814229 2510 6.79089E-05 24.54545455



39

Dari data yang telah diolah dalam tabel, dapat dibuat grafik sebagai berikut

Gambar IV.16 Grafik Panjang Ekivalen vs Bilangan Reynold

y = -0.0011x + 26.249 R² = 0.8054

0.00E+00

5.00E+00

1.00E+01

1.50E+01

2.00E+01

2.50E+01

3.00E+01

0.00E+00 1.00E+03 2.00E+03 3.00E+03 4.00E+03 5.00E+03 6.00E+03 7.00E+03 8.00E+03

Le

Re

Grafik Hubungan Le vs Bilangan Reynold



40

BAB V

ANALISIS

5.1 Analisis Percobaan

Analisa Percobaan

Percobaan Sirkuit Fluida adalah percobaan yang bertujuan untuk mempelajari sifat-sifat

aliran fluida dalam beberapa jenis ukuran pipa, memperoleh pengertian tentang perubahan

tekanan yang terjadi pad aliran fluida, dan mempelajari karakteristik tekanan alaat pengukur

flowrate. Prinsip kerja dari percobaan ini adalah mengukur laju alir dan tekanan dari aliran

fluida untuk menganalisis karakteristik-karakteristik yang diinginkan seperti di dalam tujuan

percobaan. Laju alir fluida dapat diukur dengan melihat perubahan volum yang ada di dalam

tangki air per waktu tertentu. Sedangkan tekanan dari aliran fluida dapat dihitung dengan cara

membaca perbedaan ketinggian fluida di dalam manometer. Percobaan yang dilakukan adalah

sebagai berikut :

1. Kalibrasi Volum Tangki

Percobaan kalibrasi ini bertujuan untuk menstandarkan volum air yang ada di dalam

tangki. Percobaan ini juga bertujuan untuk menstandarkan nilai laju alir dari fluida rata-rata

yang nantinya akan digunakan dalam perhitungan pada percobaan-percobaan selanjutnya.

Kalibrasi harus dilakukan karena volum air yang keluar tangki kadang berubah-ubah.

Volum air yang keluar tangki kadang bervariasi nilainya walaluoun tidak signifikan karena

ada beberapa faktor seperti faktor posisi praktikan dalam memegang selang.

2. Karakteristik sharp edge orifice dan venturi flowmeter

- Karakteristik sharp edge orifice flowmeter

Tujuan dari percobaan kedua ini adalah mendapatkan kurva kalibrasi orifice

yang menunjukkan hubungan antara laju alir serta pressure drop. Dari kurva kalibrasi

yang didapatkan, nantinya dapat ditentukan nilai koefisien karakteristik (Co) dari

orifice. Langkah pertama pada percobaan ini adalah mengkalibrasi manometer.

Kalibrasi ini dilakukan untuk memastikan data yang diperoleh pada percobaan

adalah benar. Selain itu dapat memudahkan praktikan dalam pembacaan manometer.

Karena, dengan kalibrasi garis permukaan fluida akan sejajar dan ketika ada

aliran fluida akan berubah sesuai dengan laju alirnya.



41

Langkah selanjutnya adalah memasang selang pada orifice dan

menghubungkannya pada manometer. Kemudian, mesin pompa air dinyalakan

dan valve 45 yang memvariasikan besar laju alir serta valve 52 untuk aliran dapat

mengalir ke virtual box. Tujuannya untuk memberikan variasi laju alir dan

memastikan aliran tersebut apakah laminer atau turbulen secara visual. Percobaan

ini menggunakan jenis aliran laminar dan turbulen dengan pengambilan data

masing- masing sebanyak 3 data laminar dan 5 data turbulen. Untuk memastikan

aliran apakah laminar atau turbulen praktikan mengamati visual flow box. Data

yang diperoleh pada percobaan ini adalah data volume sisa di tangki setiap 5 detik

hingga tidak ada gelembung di orifice, dan ketinggian di manometer.

- Karakteristik sharp edge venturi flowmeter

Tujuan dari percobaan ketiga ini adalah mendapatkan kurva kalibrasi pada

venturi flowmeter. Kurva kalibrasi yang didapatkan, digunakan untuk mendapatkan

nilai discharge coefficient yang merupakan karakteristik dari venturi. Langkah yang

dilakukan pada percobaan sama dengan percobaan 2, yang berbeda adalah jika pada

percobaan 2 yang diamati adalah perbedaan tekanan di orifice flowmeter,pada

percobaan ini yang diamati adalah perbedaan tekanan di manometer pada venturi

flowmeter. Data yang diperoleh pun sama yaitu volume sisa di tangki setiap 5 detik

hingga tidak ada gelembung di orifice, dan ketinggian manometer. Data yang

divariasikan yaitu bukaan valve 45 untuk mengatur laju alir masing-masing 3 data

laminar dan 5 data turbulen.

3. Bilangan Reynolds, Aliran Laminar dan Turbulen

Percobaan ini dilakukan bersamaan dengan percobaan mencari karakteristik

orifice dan venturi flowmeter sehingga prosedur pekerjaannya pun juga sama.

Maksud dan tujuan percobaan ini adalah mencari bilangan reynold dan

mengetahui hubungan antara bilangan reynold dan jenis aliran. Jenis aliran dapt

diamati pada visual flow box. Apabila alirannya turbulen maka kondisi aliran air akan

terlihat bergejolak pada visual flow box. Sedangkan apabila alirannya laminar maka kondisi

aliran air akan terlihat tenang pada visual flow box. Untuk dapat melihat aliran pada visual

flow box tersebut, langkah yang dilakukan adalah membuka valve sirkulasi yang



42

membuat arah aliran ke box tersebut. Setelah sudah terlihat jenis alirannya maka

langkah selanjutnya adalah mencatat berapa perubahan tekanannya pada manometer.

Selanjutnya barulah menghitung laju alirnya dengan cara membuka valve pipa buangan.

Ketika valve tersebut sudah dibuka, dengan segera praktikan menghitung penurunan

volumenya setiap 4 detik sekali guna mendapatkan laju alirnya. Masing jenis aliran

dilakukan dengan pengambilan data sebanyak 3 data laminer dan 5 data turbulen. Variasi

jenis aliran turbulen dan laminar dapat diatur dengan membuka valvev ariasi aliran

dengan pelan-pelan. Dan untuk memastikan jenis aliran tersebut, dilakukan dengan

mengamati visual flow box.

4. Friction Loss pada Pipa

Pada percobaan ini bertujuan untuk menghitung besarnya kehilangan energi

karena friksi, menganalisis faktor-faktor yang berpengaruh terhadap besarnya

friksi, mengetahui hubungan diameter pipa, laju, jenis aliran terhadap friction

loss, membandingkan dan menganalisis friction loss pada pipa yang berdiameter 1 inch.

Mulanya, pipa ini dipasang 2 selang yang terhubung langsung dengan

manometer dan 2 selang lain dihubungkan antara orificemeter dan manometer.

Dari pipa ini akan ditentukan pengaruh gaya friksi pipa yang diberikan terhadap

tekanan dan laju alir yang nantinya dari data tersebut dapat diolah dan dikaitkan

dengan tujuan percobaan. Kemudian setelah alat tersebut sudah terpasang,

barulah dapat menghitung perbedaan tekanan dengan melihat manometer.

Selanjutnya setelah ini menghitung laju alir fluida dengan menghitung penurunan

volume tangki air setiap 5detik sampai aliran stabil. Percobaan ini dilakukan dengan variasi

jenis aliran yaitu aliran laminar dan turbulen. Caranya dengan mengatur debit untuk

memberikan variasi laju alir yang mempengaruhi pressure drop yang akan

nampak pada perbedaan ketinggian di manometer. Masing jenis aliran dilakukan dengan

pengambilan data sebanyak 3 data laminer dan 5 data turbulen. Variasi jenis aliran

turbulen dan laminar dapat diatur dengan membuka valve variasi.



43

5 . Friction Loss pada Fitting Pipa

Pada percobaan ini bertujuan untuk mengetahui nilai friction factor pada fitting, serta

mengetahui hubungannya antara nilai bilangan reynold (Re) terhadap nilai panjang ekuivalen

fitting (Le). Pada dasarnya, adanya elbow pada pipa akan membuat gaya gesek fluida

sehingga menyebabkan yang namanya pressure drop. Percobaan ini bertujuan untuk

menghitung berapa besarnya panjang pipa yang pengaruhnya sama dengan gaya gesek yang

diberikan oleh elbow. Pada elbow pipa dipasang 2 selang yang dihubungkan dengan

manometer. Kemudian, 2 selang lain dipasang pada venturi dan terhubung langsung dengan

manometer.

Pemasangan selang ini bertujuan untuk menghitung nilai perubahan tekanan.

Kemudian setelah alat tersebut sudah terpasang, mesin pompa air dan dinyalakan.

Membiarkan aliran yang mengalir melewati venture dan orifice flowmeter. Ketika pada

venturi dan orifice flowmeter sudah tidak terdapat gelembung udara barulah dapat

menghitung perbedaan tekanan dengan melihat manometer. Tidak adanya gelembung ini

menandakan bahwa aliran mengalir dengan stabil. Selanjutnya setelah ini menghitung laju alir

fluida dengan menghitung penurunan volume tangki air setiap 5 detiksampai aliran stabil.

Percobaan ini dilakukan dengan variasi jenis aliran yaitu aliran laminer dan turbulen dengan

masing – masing 3 data laminer dan 5 data turbulen. Variasi jenis aliran turbulen dan laminar

dapat

diatur dengan membuka valve variasi aliran dengan pelan-pelan. Dan untuk memastikan jenis

aliran tersebut, dilakukan dengan mengamati visual flow box.

5.2 Analisis Hasil dan Perhitungan

1. Kalibrasi Sight Gage

Pada percobaan ini bertujuan untuk mengetahui nilai friction factor pada fitting, serta

mengetahui hubungannya antara nilai bilangan reynold (Re) terhadap nilai panjang ekuivalen

fitting (Le). Pada dasarnya, adanya elbow pada pipa akan membuat gaya gesek fluida

sehingga menyebabkan yang namanya pressure drop. Percobaan ini bertujuan untuk

menghitung berapa besarnya panjang pipa yang pengaruhnya sama dengan gaya gesek yang

diberikan oleh elbow. Pada elbow pipa dipasang 2 selang yang dihubungkan dengan



44

manometer. Kemudian, 2 selang lain dipasang pada venturi dan terhubung langsung dengan

manometer.

Pemasangan selang ini bertujuan untuk menghitung nilai perubahan tekanan.

Kemudian setelah alat tersebut sudah terpasang, mesin pompa air dan dinyalakan.

Membiarkan aliran yang mengalir melewati venture dan orifice flowmeter. Ketika pada

venturi dan orifice flowmeter sudah tidak terdapat gelembung udara barulah dapat

menghitung perbedaan tekanan dengan melihat manometer. Tidak adanya gelembung ini

menandakan bahwa aliran mengalir dengan stabil. Selanjutnya setelah ini menghitung laju alir

fluida dengan menghitung penurunan volume tangki air setiap 5 detiksampai aliran stabil.

Percobaan ini dilakukan dengan variasi jenis aliran yaitu aliran laminer dan turbulen dengan

masing – masing 3 data laminer dan 5 data turbulen. Variasi jenis aliran turbulen dan laminar

dapat diatur dengan membuka valve variasi aliran dengan pelan-pelan. Dan untuk memastikan

jenis aliran tersebut, dilakukan dengan mengamati visual flow box.

2. Kalibrasi Manometer

Hasil percobaan kalibrasi manometer diperoleh data sebagai berikut:

Horifice = 9 inchi

Hventuri = 20.5 inchi

Hasil ini menunjukkan bahwa ketinggian dua sisi dari manometer sama tingginya sehingga

praktikan bisa mengambil data kalibrasi manometer. Hasil kalibrasi manometer harus

menunggu sampai ketinggiannya stabil dan mudah dibaca. Nilai tersebut diperoleh setelah

membuang udara dalam tabung pengukuran sampai ketinggian air mudah dibaca praktikan.

3. Karakteristik sharp edge orifice dan venturi flowmeter

- Karakteristik sharp edge orifice flowmeter

Data yang diperoleh pada percobaan ini adalah untuk aliran turbulen:

Bukaan valve Δh Orifice (m) Q (m3/s) ΔPo (kg/m.s

2) Co

Penuh 0,505459727 0,000136 4953,505325 0,064736153

¼ 0,363219804 0,000136 3559,554078 0,076366943

½ 0,363219804 0,000136 3559,554078 0,076366943

¾ 0,363219804 0,0001 3559,554078 0,056152164

4/4 0,360679805 0,000108 3534,662091 0,060857499



45

Dari data diatas dapat dikatakan bahwa data yang diperoleh tidak stabil. Data yang diperoleh

menunjukkan bahwa semakin besar bukaan valve tidak selalu meningkatkan laju alir dan

perbedaan ketinggian yang tebaca di manometer. Hal yang seharusnya terjadi adalah semakin

besar bukaan valve maka perbedaan ketinggian yang terbaca pada manometer akan semakin

besar dan laju alir pun akan semakin besar, sehingga nilai perbedaan tekanan (pressure drop)

dan koefisien orifice akan semakin besar. Dalam hal ini, diberikan sedikit penjelasan untuk

pressure drop. Pressure drop adalah penurunan tekanan, yang dalam hal ini terjadi karena

adanya penyempitan diameter lingkaran pada orifice. Secara teoritis, pada laju alir Q yang

sama, jika diameter lingkaran berubah maka luas lingkaran juga akan berubah (A = ¼ π D2).

Dengan luas lingkaran yang berbeda maka kecepatan aliran juga akan berubah (Q = A.v) :

Q1 = Q2

A1.v1 = A2. v2

Titik 1 : divergen

Titik 2 : konvergen

Jika A kecil maka nilai v besar, begitu pula sebaliknya. Pada titik 1, A1 > A2 berarti v1 <

v2. Jadi terdapat perbedaaan velocity pada kedua titik (konvergen dan divergen).

Sedangkan data yang diperoleh pada kondisi laminar adalah sebagai berikut:


2) Co

0 0,002539999 3,6E-05 24,89198656 0,241733598

¼ 0,005079997 3,2E-05 49,78397312 0,151939081

½ 0,007619996 0,00004 74,67595967 0,155072175

Data yang ditunjukkan pada tabel diatas adalah semakin besar bukaan valve pada aliran

laminar tidak menunjukkan kenaikan laju alir dan koefisien orifice, akan tetapi

menunjukkan kenaikan perbedaan ketinggian yang terbaca pada manometer dan

perbedaan tekanan. Hal yang seharusnya terjadi adalah semakin besar bukaan valve maka

perbedaan ketinggian yang terbaca pada manometer akan semakin besar dan laju alir pun

akan semakin besar, sehingga nilai perbedaan tekanan dan koefisien orifice akan semakin

besar.



46

- Karakteristik sharp edge venturi flowmeter

Data yang diperoleh pada percobaan ini adalah untuk aliran turbulen:

Bukaan Valve Δh Venturi (m) Q (m3/s) ΔPv (kg/m.s2) Cv

Penuh 10 0,000136 2489,198656 0,091321581

1/4 10 0,000136 2489,198656 0,091321581

½ 9,9 0,000136 2464,306669 0,091781643

3/4 10 0,0001 2489,198656 0,067148222

4/4 10 0,000108 2489,198656 0,072520079

Dari data diatas dapat dikatakan bahwa data yang diperoleh menunjukkan bahwa

semakin besar bukaan valve tidak selalu meningkatkan laju alir dan perbedaan ketinggian

yang terbaca di manometer cenderung stabil sehingga menyebabkan perbedaan tekanan juga

cenderung stabil dan koefisien venturi menjadi tidak stabil. Hal yang seharusnya terjadi

adalah semakin besar bukaan valve maka perbedaan ketinggian yang terbaca pada manometer

akan semakin besar dan laju alir pun akan semakin besar, sehingga nilai perbedaan tekanan

dan koefisien venturi akan semakin besar.

Sedangkan data yang diperoleh pada kondisi laminar adalah sebagai berikut:


2) Cv

0 0,002539999 3,6E-05 24,89198656 0,241733598

¼ 0,002539999 3,2E-05 24,89198656 0,214874309

½ 0,005079997 0,00004 49,78397312 0,189923851

Data yang ditunjukkan pada tabel diatas adalah semakin besar bukaan valve pada aliran

laminar tidak menunjukkan kenaikan laju alir dan koefisien orifice, akan tetapi menunjukkan

kenaikan perbedaan ketinggian yang terbaca pada manometer dan perbedaan tekanan. Hal

yang seharusnya terjadi adalah semakin besar bukaan valve maka perbedaan ketinggian yang

terbaca pada manometer akan semakin besar dan laju alir pun akan semakin besar, sehingga

nilai perbedaan tekanan dan koefisien orifice akan semakin besar.

Bila dibandingkan, nilai koefisien karakteristik dari venturi lebih besar daripada nilai

koefisien karakteristik orifice.



47

Hal ini juga dapat dilihat pada nilai perbandingan Cv/Co pada aliran turbulen:

Co Cv Cv/Co

0,064736153 0,091321581 1,410673598

0,076366943 0,091321581 1,195826074

0,076366943 0,091781643 1,201850425

0,056152164 0,067148222 1,195826074

0,060857499 0,072520079 1,191637529

Dan pada aliran laminar

Co Cv Cv/Co

0,241733598 0,241733598 1

0,151939081 0,214874309 1,414213562

0,155072175 0,189923851 1,224744871

Memiliki nilai yang lebih dari 1 yang manandakan bahwa nilai koefisien karakteristik

venturimeter lebih besar dibandingkan dengan koefisien karakteristik orifice. Lebih besarnya

nilai koefisien karakteristik dari venturi disebabkan karena bentuk throat orifice yang tajam,

sehingga ketika aliran arus melewati throat, kecepatannya berubah secara drastis menjadi

lebih cepat dan tekanannya berubah menjadi lebih rendah sehingga pressure drop yang terjadi

tinggi. Sebenarnya hal yang sama berlaku pula pada venturi, akan tetapi karena throat venturi

lebih landai, perubahan kecepatan, tekanan, dan pressure dropnya tidak sedrastis yang terjadi

pada orifice. Hal ini juga menunjukkan bahwa kinerja venturimeter sebagai alat ukur laju alir

(flowrate) lebih baik dari pada kinerja orifice, karena kehilangan energi yang terjadi pada

venturimeter lebih kecil dibandingkan kehilangan energi pada orifice.

Venturi merupakan alat pengukur laju alir yang lebih sensistif terhadap laju alir fluida

dalam jumlah banyak dibandingkan orifice yang sensitivitasnya lebih sensitif untuk laju alir

yang lebih kecil. Hal ini dikarenakan jika pada orifice flowmeter diberikan laju alir fluida

masukan yang besar, maka akan terjadi aliran fluida balik karena bertumbukan dengan

dinding orifice yang berubah menjadi semakin curam ke dalamnya. Sedangkan dinding

venturi lebih landai, sehingga tumbukan yang menyebabkan fluida berbalik lebih kecil dan

mungkin tidak ada.

4 . Bilangan Reynolds, Aliran Turbulen dan Laminar

Dari hasil percobaan, diperoleh bahwa semakin lama waktu pengaliran, maka laju alir

akan semakin kecil. Baik itu untuk aliran laminar maupun turbulen, hal tersebut terjadi. Hal

ini disebabkan karena semakin lama, fluida dalam bentuk udara semakin berkurang yang

mengalir sehingga laju alir fluida pun berkurang.



48

Semakin cepat aliran fluida, maka semakin besar bilangan Reynold-nya, maka

momentum yang berpindah antar lapisan fluida semakn membesar. Kenaikan bilangan

Reynold sampai melewati batas kritisnya akan menyebabkan aliran menjadi turbulen dan

terjadi dua bagian region, yaitu bagian laminer di dekat dinding pipa dan bagian turbulen

mulai dari batas laminer sampai sumbu pipa. Akibat dari adanya dua daerah ini, profil aliran

tidak parabola lagi.

Berdasarkan data pengamatan dari percobaan yang telah dilakukan, terlihat bahwa

jenis aliran fluida dipengaruhi oleh besarnya laju alir yang dikontrol oleh besarnya Debit.

Semakin besar Debit maka semakin besar laju alirnya dan semakin mengarah kepada turbulen

profil aliran yang terbentuk. Begitu pula sebaliknya.

5 . Friction Loss

Data yang diolah dalam bentuk tabel untuk percobaan ini adalah sebagai berikut:

Data

ke

∆h

Venturi

(m)

∆Q

(m3/s) ΔP v (m/s) Re Friction Loss

F eksperimen

F teoritis

1 0.378461 0.000148 472.949 0.209483369 7429.264 0.472948946 0.001027712 0.048

2 0.373381 0.00014 423.165 0.198159943 7027.682 0.423164846 0.000822809 0.046

3 0.368301 0.000124 398.273 0.175513093 6224.518 0.398272797 0.000607516 0.045

4 0.358141 0.0001 348.489 0.141542817 5019.773 0.348488697 0.000345718 0.052

5 0.355601 0.000048 298.705 0.067940552 2409.491 0.298704597 6.82744E-05 4.00E-02

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan f (dimentionless friction factor) dari dua

buah pipa dengan diameter berbeda. Pengolahan data terlihat bahwa semakin kecil diameter

pipa, maka laju alir akan semakin besar. Luas radial pipa yang menyebabkan perbedaan

kecepatan tersebut. Dari pengolahan data, nilai faktor friksi cenderung menurun jika laju alir

bertambah. Hal ini karena karena f berbanding terbalik dengan v secara kuadratik walaupun

terjadi kenaikan h pada pipa, sebagaimana terlihat pada persamaan:

2

1.

2

..

vL

DHgf

Friksi pada kedua aliran pipa terjadi dikarenakan gesekan dengan dinding pipa dan juga friksi

karena tumbukan antar partikel aliran.

Dari persamaan di atas, diperoleh bahwa semakin besar nilai ΔH, maka nilai f semakin

besar. Nilai f dan nilai ΔH berbanding lurus. Hal ini juga terjadi pada bilangan Reynold.



49

Semakin kecil laju alirnya, maka bilangan Reynold semakin kecil. Laju alir(kecepatan)

berbanding lurus dengan besarnya bilangan Reynold.

Nilai f eksperimen dan f teoritis memiliki perbedaan nilai karena perbedaan persamaan

dalam perhitungan. Perbedaan nilai ini juga bisa dipengaruhi oleh ketelitian praktikan dalam

mengambil data eksperimen.

6. Fitting Valve pada Elbow

Percobaan 6 ini mencari panjang ekivalen dari pipa pada eksperimen. Untuk mencari panjang

ekivalen, digunakan pengolahan data dalam tabel sebagai berikut:

Data ∆h (m) ΔP Q (m3/s) v NRe F

eksperimen Le

1 0.3556 373.3807468 0.000144 0.28458498 7228 0.000768087 18.66666667

2 0.35306 348.488697 8.66667E-05 0.171277997 4350 0.000259673 19.85714286

3 0.34798 323.5966472 0.00008 0.158102767 4016 0.000205455 21.07692308

4 0.34544 298.7045974 6.33333E-05 0.12516469 3179 0.000118861 22.66666667

5 0.3429 273.8125476 0.00005 0.098814229 2510 6.79089E-05 24.54545455

Semakin kecil Δh, maka laju alir semakin kecil. Semakin kecil laju alir, maka perbedaan

tekanan dan bilangan Reynold. Tetapi hal berkebalikan terjadi pada panjang ekivalen. Panjang

ekivalen semakin besar seiring dengan berkurangnya nilai-nilai yang disebutkan tadi. Kondisi

ini bila dilihat dari persamaan panjang ekivalen:

Berkurangnya nilai v(m/s) akan memperbesar nilai Le. Sementara Nilai v menurun seiring

menurunnya laju alir, hal ini terjadi karena v dipengaruhi oleh laju alir sedangkan variabel

lainnya tidak berubah. Kemudian nilai Le juga menurun seiring menurunnya nilai reynold.



50

5.3 Analisis Grafik

1. Percobaan 1: Kalibrasi Sight Gage tangki

Berdasarkan data yang diperoleh, dilakukan pengolahan data sehingga diperoleh hasil berupa

grafik sebagai berikut:

Berdasarkan grafik yang didapatkan, hasil grafik V.3.1 menunjukkan bahwa volume

yang terukur pada gelas ukur, atau berarti juga volume yang sebenarnya, besarnya adalah

0.1997 kali volume yang terukur pada tangki. Jadi, penurunan volume air yang terukur pada

tangki adalah lebih besar nilainya daripada penurunan volume air yang sebenarnya sehingga

dapat disimpulkan bahwa meteran pengukur penurunan tangki menunjukkan perbandingan

volume tangki banding volume sebenarnya adalah 1 : 0.1997.

2. Percobaan 3: karakteristik orifice dan venturi flowmeter

- Karakteristik orifice flowmeter

Karakteristik orifice flowmeter aliran Turbulen



y = 0.1997x + 0.1244 R² = 0.9669

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7

Vo

lum

e G

ela

s U

kur

Volume Air Pada Tangki (L)

Grafik Hubungan Volume Tangki dengan Volume Gelas Ukur



51

Gambar V.3.2 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Pressure Drop di Orifice Flowmeter

Pada Aliran Turbulen

Berdasarkan grafik yang didapatkan, karena slope grafik diatas yang dihasilkan positif

(1E+07), maka hal ini menunjukkan laju alir dan pressure drop besarnya berbanding lurus.

Akan tetapi pada awalnya tidak terjadi peningkatan perbedaan tekanan hingga pada laju alir

0,000136 terjadi perubahan yang signifikan

Pengolahan data yang dilakukan praktikan pada percobaan kedua juga

menghasilkan grafik sebagai berikut:

Gambar V.3.3 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Koefisien Orifice Pada Aliran

Turbulen

y = 1E+07x + 2052.9 R² = 0.1678

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0.0001 0.00012 0.00014

De

lta

Po

(K

g/m

.s2

)

Q (m3/s)


Q vs Delta Po


y = 440.87x + 0.0126 R² = 0.7294

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.0001 0.00012 0.00014

Co

Q (m3/s)


Q vs Co

Linear (Q vs Co)



52

Berdasarkan grafik yang didapatkan, grafik V.3.3 menunjukkan bahwa koefisien

orifice besarnya berbanding lurus dengan laju alir. Hal ini ditunjukkan dengan slope grafik

yang bernilai positif (440,87). Oleh karena koefisien orifice menunjukkan kinerja dari orifice,

maka berdasarkan grafik yang diperoleh, semakin besar laju alir air yang melewati orifice,

semakin besar kinerja orifice. Akan tetapi pada akhir pengukuran terjadi sedikit penurunan

dari koefisien orifice.

Karakteristik orifice flowmeter aliran Laminar

Berdasarkan data yang diperoleh, dilakukan pengolahan data sehingga diperoleh hasil

berupa grafik sebagai berikut:

Gambar V.3.8 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Pressure Drop di Orifice Flowmeter

Pada Aliran Laminar

Berdasarkan grafik yang didapatkan, karena slope grafik V.3.8 yang dihasilkan positif

(3E+06), maka hal ini menunjukkan laju alir dan pressure drop besarnya berbanding lurus.

Selain itu, dapat dilihat bahwa mulai dari laju alir sekitar 0.0000365 m3/s sampai sekitar

0.0004 m3/s, pressure drop pada orifice menunjukkan besaran yang meningkat.

Pengolahan data yang dilakukan praktikan pada percobaan kedua juga menghasilkan grafik

sebagai berikut:

y = 3E+06x - 62.23 R² = 0.25

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005

De

lta

Po

(K

g/m

.s2

)

Q (m3/s)




53

Gambar V.3.9 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Koefisien Orifice Pada Aliran

Laminar

Berdasarkan grafik yang didapatkan, grafik V.3.9 menunjukkan bahwa koefisien

orifice besarnya berbanding lurus dengan laju alir. Hal ini ditunjukkan dengan slope grafik

yang bernilai positif (391,64). Oleh karena koefisien orifice menunjukkan kinerja dari orifice,

maka berdasarkan grafik yang diperoleh, semakin besar laju alir air yang melewati orifice,

semakin besar kinerja orifice.

- Karakteristik venturi flowmeter

Karakteristik venturi flowmeter aliran Turbulen



Gambar V.3.4 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Pressure Drop di Venturi Flowmeter

Pada Aliran Turbulen

y = 391.64x + 0.1688 R² = 0.0009

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

2E-05 2.5E-05 3E-05 3.5E-05 4E-05 4.5E-05

Co

Q (m3/s)


Q vs Co

Linear (Q vs Co)

y = -252711x + 2515.4 R² = 0.1624

2460

2465

2470

2475

2480

2485

2490

2495

0.0001 0.00012 0.00014

Del

ta P

v (K

g/m

.s2

)

Q (m3/s)


Q vs Delta Pv




54

Berdasarkan grafik yang didapatkan, grafik V.3.4 menunjukkan bahwa laju alir dan

pressure drop pada venturi berbanding terbalik. Jadi, semakin besar laju alir air yang

mengalir dalam venturi flowmeter, semakin kecil pressure drop yang terjadi dalam venturi.

Hal yang seharusnya terjadi adalah semakin besar laju alir, maka kecepatan aliran v melewati

kerongkongan venturi semakin besar dan tekanan di kerongkongan semakin kecil sehingga

pressure drop semakin besar. Penurunan tekanan (pressure drop) ini dapat terjadi karena

adanya perbedaan luas penampang antara bagian konvergen dan divergen pada venturi

flowmeter, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini:

Gambar V.3.5 Venturi Flowmeter

Penjelasan terjadinya pressure drop secara teoritis, sama seperti terjadinya pressure drop

pada orifice flowmeter.

Pengolahan data selanjutnya juga memperoleh hasil berupa grafik sebagai berikut:

Gambar V.3.6. Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Koefisien Venturi Pada Aliran

Turbulen

Berdasarkan grafik yang didapatkan, grafik V.3.6 menunjukkan bahwa besar koefisien

venturi berbanding lurus dengan besar laju alir. Hal ini diketahui berdasarkan slope grafik

yang bernilai positif (676,15). Oleh karena koefisien venturi menunjukkan kinerja venturi,

maka berdasarkan hasil plot grafik yang diperoleh praktikan, semakin besar laju alir yang

mengalir dalam venturi flowmeter, semakin besar pula kinerja dari venturi.

y = 676.15x - 0.0005 R² = 0.9998

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.0001 0.00012 0.00014

Cv

Q (m3/s)


Q vs Cv

Linear (Q vs Cv)



55

Praktikan juga ingin membandingkan antara koefisien orifice dengan koefisien venturi

sehingga diperoleh hasil berupa grafik perbandingan antara Co dan Cv seperti yang

ditunjukkan pada grafik V.3.7

Gambar V.3.7 Grafik Perbandingan Koefisien Orifice Terhadap Koefisien Venturi Pada

Aliran Turbulen

Berdasarkan gambar V.3.7, dapat diketahui bahwa koefisien venturi (Cv) bernilai

lebih besar daripada koefisien orifice (Co), berdasarkan nilai slope grafik yang positif, pada

setiap laju alir yang sama. Nilai Co lebih kecil daripada nilai Cv untuk semua nilai debit. Oleh

karena perbandingan Co dan Cv ini dilakukan pada laju alir yang sama dimana semakin lama

laju alir yang diberikan semakin besar, maka pada laju alir yang kecil nilai Cv lebih besar

daripada Co begitu juga jika laju alir semakin besar nilai Cv tetap lebih besar daripada Co.

Jadi, orifice flowmeter memiliki kinerja yang lebih baik bila dibandingkan dengan venturi

flowmeter. Hal ini dikarenakan jika pada orifice flowmeter diberikan laju alir fluida masukan

yang besar, maka akan terjadi aliran fluida balik karena bertumbukan dengan dinding orifice

yang berubah menjadi semakin curam ke dalamnya. Sedangkan dinding venturi lebih landai,

sehingga tumbukan yang menyebabkan fluida berbalik lebih kecil, bahkan mungkin tidak ada.

y = x R² = 1 0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.05 0.06 0.07 0.08

Cv

Co


Co vs Cv

Linear (Co vs Cv)



56

Karakteristik venturi flowmeter aliran Laminar

Berdasarkan data yang diperoleh, dilakukan pengolahan data sehingga diperoleh hasil

berupa grafik sebagai berikut:

Gambar V.3.10 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Pressure Drop di Venturi

Flowmeter Pada Aliran Laminar

Berdasarkan grafik yang didapatkan, grafik V.3.10 menunjukkan bahwa laju alir dan

pressure drop pada venturi berbanding lurus. Jadi, semakin besar laju alir air yang mengalir

dalam venturi flowmeter, semakin besar pula pressure drop yang terjadi dalam venturi.

Semakin besar laju alir, maka kecepatan aliran v melewati kerongkongan venturi semakin

besar dan tekanan di kerongkongan semakin kecil sehingga pressure drop semakin besar.

Pengolahan data selanjutnya juga memperoleh hasil berupa grafik sebagai berikut:

Gambar V.3.11 Grafik Perbandingan Laju Alir Terhadap Koefisien Venturi Pada Aliran

Laminar

y = 3E+06x - 78.825 R² = 0.75

0

10

20

30

40

50

60

0 0.00002 0.00004 0.00006

De

lta

Pv

(Kg/

m.s

2)

Q (m3/s)


Q vs Delta Pv


y = -3118.8x + 0.3278 R² = 0.2318 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005

Cv

Q (m3/s)


Q vs Cv

Linear (Q vs Cv)



57

Berdasarkan grafik yang didapatkan, grafik V.3.11 menunjukkan bahwa besar

koefisien venturi berbanding terbalik dengan besar laju alir. Hal ini diketahui berdasarkan

slope grafik yang bernilai negatif (-3118,8). Oleh karena koefisien venturi menunjukkan

kinerja venturi, maka berdasarkan hasil plot grafik yang diperoleh praktikan, semakin besar

laju alir yang mengalir dalam venturi flowmeter, semakin kecil kinerja dari venturi.

Praktikan juga ingin membandingkan antara koefisien orifice dengan koefisien venturi

sehingga diperoleh hasil berupa grafik perbandingan antara Co dan Cv seperti yang

ditunjukkan pada grafik V.3.12

Gambar V.3.12 Grafik Perbandingan Koefisien Orifice Terhadap Koefisien Venturi

Pada Aliran Laminar

Berdasarkan gambar V.3.12, dapat diketahui bahwa koefisien venturi (Cv) bernilai lebih

besar daripada koefisien orifice (Co), berdasarkan nilai slope grafik yang positif, pada setiap

laju alir yang sama. Nilai Co lebih kecil daripada nilai Cv untuk semua nilai debit. Oleh

karena perbandingan Co dan Cv ini dilakukan pada laju alir yang sama dimana semakin lama

laju alir yang diberikan semakin besar, maka pada laju alir yang kecil nilai Cv lebih besar

daripada Co begitu juga jika laju alir semakin besar nilai Cv tetap lebih besar daripada Co.

Jadi, orifice flowmeter memiliki kinerja yang lebih baik bila dibandingkan dengan venturi

flowmeter. Hal ini dikarenakan jika pada orifice flowmeter diberikan laju alir fluida masukan

yang besar, maka akan terjadi aliran fluida balik karena bertumbukan dengan dinding orifice

yang berubah menjadi semakin curam ke dalamnya. Sedangkan dinding venturi lebih landai,

sehingga tumbukan yang menyebabkan fluida berbalik lebih kecil.

y = 0.4379x + 0.1354 R² = 0.7417

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 0.1 0.2 0.3

Cv

Co


Co vs Cv

Linear (Co vs Cv)



58

3. Percobaan 5: Friction Loss pada Pipa

Setelah dilakukan pengolahan data, akan dapat diperoleh hubungan antara friction

factor (f) dengan bilangan Reynold (Re) seperti grafik di bawah ini :

Grafik.3.13. Perbandingan Re vs f eksperimen pada pipa 1 in

Kurva di atas menunjukkan bahwa semakin besar bilangan reynold, maka friction

factor yang dialami nilainya juga akan semakin besar untuk pipa 1 inchi. Selain oleh bilangan

reynold, faktor friksi juga dipengaruhi oleh besar kekasaran relatif pipa ( D ). Karena nilai

bergantung pada jenis pipa dan diasumsikan kedua pipa memiliki jenis yang sama, maka

semakin besar nilai diameter maka akan semakin kecil nilai kekasaran relatif. Kemudian,

semakin besar nilai kekasaran relatif pipa, maka semakin besar nilai faktor friksinya.

Nilai faktor friksi tidak dapat mencapai nilai nol. Hal ini disebabkan karena pada nilai

nol, berarti tidak ada gaya gesek yang terjadi dan fluida kerja bersifat inviscid. Dalam

kenyataannya, tidak mungkin gesekan dapat diabaikan dan tak mungkin terjadi fluida inviscid

y = 2E-07x - 0.0004 R² = 0.9277

-2.00E-04

0.00E+00

2.00E-04

4.00E-04

6.00E-04

8.00E-04

1.00E-03

1.20E-03

0.00E+00 1.00E+03 2.00E+03 3.00E+03 4.00E+03 5.00E+03 6.00E+03 7.00E+03 8.00E+03

F Ek

spe

rim

en

t

Re

Grafik Hubungan F Eksperimen vs Bilangan Reynold



59

Grafik V.3.14. Perbandingan F loss vs Re pada pipa 1 in

Kurva di atas menunjukkan hubungan friction loss (F) pada pipa diameter. Pada

dasarnya, friksi pada aliran pipa terjadi karena gesekan dengan dinding pipa dan tumbukan

antar partikel aliran. Pada pipa 1 in, friksi yang timbul oleh gesekan dengan dinding

penampang pipa. Faktor friksi ini akan berbanding lurus dengan friction loss.

Berdasarkan grafik tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin besar nilai

reynold, maka semakin besar friction loss. Hal ini terjadi karena nilai reynld yang lebih besar

dihasilkan oleh kecepatan linier yang lebih besar pula. Kecepatan linier yang lebih besar ini

yang membuat gaya gesek yang terjadi semakin besar. Selain itu, terjadinya gradien

kecepatan ke arah radial juga memperbesar gaya gesek yang terjadi. Kecepatan aliran pada

daerah dekat dinding pipa lebih rendah dibanding aliran pada pusat pipa. Oleh karena itu,

besar gaya gesek yang terjadi dipengaruhi oleh besar diameter dan kecepatan aliran.

y = 3E-05x + 0.2089 R² = 0.9169

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.00E+00 1.00E+03 2.00E+03 3.00E+03 4.00E+03 5.00E+03 6.00E+03 7.00E+03 8.00E+03

Fric

tio

n L

oss

es

Re

Grafik Hubungan Friction Losses vs Bilangan Reynold



60

4. Percobaan 6: Fitting Valve pada Elbow

Grafik V.3.15 Perbandingan Panjang Ekivalen terhadap Re pada fitting

Grafik di atas menunjukkan hubungan antara panjang ekivalen dengan bilangan

reynold. Panjang ekivalen adalah variabel yang mewakili besar energi hilang/friction loss dari

sebuah fitting dengan membandingkan dengan pipa lurus dengan diameter yang sama. Jadi,

besar energi yang hilang dari sebuah fitting akan sama dengan pipa lurus yang memiliki

panjang sebesar panjang ekivalen dari fitting tersebut.

Secara teoritis, nilai panjang ekivalen seharusnya memberikan nilai yang tetap pada

variasi bilangan reynold. Akan tetapi, kurva di atas menunjukkan adanya perubahan panjang

ekivalen terhadap perubahan bilangan reynold terutama pada hasil percobaan dengan elbow.

Oleh karena itu, panjang ekivalen untuk masing masing jenis sambungan diambil nilai rata-

ratanya.Berdasarkan kurva di atas, dapat dilihat bahwa panjang ekivalen elbow lebih besar

dari pada panjang ekivalen gate valve. Hal ini disebabkan karena pada elbow terjadi

perubahan arah aliran fluida. Perubahan arah aliran akan menyebabkan aliran membentur

dinding pipa dengan keras dan lebih banyak energi yang hilang dibandingkan dengan gate

valve yang mengalir dengan arah yang sama.

y = -0.0011x + 26.249 R² = 0.8054

0.00E+00

5.00E+00

1.00E+01

1.50E+01

2.00E+01

2.50E+01

3.00E+01

0.00E+00 1.00E+03 2.00E+03 3.00E+03 4.00E+03 5.00E+03 6.00E+03 7.00E+03 8.00E+03

Le

Re

Grafik Hubungan Le vs Bilangan Reynold



61

5.4. Analisis Kesalahan

Ada beberapa hal yang berpotensi menyebabkan terjadinya kesalahan-kesalahan pada saat

praktikum, diantaranya adalah:

- Kesalahan penentuan ΔP dapat disebabkan karena pembacaan skala manometer yang

kurang tepat, karena ketelitian dari manometer hanya ±0,125

- Kesalahan penentuan laju alir disebabkan adanya kebocoran pada alat yang

berpengaruh terhadap penurunan volume pada saat penentuan laju alir, sehingga data

laju alir yang didapatkan tidak akurat.

- Kesalahan pengukuran laju alir dan pembacaan tekanan pada manometer, akibat

rentang waktu yang sedikit sehingga memperbesar faktor kesalahan.



62

BAB VI

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

Percobaan 1. Kalibrasi Sight Gage

Hubungan antara volume keluaran sesungguhnya dengan volume pada sight gage

menunjukkan garis lurus dengan gradien sebesar 0.1997 dan intersep 0.1244.

Gradien yang hampir bernilai 1 menunjukkan bahwa volume sesungguhnya dengan

volume yang terukur pada sight gage tidak berbeda terlalu jauh.

Nilai R2 yang diperoleh adalah R

2= 0.966. Nilai R

2 yang mendekati satu menunjukkan

bahwa data yang diperoleh cukup akurat.

Percobaan 2. Kalibrasi Manometer

Hasil kalibrasi manometer menunjukkan bahwa:

a) horificemeter = h1o = h2o = 9 inci

b) hventurimeter = h1v = h2v = 20.5 inci

Percobaan 3. Karakteristik sharp edge orifice dan venturi flowmeter

Kenaikan bukaan valve tidak selalu menaikkan nilai laju alir dan perubahan tekanan.

Kenaikan nilai laju alir tidak selalu menaikkan nilai koefisien venturi maupun orifice

Hasil yang seharusnya terjadi adalah semakin besar bukaan valve maka akan menaikkan

nilai laju alir, perubahan tekanan dan koefisien venturi maupun orifice.

Percobaan 4. Aliran Laminer dan Turbulen

Aliranturbulen dengan nilai Re sekitar 6026 memiliki pola aliran yang bergejolak

dengan banyak pusaran air

Aliran laminar dengan nilai Re sekitar 1807 memiliki pola aliran bergejolak yang

terdapat banyak pusaran - pusaran air.



63

Percobaan 5. Frictional loss

Semakin besar nilai Bilangan Reynould, maka semakin kecil nilai faktor friksi yang

ditunjukkan hasil eksperimen

Faktor friksi hasil percobaan memiliki nilai lebih kecil dibandingkan hasil teoritis

Semakin besar nilai Bilangan Reynould, maka semakin besar nilai friction loss

Percobaan 6. Fitting Elbow

Secara teoritis, nilai panjang ekuivalen memiliki nilai tetap pada variasi Bilangan

Reynould

Besar energi yang hilang dari sebuah fitting akan sama dengan pipa lurus yang memiliki

panjang sebesar panjang ekuivalen



64

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 1989. Modul Praktikum POT 1. Depok : Departemen Teknik Gas dan Petrokimia.

De Nevers, Noel. 1991. Fluid Mechanics for Chemical Engineering. UK : Mc Graw-Hill.

Pritchard, Phillip J. 2011. Introduction to Fluid Mechanics. NY: John Willey & Sons.

laporan akhir sirkuit fluida

Documents